ВОЗМОЖНЫЕ АНТИНОЦИЦЕПТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ЗАПУСКАЕМЫЕ НАНОМОЛЯРНЫМИ КОНЦЕНТРАЦИЯМИ УАБАИНА В ПЕРВИЧНЫХ СЕНСОРНЫХ НЕЙРОНАХ
PDF

Ключевые слова

сенсорные нейроны
Na,K-ATФаза
уабаин
конфокальная лазерная сканирующая микроскопия
атомно-силовая микроскопия
метод локальной фиксации потенциала
каналы NaV1.8

Как цитировать

Пеннияйнен, В. А., Халисов, М. М., Подзорова, С. А., Анкудинов, А. В., Плахова, В. Б., & Крылов, Б. В. (2020). ВОЗМОЖНЫЕ АНТИНОЦИЦЕПТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ЗАПУСКАЕМЫЕ НАНОМОЛЯРНЫМИ КОНЦЕНТРАЦИЯМИ УАБАИНА В ПЕРВИЧНЫХ СЕНСОРНЫХ НЕЙРОНАХ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(10), 1289–1301. https://doi.org/10.31857/S0869813920100088

Аннотация

Исследованы ответы первичного сенсорного нейрона на воздействие субнаномолярных и наномолярных концентраций уабаина, которые соответствуют его эндогенным концентрациям (ЭУ). Методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) обнаружено, что воздействие ЭУ приводило к увеличению жесткости нейрона. Методом локальной фиксации потенциала установлено, что благодаря лиганд-рецепторному связыванию ЭУ с комплексом Na,K-ATФаза/Src происходит снижение величины эффективного заряда активационной воротной системы каналов NaV1.8. Установлено также, что ЭУ-активируемый внутриклеточный каскад, в котором комплекс Na,K-ATФаза/Src выполняет функцию трансдуктора сигнала, приводит к снижению интенсивности флуоресценции антител к каналам NaV1.8, что было выявлено с помощью метода конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Полученные результаты позволили высказать предположение о том, что ЭУ, запуская трансдукторную функцию комплекса Na,K-ATФаза/Src и соответствующий внутриклеточный сигнальный каскад, способен модулировать экспрессию гена SCN10A, продуцирующего каналы NaV1.8, ответственные за кодирование ноцицептивных сигналов.

https://doi.org/10.31857/S0869813920100088
PDF

Литература

Kometiani P., Li J., Gnudi L., Kahn B.B., Askari A., Xie Z. Multiple signal transduction pathways link Na+/K+-ATPase to growth-related genes in cardiac myocytes. The roles of Ras and mitogen-activated protein kinases. J. Biol. Chem. 273(24): 15249-15256. 1998.

Xie Z., Askari A. Na+,K+-ATPase as a signal transducer. Eur. J. Biochem. 269: 2434–2439. 2002.

Крылов Б.В., Дербенев А.В., Подзорова С.А., Людыно М.И., Кузьмин А.В., Изварина Н.Л. Морфин уменьшает чувствительность к потенциалу медленных натриевых каналов. Рос. физиол. журнал. им. И.М. Сеченова. 85(2): 225-236. 1999. [Krylov B.V., Derbenev A.V., Podzorova S.A., Liudyno M., Kuz'min A.V., Izvarina N.L. Morphine decreases the voltage sensitivity of slow sodium channels. Ross. Fiziol. Zh. Im. I. M. Sechenova. 85(2): 225-236. 1999. (In Russ)].

Krylov B.V., Rogachevskii I.V., Shelykh T.N., Plakhova V.B. Frontiers in pain science. V. 1. New nonopioid analgesics: understanding molecular mechanisms on the basis of patch-clamp and quantumchemical studies. Sharjah, U.A.E. Bentham Science Publishers Ltd. 2017.

Penniyaynen V.A., Plakhova V.B., Rogachevsky I.V., Terekhin S.G., Podzorova S.A., Krylov B.V. Molecular mechanisms and signaling by comenic acid in nociceptive neurons influence the pathophysiology of neuropathic pain. Pathophysiology. 26 (3-4): 245-252. 2019.

Kawamura A., Guo J., Itagaki Y., Bell C., Wang Y., Haupert G.T. Jr., Magil S., Gallagher R.T., Berova N., Nakanishi K. On the structure of endogenous ouabain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96: 6654–6659. 1999.

Plakhova V.B., Penniyaynen V.A., Yachnev I.L., Rogachevskii I.V., Podzorova S.A., Krylov B.V. Src kinase controls signaling pathways in sensory neuron triggered by low-power infrared radiation. Can. J. Physiol. Pharmacol. 97(5): 400-406. 2019.

Lopatina E.V., Yachnev I.L., Penniyaynen V.A., Plakhova V.B., Podzorova S.A., Shelykh T.N., Rogachevsky I.V., Butkevich I.P., Mikhailenko V.A., Kipenko A.V., Krylov B.V. Modulation of signal-transducing function of neuronal membrane Na+,K+-ATPase by endogenous ouabain and low-power infrared radiation leads to pain relief. Med. Chem. 8(1): 33-39. 2012.

Chambers J.C., Zhao J., Terracciano C.M., Bezzina C.R., Zhang W., Kaba R., Navaratnarajah M., Lotlikar A., Sehmi J.S., Kooner M.K., Deng G., Siedlecka U., Parasramka S., El-Hamamsy I., Wass M.N., Dekker L.R., de Jong J.S., Sternberg M.J., McKenna W., Severs N.J., de Silva, Wilde A.A., Anand P., Yacoub M., Scott J., Elliott P., Wood J.N., Kooner J.S. Genetic variation in SCN10A influences cardiac conduction. Nat. Genet. 42: 149–152. 2010.

Khalisov M.M., Ankudinov A.V., Penniyaynen V.A., Dobrota D., Krylov B.V. Application of atomic force microscopy for investigation of Na+,K+-ATPase signal-transducing function. Acta Physiol. Hung. 102 (2): 125–130. 2015.

Kuznetsova T.G., Starodubtseva M.N., Yegorenkov N.I., Chizhik S.A., Zhdanov R.I. Atomic force microscopy probing of cell elasticity. Micron. 38(8): 824–833. 2007.

Gavara N. A beginner's guide to atomic force microscopy probing for cell mechanics. Microsc. Res. Tech. 80(1): 75–84. 2017.

Sneddon I.N. The relation between load and penetration in axisymmetric Boussinesq problem for a punch of arbitrary profile. Int. J. Engr. Sci. 3: 47–57. 1965.

Nečas D., Klapetek P. Gwyddion. An open-source software for SPM data analysis. Cent. Eur. J. Phys. 10(1): 181–188. 2012.

Hamill O.P., Marty A., Neher E., Sakmann B., Sigworth F. Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches. Pflügers Arch. 391(1): 85-100. 1981.

Kostyuk P.G., Krishtal O.A., Pidoplichko V.I. Effect of internal fluoride and phosphate on membrane currents during intracellular dialysis of nerve cells. Nature. 257(5528): 691-693. 1975.

Elliott A.A., Elliott J.R. Characterization of TTX-sensitive and TTX-resistant sodium currents in small cells from adult rat dorsal root ganglia. J. Physiol. (London). 463(4):39-56. 1993.

Osipchuk Y., Timin E. Electrical measurements on perfused cells. In: Kostyuk P.G., Krishtal O.A. Eds. Intracellular perfusion of excited cells. New York. Wiley. 1984.

Almers W. Gating currents and charge movements in excitable membranes. Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. 82: 97-190. 1978.

Askari A. The sodium pump and digitalis drugs: Dogmas and fallacies. Pharmacol. Res. Perspect. 7(4): e00505. 2019.

Hamada K., Matsuura H., Sanada M., Toyoda F., Omatsu-Kanbe M., Kashiwagi A., Yasuda H. Properties of the Na+/K+ pump current in small neurons from adult rat dorsal root ganglia. Br. J. Pharmacol. 138(8): 1517-1527. 2003.

Mata M., Siegel G.J., Hieber V., Beaty M.W., Fink D.J. Differential distribution of Na,K-ATPase isoform mRNAs in the peripheral nervous system. Brain Res. 546: 47–54. 1991.

Dobretsov M., Hastings S.L., Sims T.J., Stimers J.R., Romanovsky D. Stretch receptor-associated expression of alpha 3 isoform of the Na+,K+-ATPase in rat peripheral nervous system. Neuroscience. 116(4): 1069-1080. 2003.

Dobretsov M., Stimers J.R. Neuronal function and α3 isoform of the Na/K-ATPase. Front. Biosci. 10: 2373-2396. 2005.

Romanovsky D., Moseley A.E., Mrak R.E., Taylor M.D., Dobretsov M. Phylogenetic preservation of alpha3 Na+,K+-ATPase distribution in vertebrate peripheral nervous systems. J. Comp. Neurol. 500(6): 1106-1116. 2007.

Paul D., Soignier R.D., Minor L., Tau H., Songu-Mize E., Gould H.J. 3rd. Regulation and pharmacological blockade of sodium-potassium ATPase: a novel pathway to neuropathy. J. Neurol. Sci. 340(1-2): 139-143. 2014.

Hamlyn J.M., Blaustein M.P., Bova S., DuCharme D.W., Harris D.W., Mandel F., Mathews W.R., Ludens J.H. Identification and characterization of a ouabain-like compound from human plasma. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88(14): 6259–6263. 1991.

Hamlyn J.M., Blaustein M.P. Endogenous ouabain: recent advances and controversies hypertension. 68(3): 526–532. 2016.

Ogawa H., Cornelius F., Hirata A., Toyoshima C. Sequential substitution of K+ bound to Na+,K+-ATPase visualized by X-ray crystallography. Nat. Commun. 6: 8004. 2015.

Deng H., Yang Z., Li Y., Bao G., Friedrich T., Gu Q., Shen X., Schwarz W. Interactions of Na+,K+-ATPase and co-expressed delta-opioid receptor. Neurosci. Res. 65(3): 222-227. 2009.

Chang A.K., Bijur P.E., Esses D., Barnaby D.P., Baer J. Effect of a single dose of oral opioid and nonopioid analgesics on acute extremity pain in the emergency department. A randomized clinical trial. JAMA. 318(17): 1661-1667. 2017.

Лопатина Е.В., Поляков Ю.И. Синтетический аналгетик аноцептин: результаты доклинических и клинических исследований. Эфферентная терапия. 17(3): 79–81. 2011. [Lopatina E.V., Polyakov Yu.I. Synthetic analgesic anoceptin: results of preclinical and clinical studies. Efferent therapy. 17(3): 79–81. 2011. (In Russ)].