Мембранні та внутрішньоклітинні механізми М-холінергічної активації гладеньком’язових клітин тонкого кишечнику

12.Baidan L. V., Zholos A. V., Shuba M. F., Wood J. D. Patch clamp recording in myenteric neurons of guinea-pig small intestine // American Journal of Physiology. – 1992. – 262. – P. G1074-G1078.

13.Zholos A. V., Bolton T. B. G-protein control of voltage-dependence as well as gating of muscarinic metabotropic channels in guinea-pig ileum // Journal of Physiology. – 1994. – 478. – P. 195-202.

14.Zholos A. V., Komori S., Ohashi H., Bolton T. B. Ca2+ inhibition of inositol trisphosphate-induced Ca2+ release in single smooth muscle cells of guinea-pig small intestine // Journal of Physiology. – 1994. – 481. – P. 97-109.

15.Zholos A. V., Bolton T. B. Effects of divalent cations on muscarinic receptor cationic current in smooth muscle from guinea-pig small intestine // Journal of Physiology. – 1995. – 486. – P. 67-82.

16.Baidan L. V., Zholos A. V., Wood J. D. Modulation of calcium currents by G-proteins and adenosine in myenteric neurones cultured from adult guinea-pig small intestine // British Journal of Pharmacology. – 1995. – 116. – P. 1882-1886.

17.Zholos A. V., Bolton T. B. (1996). Properties of the muscarinic cationic channel in longitudinal smooth muscle of guinea-pig small intestine // Smooth Muscle Excitation. – London: Academic Press. – 1996. – P. 155-173.

18.Zholos A. V., Bolton T. B. A novel GTP-dependent mechanism of ileal muscarinic metabotropic channel desensitization // British Journal of Pharmacology. – 1996. – 119. – P. 997-1005.

19.Zholos A. V., Bolton T. B. Effects of protons on muscarinic receptor cationic current in single visceral smooth muscle cells // American Journal of Physiology. – 1997. – 272. – P. G215-G223.

20.Bolton T. B., Zholos A. V. Activation of M2 muscarinic receptors in guinea-pig ileum opens cationic channels modulated by M3 muscarinic receptors // Life Sciences. – 1997. – 60. – P. 1121-1128.

21.Zholos A. V., Bolton T. B. Muscarinic receptor subtypes controlling the cationic current in guinea-pig ileal smooth muscle // British Journal of Pharmacology. – 1997. – 122. – P. 885-893.

22.Pucovsky V., Zholos A. V., Bolton T. B. Muscarinic cation current and suppression of Ca2+ current in guinea pig ileal smooth muscle cells // European Journal of Pharmacology. – 1998. – 346. – P. 323-330.

23.Zholos A. V. Muscarinic effects on ion channels in smooth muscle // Neurophysiology. – 1999. – 31 (3). – C. 212-228.

24.Zholos A. V. Modulation of the voltage operating range of ion channels: theoretical considerations and experimental studies // Доповіді Академії наук України. – 1999. – 8. – C. 170-175.

25.Bolton T. B., Prestwich S. A., Zholos A. V. & Gordienko D. V. (1999). Excitation-contraction coupling in gastrointestinal and other smooth muscles // Annual Reviews in Physiology. – 1999. – 61. – P. 85 115.

26.Жолос А. В. Потенциирующее действие Са2+ на инозитол 1, 4, 5-трисфосфат-индуцируемое высвобождение Са2+ в гладкомышечных клетках тонкого кишечника морской свинки // Физика живого. – 1999. – 7 (1). – С. 59-69.

27.Zholos A. V., Baidan L. V., Starodub A. M. & Wood J. D. Potassium channels of myenteric neurons in guinea-pig small intestine // Neuroscience. – 1999. – 89 (2). – P. 603-618.

 

 

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03. 00. 02 – біофізика. – Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ, 1999.

З використанням методів фіксації потенціалу, внутрішньоклітинної перфузії і фотолізу “caged” речовин досліджувалися механізми деполяризації мембрани і підвищення внутрішньоклітинної концентрації Ca2+ у процесі спряження збудження і скорочення при холінергічній активації гладеньком’язових клітин тонкого кишечнику. Виявлено суттєві видові і вікові особливості в експресії і властивостях різних іонних каналів, а також дана характеристика іонних струмів у мембрані нейронів міжм’язового плетива. Надійність відповіді клітини при активації мускаринових холінорецепторів забезпечується взаємодією декількох процесів. Деполяризація мембрани внаслідок активації катіонних каналів (М2 ефект) викликає вхід Ca2+ через канали L-типу, що ініціює Ca2+-індуковане вивільнення Ca2+ із внутрішньоклітинних депо. Це супроводжується додатковою Ca2+-залежною активацією катіонних каналів і початковим посиленням InsP3-індукованого вивільнення Ca2+. Розвиток деполяризації мембрани додатково активує катіонні канали внаслідок зменшення часу їх життя в закритому стані і збільшення – у відкритому стані, а також шляхом підвищення чутливості до агоністу. Захисні процеси і деактивація забезпечуються ГТФ-залежною десенситизацією катіонної провідності, пригніченням Ca2+ струму (М2 ефект), затриманою тривалою Ca2+-залежною інактивацією InsP3 рецепторів і активацією гіперполяризуючого IK (Ca). Діапазон активації катіонних каналів динамічно міняється у залежності від рівня активованих G-білків. На цій підставі запропонована модель генерації катіонного струму, яка пояснює його кінетичні і потенціалзалежні властивості.

Ключові слова: гладеньком’язові клітини, ацетилхолін, мускаринові рецептори, G-білки, катіонний струм, Ca2+ струм, Ca2+- і InsP3-індуковане вивільнення Ca2+, десенситизація.

 

 

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03. 00. 02 – биофизика. – Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, Киев, 1999.

С использованием методов фиксации потенциала, внутриклеточной перфузии и фотолиза “caged” веществ исследовались механизмы деполяризации мембраны и повышения внутриклеточной концентрации Ca2+ в процессе сопряжения возбуждения и сокращения при холинергической активации гладкомышечных клеток тонкого кишечника. Обнаружены существенные видовые и возрастные особенности в экспрессии и свойствах различных ионных каналов, а также дана характеристика ионных токов в мембране нейронов межмышечного сплетения. Надежность ответа клетки при активации мускариновых холинорецепторов обеспечивается взаимодействием нескольких процессов. Деполяризация мембраны вследствие активации катионных каналов (М2 эффект) вызывает вход Ca2+ через каналы L-типа, который инициирует Ca2+-индуцируемое высвобождение Ca2+ из внутриклеточных депо. Это сопровождается дополнительной Ca2+-зависимой активацией катионных каналов и начальным усилением InsP3-индуцируемого высвобождения Ca2+. Развитие деполяризации мембраны оказывает дополнительный активирующий эффект на катионные каналы вследствие укорочения времени их жизни в закрытом состоянии и увеличения – в открытом состоянии, а также путем повышения чувствительности к агонисту. Защитные процессы и деактивация обеспечиваются ГТФ-зависимой десенситизацией катионной проводимости, угнетением Ca2+ тока (М2 эффект), задержанной длительной Ca2+-зависимой инактивацией InsP3 рецепторов и активацией гиперполяризующего IK (Ca). Диапазон активации катионных каналов подвержен сложным динамичным изменениям в зависимости от уровня активированных G-белков. На этом основании предложена модель генерации катионного тока, объясняющая его кинетические и потенциалзависимые свойства.

Ключевые слова: гладкомышечные клетки, ацетилхолин, мускариновые рецепторы, G-белки, катионный ток, Ca2+ ток, Ca2+- и InsP3-индуцируемое высвобождение Ca2+, десенситизация.

 

 

Thesis for a doctor’s degree by speciality 03. 00. 02 – biophysics. – A. A. Bogomoletz Institute of Physiology of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.

The mechanisms underlying membrane depolarization and intracellular Ca2+ rise during cholinergic excitation-contraction coupling in intestinal smooth muscle cells were studied by use of patch-clamp techniques and flash photolysis of various “caged” substances. Important species- and age-related differences in the expression and properties of various ion channels have been found in non-stimulated cells. Ionic currents in myenteric neurones have also been characterised. Reliable cell response following muscarinic acetylcholine receptors stimulation occurs as a result of the interaction of several processes. Membrane depolarization due to cationic channel opening (M2 receptor-mediated) evokes Ca2+ entry via L-type channels which initiates Ca2+-induced Ca2+ release from the intracellular store. This in turn produces an additional Ca2+-dependent activation of the cationic channels and an initial augmentation of the InsP3-induced Ca2+ release. Developing depolarization further activates cationic channels due to the closed state shortening and the open state prolongation, as well as by sensitizing the cell to the agonist. Protective processes and deactivation involve GTP-dependent desensitization of the cationic conductance, Ca2+ current inhibition (an M2 effect), delayed long-lasting Ca2+-dependent inactivation of the InsP3 receptors and hyperpolarizing IK (Ca) activation. The voltage range of cationic channel activation is dynamically altered depending on the level of activated G proteins. On the basis of these observations a mathematical model of the muscarinic receptor-gated cationic current generation is presented which explains its kinetics and voltage-dependent properties.

Key words: smooth muscle cells, acetylcholine, muscarinic receptors, G-proteins, cationic current, Ca2+ current, Ca2+- and InsP3-induced Ca2+ release, desensitization.