УДК

576.32/36:612.42

DOI

10.37482/2687-1491-Z016

Сведения об авторах

Е.А. Сладкова* ORCID: 0000-0003-3072-2402
М.Ю. Скоркина* ORCID: 0000-0002-9441-5295
*Белгородский государственный национальный исследовательский университет (г. Белгород)
Ответственный за переписку: Сладкова Евгения Анатольевна, адрес: 308015, г. Белгород, ул. Победы, д. 85, корп. 10, ауд. 2-5; e-mail: sladkova@bsu.edu.ru

Аннотация

Пуринергическая сигнальная система играет существенную роль в функционировании организма начиная с ранних этапов эмбриогенеза и затем в постнатальном периоде. При старении показано снижение экспрессии пуриновых рецепторов в нервной ткани и сосудистом эндотелии. Однако в доступной научной литературе крайне мало информации о функционировании пуринергического рецепторного комплекса на поверхности форменных элементов крови. Целью данной работы было изучить изменения ультраструктуры и функциональных свойств лимфоцитов людей пожилого возраста при активации пуринергической сигнальной системы. В проведенном исследовании при помощи механического стресса in vitro смоделированы условия, близкие к физиологическим в микроциркуляторном сосудистом русле. Структура и биофизические свойства клеточной мембраны, от которых зависит функционирование форменных элементов крови, были изучены на атомно-силовом микроскопе. Упруго-эластические свойства поверхности лимфоцитов анализировались по численным данным модуля Юнга. Электрические свойства плазмалеммы клеток оценивались путем измерения поверхностного потенциала в режиме зонда Кельвина. Анализ механизмов межклеточной адгезии проводился в режиме силовой спектроскопии. Исследование показало, что выброс аденозинтрифосфата (АТФ) клетками крови, индуцированный с помощью механического стресса, повлиял на структуру и биофизические параметры поверхности лимфоцитов. При моделировании условий механической деформации клеток уровень АТФ в крови увеличился в 2,6 раза по сравнению с контролем. Количество морфологических образований на плазмалемме лимфоцитов уменьшилось на фоне появления более крупных глобулярных структур. Кроме того, снизилась жесткость лимфоцитов, увеличились заряд клеточной поверхности и сила адгезии между лимфоцитом и эритроцитом. Полученные экспериментальные данные могут иметь большое значение в диагностике и лечении различных патологических состояний, сопровождающих старение организма.

Ключевые слова

пуринергическая сигнальная система, лимфоцит, потенциал поверхности, модуль Юнга, адгезия, пожилой возраст

Список литературы

1. Burnstock G. Purine and Pyrimidine Receptors // Cell. Mol. Life Sci. 2007. Vol. 64, № 12. P. 1471–1483.
2. Campwala H., Fountain S.J. Constitutive and Agonist Stimulated ATP Secretion in Leukocytes // Commun. Integr. Biol. 2013. Vol. 6, № 3. Art. № e23631.
3. Ita M.D., Vargas M.H., Carbajal V., Ortiz-Quintero B., López-López C. ATP Releases ATP or Other Nucleotides from Human Peripheral Blood Leukocytes Through Purinergic P2 Receptors // Life Sci. 2016. Vol. 145. P. 85–92.
4. Zimmermann H. Nucleotide Signaling in Nervous System Development // Pflugers Arch. 2006. Vol. 452, № 5. P. 573–588.
5. Dale N. Dynamic ATP Signalling and Neural Development // J. Physiol. 2008. Vol. 586, № 10. P. 2429–2436.
6. Burnstock G. Purinergic Signalling: Pathophysiology and Therapeutic Potential // Keio J. Med. 2013. Vol. 62, № 3. P. 63–73.
7. Bagatini M.D., Dos Santos A.A., Cardoso A.M., Mânica A., Reschke C.R., Carvalho F.B. The Impact of Purinergic System Enzymes on Noncommunicable, Neurological, and Degenerative Diseases // J. Immunol. Res. 2018. Vol. 2018. Art. № 4892473.
8. Kerr M.I., Wall M.J., Richardson M.J.Е. Adenosine A1 Receptor Activation Mediates the Developmental Shift at Layer 5 Pyramidal Cell Synapses and Is a Determinant of Mature Synaptic Strength // J. Physiol. 2013. Vol. 591, № 13. P. 3371–3380.
9. Bauman L.A., Mahle C.D., Boissard C.G., Gribkoff V.K. Age-Dependence of Effects of A1 Adenosine Receptor Antagonism in Rat Hippocampal Slices // J. Neurophysiol. 1992. Vol. 68. P. 629–638.
10. Verkhratsky A., Burnstock G. Biology of Purinergic Signalling: Its Ancient Evolutionary Roots, Its Omnipresence and Its Multiple Functional Significance // BioEssays. 2014. Vol. 36, № 7. P. 697–705.
11. Cieślak M., Czarnecka J., Roszek K. The Roles of Purinergic Signaling in Psychiatric Disorders // Acta Biochim. Pol. 2016. Vol. 63, № 1. P. 1–9.
12. Wallace A., Knight G.E., Cowen T., Burnstock G. Changes in Purinergic Signalling in Developing and Ageing Rat Tail Artery: Importance for Temperature Control // Neuropharmacology. 2006. Vol. 50, № 2. P. 191–208.
13. Thompson C.S., Kenney W.L. Altered Neurotransmitter Control of Reflex Vasoconstriction in Aged Human Skin // J. Physiol. 2004. Vol. 558, pt. 2. P. 697–704.
14. Burnstock G., Ralevic V. Purinergic Signaling and Blood Vessels in Health and Disease // Pharmacol. Rev. 2014. Vol. 66, № 1. P. 102–192.
15. Burnstock G., Dale N. Purinergic Signalling During Development and Ageing // Purinergic Signal. 2015. Vol. 11. P. 277–305.
16. Oonishi T., Sakashita K., Uyesaka N. Regulation of Red Blood Cell Filterability by Ca2+ Influx and cAMPMediated Signaling Pathways // Am. J. Physiol. 1997. Vol. 273. P. 1828–1834.
17. Патент 2398234 Рос. Федерация, МПК G01N 33/49. Способ исследования нативных клеток: № 2009125268/15: заявл. 01.07.2009: опубл. 27.08.2010 / Федорова М.З., Чернявских С.Д., Скоркина М.Ю., Сладкова Е.А., Забиняков Н.А. 4 с.
18. Патент 2466401 Рос. Федерация, МПК G01N 33/49. Способ определения упругости клеток крови: № 2011109741/15: заявл. 15.03.2011: опубл. 10.11.2012 / Скоркина М.Ю., Федорова М.З., Забиняков Н.А., Сладкова Е.А. 5 с.
19. Сладкова Е.А., Скоркина М.Ю. Оценка поверхностного потенциала лимфоцитов больных лейкозом методом зонда Кельвина // Биофизика. 2014. Т. 59, вып. 2. С. 310–313.
20. Скоркина М.Ю., Шамрай Е.А., Сладкова Е.А. Измерение сил адгезии в системе «клетка–клетка» на основе технологий атомно-силовой микроскопии // Клеточ. технологии в биологии и медицине. 2017. № 4. P. 213–215.
21. Evans J., Gratzer W., Mohandas N., Parker K., Sleep J. Fluctuations of the Red Blood Cell Membrane: Relation to Mechanical Properties and Lack of ATP Dependence // Biophys. J. 2008. Vol. 94, № 10. P. 4134–4144.
22. Sechi A.S., Wehland J. The Actin Cytoskeleton and Plasma Membrane Connection: PtdIns(4,5)P(2) Influences Cytoskeletal Protein Activity at the Plasma Membrane // J. Cell Sci. 2000. Vol. 113, pt. 21. P. 3685–3695.
23. Jimenez-Pacheco A., Diaz-Hernandez M., Arribas-Blázquez M. Transient P2X7 Receptor Antagonism Produces Lasting Reductions in Spontaneous Seizures and Gliosis in Experimental Temporal Lobe Epilepsy // J. Neurosci. 2016. Vol. 36, № 22. P. 5920–5932.
24. North R.A. P2X Receptors // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol Sci. 2016. Vol. 371, № 1700. Art. № 20150427.
25. Egan T.M., Khakh B.S. Contribution of Calcium Ions to P2X Channel Responses // J. Neurosci. 2004. Vol. 24, № 13. P. 3413–3420.
26. Baroja-Mazo A., Barberà-Gremades H., Pelegrín P. The Participation of Plasma Membrane Hemichannels to Purinergic Signaling // Biochim. Biophys. Acta. 2013. Vol. 1828, № 1. P. 79–93.
27. Jarvis M.F. Characterization of P1 (Adenosine) Purinoceptors // Curr. Protoc. Pharmacol. 2013. Vol. 62, № 1. Р. 1.9.1–1.9.16.
28. Chen Y., Sumi Y.Y., Li A., To U.K., Elkhal A., Inoue Y., Woehrle T., Zhang Q., Hauser C., Junger W.G. Purinergic Signaling: A Fundamental Mechanism in Neutrophil Activation // Sci. Signal. 2010. Vol. 3, № 125. P. ra45.
29. Abbott R.D., Koptiuch C., Iatridis J.C., Howe A.K., Badger G.J., Langevin H.M. Stress and Matrix‐Responsive Cytoskeletal Remodeling in Fibroblasts // J. Cell. Physiol. 2013. Vol. 228, № 1. P. 50–57.
30. Helfand B.T., Chang L., Goldman R.D. Intermediate Filaments Are Dynamic and Motile Elements of Cellular Architecture // J. Cell Sci. 2004. Vol. 15, pt. 2. P. 133–141.