Роль NAADP в поддержании спонтанных сокращений сердца: сравнительно-физиологические исследования
https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-79-2S-6
Аннотация
Целью работы было изучение роли вторичного мессенджера NAADP (Nicotinic Acid Adenine Dinucleotide Phosphate), вызывающего высвобождение ионов Са2+ из лизосом и эндосом, в поддержании спонтанных сокращений сердца. В качестве объектов использовали изолированные сердца виноградной улитки Helix pomatia и куриного зародыша на донервной стадии эмбрионального развития. Используя проникающий через мембрану ацетооксиметильный эфир NAADP-AM, мы показали, что NAADP в наномолярных концентрациях увеличивает частоту и амплитуду спонтанных сокращений сердца H. pomatia. Антагонист NAADP NED19, не влияя на амплитуду сокращений, дозозависимо снижает их частоту, полностью блокируя спонтанные сокращения сердца моллюска при концентрации 5 мкМ. Ингибитор Н+-АТФазы V-типа бафиломицин А1 подавляет накопление ионов кальция в лизосомах и кислых эндосомах. Мы показали, что бафиломицин А1 вызывает затухание спонтанных сокращений и остановку сердца H. pomatia. Серотонин увеличивает амплитуду сокращений сердца H. pomatia, не влияя на частоту сокращений. NED19 в насыщающих концентрациях (10 мкМ) снижает частоту сокращений при активации сердца улитки серотонином, но лишь частично уменьшает их амплитуду. В экспериментах с изолированным сердцем куриного зародыша нами показано, что NED19 снижает частоту спонтанных сокращений, не влияя на амплитуду сокращений. На основании полученных данных высказана гипотеза, согласно которой высвобождение под влиянием эндогенного NAADP ионов кальция из лизосом и эндосом способствует поддержанию спонтанной сократимости сердца.
Об авторах
Е. С. Кузьмина
Институт биологии развития имени Н.К. Кольцова, Российская академия наук
Россия
Россия
Кузьмина Елена Сергеевна – аспирант,
119334, г. Москва, ул. Вавилова, д. 26
М. В. Нечаева
Институт биологии развития имени Н.К. Кольцова, Российская академия наук;
Институт проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова, Российская академия наук
Россия
Россия
Нечаева Марина Владимировна – канд. биол. наук, ст. науч. сотр., 119334, г. Москва, ул. Вавилова, д. 26;
119071, г. Москва, Ленинский пр., д. 33
П. В. Авдонин
Институт биологии развития имени Н.К. Кольцова, Российская академия наук
Россия
Россия
Авдонин Павел Владимирович – докт. биол. наук, гл. науч. сотр., зав. лабораторией физиологии рецепторов и сигнальных систем,
119334, г. Москва, ул. Вавилова, д. 26
Список литературы
1. Rakovic S., Galione A., Ashamu G.A., Potter B.V., Terrar D.A. A specific cyclic ADP-ribose antagonist inhibits cardiac excitation-contraction coupling. Curr. Biol. 1996;6(8):989–996.
2. Kawaguchi H., Sano H., Okada H., Iizuka K., Okamoto H., Kudo T., Murakami T., Kitabatake A. Increased calcium release from sarcoplasmic reticulum stimulated by inositol trisphosphate in spontaneously hypertensive rat heart cells. Mol. Cell. Biochem. 1993;119(1–2):51–57.
3. Lamers J.M., De Jonge H.W., Panagia V., Van Heugten H.A. Receptor-mediated signalling pathways acting through hydrolysis of membrane phospholipids in cardiomyocytes. Cardioscience. 1993;4(3):121–131.
4. Lee H.C. Cyclic ADP-ribose and NAADP: fraternal twin messengers for calcium signaling. Sci. China. Life. Sci. 2011;54(8):699–711.
5. Lee H.C., Aarhus R. A derivative of NADP mobilizes calcium stores insensitive to inositol trisphosphate and cyclic ADP-ribose. J. Biol. Chem. 1995;270(5):2152–2157.
6. Patel S., Marchant J.S., Brailoiu E. Two-pore channels: Regulation by NAADP and customized roles in triggering calcium signals. Cell Calcium. 2010;47(6):480–490.
7. Calcraft P.J., Ruas M., Pan Z., Cheng X., Arredouani A., Hao X., Tang J., Rietdorf K., Teboul L., Chuang K.T., Lin P., Xiao R., Wang C., Zhu Y., Lin Y., Wyatt C.N., Parrington J., Ma J., Evans A.M., Galione A., Zhu M.X. NAADP mobilizes calcium from acidic organelles through two-pore channels. Nature. 2009;459(7246):596–600.
8. Zong X., Schieder M., Cuny H., Fenske S., Gruner C., Rotzer K., Griesbeck O., Harz H., Biel M., Wahl-Schott C. The two-pore channel TPCN2 mediates NAADP-dependent Ca2+-release from lysosomal stores. Pflugers. Arch. 2009;458(5):891–899.
9. Brailoiu E., Churamani D., Cai X., Schrlau M.G., Brailoiu G.C., Gao X., Hooper R., Boulware M.J., Dun N.J., Marchant J.S., Patel S. Essential requirement for two-pore channel 1 in NAADP-mediated calcium signaling. J. Cell. Biol. 2009;186(2):201–209.
10. Churchill G.C., Okada Y., Thomas J.M., Genazzani A.A., Patel S., Galione A. NAADP mobilizes Ca2+ from reserve granules, lysosome-related organelles, in sea urchin eggs. Cell. 2002;111(5):703–708.
11. Negri S., Faris P., Moccia F. Endolysosomal Ca2+ signaling in cardiovascular health and disease. Int. Rev. Cell. Mol. Biol. 2021;363:203–269.
12. Collins T.P., Bayliss R., Churchill G.C., Galione A., Terrar D.A. NAADP influences excitation-contraction coupling by releasing calcium from lysosomes in atrial myocytes. Cell Calcium. 2011;50(5):449–458.
13. MacGregor A., Yamasaki M., Rakovic S., Sanders L., Parkesh R., Churchill G.C., Galione A., Terrar D.A. NAADP controls cross-talk between distinct Ca2+ stores in the heart. J. Biol. Chem. 2007;282(20):15302–15311.
14. Nebel M., Schwoerer A.P., Warszta D., Siebrands C.C., Limbrock A.C., Swarbrick J.M., Fliegert R., Weber K., Bruhn S., Hohenegger M., Geisler A., Herich L., Schlegel S., Carrier L., Eschenhagen T., Potter B.V., Ehmke H., Guse A.H. NAADP mediated calcium signalling and arrhythmias in the heart evoked by beta-adrenergic stimulation. J. Biol. Chem. 2013;288(22):16017–16030.
15. Capel R.A., Bolton E.L., Lin W.K., Aston D., Wang Y., Liu W., Wang X., Burton R.A., Bloor-Young D., Shade K.T., Ruas M., Parrington J., Churchill G.C., Lei M., Galione A., Terrar D.A. Two-pore channels (TPC2s) and nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate (NAADP) at lysosomal-sarcoplasmic reticular junctions contribute to acute and chronic beta-adrenoceptor signaling in the heart. J. Biol. Chem. 2015;290(50):30087–30098.
16. Nechaeva M.V., Turpaev T.M. Rhythmic contractions in chick amnio-yolk sac and snake amnion during embryogenesis. Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2002;131(4):861–870.
17. Suslova I.V., Solomonova V.G., Yurchenko O.P., Turpaev T.M. Quantitative characteristics of negative inotropic effect of acetylcholine on the heart of the snail Helix pomatia. Dokl. Biol. Sci. 2005;404:325–328.
18. Нечаева М.В., Алексеева Т.А., Авдонин П.В. Влияние транс-NED19 на сердечный ритм куриного зародыша на ранних стадиях развития. Материалы конференции с международным участием «Физиология и биохимия сигнальных систем», Москва, 23–25 октября 2018 г. М.: Изд-во «Перо»; 2018:65–66.
19. Федорова (Кузьмина) Е.С., Суханова И.Ф., Соломонова В.Г., Авдонин П.В. Роль двупоровых кальциевых каналов эндолизосомальных везикул в поддерживании спонтанного ритма сокращения сердца. Материалы конференции с международным участием «Рецепторы и внутриклеточная сигнализация», Пущино, 2013. Пущино: ИД В. Ема; 2013:237–240.
20. Соломонова В.Г., Авдонин П.П., Виниченко Е.С., Суханова И.Ф., Авдонин П.В. Активация сократимости сердца виноградной улитки H. pomatia под действием тромбина. Исследование роли сАМР. Журн. эвол. биохим. физиол. 2007;43(1):32–38.
21. Nechaeva M., Alekseeva T., Dobretsov M., Kubasov I. Chicken embryos can maintain heart rate during hypoxia on day 4 of incubation. J. Comp. Physiol. B. 2020;190(3):361–370.
22. Lewis A.M., Aley P.K., Roomi A., Thomas J.M., Masgrau R., Garnham C., Shipman K., Paramore C., Bloor-Young D., Sanders L.E., Terrar D.A., Galione A., Churchill G.C. beta-Adrenergic receptor signaling increases NAADP and cADPR levels in the heart. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012;427(2):326–329.
23. Gul R., Park D.R., Shawl A.I., Im S.Y., Nam T.S., Lee S.H., Ko J.K., Jang K.Y., Kim D., Kim U.H. Nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate (NAADP) and cyclic ADP-ribose (cADPR) mediate Ca2+ signaling in cardiac hypertrophy induced by beta-adrenergic stimulation. PLoS One. 2016;11(3):e0149125.
Рецензия
Для цитирования:
Кузьмина Е.С., Нечаева М.В., Авдонин П.В. Роль NAADP в поддержании спонтанных сокращений сердца: сравнительно-физиологические исследования. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2024;79(2S):65-72. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-79-2S-6
For citation:
Kuzmina E.S., Nechaeva M.V., Avdonin P.V. The role of NAADP in maintaining spontaneous heart contractions: comparative physiological studies. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2024;79(2S):65-72. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-79-2S-6
Просмотров:
450
Послать статью по эл. почте 