Особенности накопления активных форм кислорода в первичной культуре нервных клеток Lymnaea stagnalis

  • Валентина Ренальдовна Харитонова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии, ул. Фрунзенская, 43, 223053, д. Боровляны, Минский район, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-4244-1977
  • Александр Викторович Сидоров Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-1711-7868
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-1-28-38

Аннотация

С использованием флуоресцентного зонда 2′,7′-дихлородигидрофлуоресцеин диацетата оценен характер накопления активных форм кислорода (АФК) в первичной культуре (72 и 144 ч) нейронов центральных ганглиев моллюска Lymnaea stagnalis в условиях острого, индуцированного окислительного стресса. Установлено, что клетки большего размера накапливают большее количество АФК, тогда как высокие значения относительной (на единицу площади) флуоресценции, свидетельствующие о возрастании количества АФК, приходящихся на единицу внутриклеточного пространства, характерны для более мелких нейронов 72-часовой культуры. Изменения относительной флуоресценции в нейронах 72- и 144-часовой культур с течением времени приобретают отличный друг от друга характер: для более возрастной культуры отмечена отрицательная, статистически достоверная взаимосвязь (R = – 0,31), а в отношении клеток 72 ч культивирования статистически достоверной корреляции выявлено не было (R = 0,12). Предполагается, что обнаруженная взаимосвязь между размером (формой) нейрона и его способностью противостоять накоплению АФК в цитозоле указывает на различия в резистентности нейронов ЦНС к окислительному повреждению в зависимости от их позиции в нейронной сети, обеспечивая тем самым избирательную устойчивость нейронных функций в условиях окислительного стресса.

Биографии авторов

Валентина Ренальдовна Харитонова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии, ул. Фрунзенская, 43, 223053, д. Боровляны, Минский район, Беларусь

биолог группы цитогенетики клинико-диагностической лаборатории Республиканского научно-практического центра детской онкологии, гематологии и иммунологии

Александр Викторович Сидоров, Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор биологических наук, профессор; профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета

Литература

  1. Dröge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiological Reviews. 2002;82(1):47–95. DOI: 10.1152/ physrev.00018.2001.
  2. Beal MF. Aging, energy, and oxidative stress in neurodegenerative diseases. Annals of Neurology. 1995;38(3):357–366. DOI: 10.1002/ana.410380304.
  3. Turrens JF. Mitochondrial formation of reactive oxygen species. The Journal of Physiology. 2003;552(2):335–344. DOI: 10.1113/jphysiol.2003.049478.
  4. Гусев ЕИ, Скворцова ВИ. Ишемия головного мозга. Москва: Медицина; 2001. 328 с.
  5. Feniouk BA, Skulachev VP. Cellular and molecular mechanisms of action of mitochondria-targeted antioxidants. Current Aging Science. 2017;10(1):41–48. DOI: 10.2174/1874609809666160921113706.
  6. Finkel T. Oxygen radicals and signaling. Current Opinion in Cell Biology. 1998;10(2):248–253. DOI: 10.1016/S0955-0674(98)80147-6.
  7. Suzuki YJ, Forman HJ, Sevanian A. Oxidants as stimulators of signal transduction. Free Radical Biology and Medicine. 1997;22(1–2):269–285. DOI: 10.1016/S0891-5849(96)00275-4.
  8. Auerbach JM, Segal M. Peroxide modulation of slow onset potentiation in rat hippocampus. The Journal of Neuroscience. 1997;17(22):8695–8701. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.17-22-08695.1997.
  9. Sidorov AV. Effect of hydrogen peroxide on electrical coupling between identified Lymnaea neurons. Invertebrate Neuroscience. 2012;12(1):63–68. DOI: 10.1007/s10158-012-0128-7.
  10. Sidorov AV. Neuromodulatory effects of hydrogen peroxide on central neurons in the feeding network of the mollusc Lymnaea stagnalis. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2017;53(6):493–500. DOI: 10.1134/S0022093017060060.
  11. Костюк ВА, Потапович АИ. Биорадикалы и биоантиоксиданты. Минск: БГУ; 2004. 174 c.
  12. Kishida KT, Klann E. Sources and targets of reactive oxygen species in synaptic plasticity and memory. Antioxidants & Redox Signaling. 2007;9(2):233–244. DOI: 10.1089/ars.2007.9.ft-8.
  13. Halliwell B. Reactive oxygen species and the central nervous system. Journal of Neurochemistry. 1992;59(5):1609–1623. DOI: 10.1111/j.1471-4159.1992.tb10990.x.
  14. Сидоров АВ. Функциональная активность нервных центров беспозвоночных. Минск: БГУ; 2011. 247 с.
  15. Sidorov AV. Coordination of locomotor activity of mollusc Lymnaea stagnalis at nutrition: role of the internal medium acidbase balance (pH). Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2006;42(1):43–48. DOI: 10.1134/S0022093006010066.
  16. S.-Rózsa K. The pharmacology of molluscan neurons. Progress in Neurobiology. 1984;23(1–2):79–150. DOI: 10.1016/0301-0082(84)90013-3.
  17. Kyriakides M, Mccrohan CR, Slade CT, Syed NI, Winlow W. The morphology and electrophysiology of the neurones of the paired pedal ganglia of Lymnaea stagnalis (L.). Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology. 1989;93(4):861–876. DOI: 10.1016/0300-9629(89)90513-6.
  18. Benjamin PR, Staras K, Kemenes G. A systems approach to the cellular analysis of associative learning in the pond snail Lymnaea. Learning and Memory. 2000;7(3):124–131. DOI: 10.1101/lm.7.3.124.
  19. Klaassen LJ, Janse C, van der Roest M. Multiple synaptic connections of a single neuron change differentially with age. Neurobiology of Aging. 1998;19(4):341–349. DOI: 10.1016/S0197-4580(98)00065-7.
  20. Yar T, Winlow W. Isolation and characterization of whole-cell calcium channel currents in cultured, identified neurones of Lymnaea. EC Neurology. 2016;3(5):459–481.
  21. Ridgway RL, Syed NI, Lukowiak K, Bulloch AGM. Nerve growth factor (NGF) induces sprouting of specific neurons of the snail, Lymnaea stagnalis. Developmental Neurobiology. 1991;22(4):377–390. DOI: 10.1002/neu.480220406.
  22. Glantz SA. Primer of biostatistics. 4th edition. New York: McGraw-Hill; 1997. XVI, 473 p.
  23. Kandel ER. Cellular basis of behavior: an introduction to behavioral neurobiology. San Francisco: W. H. Freeman and Company; 1976. XX, 727 p.
  24. Henneman E, Somjen G, Carpenter DO. Functional significance of cell size in spinal motoneurons. Journal of Neurophysiology. 1965;28(3):560–580. DOI: 10.1152/jn.1965.28.3.560.
  25. McComb C, Meems R, Syed N, Lukowiak K. Electrophysiological differences in the CPG aerial respiratory behavior between juvenile and adult Lymnaea. Journal of Neurophysiology. 2003;90(2):983–992. DOI: 10.1152/jn.00263.2003.
  26. Fishel ML, Vasko MR, Kelley MR. DNA repair in neurons: so if they don’t divide what’s to repair? Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2007;614(1–2):24–36. DOI: 10.1016/j.mrfmmm.2006.06.007.
  27. Kuhn TB. Oxygen radicals elicit paralysis and collapse of spinal cord neuron growth cones upon exposure to proinflammatory cytokines. BioMed Research International. 2014;2014:191767. DOI: 10.1155/2014/191767.
  28. Olguín-Albuerne M, Morán J. ROS produced by NOX2 controls in vitro development of cerebellar granule neurons development. ASN Neuro. 2015;7(2):1759091415578712. DOI: 10.1177/1759091415578712.
  29. Moroz LL, Rubakhin SS, Frolow AA, Kostiuk VA. Free-radical damage of identified neurones in Lymnaea stagnalis. Acta Biologica Hungarica. 1993;44(1):29–32.
Опубликован
2021-03-12
Ключевые слова: свободные радикалы, нейроны, флуоресцентные красители, клеточные культуры
Поддерживающие организации Работа выполнена в рамках государственной программы научных исследований «Конвергенция-2020» (задание 3.10.2).
Как цитировать
Харитонова, В. Р., & Сидоров, А. В. (2021). Особенности накопления активных форм кислорода в первичной культуре нервных клеток Lymnaea stagnalis. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 28-38. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-1-28-38
Выпуск
№ 1 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Клеточная биология и физиология

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).