VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Биофизика клетки. Мембранные и транспортные процессы

Изменения процессов эндоцитоза синаптических везикул в разных типах скелетных мышц мышей после опорной разгрузки

О.В. Тяпкина2, Р.А. Россомахин1*, О.В. Яковлева1

1.Казанский (Приволжский) федеральный университет;
2.Казанский институт биохимии и биофизики – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»;

* rossomakhin(at)inbox.ru

Функциональная разгрузка скелетных мышц (иммобилизация, постельный режим, космический полет) приводит к атрофии, механизмы которой хорошо изучены. Менее исследовано состояние мотонейронов, иннервирующих эти мышцы и запускающих процесс мышечного сокращения. Распространение потенциала действия по аксону мотонейрона обеспечивает передачу возбуждения с двигательного нервного окончания на постсинаптическую мембрану мышечного волокна посредством активации ацетилхолиновых рецепторов медиатором - ацетилхолином. Ранее было показано, что у крыс после антиортостатического вывешивания задних конечностей (модель опорной разгрузки по методу Морей-Холтон) изменяются уровни неквантовой секреции ацетилхолина, а также квантовой вызванной и спонтанной. Интенсивность квантового освобождения медиатора может регулироваться как за счет экзо-, так и эндоцитоза. В настоящей работе был проведен анализ процессов эндоцитоза синаптических везикул в нервных окончаниях мышц разного функционального типа у мыши после 30 дней опорной разгрузки (антиортостатическое вывешивание задних конечностей (АОВ) по методу Морей-Холтон). Эксперименты проводили на изолированных нервно-мышечных препаратах m. Diaphragma (смешанная мышца), m. Soleus (медленная мышца), m. EDL (m. extensor digitorum longus быстрая мышца) лабораторных белых мышей. Процессы эндоцитоза синаптических везикул исследовали с помощью флуоресцентного маркера FM 1-43 (3мкМ), который обратимо связывается с пресинаптической мембраной и во время эндоцитоза синаптических везикул оказывается внутри нервной терминали («загрузка» терминали). Показателем эндоцитоза и загрузки флуоресцентного красителя в синаптические везикулы являлось появление ярко светящихся пятен внутри нервного окончания. Интенсивность и продолжительность стимуляции культи нервов завесила от типа мышцы: m. Diaphragma 50 имп/с в течение 1 минуты; m. Soleus –1 имп/с 5 сек и 10 имп/с 10 сек, в течение 15 минут, m. EDL – 60 сек гиперкалиевым раствором Кребса. В контрольной группе мышей при высокочастотной стимуляции двигательного нерва диафрагмальной мышцы интенсивность свечения составила 87 о.е. ± 3 о.е. (n=14). В группе животных после АОВ интенсивность свечения терминалей составила 75 ± 5 о.е. (n=5, p<0,05). Аналогичные результаты были получены на других мышцах. Свечение терминалей камбаловидной мышцы составило 68 ± 7 о.е. (n=5, p>0,05), что достоверно ниже контрольных значений (74 ± 7 о.е., n=8). Свечение терминалей EDL составило 71 ± 7 о.е. n=5, p<0,05), что также ниже относительно контрольных значений (109 ± 3 о.е., n=7). Полученные данные могут указывать как на замедление процессов эндоцитоза синаптических везикул в нервных окончаниях мышей после опорной разгрузки, так и на морфологические изменения в нервной терминали (снижение количества синаптических везикул, дезорганизация цитоскелета).



Таким образом опорная разгрузка влияет на процессы эндоцитоза не только в скелетных мышцах, находящихся в состоянии функциональной разгрузки, но и в дыхательной мышце, что требует дальнейшего изучения.



Работа выполнена при поддержке госзадания ФИЦ КазНЦ РАН и КФУ.

Changes in the process of endocytosis of synaptic vesicles in various types of muscle mice after hindlimb unloading

O.V. Tyapkina2, R.A. Rossomakhin1*, O.V. Yakovleva1

1.Kazan (Volga Region) Federal University;
2.Kazan Institute of Biochemistry and Biophysics, FRC Kazan Scientific Center of RAS;

* rossomakhin(at)inbox.ru

Functional unloading of skeletal musculature (immobilization, bed rest, space flight) leads to atrophy, which mechanisms are well studied. Condition of motoneurons, innervating this muscles and launching muscle contraction process, is less studied. Action potential propagation along motoneuron axon provides transmission of excitation from the motor nerve ending to postsynaptic membrane of the muscle fiber by activation of acetylcholine receptors with mediator – acetylcholine. Previously shown, that levels of non-quantum secretion of acetylcholine change, and quantum induced and spontaneous secretion, in rats are changed after antiorthostatic suspension of the hind limbs (support unloading model according to the Morey-Holton method). The intensity of the quantum release of the mediator can be regulated both by exo- and endocytosis. In this work, we analyzed the processes of endocytosis of synaptic vesicles in the nerve endings of muscles of different functional types in mice after 30 days of support unloading (antiorthostatic rear limb suspension (AOS) according to the Morey-Holton method). The experiments were carried out on isolated neuromuscular preparations m. Diaphragma (mixed muscle), m. Soleus (slow muscle), m. EDL (m. extensor digitorum longus fast muscle) of laboratory white mice. The processes of endocytosis of synaptic vesicles were studied using a fluorescent marker FM 1-43 (3µМ), which reversibly binds to the presynaptic membrane and during endocytosis of synaptic vesicles is inside the nerve terminal ("loading" of the terminal). An indicator of endocytosis and loading of the fluorescent dye into synaptic vesicles was the appearance of brightly glowing spots inside the nerve ending. The intensity and duration of stimulation of the nerve stump depended on the type of muscle: m. Diaphragma 50 imp/s in 1 minute, m. Soleus – 1 imp/s 5 sec and 10 imp/s 10 sec, m. EDL – 60 sec by hyperpotassic Krebs solution. In the control group of mice with high-frequency stimulation of the motor nerve of the phrenic muscle, the luminescence intensity was 87 r.u. ± 3 r.u. (n=14). In the group of animals after AOS, the terminal luminescence intensity was 75 ± 5 r.u. (n=5, p<0,05). Similar results were obtained on other muscles. The luminescence of the terminals of the soleus muscle was 68 ± 7 r.u. (n=5, p>0.05), which is significantly lower than the control values (74 ± 7 p.u., n=8). The luminosity of the EDL terminals was 71 ± 7 pu. n=5, p<0.05), which is also lower than the control values (109 ± 3 p.u., n=7). The data obtained may indicate both a slowdown in the processes of endocytosis of synaptic vesicles in the nerve endings of mice after support unloading, and morphological changes in the nerve terminal (decrease in the number of synaptic vesicles, disorganization of the cytoskeleton).



Thus, support unloading affects the processes of endocytosis not only in skeletal muscles that are in a state of functional unloading, but also in the respiratory muscle, which requires further study.



The work was carried out with the support of the state task FRC Kazan Scientific Center of RAS and KFU.


Докладчик: Россомахин Р.А.
118
2022-10-31

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists