Tag Archives: кальцієвий гомеостаз
Математичне моделювання кальцієвого гомеостазу в гладеньком’язових клітинах в умовах модуляції активності кальцієвої помпи плазматичної мембрани
С. О. Карахім, В. Ф. Горчев, П. Ф. Жук, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: laserlab@biochem.kiev.ua; kinet@biochem.kiev.ua
Методом комп’ютерного моделювання досліджено математичну модель внутрішньоклітинного кальцієвого гомеостазу в гладеньком’язових клітинах. Показано, що збільшення граничної швидкості (VmPM) або зменшення константи Міхаеліса (KmPM) кальцієвої помпи плазматичної мембрани (PMCA) призводить до зниження концентрації Ca2+ в цитозолі і саркоплазматичному ретикулумі (SR); незначне зменшення VmPM або збільшення KmPM спричинює поступове підвищення концентрації Ca2+ в цитозолі за рахунок повільного базального потоку (ПБП), оскільки не відбувається масованого викиду Ca2+ з SR; у разі подальшого зменшення VmPM або збільшення KmPM починається процес Ca2+-індукованого викиду Ca2+ з SR і система переходить в коливальний режим; у разі досягнення певного низького рівня VmPM чи високого рівня KmPM, періодичні коливання концентрації Ca2+ в цитозолі припиняються, залишається тільки одне перше коливання, після якого поступово встановлюється новий рівень концентрації цитозольного Ca2+, набагато вищий, ніж у вихідному базальному стані (ВБС); чутливість міоцитів зі зниженою VmPM чи збільшеною KmPM до дії агоніста підвищується, а міоцитів зі збільшеною VmPM чи зі зменшеною KmPM – знижується. У випадку зміни параметрів PMCA (VmPM чи KmPM) пасивний потік Ca2+ в цитозоль із позаклітинного простору залишається практично незмінним (і рівним за величиною ПБП) впродовж всього процесу, а початкова швидкість роботи РМCA в новому рівноважному стані (НРС) практично дорівнює початковій швидкості у ВБС: це дозволяє розраховувати нове значення VmPM або KmPM за величиною концентрації Ca2+ в цитозолі в НРС.
Електрохімічний потенціал внутрішньої мембрани мітохондрій та Са(2+)-гомеостаз у клітинах міометрія
Ю. В. Данилович, С. О. Карахім, Г. В. Данилович, О. В. Коломієць, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua
Із використанням Са2+-чутливого флуоресцентного зонда, барвників, які взаємодіють з мітохондріями, та методу лазерної скануючої конфокальної мікроскопії продемонстровано, що руйнування електрохімічного потенціалу на внутрішній мітохондріальній мембрані міоцитів матки протонофором carbonyl cyanidе m-chlorophenyl hуdrazone, CCCP (10 мкМ) та інгібітором IV комплексу дихального ланцюга азидом натрію (1 мМ) супроводжується істотним зростанням концентрації Са2+ в міоплазмі лише у разі дії протонофору, але не азиду натрію.
Зокрема, застосування специфічного щодо мітохондрій барвника nonyl acridine orange (NAO) та 9-аміноакридину, який зв’язується із мембранними компартментами за наявності градієнта протонів, показало, що введення протонофору та інгібітора дихального ланцюга спричинює дисипацію градієнта протонів на внутрішній мітохондріальній мембрані. За допомогою потенціалчутливого флуоресцентного зонда карбоціанінового ряду 3,3′-дигексилоксакарбоціаніну доведено також дисипацію електричного потенціалу мембрани в умовах дії зазначених сполук. Руйнування електрохімічного потенціалу мітохондрій carbonyl cyanidе m-chlorophenyl hуdrazone спричинює значне зростання флуоресценції Са2+-чутливого барвника Fluo-4 AM в міоплазмі клітин гладенького м’яза.
Одержані результати чітко підтверджено методом протокової цитофлуориметрії на ізольованих диференційним центрифугуванням мітохондріях, навантажених Fluo-4 AM. Зокрема, ініційоване додаванням екзогенного Са2+ зростання концентрації катіона в матриксі повністю пригнічується carbonyl cyanidе m-chlorophenyl hуdrazone.
Отже, із застосуванням двох незалежних спектрофлуориметричних методичних підходів, а саме лазерної конфокальної мікроскопії та протокової цитофлуориметрії, із використанням Са2+-чутливого флуоресцентного зонда Fluo-4 АМ на моделях свіжовиділених міоцитів та ізольованих диференційним центрифугуванням мітохондріях гладенького м’яза матки підтверджено важливу роль електрохімічного градієнта внутрішньої мембрани цих органел в механізмах підтримання Са2+-гомеостазу клітин міометрія.