31 октября 2014

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:

  1. клетки + ксенобиотик (инкубация 15 мин) + ДСМ (или АНС);
  2. 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

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 (ϕ12) 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…