ИНВЕРТИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ НА ЯДЕРНОЙ МЕМБРАНЕ КЛЕТОК И ЕГО СВЯЗЬ С КЛЕТОЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКОЙ

Морозова Г. И., Полетаев А. И., Борщевская Т. А.
Лаборатория цитофизического тестирования, НПП "Стрела", Москва; Институт молекулярной биологии РАН, Москва; Российский государственный медицинский университет, Москва
Сравнительный анализ данных (1934-1995 г.г.) о перераспределении заряженных красителей в живых клетках при изменении их физиологического состояния обнаруживает общую закономерность: при деэнергизации клеток катионные красители аккумулируются в ядре, а из митохондрий, утративших протонный потенциал, выходят в цитоплазму. При активации клеток обычно наблюдается противоположный эффект. Наиболее отчетливо эти эффекты видны в клетках, витально окрашенных флуоресцентным зондом - катионом ДСМ [4-(n-диметиламиностирил)-1-метил пиридиния] (Морозова и др., 1981). Была сформулирована гипотеза о наличии на ядерной мембране аэробных клеток ивертированного электрохимического потенциала [Djя] (плюс со стороны кариоплазмы) (Морозова, 1987). В данной работе исследовано распределение ДСМ в ядерных эритроцитах из крови лягушек (Rana temporaria) при ингибирующих воздействиях методом цитофлуориметрии в потоке. Регистрация интенсивности флуоресценции ДСМ в ядрах (красная - Fя) и мембранах (зеленая - Fм) целостных эритроцитов показывает, что 2,4-динитрофенол, антимицин А, олигомицин вызывают рост Fя. Эффект не сопровождается осмотическим повреждением мембран эритроцитов. Эффекты обратимы после отмывания клеток от антибиотиков и добавления в среду АТФ. С целью исключения влияния цитоплазмы на распределение зонда внутри клеток проведены модельные эксперименты на ядрах гепатоцитов крысы, выделенных механическим разрушением наружных мембран без использования детергентов до и спустя 30 мин после введения фенобарбитала (ФБ) животным. Кинетические исследования роста Fя в суспензии ядер гепатоцитов выявили резкое увеличение скорости аккумуляции катионов ДСМ в ядрах и рост равновесного уровня Fя (5 раз). Эффекты 2,4-ДНФ и ФБ можно объяснить выключением протонного насоса в ядерной мембране: прекращается активный транспорт Н+ в ядро. В экспериментах с лимфоцитами опухолевого В-клона (на базе микрофлуориметра Люмам-И2) установлено, что их гиперстимуляция интерфероном in vitro сопровождается ростом F ДСМ в митохондриях и тушением Fя ДСМ. Можно предположить сходство в механизмах генерации потенциалов на бактериальных и ядерных мембранах клеток. В этом случае рост Djя при стимуляции лимфоцитов сопряжен с активацией Na+/H+-антипортера в ядерной мембране. Гипервысокая концентрация Na+ в кариоплазме может вызывать осмотический взрыв ядра и гибель клетки при апоптозе. В условиях гипоксии и интоксикаций срыв системы окислительного фосфорилирования приводит к деполяризации ядерной мембраны клеток и апоптоз невозможен; при этом исчезает неспецифический барьер для катионных ксенобиотиков и растет вероятность повреждения хроматина.