Равновесные концентрации ДСМ и АНС в митохондриях клетки
Равновесные концентрации ДСМ и АНС в митохондриях клетки существенно зависят от величины суммы потенциалов на плазматической и митохондриальных мембранах (ϕ1+ ϕ2). Чтобы по флоуресценции ДСМ в митохондриях отдельных клеток однозначно судить, на какой именно мембране (на внешней или на митохондриальной) изменилась трансмембранная разность потенциалов, предлагается использовать две схемы инкубации клеток с флуоресцентным зондом и ксенобиотиком:
- клетки + ксенобиотик (инкубация 15 мин) + ДСМ (или АНС);
- клетки + ДСМ (инкубация 15-мин) + ксенобиотик.
Первая схема позволяет зарегистрировать ответ зондов в отдельных клетках или в суспензии клеток, обусловленный изменением в целом суммы (ϕ1+ ϕ2). Вторая схема позволяет выявить снижение потенциала на мембранах митохондрий (Δϕ2) по выходу катионов ДСМ в цитоплазму и аккумуляции их в ядре. Рассмотрим примеры таких экспериментов на тест-объектах — одноклеточных организмах (тетрахимена) и лимфоцитах.
Тетрахимена (Tetrahymena pyriformis) является чрезвычайно удобным объектом для обнаружения влияния ксенобиотиков на митохондрии, поскольку в ней содержится их более 800 штук, расположенных в определенном геометрическом порядке (по «меридианам»). По флуоресцентной картине ДСМ в тетрахимене можно следить за изменением не только энергетического состояния митохондрий, но и их размеров и расположения в клетке (смотрите рисунок ниже).
Флуоресценция ДСМ в клетке Tetrahymena Pyriformis
а — концентрация ДСМ— 20 мкМ. Видны участки, богатые энергезированными митохондриями; б — предварительная инкубация с димедролом (0,5 мМ); концентрация ДСМ 20 мкМ. Об. 90, фотоокуляр (Гомал 3). Видны «набухшие» митохондрии (вследствие накопления в них катионов ДСМ и димедрола).
Благодаря полихроматической флуоресценции ДСМ можно визуально обнаружить снижение суммарного потенциала (ϕ1+ϕ2) в тетрахимене по изменению флуоресценции в митохондриях от ярко-желтой до зеленой. При сопоставлении влияния ксенобиотиков на характер движения клеток и на флуоресцентную картину можно установить, в каких случаях деэнергизация митохондрий коррелирует с изменениями в структуре мембран.
В таблице ниже суммированы эффекты ксенобиотиков, полученные на тест-системе тетрахимена — ДСМ.
Качественная оценка эффектов действия заряженных ксенобиотиков на тетрахимену
Ксенобиотик | Концентрация мМ | Характеристики митохондрий | Движение клеток | |
Флуоресценция ДСМ относительно контроля, % | Морфологические изменения | |||
Аминазин | 0,5 | 5—10 | Набухание, разрушение | Остановка |
Димедрол | 0,5 | 40—60 | Набухание, разупорядочение | Вращение |
2,4-динитрофенол (ДНФ) | 0,1 | 20—50 | Сжатие, разупорядочение | Замедление |
Крезацин | 1,0 | 100 | Не влияет | Не влияет |
Цианид | 5,0 | 30—50 | Сжатие, разупорядочение | Замедление, остановка |
«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков
Моделирование состояний — задача, которую для большинства случаев еще предстоит решать. Только АСК ХС обладает достаточной производительностью, чтобы установить характер и степень адекватности состояний модели in vitro и состояний in vivo в отношении большого массива ХС. Поэтому мы вынуждены ограничиться пока лишь кратким упоминанием основных способов создания моделей состояний. Первый способ состоит в том, что…
2- й пример. Пусть энергетика клетки является той системой, которую требуется представить параметрически. Набор состояний порожден в ходе морфогенетических процессов (нормальных и патологических) на основе, например, ткани печени. Самой экономной (а именно к наиболее экономному, но полному представлению всегда и следует стремиться) системой параметров будет в этом случае, вероятно, следующая: отношение активности суммарной гексокиназы к…
Рассмотрим на примерах, как можно определить систему представительных характеристик и параметров для спектра состояний и моделировать эти состояния: 1-й пример. Пусть межклеточный контакт является той биофизической системой, которую надо описать параметрически. Пусть объектами являются эпителиальные ткани лабораторных животных (или человека) во всем их разнообразии, порождаемом морфогенетическими, физиологическими и генетико-популяционными процессами. В качестве основной характеристики межклеточного…
Активность этого фермента существенно детерминируется генетически. В распределении популяции людей по активности этого фермента существуют два максимума, соответствующие низкой и высокой активности фермента; это можно рассматривать как отражение «генетически определенных состояний». Определив у ХС способность образовывать комплексы с медью, можно предсказать опасность того, что при длительном употреблении этот препарат может вызвать лекарственную волчанку у лиц…
Учет всех подобных особенностей реакций организма на ХС с определенным видом активности в зависимости от состояния, даже в форме вероятностного предсказания, имеет очень большое практическое значение. Такое предсказание может сделать гораздо более содержательными и одновременно дешевыми последующие испытания на животных, более безопасными клинические испытания и дальнейшее клиническое использование. Вместе с тем очевидно, что в общем…