Русский

Механизмы стабилизации объема эритроцитов человека.

Функциональная полноценность эритроцитов определяется высокой деформируемостью этих клеток, позволяющей им проходить по узким тканевым капиллярам. Высокая деформируемость эритроцитов обеспечивается благодаря поддержанию дисковидной формы при оптимальном соотношении между площадью поверхности и объемом клетки. В свою очередь, это соотношение поддерживается за счет стабилизации клеточного объема при заданной площади поверхности клетки. В работе с помощью математического моделирования исследовалась роль транспортной Na/K-АТФазы, активируемых кальцием калиевых каналов и метаболизма аденилатов в стабилизации объема эритроцитов человека при увеличении проницаемости клеточной мембраны для катионов. При этом учитывался вклад метаболитов гликолиза и аденилатов в осмотическое давление цитоплазмы. Показано, что наличие в клетке Na/K-АТФазы и двух противоположно направленных градиентов ионов Na+ и K+ позволяет значительно улучшить стабилизацию клеточного объема при увеличении проницаемости клеточной мембраны, по сравнению с гипотетическими клетками, в которых осмотический баланс между клеткой и средой достигается за счет градиента только одного иона (Na+). В этом случае объем эритроцита отклоняется от оптимального значения не более, чем на 10% при изменении проницаемости клеточной мембраны от 50 до 200 % от нормы. При наличии Na/K-АТФазы и активируемых кальцием калиевых каналов объем эритроцита отклоняется от оптимального значения не более, чем на 10% при изменении проницаемости клеточной мембраны от 50 до 850 % от нормы. Однако, в этом случае значительно (в несколько раз) могут изменяться внутриклеточные концентрации ионов. Система метаболизма аденилатов может обеспечить дополнительную регуляцию транспортных АТФаз в клетке за счет регуляции внутриклеточного уровня АТФ. При этом достигается стабилизация стационарных значений внутриклеточных концентраций ионов (ионный гомеостаз) и клеточного объема в пределах изменения проницаемости клеточной мембраны от 50 до 1500 % от нормы. В этом случае, однако, объем и внутриклеточные концентрации ионов могут сильно отклоняться от стабилизируемых значений при переходных процессах. Совместное функционирование транспортных систем и метаболизма аденилатов позволяет обеспечить ионный гомеостаз и эффективную стабилизацию объема эритроцитов (в пределах 5% отклонения от оптимального значения) как в стационарном режиме, так и при переходных процессах при увеличении проницаемости клеточной мембраны до 10-15 раз по сравнению с нормой.

Взаимодействие транспортных и метаболических систем в эритроцитах человека.  Сплошные лиловые стрелки показывают активные потоки, а пунктирные стрелки - пассивные потоки ионов через клеточную мембрану. Размер символов для ионов внутри и снаружи клетки пропорционален их концентрации. Синими кружками показаны транспортные Na/K-АТФаза и Ca-АТФаза. Синим прямоугольником показан активируемый кальцием калиевый канал (канал Гардоса). Красные стрелки показывают активирующее (+) и ингибирующее (-) влияние ионов и аденилатов на соответствующие транспортные и метаболические процессы. Зелеными стрелками показаны взаимопревращения между АТФ, АДФ и АМФ.
904
0
#эритроциты#метаболизм#ионный канал

1 272
0

920
0

null
2 576
0
#тромбоциты#кальциевые флуорофоры#мембрана#флуоресцентные краски#внутриклеточная сигнализация

, ,
null
3 027
0
#аутоиммунитет#ИТП#тромбоциты#острая/хроническая ИТП#компьютерное моделирование#мышиные модели

null
1 778
0

Функциональные ответы тромбоцитов и внутриклеточная сигнализация: молекулярные взаимоотношения. Часть 2: Рецепторы.

Маленькие безъядерные клетки, тромбоциты, в основном предназначены для образования агрегатов при повреждении сосудов, что позволяет остановить кровотечение. Для выполнения этой функции, тромбоциты способны реализовывать ряд функциональных ответов, индуцируемых различными агонистами и координируемых сложной сетью внутриклеточной сигнализации, запускаемой десятком разнообразных рецепторов. Настоящий обзор, второй из серии, описывает известные пути внутриклеточной сигнализации, индуцируемые тромбоцитарными рецепторами в ответ на канонические и редкие агонисты. Особый фокус будет сделан на точках взаимодействия и «синергии» путей активации тромбоцита, и промежуточных или «вторичных» посредниках активации, передающих сигнал к функциональным проявлениям.

Разные степени активации тромбоцитов при гемостазе. При слабой активации тромбоциты переходят в слабоактивированное состояние, при котором не происходит кластеризации тромбоцитарных интегринов и значимое изменение формы тромбоцитов. Данная слабая активация является обратимой и соответствует состоянию тромбоцитов в «шубе» тромба. При более сильной активации происходит значительное изменение формы, необратимая активация и агрегация тромбоцитов. Также происходит секреция тромбоцитарных гранул. При максимальной степени активации происходит коллапс митохондрий тромбоцитов и тромбоциты переходят в прокоагулянтное состояние, выставляя фосфатидилсерин. Таким образом, прокоагулянтные тромбоциты значительно ускоряют плазменное звено гемостаза.
12 202
0
#тромбоциты#внутриклеточная сигнализация#физиология

2 469
0
#B-клетки#КОВИД-19#вакцины#иммунный ответ

Scheme of the computational model. (A) The scheme of stochastic events and species included in the model. A single F-actin filament is assumed to be straight and to be divided into segments. Each segment can be considered to be an actin monomer. New G-actin molecules can attach to and detach from the filament “barbed” end. It is assumed that the child filament begins to grow from the middle between two segments of F-actin at the angle of 70o.  If there is a branch growing from the F-actin segments, they are considered occupied and no branching can occur there. (B) The spatial restrictions on the filament growth and branching. The filaments can branch if the distance from the cell membrane is lesser than D. Filaments can grow if the distance from the cell membrane is lesser than H, where H > D.
3 523
0
#цитоскелет#нейтрофилы#актин#хемотаксис#синдром Вискотта-Олдрича

Фосфотидилинозитол-содержащие везикулы необходимы для активации PLC ζ в соответствие с предсказанием математической модели

Фосфолипаза C ζ (PLCζ) —фермент цитоплазмы и акросомы сперматозоидов млекопитающих. Он катализирует реакцию гидролиза фосфатидилинозитол-4,5-фосфата на инозитол-3-фосфат и диацилглицерин. PLCζ присутствует в акросоме и цитозоле покоящихся сперматозоидов, но не оказывает значительного влияния на их метаболизм. После слияния сперматозоидов и оболочек яйцеклетки активность PLCζ возрастает, поскольку он начинает связывать оболочки яйцеклетки. Причины, по которым PLCζ неактивна в сперматозоидах или соматических клетках любого типа, неизвестны.

В настоящей работе была разработана модель, описывающая активность PLCζ при физиологических концентрациях кальция. Теоретическое моделирование в данной работе объясняет отсутствие активности PLCζ в любом типе клеток млекопитающих, кроме яиц. Было показано, что присутствие богатых фосфоинозитолом везикул необходимо для активности PLCζ в зрелых яйцах млекопитающих.

Схема полной модели. (A) Реакции в ооците. PLCζ - бескальциевый PLCζ, PLCζ_Ca - PLCζ, связанный с одним ионом кальция, PLCζ_2Ca - PLCζ, связанный с двумя ионами кальция, PLCζ_3Ca - с тремя, PLCζ_4Ca - с четырьмя. PLCζ_m - PLCζ, связанный с клеточной мембраной, PLCζ_ (Ca m) - PLCζ, связанный с клеточной мембраной и одним ионом кальция, PLCζ_ (2Ca m) - PLCζ, связанный с клеточной мембраной и двумя ионами кальция, PLCζ_ (3Ca m) - с клеточной мембраной и тремя ионами кальция, PLCζ_ (4Ca m) - с клеточной мембраной и четырьмя ионами кальция. PIP2 и PIP2_v - фосфатидилинозитол-4,5 - бис-фосфат на мембране клеток и везикул соответственно. DAG и DAG_v - диацилглицерол на клеточной мембране и везикулах соответственно. IP3 - инозитол-3-фосфат. PLCζ_v - PLCζ, связанный с везикулами, PLCζ_ (Ca v) - PLCζ, связанный с везикулами и одним ионом кальция, PLCζ_ (2Ca v) - PLCζ, связанный с везикулами и двумя ионами кальция, PLCζ_ (3Ca v) - с везикулами и тремя ионы кальция, PLCζ_ (4Ca v) - с везикулами и четырьмя ионами кальция. (B) Модель сперматозоидов идентична модели ооцита, за исключением отсутствия везикул.
3 320
0
#фосфолипаза Сz#кальциевая сигнализация#сперматозоид#овоцит
Системная биология и системная физиология: регуляция сложных биологических систем
Встреча посвящена 75-летию Фазли Атауллаханова
Страница конференции
Illuminating the nature of complex systems
«Systems Biology and Physiology Reports:Выпуск №5»
Последний выпуск от 31 марта 2022