Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
ьно контроля.
Таблица 4 Активность Са2+ -зависимой нейтральной протеазы в тканях и сыворотке крови (мкмоль тирозина/мг белка) крыс (n=6)
ТканиКонтроль 37CГипотермия 30-33СГипотермия 18-20СПролонгирование гип.20С 2 часаГипертермия 42Смозг23.30.619.81.3 Р1<0.0257.20.9 Р1<0.001 Р2<0.00125.30.3 Р1<0.01 Р2<0.00119.00.9 Р1<0.01сердце52.42.740.34.0 Р1<0.0521.61.8 Р1<0.001 Р2<0.00151.50.6 Р2<0.00121.30.7 Р1<0.001печень32.82.126.60.8 Р1<0.0514.41.3 Р1<0.001 Р2<0.00132.00.4 Р2<0.00118.50.4 Р1<0.001кровь10.80.67.70.4 Р1<0.018.50.4 Р1<0.018.60.09 Р1<0.057.00.4 Р1<0.01 - значение достоверно относительно контроля- значение достоверно относительно предыдущего этапа гипотермии
Умеренная гипотермия 30-33С вызывает снижение активности ферментов относительно контроля на 23%.
Глубокая гипотермия 18-20С приводит к дальнейшему снижению активности кальпаинов в сердечной мышце крыс на 58.7%. Гипертермия 42С вызывает также снижение относительно контроля на 59%.
Пролонгирование глубокой гипотермии в течении 2-х часов приводит к повышению активности кальпаина сердечной мышцы на 138%, относительно глубокой гипотермии.
В сердечной мышце выделена Са2+ - зависимая нейтральная протеаза, обладающая энкефалиназной активностью. В то же время известно, что энкефалины способны включаться в механизмы формирования и регуляции ответа организма на чрезвычайные воздействия (Лишманов и др., 1992), что, видимо, и происходит при 2х часовом пролонгировании глубокой гипотермии.
В мозгу активность кальпаинов составляет 23.280.6 мкмоль тирозина/мг белка.
Основные функции кальпаинов мозга, очевидно, связаны с ограниченным протеолизом определенных цитоплазматических и мембранных белков, включая белки рецепторы и протеинкиназу С, а также белков цитоскелета клетки, выполняющих важную роль в регуляции внутриклеточного метаболизма. Кальпаины мозга участвуют также в реализации таких функций нейронов, как аксональный транспорт, трансмембранная передача сигнала, долговременная память и др. (Seubert et al., 1988).
Ключевая роль кальпаинов в нервной системе определяется в большей степени тем, что эти пептидгидролазы характеризуются двойной системой контроля их активности; одной, общей для всех протеолитических ферментов и обеспечиваемой специфическими эндогенными ингибиторами и реактивными предшественниками ферментов, и другой - регулируемой концентрацией эндогенного Са2+. Сочетание в первичной структуре Са2+ - зависимой нейтральной протеазы протеолитического и Са2+ - связывающего доменов, по-видимому, дает возможность строго регулировать активность фермента и включать его в обмен в зоне локального повышения концентрации Са2+, определяя тем самым топографию и временный контроль биологического процесса (Азарян, 1989).
При умеренной 30-33С и глубокой 18-20С гипотермии, а также гипертермии 42С активность кальпаинов мозга понижается на 15%, 69% и 19%, соответственно (рис. 14).
Пролонгирование глубокой гипотермии 18-20С в течение 2-х часов вызывает почти 3х кратное увеличение активности кальпаинов относительно глубокой гипотермии.
Поскольку активация Са2+ - зависимых нейтральных протеаз происходит при увеличении концентрации ионов Са2+ в примембранной области до 100 и более мкмоль, то полученные нами результаты могут свидетельствовать об ингибировании активности Са2+-АТФазы, с помощью которой осуществляется перемещение каждого иона Са2+ из цитозоля в межклеточную среду (Иванов и др., 1999).
Рис. 14. Динамика изменения (в % по отношению к контролю) активности Са2+- зависимой нейтральной протеазы в мозгу крыс при разных температурах тела.
Са2+ - АТФаза необходима для снижения внутриклеточного Са2+ до низких уровней, что достигается за счет энергии АТФ. Этот насос обладает высоким сродством к Са2+, но довольно низкой транспортной способностью (около 0.5 нМоль Са2+/мг белка в 1с). Фермент активируется кальмодулином, а также кислыми фосфолипидами и ненасыщенными длинноцепочечными жирными кислотами. Утверждается, что различные гормоны, такие как тироксин, окситоцин и инсулин, ингибируют помпу в зависимости от ткани и экспериментальных условий (Сарис, Карафоли, 2005).
Согласно литературным данным, при умеренной активации Са2+ - зависимых нейтральных протеаз, осуществляющих ограниченный протеолиз нейроспецифических белков цитоскелета нейронов (в том числе основного структурного компонента синаптосомальных мембран - фодрина), происходит демаскировка и увеличение количества NMDA-рецепторов глутамата, что способствует развитию гипервозбуждения. Дальнейшее увеличение свободного Са2+ и активация Са2+ - зависимых нейтральных протеаз может стать причиной деструкции цитоскелета и последующей гибели нейронов (Менджерицкий и др., 1995).
Кроме того, при увеличении концентрации Са2+ происходит связывание глутаминовой кислоты специфическими рецепторами плазматических мембран клеток гиппокампа крыс. Оно сопровождается расщеплением фодрина - спектринподобного белка, локализованного на внутренней поверхности плазматических мембран нервных клеток, и таким образом регулируется пластичность мембран (Ivanov, 1997).
В печени крыс активность кальпаинов (Са2+ - зависимых нейтральных протеаз) составляет 32.762.1 мкмоль тирозина/мг белка. При умеренной 30-33С, глубокой 18-20С гипотермии, а также гипертермии 42С активность кальпаинов понижается относительно контроля на 19, 56 и 43 %, соответственно (рис.15). Пролонгирование глубокой гипотермии в течение 2-х часов вызывает пов?/p>