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.