Курсовая работа: Белки клеточного цикла в отделах мозга сусликов citellus undulatus на разных стадиях гибернационного
Рис. 5 Экспрессия исследуемых белков стволе мозга сусликов CITELLUS UNDULATUS на разных стадиях гибернационного цикла
Отличия от группы контрольных животных: * - p < 0,05; # - p < 0,1.
Особенностью метаболизма мозга является интенсивный окислительный обмен. Основным субстратом энергетического метаболизма мозга является глюкоза [ 14 ]. Клетки головного мозга утилизируют 20% кислорода, потребляемого организмом, хотя сам мозг составляет около 2% от массы тела [ 14, 17 ], что обуславливает потенциальную возможность образования большого количества АФК в процессе окислительного фосфорилирования. Это обстоятельство предопределяет потребность мозга в высоком уровне кровоснабжения.
В различные периоды гибернационного цикла существенно меняется интенсивность метаболических процессов и интенсивность энергетического обмена в тканях, в том числе и головном мозге [ 35, 39 ]. Но именно ведущая роль в функциональных нейрохимических процессах в мозге принадлежит несомненно белково – нуклеиновому метаболизму [ 3 ]. В течение спячки сусликов наблюдается подавление синтеза белков в головном мозге и очень резкая активация образования белков при побуждении [ 4 ]. Поэтому можно ожидать, что уровень экспрессии белков клеточного цикла и Сdk 5 в различных отделах мозга будет зависеть от физиологического состояния животных в период гибернации.
Ряд данных указывает на то, что при гибернации повышается устойчивость головного мозга к повреждающим факторам. Например, Фрерих и Халенбек установили, что срезы гиппокампа у гибернирующих 30-ти линейных сусликов имеют повышенную толерантность к гипоксии и агликемии [ 25 ]. Зои с сотр. показали, что в состоянии зимней спячки значительно снижается в мозге вызванный повреждением окислительный стресс [ 42].
При гибернации существенно изменяется липидный состав мембран клеток мозга [ 7 ]. Кроме того, при переходе сусликов от бодрствования к спячке происходит латеральное разделение липидов мембран [ 15 ]. В результате этого образуются большие липидные области содержания ненасыщенных жирных кислот, а белки скапливаются в отдельные узкие зоны. Изменение липидного состава и их упаковки при гибернации направлено на сохранение структурной целостности и функциональных свойств мембран.
Последние данные показывают, что в мозге гибернирующих сусликов связанный с микротубулином белок tau гиперфосфорилирован по всем шести сайтам (S199, T205, S214, S262, S396, S404). Интересно, что только три из этих сайтов (S199, S262 и S404) являются дефосфорилированными у пробуждающихся животных, что предполагает обратимое фосфорилирование указанных сайтов [ 28 ]. У активных летом сусликов наблюдается самый низкий уровень уровень фосфорилирования. Известно, что белок tau аномально гиперфосфорилирован в мозге особей с болезнью Альцгеймера и других tau – патологий и, как предполагают, играет важную роль в патогенезе этих заболеваний. А поскольку механизмы, приводящие к аномальному фосфорилированию tau остаются неясными, то последние наблюдения обратимого фосфорилирования этого белка во время гибернации являются идеальной физиологической моделью для изучения данного процесса in vivo.
Выводы
1. Экспрессия белков клеточного цикла и Cdk 5 имеет различный уровень в исследованных отделах мозга и зависит от функционального состояния сусликов.
2. Температура тела сусликов влияет на экспрессию белков клеточного цикла и Cdk 5 в коре больших полушарий и стволе мозга на стадиях вхождения в спячку и выхода из неё.
3. Наличие корреляционных связей между циклинами и соответствующими киназами позволяет предположить, что в отделах мозга сусликов на стадиях вхождения в спячку и выхода из неё появляются клетки на поздних фазах клеточного цикла.
Литература
1. Белоусов А.Б. Роль центральной нервной системы в контроле зимней спячки // Усп. физиол. наук. – 1993. – Т. 24, № 2. – С. 109-126.
2. Дарзалиа В., Хелманн У., Линдвалл О., Кокаиа З. Нейрогенез в стареющем головном мозге после инсульта // Инсульт. – 2007, № 1.
3. Демин М.М., Шортанова Т.Х., Эмирбеков Э.З. Нейрохимия зимней спячки млекопитающих. Л.: Наука, 1988. –137 с.
4. Жегунов Г.Ф. , Микулинский Ю.Е. Активация синтеза белка в тканях сусликов при пробуждении после зимней спячки // Укр. биохим. журн. 1987. Т. 59, № 3. С. 69-73.
5. Игнатьев Д.А., Сухова Г.С. Сухов В.П. Анализ изменений частоты сердцебиений и температуры суслика Citellus Undulatus в различных физиологических состояниях // Общая биология – 2001. – Т. 62, №1. – С. 66-77.
6. Калабухов Н.И. Спячка млекопитающих. М.: Наука, 1985. – 259 с.
7. Коломийцева И.К., Перепелкина Н.И., Патрушев И.В., Попов В.И. Роль липидов в сборке эндоплазматического ретикулума и диктиосом якутского суслика Сitellus undulates при гибернации // Биохимия. – 2003. – Т. 68, вып. 7. – С. 954-967.
8. Крепс Е.М. Липиды клеточных мембран. Л.: Наука, 1981. - С.339.
9. Соломонов Н.Р. Основные итоги и задачи изучения зимней спячки грызунов Якутии // Эколого-физиологические характеристики природных гипометаболических состояний. – Пущино, 1992. – С. 29-34.
10. Штарк М.В. Мозг зимоспящих. Новосибирск: «Наука», 1970. – 240 c.
11. Шугалей Л.С. Молекулярные основы устойчивости зимоспящих животных к неблагоприятным условиям среды // Эколого-физиологические характеристики природных гипометаболических состояний: Сб. науч. тр. / Под ред. Колаевой С.Г. – Пущино, 1992. – С. 70-73.
12. Эмирбеков Э.З., Львова С.П., Кличханов Н.К. Биохимические изменения в крови при искусственной и естественной гипотермии // Пробл. криобиол. – 1995. - №1. – С.14-21.
13. Эмирбеков Э.З., Львова С.П., Мусаев Б.С., Мейланов И.С., Симмалавонг Сантисук, Бутаева П.Ш., Абдулаева М.З. Роль липидов мозга при гипотермии и самосогревании гомойотермных и зимоспящих животных // Биохим. аспекты холодовых адаптаций: Сб. науч. тр. - Харьков, 1991. – С. 166-175.
14. Ames I.A. CNS energy metabolism as related to function // Brain Research Rew. – 2000. – V. 34. – P. 42-68.
15. Azzam N.A., Hallenbeck J.M., Kachar B. Membrane changes during hibernation // Nature. – 2000. – V. 407. – P. 317-318.