Məlumat

O2 diffuziyası pozulursa, sinir hüceyrəsi necə uyğunlaşır?

O2 diffuziyası pozulursa, sinir hüceyrəsi necə uyğunlaşır?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Oksigen tədarükü kəsilərsə, sinirə hansı təsirləri ola bilər? Bununla bağlı məlumat varmı?

Sinir keçiriciliyi sürəti artır? Sinirdəki/daxili amplituda və reseptor kanalları haqqında nə demək olar?

Qəribədir ki, bu suala cavab tapmaq olduqca çətindir və ya bəlkə də mən yanlış yerlərdə axtarıram...


Oksigen diffuziyası kəsilirsə, ciddi problem var. Beynin içindəki neyronlar yavaş-yavaş ölməyə başlayır, şəxsiyyət dəyişikliyi və ya ağrı impulslarını emal edə bilməmək kimi bir çox başqa şeylər beyin oksigensiz olduqda baş verir. Əgər bu, 15 dəqiqə ərzində düzəlməzsə, sağ qalmaq mümkün deyil.

Neyronlara faktiki təsirlər aşağıdakılardır: Əksər hüceyrələrdə olduğu kimi, bu cür vəziyyətin ilk həlli anaerob metabolizmdir, eyni şey neyronlarda da olur, lakin uzun sürmür və səmərəsizdir. Mənə elə gəlir ki, bu cür ssenaridə sinir keçiriciliyi azalır və reseptorlar büzülür.

Yaxşı, əgər reseptorlar büzülürsə, onlar impulsları ötürə bilməməlidirlər, yəni sinir keçiriciliyi dayanmalıdır.

Bu, oksigen çatışmazlığının beyinə təsirləri haqqında məqaləyə keçiddir. https://www.livestrong.com/article/106179-effects-lack-oxygen-brain/


Fəsil 2 Qan dövranı sistemi və oksigen nəqli

Ürək-damar və ya qan dövranı sistemi bədənin bütün hüceyrələrinin hər an sağ qalmasını təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur və bunu bədəndəki hər bir hüceyrənin (yəni, interstisial mayenin) bilavasitə kimyəvi mühitini həmin hüceyrəyə uyğun tərkibdə saxlamaqla edir. normal funksiya. “X0201chomeostasis”” termini daxili mühitin təxmini sabitliyini ifadə etmək üçün istifadə olunur (Claude Bernard, 1866).

Əvvəlcə otaq havası ilə tarazlıqda olan və tərkibində digər qida maddələri olan böyük (hüceyrə həcmindən dəfələrlə çox) yaxşı qarışdırılmış sulu mühitdə asılmış tək sferik hüceyrənin sadə hipotetik halını nəzərdən keçirək. Oksigenin mövcudluğu çox vaxt hüceyrənin sağ qalması üçün məhdudlaşdırıcı amildir və ümumiyyətlə hüceyrəyə passiv diffuziya yolu ilə verilir. Oksigen molekulları hüceyrəyə yayıldıqca, onlar istehlak edilir, beləliklə, oksigen konsentrasiyasında hüceyrənin səthindən hüceyrənin mərkəzində baş verən ən aşağı konsentrasiyaya qədər tədricən azalma olur. Oksigen üçün tipik diffuziya əmsalı (� 𢄥 sm 2/s) və istirahətdə olan skelet əzələsinin oksigen istehlakı (� 𢄢 ml O) olan sferik hüceyrə üçün2 sm 𢄣 min 𢄡 ), ətraf mühitdən oksigenlə kifayət qədər təmin edilən kritik ölçü (radius) təxminən 1 mm-dir. Beləliklə, diffuziyanın hüceyrələrin oksigenə ehtiyacı ilə əlaqədar ölçüsünə yuxarı həddi qoyduğunu görürük.

Diffuziya qısa məsafələrdə (&#60100 μm) səmərəli daşınma prosesi olsa da, bir molekulun bir məsafəni yayması üçün tələb olunan orta vaxtdan görünür. x (tx 2 /2D), daha böyük çoxhüceyrəli orqanizm, məsələn, təxminən 100 × 10 12 hüceyrədən ibarət insan bədəni oksigenlə adekvat şəkildə necə təmin oluna bilər? Məməlilər üçün hüceyrələr üçün üzgüçülük mühiti sudur və ümumi bədən suyu bədən çəkisinin təxminən 60%-ni təşkil edir. 70 kq ağırlığında bir insan üçün ümumi bədən suyu üç bölmə arasında aşağıdakı təxmini həcmlərlə paylanır: hüceyrədaxili � l (bədən çəkisinin 33%-i) interstisial � l (bədən çəkisinin 22,5%-i) və dövran edən plazma � x022483 l (bədən çəkisinin 4,5%). Hüceyrələr interstisial maye (ISF) ilə yuyulur, lakin interstisial mayenin həcmi hüceyrədaxili mayenin həcminin yalnız yarısından bir qədər çoxdur. Beləliklə, ISF böyük bir maye anbarı hesab edilə bilməz və onun tərkibinə hüceyrə mübadiləsi birbaşa təsir göstərir.

Orqanizm aşağıdakı problemlə üzləşir: ISF-nin tərkibini onun istənilən dəyərinə yaxın saxlamaq necə olar? Bu problemin həlli ISF-ni təzə, yenidən işlənmiş maye (yəni, arterial qan) ilə yaxın təmasda saxlamaqla onu davamlı olaraq yeniləyən qan dövranı sistemini təqdim etməkdir. Qida və metabolik tullantıların mübadiləsi passiv diffuziya yolu ilə həyata keçirildiyi üçün dövran edən qan hüceyrələrə yaxınlaşmalıdır (&#6010 μm). Beləliklə, ürək-damar sistemi ürəyin nasos hərəkəti ilə orqanizmin müxtəlif hissələri arasında effektiv məsafəni azaltmaq üçün toplu axını (konveksiya) istifadə edir.

Bu sistemin praktik olması və işini səmərəli şəkildə yerinə yetirməsi üçün iki vacib şərt yerinə yetirilməlidir: (1) bir toxuma təşkil edən hüceyrələrlə təmasda olan ən kiçik qan damarları, kapilyarlar vasitəsilə kifayət qədər qan axını olmalıdır. 2) daxil olan qanın kimyəvi tərkibinə ISF-də arzu olunan kimi olması üçün nəzarət edilməlidir. Ürək-damar sisteminin dizaynı və fəaliyyəti bu şərtləri yerinə yetirir. Ürək-damar sisteminin iki mühüm funksiyası materialı hərəkət etdirmək (daşıyıcısı qandır) və istiliyi hərəkət etdirməkdir (toxuma mübadiləsi bədənin nüvəsindən onun səthindəki dəri damar yatağına çatdırılmalı olan istiliyi əmələ gətirir, burada o, radiasiyadan uzaqlaşır. bədən).


Helga Kolb tərəfindən Retinanın Sadə Anatomiyası

Oftalmoloq gözünüzə baxmaq üçün oftalmoskopdan istifadə etdikdə o, retinanın aşağıdakı görünüşünü görür (Şəkil 1).

Retinanın mərkəzində optik sinir yerləşir, diametri təxminən 2 x 1,5 mm olan dairəvi və oval ağ sahədir. Optik sinirin mərkəzindən retinanın əsas damarları şüalanır. Diskin solunda təxminən 17 dərəcə (4,5-5 mm) və ya iki yarım disk diametrində bir qədər oval formalı, qan damarları olmayan qırmızımtıl ləkə, bölgənin mərkəzində olan fovea görünə bilər. oftalmoloqlar tərəfindən makula kimi tanınır.

Şəkil 1. Oftalmoskopdan göründüyü kimi tor qişa
Animasiyaya (irisdən retinaya) baxmaq üçün BURAYA TIKLAYIN (Quicktime filmi)

Foveanın ətrafında təxminən 6 mm olan dairəvi sahə mərkəzi tor qişa hesab edilir, ondan kənarda isə retinanın mərkəzindən (fovea) 21 mm məsafədə ora serrata uzanan periferik tor qişadır. Ümumi tor qişa diametri 30 ilə 40 mm arasında olan dairəvi diskdir (Polyak, 1941 Van Buren, 1963 Kolb, 1991).

Şəkil 1.1. Retinanın sxematik genişlənməsi ilə insan gözündən sxematik bir hissə

Torlu qişa təqribən 0,5 mm qalınlığındadır və gözün arxasını çəkir. Optik sinir beyinə gedən qanqlion hüceyrə aksonlarını və əlavə olaraq tor qişanın təbəqələrini və neyronlarını vaskulyarlaşdırmaq üçün retinaya açılan daxil olan qan damarlarını ehtiva edir (Şəkil 1.1). Retinanın bir hissəsinin radial bölməsi ganglion hüceyrələrinin (torlu qişanın çıxış neyronları) linzaya və gözün qabağına ən yaxın olan tor qişada ən içəridə, fotosensorların (çubuqlar və konuslar) ən kənarda yerləşdiyini göstərir. retina piqment epiteli və xoroidə qarşı. Buna görə də, çubuqlara və konuslara toxunmadan və aktivləşdirmədən əvvəl işıq tor qişanın qalınlığından keçməlidir (Şəkil 1.1). Sonradan fotoreseptorların vizual piqmenti tərəfindən fotonların udulması əvvəlcə biokimyəvi mesaja, sonra isə retinanın bütün sonrakı neyronlarını stimullaşdıra bilən elektrik mesajına çevrilir. Fotik giriş və vizual görüntünün bəzi ilkin təşkili ilə bağlı retina mesajı, qanqlion hüceyrələrinin spiking axıdılması modelindən beynə ötürülür.

Retinanın sadələşdirilmiş məftil diaqramı yalnız sensor fotoreseptorları və Şəkil 2-də göstərildiyi kimi iki hüceyrə növünü birləşdirən bir neçə interneyronlu qanqlion hüceyrələrini vurğulayır.

Anatomist tor qişanın şaquli hissəsini götürüb mikroskopik müayinə üçün emal etdikdə aydın olur ki, tor qişa daha mürəkkəbdir və sadə sxemdə (yuxarıda) göstəriləndən daha çox sinir hüceyrəsi növünü ehtiva edir. Dərhal aydın olur ki, torlu qişanın mərkəzi hissəsində fotoreseptorlar və qanqlion hüceyrələri arasında müdaxilə edən çoxlu interneyronlar var (Şəkil 3).

Bütün onurğalıların retinası üç qat sinir hüceyrəsi gövdələrindən və iki qat sinapsdan ibarətdir (şək. 4). Xarici nüvə təbəqəsi çubuqların və konusların hüceyrə gövdələrini, daxili nüvə qatında bipolyar, üfüqi və amakrin hüceyrələrin hüceyrə gövdələrini, qanqlion hüceyrə təbəqəsində qanqlion hüceyrələrinin və yerdəyişmiş amakrin hüceyrələrinin hüceyrə gövdələrini ehtiva edir. Bu sinir hüceyrə təbəqələrinin bölünməsi sinaptik kontaktların meydana gəldiyi iki neyropildir (Şəkil 4).

Neyropilin ilk sahəsi çubuq və konuslar və şaquli olaraq işləyən bipolyar hüceyrələr və üfüqi yönümlü üfüqi hüceyrələr arasında əlaqənin meydana gəldiyi xarici pleksiform təbəqədir (OPL) (Şəkil 5 və 6).

Şəkil 5. OPL vurğulanmış retinanın 3-D bloku
Şəkil 6. OPL-dən keçən şaquli kəsiyin işıqlı mikroqrafiyası

Retinanın ikinci neyropili daxili pleksiform təbəqədir (IPL) və o, ganglion hüceyrələrinə qoşulmaq üçün şaquli məlumat daşıyan sinir hüceyrələri, bipolyar hüceyrələr üçün relay stansiyası kimi fəaliyyət göstərir (Şəkil 7 və 8). Bundan əlavə, müxtəlif növ üfüqi və şaquli istiqamətləndirilmiş amakrin hüceyrələri, qanqlion hüceyrə siqnallarına təsir etmək və inteqrasiya etmək üçün bir şəkildə digər şəbəkələrdə qarşılıqlı əlaqə qurur. Daxili pleksiform təbəqədə bütün bu sinir emalının kulminasiya nöqtəsində vizual görüntü ilə bağlı mesaj optik sinir boyunca beyinə ötürülür.

Şəkil 7. IPL vurğulanmış retinanın 3-D bloku
Şəkil 8. İPL-dən keçən şaquli kəsiyin işıqlı mikroqrafiyası

2. Mərkəzi və periferik retinanın müqayisəsi.

Foveaya yaxın olan mərkəzi tor qişa periferik tor qişadan xeyli qalındır (Şəkil 9 və 10-u müqayisə edin). Bu, periferik tor qişa ilə müqayisədə fotoreseptorların, xüsusən konusların və onlarla əlaqəli bipolyar və qanqlion hüceyrələrinin mərkəzi retinada yığılma sıxlığının artması ilə əlaqədardır.

Şəkil 9. İnsanın mərkəzi tor qişasından keçən şaquli kəsiyin işıqlı mikroqrafiyası
Şəkil 10. İnsanın periferik tor qişasından keçən şaquli kəsimin işıqlı mikroqrafiyası
  • Mərkəzi retinada konus, periferik retinada isə çubuq üstünlük təşkil edir. Beləliklə, mərkəzi retinada konuslar bir-birinə yaxındır və konuslar arasında çubuqlar daha azdır (şək. 9 və 10).
  • Çubuqlar və konusların hüceyrə gövdələrindən ibarət olan xarici nüvə təbəqəsi (ONL), mərkəzi və periferik retinada təxminən eyni qalınlığa malikdir. Bununla belə, periferik hissədə çubuq hüceyrə cisimləri konus hüceyrə cisimlərindən çox olur, mərkəzi retinada isə əksinədir. Mərkəzi retinada konusların hüceyrə gövdələrini xarici pleksiform təbəqədə (OPL) sinaptik pediküllərdən kənarlaşdıran əyri aksonları var. Müller hüceyrə prosesləri ilə müşayiət olunan bu əyri aksonlar, Henle lif təbəqəsi kimi tanınan solğun rəngli lifli görünüşlü bir sahə əmələ gətirir. Sonuncu təbəqə periferik retinada yoxdur.
  • Daxili nüvə təbəqəsi (INL) konus birləşdirən ikinci dərəcəli neyronların (konusun bipolyar hüceyrələri) və daha kiçik sahəli və daha yaxın məsafədə yerləşən üfüqi hüceyrələrin daha sıxlığına görə periferik tor qişa ilə müqayisədə retinanın mərkəzi hissəsində daha qalındır. və konus yolları ilə əlaqəli amakrin hüceyrələri (Şəkil 9). Daha sonra görəcəyimiz kimi, neyronların konusla əlaqəli dövrələri daha az konvergentdir, çünki ikinci dərəcəli neyronlara daha az konus toxunur, çubuqlarla əlaqəli yollardakı çubuqlara nisbətən.
  • Daxili pleksiform təbəqələrin (IPL), qanqlion hüceyrə təbəqələrinin (GCL) və sinir lifi təbəqəsinin (NFL) nisbi qalınlığında mərkəzi və periferik tor qişa arasında diqqətəlayiq fərq müşahidə edilə bilər (şək. 9 və 10). Bu, çubuq-dominant periferik tor qişa ilə müqayisədə konus-dominant foveal retinada konus yolları üçün lazım olan qanqlion hüceyrələrinin daha çox olması və yığılma sıxlığının artması ilə əlaqədardır. Qanqlion hüceyrələrinin daha çox olması daha qalın İPL-də daha çox sinaptik qarşılıqlı əlaqə və sinir lifi təbəqəsində optik sinirə doğru gedən qanqlion hüceyrə aksonlarının daha çox olması deməkdir (Şəkil 9).

3. Müller qlial hüceyrələri.

Şəkil 11. Qoljinin şaquli görünüşü Müller qlial hüceyrələrini boyanmışdır

Muller hüceyrələri torlu qişanın radial glial hüceyrələridir (şək. 11). Retinanın xarici məhdudlaşdırıcı membranı (OLM) Müller hüceyrələri və fotoreseptor hüceyrələrinin daxili seqmentləri arasında yapışan birləşmələrdən əmələ gəlir. Retinanın daxili məhdudlaşdırıcı membranı (ILM) eyni şəkildə yanal təmasda olan Müller hüceyrəsinin son ayaqları və əlaqəli bazal membranın tərkib hissələrindən ibarətdir.

OLM subretinal boşluq arasında bir maneə təşkil edir, fotoreseptorların daxili və xarici seqmentləri retinanın arxasındakı piqment epitel təbəqəsi və sinir torlu qişası ilə sıx əlaqədə olur. İLM torlu qişanın vitreus yumoru ilə həmsərhəd olan daxili səthidir və bununla da sinir tor qişası ilə şüşəvari yumor arasında diffuziya maneəsi yaradır (şək. 11).

Torlu qişanın əsas damarları sinir toxumasına daxil olan kapilyarları təmin edir. Kapilyarlar retinanın bütün hissələrində sinir lifi təbəqəsindən xarici pleksiform təbəqəyə qədər və hətta bəzən xarici nüvə təbəqəsində olduğu kimi yüksəklikdə yerləşir. Piqment epitel təbəqəsinin arxasındakı xoriokapillarisin (cc) damarlarından gələn qida maddələri zərif fotoreseptor təbəqəsini təmin edir.

4. Foveal quruluş.

Foveanın mərkəzi foveal çuxur kimi tanınır (Polyak, 1941) və retinanın yüksək ixtisaslaşmış bölgəsidir və bu günə qədər nəzərdən keçirdiyimiz mərkəzi və periferik tor qişadan yenidən fərqlənir. Dörddə bir millimetrdən (200 mikron) az ölçüdə olan bu kiçik dairəvi retinanın radial bölmələri insan (Şəkil 12a) və meymun (Şəkil 12b) üçün aşağıda göstərilmişdir.

Şəkil 12a. Yamadadan insan foveasının şaquli hissəsi (1969)
Şəkil 12b. Hageman və Consondan meymun foveasının şaquli hissəsi (1991)

Fovea torlu qişanın makula sahəsinin ortasında optik sinir başının temporal tərəfinə qədər uzanır (Şəkil 13a, A, B). Bu, konus fotoreseptorlarının çubuqlar istisna olmaqla, maksimum sıxlıqda cəmləşdiyi və altıbucaqlı bir mozaikada olan ən səmərəli qablaşdırma sıxlığında yerləşdirildiyi bir sahədir. Bu, foveal konusun daxili seqmentləri vasitəsilə tangensial kəsikdə daha aydın görünür (şəkil 13b).

Şəkil 13. İnsan foveası vasitəsilə tangensial kəsik

Bu mərkəzi 200 mikron diametrli mərkəzi foveal çuxurun altında tor qişanın digər təbəqələri konsentrik olaraq yerdəyişir və konus hüceyrələrindən və onların bəzi hüceyrə gövdələrindən ibarət olan retinanın ən nazik təbəqəsi qalır (şəkil 12a və 12b-nin sağ və sol tərəfləri). Bu, xüsusilə canlı gözün və tor qişanın optik koherens tomoqrafiyası (OKT) görüntülərində yaxşı görünür (Şəkil 13a, B). Retinanın radial şəkildə təhrif olunmuş, lakin tam təbəqələşməsi daha sonra foveanın kənarı mərkəzi konuslarla əlaqəli yerdəyişmiş ikinci və üçüncü dərəcəli neyronlardan ibarət olana qədər foveal yamac boyunca tədricən görünür. Burada qanqlion hüceyrələri altı təbəqəyə yığılır, beləliklə, foveal kənar və ya parafovea (Polyak, 1941) adlanan bu sahə bütün retinanın ən qalın hissəsidir.

5. Makula lutea.

Foveal çuxur, foveal yamac, parafovea və perifovea daxil olmaqla bütün fovea sahəsi insan gözünün makulası hesab olunur. Oftalmoloqlara tanış olan makula lutea kimi tanınan makula nahiyəsinin sarı piqmentasiyasıdır (şək. 14).

Bu piqmentasiya Henle lif təbəqəsinin konus aksonlarında mövcud olan sarı skrininq piqmentlərinin, ksantofil karotenoidlərinin zeaksantin və luteinin əksidir (Balaşov və Bernşteyn, 1998). Makula luteanın obyektiv tərəfindən təmin edilənə əlavə olaraq qısa dalğa uzunluğunda filtr kimi fəaliyyət göstərdiyi düşünülür (Rodieck, 1973). Fovea insanın görmə qabiliyyəti üçün tor qişanın ən vacib hissəsi olduğundan, parlaq işıqdan və xüsusilə ultrabənövşəyi şüalanma zərərindən qaçınmaq üçün qoruyucu mexanizmlər vacibdir. Çünki foveamızın zərif konusları məhv olarsa, kor olarıq.

Şəkil 14. Makula luteanı göstərmək üçün tor qişanın oftalmoskopik görünüşü
Şəkil 15. Makula luteanın paylanmasını göstərmək üçün meymun foveasından şaquli kəsik. Snodderly və başqalarından, 1984

Foveada makula luteanı əmələ gətirən sarı piqmenti mikroskopda foveanın bir hissəsinə mavi işıqla baxmaqla aydın şəkildə nümayiş etdirmək olar (şək. 15). Foveal yamacın kənarına qədər uzanan foveal çuxurdakı qaranlıq naxış makula piqment paylanmasından qaynaqlanır (Snodderly et al., 1984).

Əgər foveal fotoreseptor mozaikasını ayrı-ayrı konuslardakı vizual piqmentlər ağardılmamış kimi təsəvvür etmək istəsəydi, Şəkil 16-da (aşağı çərçivədə) göstərilən şəkli görər (Lall və Cone, 1996-cı il). Foveal yamacdakı qısa dalğalı həssas konuslar solğun sarı yaşıl, orta dalğalı konuslar çəhrayı və uzun dalğa uzunluğuna həssas konuslar bənövşəyi görünür. İndi makula luteanın sarı skrininq piqmentinin təsirini əlavə etsək, Şəkil 16-da (yuxarı çərçivə) konus mozaikasının görünüşünü görərik. Makula lutea foveal konusların akromatik həllini gücləndirməyə kömək edir və zərərli UV şüalarının şüalanmasının qarşısını alır (Şəkil 16, Abner Lall və Richard Cone, dərc edilməmiş məlumatlar).

6. Ganglion hüceyrə lif təbəqəsi.

Qanqlion hüceyrə aksonları sinir lifi qatında daxili məhdudlaşdırıcı membranın üstündən qövsvari formada optik sinirin başına doğru hərəkət edir (Şəkil 00, axın çəhrayı liflər). Daxili tor qişa və qanqlion hüceyrələri fovea yamacına doğru itələndiyi üçün fovea, təbii ki, sinir lifi təbəqəsindən azaddır. Mərkəzi qanqlion hüceyrə lifləri foveal yamacın ətrafında dolaşır və optik sinir istiqamətində süpürür. Periferik qanqlion hüceyrə aksonları bu qövs kursunu üfüqi meridian boyunca dorso/ventral parçalanma ilə optik sinirə davam etdirir (Şəkil 00). Retinal topoqrafiya optik sinirdə, lateral geniculate vasitəsilə görmə korteksinə qədər saxlanılır.

7. Retinaya qan tədarükü.

Məməlilərin tor qişasının iki qan təchizatı mənbəyi var: mərkəzi retinal arteriya və xoroid qan damarları. Xoroid ən böyük qan axını alır (65-85%) (Henkind et al., 1979) və xarici retinanın (xüsusilə fotoreseptorların) saxlanması üçün həyati əhəmiyyət kəsb edir və qalan 20-30% mərkəzi damar vasitəsilə retinaya axır. daxili retinal təbəqələri qidalandırmaq üçün optik sinir başından retinal arteriya. Mərkəzi retinal arteriya insanın tor qişasında 4 əsas şöbəyə malikdir (şək. 17).

Şək. 17. Normal insan sağ gözünün tor qişasında əsas arteriya və venaların floresein təsvirini göstərən göz dibi fotoşəkili.Damarlar optik sinirin başından çıxır və foveaya doğru və ətrafında radial şəkildə əyilir (fotoşəkildə ulduz işarəsi) (Şəkil İzabel Pinillanın izni ilə, İspaniya)

Arterial intraretinal budaqlar daha sonra kapilyar şəbəkələrin üç qatını, yəni 1) radial peripapilyar kapilyarları (RPC) və 2) daxili və 3) kapilyarların xarici təbəqəsini təmin edir (Şəkil 18a). Prekapilyar venulalar venulalara və müvafiq venoz sistem vasitəsilə mərkəzi retinal venaya axır (Şəkil 18b).

Şəkil 18a. Əsas arteriya və arteriolların fokus səviyyəsində NADPH-diaforaza ilə boyanmış siçovul tor qişasının düz montaj görünüşü. (Toby Holmes, Moran Eye Center-in izni ilə)
Şəkil 18b. Əsas damar və venulaların fokus səviyyəsində NADPH-diaforaza ilə boyanmış siçovul tor qişasının düz montaj görünüşü. (Toby Holmes, Moran Eye Center-in izni ilə)

Radial peripapilyar kapilyarlar (RPCs) sinir lifi təbəqəsinin daxili hissəsində yerləşən kapilyarların ən səthi təbəqəsidir və optik diskdən 4-5 mm məsafədə əsas super-zaman və inferotemporal damarların yolları boyunca uzanır (Zhang, 1994). . RPC-lər bir-biri ilə və daha dərin kapilyarlarla anatomlaşır. Daxili kapilyarlar RPC-lərin altında və onlara paralel ganglion hüceyrə təbəqələrində yerləşir. Xarici kapilyar şəbəkə daxili pleksiform təbəqədən xarici pleksiform təbəqəyə qədər daxili nüvə təbəqəsi hesab olunurdu (Zhang, 1974).

Şəkil 17-dəki flourescein angioqrafiyasından göründüyü kimi, makula nahiyəsində 450-600 um diametrli qan damarı və kapilyarsız zonanın ətrafında qan damarlarının halqası şəklində foveanı ifadə edir. Makula damarları yuxarı temporal və inferotemporal arteriyaların budaqlarından yaranır. Avaskulyar zonanın sərhəddində kapilyarlar iki qatlı olur və nəhayət bir qatlı halqa kimi birləşirlər. toplanması venules daha dərin (arxa) arteriollar və əsas damarlar geri qan axını drenaj (Şəkil. 19, Zhang, 1974). Rezus meymununda bu perimakulyar üzük və qan damarlarından azad fovea Maks Snodderlinin qrupu tərəfindən hazırlanmış gözəl rəsmlərdə aydın görünür (Şəkil 20, Sodderly et al., 1992.)

Şəkil 19. Meymun gözünün makula damarları avaskulyar fovea (ulduz) ətrafında halqa əmələ gətirir (From Zhang, 1994)
Şəkil 20. 80-dən çox mikroskop sahəsindən alınmış rhesus meymununda fovea ətrafındakı tor qişanın damarlarının diaqramı. (Snodderly və başqalarından, 1992)

Xoroid arteriyaları uzun və qısa posterior siliyer arteriyalardan və Zinn dairəsinin budaqlarından (optik diskin ətrafında) yaranır. Posterior siliyer arteriyaların hər biri xoroidin lokallaşdırılmış bölgələrini təmin edən yelpik formalı kapilyar lobüllərə parçalanır (Hayreh, 1975). Xoroidal damarların makula sahəsi retinal qan tədarükü kimi ixtisaslaşmış deyil (Zhang, 1994). Arteriyalar optik sinirin ətrafındakı skleranı deşərək xaricə keçir və xoroiddə üç damar qatını əmələ gətirir: qan damarlarının xarici (ən çox skleral), medial və daxili (piqment epitelinin ən yaxın Bruchs membranı) təbəqələri. Bu, Şəkil 21a-da (Zhang, 1974) insan xoroidinin kəsilmiş üzünün korroziya dökümündə aydın şəkildə göstərilir. Müvafiq venoz lobüllər burulğan damarlarına daxil olmaq üçün göz almasının ekvatoruna doğru irəliləyən venulalara və venalara axır (şəkil 21b). Bir və ya iki burulğan damarı göz almasının 4 kvadrantının hər birini boşaldır. Burulğan damarları skleraya nüfuz edir və Şəkil 21b-də (Zhang. 1994) korroziya tökmədə göstərildiyi kimi oftalmik venaya birləşir.

Şəkil 21a. Xoroiddə üç damar təbəqəsi: xarici arteriyalar və damarlar (qırmızı/mavi ox), medial arteriollar və venulalar (qırmızı ox) və daxili kapilyar yataq (sarı ulduz. İnsan xoroidinin kəsilmiş üzünün korroziya dökümü (From Zhang, 1994). )
Şəkil 21b. Sklera çıxarılan insan gözünün yuxarı arxa hissəsinin korroziya tökmə. Burulğan damarları gözün ekvatorundan qan toplayır və oftalmik vena ilə birləşir. (Zhang-dan, 1994).

8. İnsanın tor qişasının degenerativ xəstəlikləri.

İnsanın tor qişası neyronların, glia və qidalandırıcı qan damarlarının incə bir təşkilatıdır. Bəzi göz xəstəliklərində tor qişa zədələnir və ya pozulur və nəticədə vizual görüntü haqqında həyati mesajları beyinə daşıyan sinir hüceyrələrinə ciddi ziyan vuran degenerativ dəyişikliklər baş verir. Retinanın xəstələndiyi və korluğun son nəticə ola biləcəyi dörd fərqli vəziyyəti göstəririk. Bütün göz və tor qişanın patologiyası ilə bağlı daha çox məlumatı Moran Göz Mərkəzinin göz patoloqu Dr. Nik Mamalis tərəfindən hazırlanmış veb saytında tapa bilərsiniz.

Şəkil 22. Yaşla bağlı makula degenerasiyası olan xəstədə gözün dibinin və tor qişasının görünüşü.
Şəkil 23. İrəli qlaukoma olan xəstədə gözün dibinin və tor qişasının görünüşü.

Yaşla bağlı makula degenerasiyası qocalmış gözün ümumi torlu qişa problemidir və dünyada korluğun əsas səbəbidir. Retinanın arxasındakı piqment epitelinin degenerasiyası və druzen əmələ gəlməsi (ağ ləkələr, Şəkil 22) və foveanın arxasına mayenin sızmasına imkan verməsi səbəbindən makula sahəsi və fovea pozulur. Foveanın konusları ölür və mərkəzi görmə itkisinə səbəb olur ki, biz incə detalları oxuya və ya görə bilmirik.

Qlaukoma (şək. 23) də göz daxilində təzyiqin yüksəldiyi qocalma zamanı rast gəlinən problemdir. Təzyiq yüksəlir, çünki gözün ön kamerası normal sulu çıxış üsulları ilə düzgün şəkildə maye mübadiləsi edə bilmir. Vitreus kamerada təzyiq yüksəlir və optik sinir başının qan damarlarını və nəticədə qanqlion hüceyrələrinin aksonlarını pozur ki, bu həyati hüceyrələr ölür. Qlaukomada gözdaxili təzyiqi azaltmaq üçün müalicə vacibdir.

Şəkil 24. Piqment retiniti olan xəstədə göz dibinin və tor qişanın görünüşü
Şəkil 25. İrəliləmiş diabetik retinopatiya xəstəsində göz dibinin və tor qişanın görünüşü

Retinit pigmentosa (şək. 24) tor qişanın pis irsi xəstəliyidir və hazırda müalicəsi yoxdur. O, müxtəlif formalarda gəlir və hazırda təhlil edilən çoxlu sayda genetik mutasiyadan ibarətdir. Aşkar edilmiş səhv genlərin əksəriyyəti çubuq fotoreseptorlarına aiddir. Periferik retinanın çubuqları xəstəliyin erkən mərhələlərində degenerasiyaya başlayır. Xəstələr getdikcə daha çox periferik retinanın (çubuqların yerləşdiyi yer) zədələndiyi üçün gecə kor olurlar. Nəhayət, xəstələr tunel görmə qabiliyyətinə enir, yalnız fovea xəstəlik prosesindən xilas olur. Xarakterik patoloji periferik retinada qara piqmentin və görmə sinirinin başında incəlmiş qan damarlarının meydana gəlməsidir (şək. 24).

Diabetik retinopatiya torlu qişaya təsir edən və korluğa səbəb ola bilən diabetin yan təsiridir (şək. 25). Gözün həyati qidalandırıcı qan damarları pozulur, pozulur və idarəolunmaz şəkildə çoxalır. Qan damarlarının yayılmasının və mayenin retinaya sızmasının dayandırılması üçün lazer müalicəsi hazırda ən çox yayılmış müalicədir.

9. İstinadlar.

Balaşov NA, Bernstein PS. İnsan makula karotenoid mübadiləsi yollarının komponentlərinin təmizlənməsi və identifikasiyası. Invest Ophthal Vis Sci.199839:s38.

Hageman GS, Johnson LV. Fotoreseptor-retina piqmentli epitel interfeysi. In: Heckenlively JR, Arden GB, redaktorlar. Görmənin klinik elektrofiziologiyasının prinsipləri və praktikası. Louis: Mosby Year Book 1991. səh. 53-68.

Harrinqton, D.O. və Drake, M.V. (1990) The Visual Fields, 6-cı nəşr. Mosby. Louis.

Hayreh SS. Xoroid damarlarının seqmental təbiəti. Br J Oftal. 197559:631–648. [PubMed] [PMC-də pulsuz tam mətn]

Henkind P, Hansen RI, Szalay J. Göz dövranı. In: Records RE, redaktor. İnsan gözünün və görmə sisteminin fiziologiyası. New York: Harper & Row 1979. səh. 98-155.

Kolb H. İnsanın tor qişasının sinir təşkilatı. In: Heckenlively JR, Arden GB, redaktorlar. Görmənin klinik elektrofiziologiyasının prinsipləri və praktikaları. Louis: Mosby Year Book Inc. 1991. səh. 25-52.

Polyak SL. Retina. Çikaqo: Çikaqo Universiteti Mətbuatı, 1941.

Rodieck RW. Onurğalıların tor qişası: quruluş və funksiya prinsipləri. San Fransisko: W.H. Freeman və Şirkət 1973.

Snodderly DM, Auran JD, Delori FC. Makula piqmenti. II. Primat retinada məkan paylanması. İnvestisiya Oftal Vis Sci. 198425:674–685. [PubMed]

Snodderly DM, Weinhaus RS, Choi JC. Macaque meymunlarının (Macaca fascicularis) mərkəzi retinasında sinir-damar əlaqələri. J Neurosci. 199212: 1169–1193.[PubMed]

Van Buren JM. Retinal ganglion hüceyrə təbəqəsi. Springfield (IL): Charles C. Thomas 1963.

Yamada E. İnsanın tor qişasında fovea centralis-in bəzi struktur xüsusiyyətləri. Arch Oftal. 196982:151–159. [PubMed]

Zhang HR. İnsan və heyvanlarda tor qişa və xoroidal angioarxitekturada korroziyanın skan edilmiş elektron-mikroskopik tədqiqi. Prog Ret Eye Res. 199413:243–270.


Saymaq üçün aşağı salın: şirin su tısbağasının beynində hipoksiyaya dözümlülük

Hipoksiya dözümlü onurğalıların ən möhkəmi şirin su tısbağasıdır Trachemys scriptaOtaq temperaturunda günlərlə qış qış yuxusunda (Jackson and Ultsch, 2010) hətta otaq temperaturunda tam anoksiyaya tab gətirə bilən 24 saatlıq anoksiya və yenidən oksigenləşmə neyronların heç bir aşkar itkisi ilə nəticələnmir (Şəkil 1). Tısbağa növlərində hipoksiyaya dözümlülük özlüyündə ektotermiya məsələsi deyil, yaşayış mühiti ilə bağlı spesifik uyğunlaşmalarla bağlıdır: uzaq şimal silsiləsi olan su tısbağaları, hətta tək bir növ daxilində cənubdakı heyvanlardan daha çox anoksiyaya dözümlüdür (ehtimal ki, yaşamaq ehtiyacı üzündən). buz altında və ya hipoksik palçıqda potensial olaraq uzun müddətlər) (Ultsch, 2006). Maraqlıdır ki, bir çox tısbağa növlərinin balaları yuvada ilk qışda donmaya dözümlülük (Storey, 2006) və ya həddindən artıq soyutma (Packard və Packard, 2003) vasitəsilə sağ qalsalar da, ümumiyyətlə, balacalar böyüklərə nisbətən daha az anoksik su altında qalmağa daha az dözürlər ( Reese və başqaları, 2004). Qabıq laktat tamponlanması üçün vacib olduğundan, bunun onların qabığının natamam inkişafı ilə əlaqədar olduğu irəli sürülür (Ultsch, 2006). Ancaq anoksiya dözümlülüyünün inkişafı məlum deyil, çünki yalnız yumurtadan çıxma və yetkinlik mərhələləri öyrənilmişdir.

Neyron zədələnməsi üçün tısbağanın qabığının təhlili. (A–C) Cresyl Violet boyanması. (D-I) Neyron marker NeuN (D-F) və glial marker GFAP (G-I) üçün immunolaqlaşdırma. Aşağıdakı kimi müalicə olunan heyvanların toxuma hissələri tədqiq edildi: (A,D,G) Nəzarət (B,E,H) anoksiya (C,F,I) anoksiya, sonra 3 günlük sağ qalma. Cresyl Violet ilə boyanmış və NeuN-immun etiketli nümunələrdə bütün zaman nöqtələrində neyron hüceyrə zolağının qorunmasına diqqət yetirin. GFAP siqnalları 3 gündə artırılmadı. Ölçək çubuğu: hamı üçün 200 μm. [Şəkil Kesaraju et al. (Kesaraju və digərləri, 2009), icazə ilə.]

Neyron zədələnməsi üçün tısbağanın qabığının təhlili. (A–C) Cresyl Violet boyanması. (D-I) Neyron marker NeuN (D-F) və glial marker GFAP (G-I) üçün immunolaqlaşdırma. Aşağıdakı kimi müalicə olunan heyvanların toxuma hissələri tədqiq edildi: (A,D,G) Nəzarət (B,E,H) anoksiya (C,F,I) anoksiya, ardınca 3 günlük sağ qalma. Cresyl Violet ilə boyanmış və NeuN-immun etiketli nümunələrdə bütün zaman nöqtələrində neyron hüceyrə zolağının qorunmasına diqqət yetirin. GFAP siqnalları 3 gündə artırılmadı. Ölçək çubuğu: hamı üçün 200 μm. [Şəkil Kesaraju et al. (Kesaraju və başqaları, 2009), icazə ilə.]

Bu icmalda müzakirə edilən bəzi digər modellərdə olduğu kimi, anoksik sağ qalma müddətini uzatmaq üçün mexanizmlərdən biri dərin geri dönən hipo-metabolizm vəziyyətinə daxil olmaqdır. Tısbağanın beynində enerji tələb edən proseslər böyük dərəcədə sıxışdırılır, bunlara həyəcanverici neyrotransmitterlərin sərbəst buraxılmasının azalması (Milton və Lutz, 1998 Milton və digərləri, 2002 Thompson və digərləri, 2007) və artan sinir inhibisyonu (Lutz və Manuel, 1999 Nilsson və Lutz) daxildir. , 1991 Nilsson və Lutz, 1992). İon keçiriciliyinin azalması (kanalın tutulması) və fəaliyyət potensialının boğulması (sünbüllərin dayanması) da əhəmiyyətli enerji qənaətinə kömək edir. Birlikdə, ion axınının azalması və neyrotransmitterin sərbəst buraxılması beynin elektrik fəaliyyətinin çox azaldığı geri dönən "koma" ilə nəticələnir (Fernandes və digərləri, 1997). Zülal sintezi inhibə olunur (Fraser və digərləri, 2001), bəlkə də epigenetik mexanizmlər (Biggar and Storey, 2012 Krivoruchko və Storey, 2010a), tənzimləyici zülalların fosforilasiyası-defosforilasiyası (Rider və digərləri, 2009) və ya hüceyrə dövranı vasitəsilə (Zhang və başqaları, 2013).

İon kanalları və neyrotransmitterlər

Son işlər göstərdi ki, bu uyğunlaşmaların bir çoxu bir-birinə bağlıdır, xüsusən də neyrotransmitter balansı və müxtəlif ion kanalları arasındakı qarşılıqlı təsir, çoxsaylı və yəqin ki, lazımsız təsirlərlə. Məsələn, qamma-aminobutirik turşu (GABA) tısbağanın normoksik beynində qlutamatın sərbəst buraxılmasının pre-sinaptik inhibəsi ilə həyəcanlandırıcı post-sinaptik potensialın (EPSP) anoksiya kimi azalmasına səbəb olur. GABA həmçinin glutamaterjik NMDA və AMPA reseptorları vasitəsilə ion cərəyanını azaldır (Pamenter et al., 2012), belə ki, fəaliyyət potensialı yaratmaq üçün tələb olunan stimul 20 dəfədən çox artır (Şəkil 2). Bununla belə, NMDA reseptorundan (NMDAR) asılı eksitotoksisite, tısbağanın beynində təəccüblü dərəcədə yüksək sıxlıqda (Xia və Haddad, 2001) mövcud olan δ-opioid reseptorları (Pamenter və Buck, 2008) tərəfindən də sıxışdırılır və glutamat və məməlilərdə hipoksik stress (Zhang et al., 2000). AMPA reseptor cərəyanları, eyni zamanda, mitoxondrial ATP-dən asılı K + kanallarının aktivləşdirilməsi ilə azalır (Zivkovic və Buck, 2010), bu da öz növbəsində erkən anoksiyada glutamat və dopamin salınmasını azaldır (Milton və Lutz, 2005 Milton et al., 2002). Daha uzun anoksik məruz qalmalarda glutamatın salınması adenozin və GABA tərəfindən bastırılır (Tompson və digərləri, 2007). Adenozin öz növbəsində kanalın tutulmasına (Pék və Lutz, 1997 Pérez-Pinzón et al., 1993), dopamin salınmasına (Milton və Lutz, 2005 Milton et al., 2002), NMDAR cərəyanlarına (Buck və Bickler, 1998) və beyinə təsir göstərir. axını (Hylland et al., 1994).

Molekulyar səviyyədə neyroproteksiya

Metabolik təzyiqə yönəlmiş bir çox yollara baxmayaraq, son iş anoksik tısbağanın beynində molekulyar səviyyədə müxtəlif qoruyucu mexanizmlərin aktivləşdirildiyini göstərdi. Bunlara istilik şoku zülallarında, antiapoptotik amillərdə, MAP kinazlarında, antioksidanlarda və p53 yolunun modulyasiyasında artım daxildir. Maraqlıdır ki, bu amillərin bir çoxu yalnız anoksik şəraitdə zədələnmədən qoruya bilməz, həm də oksigen bərpa edildikdə oksidləşdirici stressi yaxşılaşdıra bilər.

İşemik mimik məhlul ilə müalicə olunan kortikal neyron membran potensialı (mV) E-yə depolarizasiya edir.GABA. Üst panel: fəaliyyət potensialı (AP) həddinin xülasəsi (APci) göstərildiyi kimi müalicə olunan stimullaşdırılmış neyronlardan. IS (işemik məhlul) müalicəsi zamanı AP-ləri aşkar etmək mümkün olmadı. Aşağı panel: ilkin nəzarət (i), IS perfuziyası (ii) və normoksik reperfuziya (iii) zamanı qeydə alınmış evokasiya edilmiş AP-lərin nümunə qeydləri. [Pamenter və başqalarından uyğunlaşdırılmışdır. (Pamenter və digərləri, 2012) Macmillan Publishers Ltd.-nin icazəsi ilə yenidən çap edilmişdir.]

İşemik mimik məhlul ilə müalicə olunan kortikal neyron membran potensialı (mV) E-yə depolarizasiya edir.GABA. Üst panel: fəaliyyət potensialı (AP) həddinin xülasəsi (APci) göstərildiyi kimi müalicə olunan stimullaşdırılmış neyronlardan. IS (işemik məhlul) müalicəsi zamanı AP-ləri aşkar etmək mümkün olmadı. Aşağı panel: ilkin nəzarət (i), IS perfuziyası (ii) və normoksik reperfuziya (iii) zamanı qeydə alınmış evokasiya edilmiş AP-lərin nümunə qeydləri. [Pamenter və başqalarından uyğunlaşdırılmışdır. (Pamenter et al., 2012) Macmillan Publishers Ltd.-nin icazəsi ilə yenidən çap edilmişdir.]

İstilik şoku zülallarının (HSP) induksiyası, hüceyrə tarazlığını apoptozdan uzaqlaşdıraraq sağ qalmağa doğru dəyişdirən fizioloji stresə qarşı müdafiənin ilk xətlərindən biridir (Lanneau və digərləri, 2008 Obrenovitch, 2008). Tısbağada anoksiya tolerantlığında onların spesifik rolları hələ məlum olmasa da, HSP-lər bir sıra orqanlarda artır. Krivoruçko və Stori skelet əzələsindəki bir neçə HSP-nin iki-üç qat yüksəlməsi ilə yanaşı həm istilik şokunun transkripsiya faktoru 1 (HSF1), həm də ürək və əzələdə HSF1-in nüvə translokasiyasının artması ilə bağlı məlumat verdilər (Krivoruchko və Storey, 2010b). Beyində həm Hsp72, həm də Hsc73-də artımlar ilk dəfə Prentice et al. (Prentice et al., 2004). Hsc73 istilik şokunun artması yeni bir tapıntı idi, çünki bu, məməlilərdə ən çox yayılmış hüceyrədaxili zülallardan biridir, lakin stresə reaksiya vermir (Snoeckx və digərləri, 2001). Hsp72-nin asanlıqla aşkar edilə bilən normoksik səviyyələri də təəccüblü idi, çünki məməlilərdə bu, nəzarət şəraitində aşkar edilmir (Snoeckx et al., 2001). Əlavə iş beyində (Kesaraju və digərləri, 2009) və digər orqanlarda (Stecyk və digərləri, 2012) çoxsaylı HSP-lərin yüksək bazal səviyyələrini və onların anoksiyada sürətli yüksəlişini göstərdi. Bəzi HSP-lər məməlilərdə beyində 24 saat ərzində anoksiyanı artırmağa davam edir, bunlar əsasən qlia ilə əlaqələndirilir və tısbağanın beynində astrositlərin neyronlar öz funksiyalarının çox hissəsini bağlasa belə, anoksiya zamanı əhəmiyyətli rol oynaya biləcəyi fərziyyəsinə səbəb olur (Kesaraju et al., 2009).

HSP-lərin yüksək normoksik səviyyələri və aşağı oksigenə cavab olaraq sürətli artım, tısbağaların hüceyrə stresinə dərhal cavab verə bilən yüksək bazal protein səviyyələri ilə, mahiyyətcə, anoksiya qarşısında "təsisedici ilkin şərt" göstərməsi təklifinə səbəb oldu (Prentice et al., 2004). Maraqlıdır ki, Stecyk et al. bildirilən HSP səviyyələri soyuq temperaturlarla da artır, fərziyyələr irəli sürürlər ki, tısbağalar gölməçələri donmadan əvvəl qış temperaturu yaşayacaqlar və beləliklə, soyuq oksigen səviyyələri tam tükənməzdən əvvəl onları anoksiyaya daha da hazırlaya bilər (Stecyk et al., 2012).

Hsp72 sitoproteksiyası apoptotik və nekrotik hüceyrə ölüm yollarının (Giffard və digərləri, 2008) inhibə edilməsi yolu ilə baş verə bilər, hüceyrə taleyi stress zülalları və apoptotik yol (Beere, 2001), xüsusən də Bcl-2 və Bax səviyyələri arasındakı tarazlıq tərəfindən müəyyən edilir. Tısbağanın beynində Baxın artdığı və Bcl-nin azaldığı məməli hipoksiya və işemiyadan fərqli olaraq Bcl-2:Bax nisbəti saxlanılır (Kesaraju və digərləri, 2009) və ya bir qədər yüksəlir (Nayak et al., 2011). 2 hüceyrəni apoptoza doğru istiqamətləndirir (Feldenberg et al., 1999). Tısbağanın beynində ölüm və sağ qalma yollarının tarazlığına p53 və MAP kinazları kimi amillər də təsir edə bilər.

P53 transkripsiya faktoru hüceyrə dövrünü, enerji mübadiləsini, DNT zədələnməsini və apoptozu tənzimləyir (Zhang et al., 2010) və hüceyrə stressinə cavab verir. p53, qismən AMP ilə aktivləşdirilmiş protein kinaz (AMPK) (Vousden və Ryan, 2009 Zhang et al., 2010) vasitəsilə metabolik stresslə aktivləşdirilir, bu da anoksik tısbağanın ağ əzələsində artır (Rider və digərləri, 2009).Bundan əlavə, p53 hədəfi Tp53 ilə induksiya edilən qlikoliz və apoptoz tənzimləyicisi (TIGAR) ilə bağlı son araşdırma, aktivləşdirmənin reaktiv oksigen növlərinin (ROS) əmələ gəlməsini və azalmış qlutation səviyyəsinin yüksəldiyini göstərdi (Wanka et al., 2012). Enerji yollarının aşağı tənzimlənməsi və hüceyrə ölümü və oksidləşdirici stressdən qorunma anoksiya dözümlülüyünün əlaməti olduğundan, tısbağada p53 aktivləşməsinin sübutunu tapmaq təəccüblü deyil (Zhang et al., 2013). Maraqlıdır ki, p53 ilə anoksik tısbağanın beynində tənzimlənən fosfoinositid 3-kinaz-protein kinaz B (PI3K/AKT) yolu (Ladelfa və digərləri, 2011) arasında da çarpaz söhbət var (Milton və digərləri, 2008). Nayak və başqaları, 2011).

Aktivləşdirilmiş PI3K/AKT və hüceyrədənkənar tənzimlənən kinaz (ERK1/2), ümumiyyətlə sitoprotektiv hesab olunur, tısbağa neyronlarında artım in vivo (Milton və başqaları, 2008) və in vitro (Nayak et al., 2011), Bcl-2 kimi. AKT-nin qismən Bcl-2 zülal ailəsi (Wang et al., 2007) ilə qarşılıqlı əlaqə vasitəsilə işlədiyi düşünülür və anoksik sağ qalmanın digər komponentləri kimi, bu yollar da adenozində artımla əlaqələndirilir. Adenozin A1 reseptorunun (A1R) blokadası onların tənzimlənməsinin qarşısını alır və pro-apoptotik faktorların JNK, p38MAPK və Bax səviyyəsini artırır (Nayak et al., 2011).

Anoksik sağ qalma mexanizmləri də ROS zərərini azaldır

Hipoksiya və ya işemiya/reperfuziyadan sonra reaktiv oksigen növlərinin (ROS) həddindən artıq istehsalını göstərən məməlilərin beynindən fərqli olaraq (Hashimoto və s., 2003), tısbağa beyni yenidən oksigenləşmə zamanı ROS istehsalını boğduğu görünür (Milton et al., 2007). Pamenter və başqaları, 2007). Digər qoruyucu mexanizmlərdə olduğu kimi, adenozin də yenidən oksigenləşmə zamanı ROS istehsalına təsir göstərir (Şəkil 3). A1 adenozin reseptorlarının blokadası yüksək səviyyəli antioksidantlara baxmayaraq (Milton və digərləri, 2007) ROS-un salınmasını və hüceyrə ölümünü artırır (Pérez-Pinzón və Rays, 1995 Rays və digərləri, 1995 Willmore and Storey, 1997 Willmore and Storey, 2007). ROS üzərində adenozinin təsiri qismən Bcl-2 vasitəsilə baş verə bilər, çünki həddindən artıq ifadə antioksidant səviyyələrini artıraraq və sərbəst radikalları basdıraraq oksidləşdirici stress zamanı hüceyrə ölümünü azaldır (Lee və digərləri, 2001). Milton laboratoriyasında aparılan son işlər də göstərdi ki, Hsp72 ROS istehsalının azaldılmasında iştirak edir (nəşr olunmamış məlumatlar). Apoptotik yolun hissələrinə və bəlkə də mitoxondrial sabitliyə təsir edərək, Bcl-2, ERK1/2, AKT və müəyyən HSP-lərdəki artımlar, ROS istehsalının hətta yüksək səviyyələri də alt-üst edə biləcəyi bərpa dövründə oksidləşdirici stressi azalda bilər. tısbağa beyninin antioksidan səviyyələri.

Tısbağada bu yaxınlarda kəşf edilmiş potensial antioksidantlardan biri neyroqlobindir (Burmester və s., 2000), bu da hipoksiyaya dözümlülüyün digər modellərində də tədqiq edilmişdir (Avivi və digərləri, 2010 Mitz və digərləri, 2009 Roesner və digərləri, 2008 Schneuer). və başqaları, 2012). Neyroqlobin həm hipoksiyada, həm də tısbağada yenidən oksigenləşmə zamanı güclü şəkildə tənzimlənir (Milton və s., 2006 Nayak və digərləri, 2009) və tısbağaya xas siRNA ilə neyroglobinin ifadəsinin azalması yenidən oksigenləşmə zamanı ROS salınmasını ikiqat artırır. Bununla belə, bu, hüceyrə ölümünü artırmır, buna görə də görünür ki, tısbağa neyronları ROS-un ikiqat artmasına tab gətirmək üçün digər mexanizmlər tərəfindən kifayət qədər qorunur (Nayak və digərləri, 2009) tısbağanın beynində neyroglobin üçün əlavə rollar araşdırılmamışdır.

H2O2 adenozin agonisti 2-xloro-N6-siklopentilladenozin (CCPA) və ya antaqonist 8-siklopentil-1,3-dipropilksantin (DPCPX) ilə müalicə olunan neyronla zənginləşdirilmiş ilkin hüceyrə mədəniyyətlərinin mühitində konsentrasiyası. 4 saat ərzində anoksiya DPCPX ilə müalicə olunan hüceyrələr istisna olmaqla, ROS istehsalını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Yenidən oksigenləşdirmə nəzarətlərdə ROS istehsalını yalnız normoksik səviyyələrə qədər artırdı, halbuki CCPA azaldı və DPCPX ROS istehsalını artırdı. Ulduzlar normoksik hüceyrələrdən əhəmiyyətli fərqi göstərir, *P<0.05, **P<0.01. Məlumatlar ± s.e.m. N=3 müstəqil təcrübə/qrup. [Milton və digərlərindən uyğunlaşdırılmış şəkil. (Milton et al., 2007), icazə ilə.]

H2O2 adenozin agonisti 2-xloro-N6-siklopentilladenozin (CCPA) və ya antaqonist 8-siklopentil-1,3-dipropilksantin (DPCPX) ilə müalicə olunan neyronla zənginləşdirilmiş ilkin hüceyrə mədəniyyətlərinin mühitində konsentrasiya. 4 saat ərzində anoksiya DPCPX ilə müalicə olunan hüceyrələr istisna olmaqla, ROS istehsalını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Yenidən oksigenləşdirmə nəzarətlərdə ROS istehsalını yalnız normoksik səviyyələrə qədər artırdı, halbuki CCPA azaldı və DPCPX ROS istehsalını artırdı. Ulduzlar normoksik hüceyrələrdən əhəmiyyətli fərqi göstərir, *P<0.05, **P<0.01. Məlumatlar ± s.e.m. N=3 müstəqil təcrübə/qrup. [Milton və digərlərindən uyğunlaşdırılmış şəkil. (Milton et al., 2007), icazə ilə.]

Və nəhayət, onların anoxia üçün əlamətdar tolerantlıq baxmayaraq, histoloji müayinə T. scripta laboratoriyada anoksiyaya məruz qalmamış beyinlər, qış qış yuxusunda uzun müddət davam edən anoksiya zamanı əvvəllər baş vermiş zədələrə dəlalət edən bəzi beyin lezyonlarına dair dəlillər göstərdi (S.L.M., dərc olunmamış müşahidə). Bu, bizi anoksiya dözümlülüyünün uzunmüddətli mexanizmi kimi neyronların bərpasının mümkünlüyünü araşdırmağa vadar etdi. Qlobal işemiyadan ağır zədələndikdə, T. scripta 3 həftə ərzində neyronal çoxalmanın sübutunu göstərdi (Kesaraju və Milton, 2009), bu əlamətdar heyvanlarda anoksik sağ qalma alət qutusuna başqa bir strategiya əlavə etdi.


Ürək dərəcəsinə və tənəffüs dərəcəsinə nəzarət

Bədənimizin ürək döyüntüsümüzü və tənəffüs sürətimizi tənzimləyə bilməsi vacibdir ki, oksigen tədarükü miqdarı nə qədər nəfəs aldığımızdan asılı olaraq dəyişdirilə bilsin. Beynimizin medulla oblongata adlı bir hissəsi qan dövranında olan reseptorlardan aldıqları siqnallara cavab olaraq ürək dərəcəsini və tənəffüs sürətini dəyişdirməkdən məsuldur.

Məşqin ürək dərəcəsi və tənəffüs dərəcəsinə təsiri

Məşq zamanı ürək dərəcəsi və tənəffüs sürəti oksigeni çatdırmaq və karbon dioksidi tənəffüs edən toxumalardan daha sürətli çıxarmaq üçün artır.

İdman etdiyiniz zaman skelet əzələniz tez və tez-tez yığılır. Bu, tənəffüsdən enerji tələb edir. Əzələ hüceyrələrinin tənəffüs üçün bol oksigen və qlükoza olmasını təmin etmək üçün, ürək dərəcəsi artır bu maddələrin bədənə daha tez pompalanması. Artan ürək dərəcəsi həm də tənəffüs tullantılarının (karbon dioksid) daha sürətli çıxarılmasını təmin edir. Məşq zamanı bizim tənəffüs dərəcəsi də artır və daha dərindən nəfəs alırıq. Bu, vücudumuza daha çox miqdarda oksigen daxil olması ilə yanaşı, artan miqdarda karbon qazından xilas olmağımızla nəticələnir.

Ürək dərəcəsinə nəzarət

The medulla oblongata beynin alt hissəsində yerləşən beyin bölgəsidir beyin sapı. Ürək dərəcəsi və tənəffüs dərəcəsini idarə etmək kimi şüursuz proseslərdə iştirak edir. Medulla oblongata'nın bir hissəsi adlanır ürək-damar nəzarət mərkəzi bədənimizin ehtiyaclarına uyğun olaraq ürək dərəcəsini dəyişdirməkdən məsuldur. Bu, impulslar göndərməklə işləyir simpatik və ya parasimpatik neyronlar müxtəlif nörotransmitterləri buraxan SAN - SAN daha sonra ürək döyüntüsünü yavaşlatmaq və ya sürətləndirmək üçün atəş sürətini dəyişdirir.

İki növ reseptor, baroreseptorlar (təzyiq reseptorları) və kemoreseptorlar (kimyəvi reseptorlar) qandakı stimulları aşkar etmək və ürək döyüntüsümüzü dəyişdirmək üçün medulla oblongata siqnal verməkdən məsuldur. Baroreseptorlar aşkar edir qan təzyiqində dəyişikliklər və tapılır aorta və karotid cisimləri. Kemoreseptorlar aşkar edir oksigen konsentrasiyası qanda. Onlar da həssasdırlar pH-da dəyişikliklər nəticəsində yaranır karbon qazı qanda həll olunur (su ilə reaksiyaya girərək karbon turşusu əmələ gətirir), bu da oksigenin mövcudluğunun göstəricisidir. Xemoreseptorlar da yerləşir aorta və karotid cisimləri.

Medulla oblongata baroreseptorlardan və kemoreseptorlardan siqnallar aldıqda, o dərəcəsini dəyişir sino-atrial node (SAN) yanğınlar (burada SAN haqqında daha çox məlumat əldə edin). Qan təzyiqi və ya oksigen konsentrasiyası aşağı olarsa, ürək-damar nəzarət mərkəzi qan təzyiqinin aktivləşdirilməsi yolu ilə SAN-ın atış sürətini artırır. simpatik sinir sistemi. Burada simpatik sinir sistemi iştirak edir “döyüş və qaç” cavabı adlı bir nörotransmitterin sərbəst buraxılması ilə ürək dərəcəsini artırır noradrenalin, SAN üzərindəki reseptorlara bağlanır. Digər tərəfdən, yüksək qan təzyiqi və yüksək oksigen konsentrasiyası ürək-damar idarəetmə mərkəzini aktivləşdirərək SAN atəş sürətini azaltmağa səbəb olur. parasempatik sinir sistemi. Bu, 'istirahət edin və həzm edin' cavabını verir və adlanan başqa bir nörotransmitterin sərbəst buraxılması ilə ürək dərəcəsini azaldır asetilkolin. Asetilkolin, atəş sürətini yavaşlatmaq üçün SAN üzərindəki reseptorlara bağlanır.


9.1 Siqnal verən molekullar və hüceyrə reseptorları

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə mövcud olan dörd növ siqnal mexanizmlərini təsvir edin
  • Daxili reseptorları hüceyrə səthi reseptorları ilə müqayisə edin
  • Liqandın quruluşu ilə onun fəaliyyət mexanizmi arasındakı əlaqəni tanıyın

Canlı hüceyrələr aləmində iki növ ünsiyyət mövcuddur. Hüceyrələr arasında əlaqə hüceyrələrarası siqnal, hüceyrədaxili əlaqə isə hüceyrədaxili siqnal adlanır. Fərqi yadda saxlamağın asan yolu prefikslərin Latın mənşəyini anlamaqdır: inter- "arasında" deməkdir (məsələn, kəsişən xətlər bir-birini kəsən xətlərdir) və daxili "daxili" deməkdir (venadaxili kimi).

Kimyəvi siqnallar liqand adlanan kiçik, adətən uçucu və ya həll olunan molekullar şəklində siqnal hüceyrələri tərəfindən buraxılır. Liqand başqa bir xüsusi molekulu bağlayan, bəzi hallarda prosesdə siqnal verən bir molekuldur. Beləliklə, liqandları siqnal molekulları kimi düşünmək olar. Liqandlar kimyəvi siqnallardan təsirlənən hüceyrələr olan hədəf hüceyrələrdəki zülallarla qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Bu zülallara reseptorlar da deyilir. Liqandlar və reseptorlar bir neçə növdə mövcuddur, lakin spesifik bir liqandın adətən yalnız həmin liqandı bağlayan xüsusi reseptoru olacaqdır.

Siqnallaşdırma formaları

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə kimyəvi siqnalın dörd kateqoriyası mövcuddur: parakrin siqnal, endokrin siqnal, avtokrin siqnal və boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal (Şəkil 9.2). Siqnalın müxtəlif kateqoriyaları arasındakı əsas fərq, siqnalın hədəf hüceyrəyə çatmaq üçün orqanizmdən keçdiyi məsafədir. Burada qeyd etməliyik ki, bütün hüceyrələr eyni siqnallardan təsirlənmir.

Parakrin siqnalizasiya

Bir-birinə yaxın olan hüceyrələr arasında lokal olaraq fəaliyyət göstərən siqnallara parakrin siqnallar deyilir. Parakrin siqnalları diffuziya yolu ilə hüceyrədənkənar matris vasitəsilə hərəkət edir. Bu tip siqnallar adətən qısa müddətə davam edən sürətli cavablar verir. Cavabın lokallaşdırılması üçün parakrin liqand molekulları adətən fermentlər tərəfindən tez parçalanır və ya qonşu hüceyrələr tərəfindən çıxarılır. Siqnalların çıxarılması siqnal üçün konsentrasiya qradiyentini bərpa edəcək və yenidən buraxıldıqda onların hüceyrədaxili boşluqda sürətlə yayılmasına imkan verəcəkdir.

Parakrin siqnalının bir nümunəsi sinir hüceyrələri arasında sinapslar arasında siqnalların ötürülməsidir. Sinir hüceyrəsi hüceyrə gövdəsindən, stimulları qəbul edən dendrit adlanan bir neçə qısa, budaqlanmış uzantılardan və siqnalları digər sinir hüceyrələrinə və ya əzələ hüceyrələrinə ötürən akson adlanan uzun uzantıdan ibarətdir. Siqnal ötürülməsinin baş verdiyi sinir hüceyrələri arasındakı birləşmə sinaps adlanır. Sinaptik siqnal sinir hüceyrələri arasında hərəkət edən kimyəvi bir siqnaldır. Sinir hüceyrələrindəki siqnallar sürətlə hərəkət edən elektrik impulsları ilə yayılır. Bu impulslar aksonun sonuna çatdıqda, presinaptik hüceyrədən (siqnal yayan hüceyrə) neyrotransmitterlər adlanan kimyəvi ligandların buraxılması ilə siqnal növbəti hüceyrənin dendritinə doğru davam edir. Nörotransmitterlər kimyəvi sinapslar adlanan sinir hüceyrələri arasında çox kiçik məsafələrdə (20-40 nanometr) daşınır (Şəkil 9.3). Sinir hüceyrələri arasındakı kiçik məsafə siqnalın sürətlə yayılmasına imkan verir, bu da dərhal cavab verməyə imkan verir, məsələn: "Əlini sobadan çək!"

Neyrotransmitter postsinaptik hüceyrənin səthindəki reseptoru bağladıqda, hədəf hüceyrənin elektrokimyəvi potensialı dəyişir və növbəti elektrik impulsu işə salınır. Kimyəvi sinapsa buraxılan nörotransmitterlər tez parçalanır və ya presinaptik hüceyrə tərəfindən reabsorbsiya olunur ki, alıcı sinir hüceyrəsi tez bərpa olunsun və növbəti sinaptik siqnala sürətlə cavab verməyə hazır olsun.

Endokrin siqnalizasiya

Uzaq hüceyrələrdən gələn siqnallara endokrin siqnallar deyilir və onlar endokrin hüceyrələrdən qaynaqlanır. (Orqanizmdə bir çox endokrin hüceyrələr qalxanabənzər vəz, hipotalamus və hipofiz vəzi kimi endokrin vəzilərdə yerləşir.) Bu tip siqnallar adətən daha yavaş reaksiya verir, lakin daha uzunmüddətli təsir göstərir. Endokrin siqnalda sərbəst buraxılan ligandlara hormonlar deyilir, bədənin bir hissəsində istehsal olunan, lakin bir qədər uzaqda olan digər bədən bölgələrinə təsir edən siqnal molekulları.

Hormonlar qan axını ilə endokrin hüceyrələr və onların hədəf hüceyrələri arasında böyük məsafələri qət edir ki, bu da bədən boyunca nisbətən yavaş hərəkət edir. Nəqliyyat formasına görə hormonlar sulandırılır və hədəf hüceyrələrinə təsir etdikdə aşağı konsentrasiyalarda olurlar. Bu, liqandların yerli konsentrasiyalarının çox yüksək ola biləcəyi parakrin siqnaldan fərqlidir.

Avtokrin siqnalizasiya

Avtokrin siqnallar, buraxılan liqandla da bağlana bilən siqnal hüceyrələri tərəfindən istehsal olunur. Bu o deməkdir ki, siqnal hüceyrəsi və hədəf hüceyrə eyni və ya oxşar hüceyrə ola bilər (prefiks avtomatik özünü bildirir, siqnal hüceyrəsinin özünə siqnal göndərdiyini xatırladır). Hüceyrələrin düzgün toxumalara çevrilməsini və lazımi funksiyanı yerinə yetirməsini təmin etmək üçün bu növ siqnal çox vaxt orqanizmin erkən inkişafı zamanı baş verir. Otokrin siqnalı həmçinin ağrı hissi və iltihab reaksiyalarını tənzimləyir. Bundan əlavə, əgər hüceyrə virusla yoluxmuşsa, hüceyrə proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümünə məruz qalması üçün siqnal verə bilər və bu proses zamanı virusu öldürür. Bəzi hallarda eyni tipli qonşu hüceyrələr də sərbəst buraxılan liqanddan təsirlənir. Embrioloji inkişafda, bir qrup qonşu hüceyrənin stimullaşdırılması prosesi eyni hüceyrələrin eyni hüceyrə tipinə diferensiasiyasını yönəltməyə kömək edə bilər və beləliklə, düzgün inkişaf nəticəsini təmin edə bilər.

Boşluq qovşaqlarında birbaşa siqnal

Heyvanlarda boşluq qovşaqları və plasmodesmata bitkilərdə qonşu hüceyrələrin plazma membranları arasında əlaqə var. Bu maye ilə dolu kanallar hüceyrədaxili vasitəçilər adlanan kiçik siqnal molekullarının iki hüceyrə arasında yayılmasına imkan verir. Kiçik molekullar və ya ionlar, məsələn, kalsium ionları (Ca 2+) hüceyrələr arasında hərəkət edə bilir, lakin zülallar və DNT kimi böyük molekullar kanallardan keçə bilmir. Kanalların spesifikliyi hüceyrələrin müstəqil qalmasını təmin edir, lakin siqnalları tez və asanlıqla ötürə bilir. Siqnal molekullarının ötürülməsi birbaşa hədəf hüceyrənin yanında olan hüceyrənin cari vəziyyətini bildirir, bu, bir qrup hüceyrəyə onlardan yalnız birinin qəbul edə biləcəyi bir siqnala cavablarını əlaqələndirməyə imkan verir. Bitkilərdə, plasmodesmata bütün zavodu nəhəng rabitə şəbəkəsinə çevirərək hər yerdə mövcuddur.

Reseptorların növləri

Reseptorlar hədəf hüceyrədə və ya onun səthində liqand bağlayan zülal molekullarıdır. İki növ reseptor var, daxili reseptorlar və hüceyrə səthi reseptorları.

Daxili reseptorlar

Hüceyrədaxili və ya sitoplazmik reseptorlar kimi də tanınan daxili reseptorlar hüceyrənin sitoplazmasında yerləşir və plazma membranından keçə bilən hidrofobik ligand molekullarına cavab verir. Hüceyrəyə daxil olduqdan sonra bu molekulların çoxu gen ifadəsinə vasitəçilik etmək üçün mRNT sintezinin (transkripsiya) tənzimləyicisi kimi çıxış edən zülallara bağlanır. Gen ifadəsi hüceyrənin DNT-sindəki məlumatı amin turşuları ardıcıllığına çevirən və nəticədə zülal meydana gətirən hüceyrə prosesidir. Liqand daxili reseptorla bağlandıqda, zülalda DNT-ni bağlayan yeri ifşa edən konformasiya dəyişikliyi baş verir. Liqand-reseptor kompleksi nüvəyə doğru hərəkət edir, sonra xromosom DNT-nin xüsusi tənzimləyici bölgələrinə bağlanır və transkripsiyanın başlanmasına kömək edir (Şəkil 9.4). Transkripsiya hüceyrənin DNT-sindəki məlumatı xüsusi amin turşuları ilə əlaqələndirmək üçün hüceyrə mRNT-dəki məlumatdan (sitoplazmaya hərəkət edən və ribosomlarla birləşən) istifadə edən xəbərçi RNT (mRNA) adlı RNT-nin xüsusi formasına kopyalanması prosesidir. düzgün sifariş, bir protein istehsal. Daxili reseptorlar siqnalı digər reseptorlara və ya messencerlərə ötürmədən birbaşa gen ifadəsinə təsir göstərə bilər.

Hüceyrə səthi reseptorları

Hüceyrə səthi reseptorları, həmçinin transmembran reseptorları olaraq da bilinir, xarici ligand molekullarına bağlanan hüceyrə səthi, membranla bağlanmış (inteqral) zülallardır. Bu tip reseptor plazma membranını əhatə edir və siqnal ötürülməsini həyata keçirir, bunun vasitəsilə hüceyrədənkənar siqnal hüceyrədaxili siqnala çevrilir. Hüceyrə səthi reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan ligandlar təsir etdikləri hüceyrəyə daxil olmaq məcburiyyətində deyillər. Hüceyrə səthi reseptorları ayrıca hüceyrə tiplərinə xas olduqları üçün hüceyrə spesifik zülallar və ya markerlər adlanır.

Hüceyrə səthinin reseptor zülalları hüceyrənin normal fəaliyyəti üçün əsas olduğundan, bu zülalların hər hansı birindəki nasazlığın ağır nəticələrə səbəb ola biləcəyi təəccüblü olmamalıdır. Müəyyən reseptor molekullarının zülal strukturlarındakı səhvlərin hipertoniya (yüksək qan təzyiqi), astma, ürək xəstəlikləri və xərçəngdə rol oynadığı sübut edilmişdir.

Hər bir hüceyrə səthi reseptorunun üç əsas komponenti var: hüceyrədənkənar domen adlanan xarici liqand bağlayan domen, transmembran domen adlanan hidrofobik membranı əhatə edən bölgə və hüceyrə daxilində hüceyrədaxili domen. Bu domenlərin hər birinin ölçüsü və miqyası reseptorun növündən asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir.

Təkamül Əlaqəsi

Viruslar Hostu necə tanıyır

Canlı hüceyrələrdən fərqli olaraq, bir çox viruslarda plazma membranı və ya metabolik həyatı təmin etmək üçün lazım olan hər hansı struktur yoxdur. Bəzi viruslar sadəcə olaraq DNT və ya RNT-ni əhatə edən inert protein qabığından ibarətdir. Çoxalmaq üçün viruslar ev sahibi kimi xidmət edən canlı hüceyrəni işğal etməli və sonra ev sahibinin hüceyrə aparatını ələ keçirməlidir. Bəs virus öz sahibini necə tanıyır?

Viruslar tez-tez ev sahibi hüceyrədəki hüceyrə səthi reseptorlarına bağlanır. Məsələn, insan qripinə (qripə) səbəb olan virus xüsusi olaraq tənəffüs sisteminin hüceyrələrinin membranlarında olan reseptorlara bağlanır. Hüceyrə səthi reseptorlarının sahibləri arasında kimyəvi fərqlər o deməkdir ki, müəyyən bir növü (məsələn, insanlar) yoluxduran bir virus çox vaxt başqa bir növü (məsələn, toyuqlar) yoluxdura bilməz.

Bununla belə, viruslar insanlarla müqayisədə çox az miqdarda DNT və ya RNT-yə malikdir və nəticədə virusun çoxalması sürətlə baş verə bilər. Viral çoxalma həmişə yeni istehsal olunan viruslarda dəyişikliklərə səbəb ola biləcək səhvlər yaradır, bu dəyişikliklər hüceyrə səthinin reseptorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan viral zülalların yeni bir ev sahibinin reseptorlarına bağlana biləcək şəkildə təkamül edə bilməsi deməkdir. Bu cür dəyişikliklər virusun reproduktiv siklində təsadüfi və kifayət qədər tez-tez baş verir, lakin dəyişikliklər yalnız yeni bağlayıcı xüsusiyyətlərə malik virus uyğun hostla təmasda olduqda əhəmiyyətlidir. Qrip halında bu vəziyyət heyvanların və insanların yaxın təmasda olduğu yerlərdə, məsələn, quşçuluq və donuz fermalarında baş verə bilər. 1 Virus keçmiş “növ maneəsini” yeni bir ev sahibinə keçdikdən sonra sürətlə yayıla bilər. Alimlər bu cür monitorinqin qlobal virus epidemiyalarının ehtimalını azalda biləcəyi ümidi ilə yeni yaranan virusları (yenidən yaranan viruslar adlanır) diqqətlə izləyirlər.

Hüceyrə səthi reseptorları çoxhüceyrəli orqanizmlərdə siqnalların əksəriyyətində iştirak edir. Hüceyrə səthi reseptorlarının üç ümumi kateqoriyası var: ion kanalı ilə əlaqəli reseptorlar, G-proteinlə əlaqəli reseptorlar və fermentlə əlaqəli reseptorlar.

İon kanalı ilə əlaqəli reseptorlar bir ligand bağlayır və xüsusi ionların keçməsinə imkan verən membran vasitəsilə bir kanal açır. Bir kanal yaratmaq üçün bu tip hüceyrə səthi reseptoru geniş membranı əhatə edən bölgəyə malikdir. Plazma membranının mərkəzini təşkil edən ikiqat fosfolipid yağ turşusu quyruqları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün membranı əhatə edən bölgədəki bir çox amin turşusu təbiətdə hidrofobikdir. Əksinə, kanalın içini əhatə edən amin turşuları su və ya ionların keçməsini təmin etmək üçün hidrofilikdir. Liqand kanalın hüceyrədənkənar bölgəsinə bağlandıqda, zülalın strukturunda natrium, kalsium, maqnezium və hidrogen kimi ionların keçməsinə imkan verən konformasiya dəyişikliyi baş verir (Şəkil 9.5).

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar bir liqand bağlayır və G-proteini adlanan membran zülalını aktivləşdirir. Aktivləşdirilmiş G-proteini daha sonra membranda ya ion kanalı, ya da fermentlə qarşılıqlı əlaqəyə girir (Şəkil 9.6). Bütün G-proteinlə əlaqəli reseptorların yeddi transmembran sahəsi var, lakin hər bir reseptorun özünəməxsus hüceyrədənkənar domeni və G-proteini bağlayan sahə var.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlardan istifadə edərək hüceyrə siqnalı siklik hadisələr silsiləsi kimi baş verir. Liqand bağlanmazdan əvvəl, qeyri-aktiv G-proteini onun bağlanması üçün xüsusi olan reseptorda yeni aşkar edilmiş yerə bağlana bilər. G-proteini reseptorla bağlandıqdan sonra, nəticədə forma dəyişikliyi guanozin difosfat (GDP) buraxan və guanozin 3-fosfat (GTP) götürən G-proteini aktivləşdirir. G-zülalının alt bölmələri daha sonra bölünür α alt vahid və βγ alt vahid. Bu G-protein fraqmentlərindən biri və ya hər ikisi nəticədə digər zülalları aktivləşdirə bilər. Bir müddət sonra GTP aktivdir α G-zülalının alt bölməsi ÜDM-ə hidrolizə olunur βγ alt bölmə deaktivdir. Alt birliklər qeyri-aktiv G-proteini yaratmaq üçün yenidən birləşir və dövr yenidən başlayır.

G-proteinlə əlaqəli reseptorlar geniş şəkildə öyrənilmiş və sağlamlığın qorunmasında rolları haqqında çox şey öyrənilmişdir. İnsanlar üçün patogen olan bakteriyalar, G-proteinlə əlaqəli xüsusi reseptor funksiyasını pozan zəhərlər buraxa bilər və bu, göyöskürək, botulizm və vəba kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Vəbada (Şəkil 9.7), məsələn, su ilə daşınan bakteriya Vibrio vəba nazik bağırsağı əhatə edən hüceyrələrə bağlanan bir toksin, xoleragen istehsal edir. Toksin daha sonra bu bağırsaq hüceyrələrinə daxil olur, burada xlorid kanalının açılmasına nəzarət edən və onun davamlı olaraq aktiv qalmasına səbəb olan G-proteinini dəyişdirir, nəticədə bədəndən böyük maye itkiləri və nəticədə ölümcül susuzlaşdırma ilə nəticələnir.

Fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə əlaqəli hüceyrədaxili domenləri olan hüceyrə səthi reseptorlarıdır. Bəzi hallarda, reseptorun hüceyrədaxili sahəsi bir fermentdir. Digər fermentlə əlaqəli reseptorlar bir fermentlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədə olan kiçik hüceyrədaxili sahəyə malikdir. Fermentlə əlaqəli reseptorlar normal olaraq böyük hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili sahələrə malikdir, lakin membranı əhatə edən bölgə peptid zəncirinin tək alfa-spiral bölgəsindən ibarətdir. Bir liqand hüceyrədənkənar sahəyə bağlandıqda, fermenti aktivləşdirən bir siqnal membran vasitəsilə ötürülür. Fermentin aktivləşdirilməsi hüceyrə daxilində nəticədə reaksiyaya səbəb olan hadisələr zəncirini işə salır. Bu tip fermentlə əlaqəli reseptorların bir nümunəsi tirozin kinaz reseptorudur (Şəkil 9.8). Kinaz, fosfat qruplarını ATP-dən başqa bir zülala ötürən bir fermentdir. Tirozin kinaz reseptoru fosfat qruplarını tirozin molekullarına (tirozin qalıqları) köçürür. Birincisi, siqnal molekulları yaxınlıqdakı iki tirozin kinaz reseptorunun hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Sonra iki qonşu reseptor bir-birinə bağlanır və ya dimerləşir. Sonra fosfatlar reseptorların hüceyrədaxili sahəsindəki tirozin qalıqlarına əlavə olunur (fosforlaşma). Fosforlanmış qalıqlar daha sonra siqnalı sitoplazma daxilində növbəti xəbərçiyə ötürə bilər.

Vizual əlaqə

HER2 tirozin kinaz reseptorudur. İnsan döş xərçənginin 30 faizində HER2 daimi olaraq aktivləşir və nəticədə hüceyrənin tənzimlənməmiş bölünməsi baş verir. Döş xərçənginin müalicəsində istifadə edilən Lapatinib dərmanı HER2 reseptorunun tirozin kinaz avtofosforilasiyasını (reseptorun özünə fosfatlar əlavə etməsi prosesi) maneə törədir, beləliklə, şiş böyüməsini 50 faiz azaldır. Avtofosforlaşmadan başqa, Lapatinib aşağıdakı addımlardan hansını inhibə edər?

  1. Siqnal molekulunun bağlanması, dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  2. Dimerləşmə və aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  3. Aşağı axın hüceyrə reaksiyası
  4. Fosfataz fəaliyyəti, dimerləşmə və aşağı buxar hüceyrə reaksiyası

Siqnal Molekulları

Siqnal hüceyrələri və sonradan hədəf hüceyrələrdəki reseptorlara bağlanaraq istehsal olunan liqandlar cavabları koordinasiya etmək üçün hədəf hüceyrələrə gedən kimyəvi siqnallar kimi çıxış edir. Liqandlar kimi xidmət edən molekulların növləri inanılmaz dərəcədə müxtəlifdir və kiçik zülallardan kalsium (Ca 2+) kimi kiçik ionlara qədər dəyişir.

Kiçik hidrofobik ligandlar

Kiçik hidrofobik liqandlar birbaşa plazma membranı vasitəsilə yayıla və daxili reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Bu sinif ligandların mühüm üzvləri steroid hormonlarıdır. Steroidlər dörd əridilmiş halqa ilə bir karbohidrogen skeleti olan lipidlərdir, fərqli steroidlər karbon skeletinə əlavə edilmiş müxtəlif funksional qruplara malikdir. Steroid hormonlara qadın cinsi hormonu, estrogenin bir növü olan estradiol, kişi cinsi hormonu, testosteron və bioloji membranların mühüm struktur komponenti və steroid hormonlarının xəbərçisi olan xolesterin daxildir (Şəkil 9.9). Digər hidrofobik hormonlara tiroid hormonları və D vitamini daxildir. Qanda həll olmaq üçün hidrofobik liqandlar qan dövranı ilə daşınarkən daşıyıcı zülallara bağlanmalıdır.

Suda həll olunan ligandlar

Suda həll olunan liqandlar qütblüdür və buna görə də bəzən köməksiz plazma membranından keçə bilmirlər, ümumiyyətlə membrandan keçmək üçün çox böyükdürlər. Bunun əvəzinə, suda həll olunan ligandların əksəriyyəti hüceyrə səthi reseptorlarının hüceyrədənkənar sahəsinə bağlanır. Bu liqandlar qrupu olduqca müxtəlifdir və kiçik molekulları, peptidləri və zülalları ehtiva edir.

Digər liqandlar

Azot oksidi (NO) həm də liqand rolunu oynayan bir qazdır. O, birbaşa plazma membranı boyunca yayıla bilir və onun rollarından biri hamar əzələlərdəki reseptorlarla qarşılıqlı əlaqədə olmaq və toxumanın rahatlamasına səbəb olmaqdır. NO çox qısa yarı ömrünə malikdir və buna görə də yalnız qısa məsafələrdə fəaliyyət göstərir. Ürək xəstəliklərinin müalicəsi olan nitrogliserin, qan damarlarının genişlənməsinə (genişlənməsinə) səbəb olan NO-nun sərbəst buraxılmasını tetikleyerek hərəkət edir, beləliklə ürəyə qan axını bərpa edir. NO son zamanlarda daha yaxşı tanınır, çünki təsir etdiyi yol Viagra (ereksiya genişlənmiş qan damarlarını əhatə edir) kimi erektil disfunksiya üçün reçeteli dərmanlarla hədəflənir.


Aktiv Nəqliyyatın 3 Mühüm Növləri (Sxemlə izah olunur)

Diffuziya zamanı (passiv və ya asanlaşdırılmış) maddələr bir növ tarazlıq əldə olunana qədər plazma membranından keçir.

Tarazlıq Gibbs-Donnan müxtəlifliyində ola bilər və ya sadə konsentrasiya tarazlığı ola bilər. Hər ikisi hüceyrə daxilində və xaricində həll olunan məhlulun konsentrasiyası arasında qarşılıqlı əlaqəni əhatə edir.

Hüceyrələr həmçinin məhlul hüceyrəyə daxil olduqdan sonra həll olunmayan hala düşərsə, yuxarıda göstərilən mexanizmlərdən hər hansı biri ilə gözləniləndən xeyli artıq miqdarda məhlul toplaya bilər, çünki həll olunmayan materiallar konsentrasiya gradientlərinə kömək etmir.

Alternativ olaraq, hüceyrə daxilində bir dəfə həll olunan maddə metabolik yola daxil ola və kimyəvi cəhətdən dəyişdirilə bilər, bununla da həmin xüsusi həll olunan maddənin konsentrasiyasını azaldır və əlavə məhlulun nüfuz etməsinə imkan verir.

İndiyə qədər nəzərdən keçirdiyimiz bütün hallarda, məhlulun membrandan keçməsi, məhlulun gradient istiqamətində hərəkət etdiyi konsentrasiya qradiyentinin mövcudluğundan asılıdır.

Maddələr həmçinin plazma membranı vasitəsilə konsentrasiya qradiyentinə qarşı hüceyrəyə daxil və ya ondan kənarda hərəkət edə bilər. Bu, hüceyrə tərəfindən enerji sərfini tələb edir və aktiv nəqliyyat adlanır.

Hüceyrələr olduqda aktiv nəql dayandırılır:

(1) Çox aşağı temperaturlara qədər soyudulur (məsələn, 2-4 °C),

(2) Sianid və ya yodoasetik turşu kimi metabolik zəhərlərlə müalicə olunur və ya

(3) Enerji mənbəyindən məhrumdur.

Aktiv nəqliyyatın ən yaxşı başa düşülən və hərtərəfli öyrənilmiş halları eritrositlərin, sinir hüceyrələrinin və Nitella hüceyrələrinin plazma membranları boyunca natrium və kalium ionlarının hərəkətini əhatə edən və hüceyrə membranı boyunca ion konsentrasiyası qradiyenti ilə nəticələnən hadisələrdir. Bu gradientləri yaradan və saxlayan mexanizm bu hüceyrələrin hamısında əsasən oxşar görünür və eritrositlə təsvir edilə bilər.

1. Na + /K + Mübadilə Pompası:

Eritrositin sitoplazmasında 0,150 M K+, ətrafdakı qan plazmasında isə cəmi 0,005 M K+ olur. Bunun əksinə olaraq eritrositdə cəmi 0,030 M Na+, plazmada isə 0,144 M Na+ var. Beləliklə, hüceyrə membranında qeyd olunan K və Na + konsentrasiyası gradientləri mövcuddur. Na və K radioaktiv izotoplarının istifadəsi aydın şəkildə müəyyən etdi ki, bu ionlar eritrosit membranına keçir və daim onun vasitəsilə yayılır.

Bununla belə, bu keçiriciliyə baxmayaraq, membran boyunca Na + və K + konsentrasiyası gradientləri saxlanılır. Qradiyentlar saxlanılır, çünki konsentrasiya gradientinin təsiri altında plazmadan hüceyrəyə diffuziya edən natrium ionları yenidən xaricə daşınır və hüceyrədən diffuziya edən kalium ionları K+-nın plazmadan daxilə daşınması ilə əvəz olunur.

Bu hərəkətlərin aktiv metabolik prosesləri əhatə etməsi qan nümunəsinin temperaturu 37 °C-dən (insan qanının normal temperaturu) 4 °C-ə endirildikdə, qana sianid əlavə edildikdə və ya eritrositlərin mübadiləsi zamanı plazma qlükoza istehlak edildikdə aydın şəkildə nümayiş olunur. qan nümunəsinə təkrar tədarük edilmir. Bu şəraitdə hüceyrə mübadiləsi pozulur və eritrosit membranının hər iki tərəfindəki ion konsentrasiyaları passiv tarazlıqda olana qədər Na+-nın daxilə diffuziyası və K+-nın xaricə yayılması ilə müşayiət olunur.

Qırmızı qan hüceyrələri və sinir hüceyrələri vəziyyətində Na + və K + -nın aktiv daşınması əlaqəli görünür, yəni Na + -nın xaricə daşınmasına cavabdeh olan mexanizm eyni vaxtda K + -nı içəriyə daşıyır. Sinir hüceyrə membranlarından təcrid olunmuş və Na+ və K+ daşınmasında iştirak etdiyi güman edilən bir fermentin bu kationların hər birini və ya daha çoxunu bağlayan iki yeri olduğu göstərilmişdir. Fermentin lipid iki qatını əhatə edən ayrılmaz bir protein olduğuna inanılır.

Sinir hüceyrələrinin və eritrositlərin membranları vasitəsilə Na+ və K+-nın aktiv daşınması ATP tələb edir və ATP GTP, UTP və İTP kimi digər nukleozid trifosfatlarla əvəz edilə bilməz. Membranla əlaqəli Na + və K + stimullaşdırılmış ATPaz tərəfindən aktiv daşınma zamanı ATP ADP-yə çevrilir. Na + və K + -nın daşınmasında iştirak edən bu ferment bir və eyni ola bilər. Bir çox digər məməlilərin toxumalarının hüceyrələrinin membranları oxşar ATPase aktivliyinə malikdir.

Fosforsuzlaşdırılmış ATP-nin hər bir molekulu üçün membran vasitəsilə iki K+ və üç Na+ keçir. Plazma membranı vasitəsilə Na + və K + nəqlinin aşağıdakı mərhələlərdə baş verdiyi güman edilir (bax. Şəkil 15-40). Hüceyrənin içərisində olan üç natrium ionu və bir ATP molekulu ferment daşıyıcısının xüsusi bölgələrinə, iki kalium ionu isə hüceyrənin xarici tərəfinə baxan eyni fermentin sahəsinə bağlıdır.

Substratların bağlanması, daşıyıcı molekulun üçüncü strukturunda elə bir dəyişikliklə nəticələnir və bunun ardınca bağlanmış natrium və kalium ionları membran boyunca "köçürülür". Ehtimal olunur ki, bu prosesin müəyyən mərhələsində ATP parçalanır və ADP-ni buraxır. Translokasiyadan sonra bağlanma yerlərində dəyişiklik baş verir ki, natrium ionları hüceyrənin xaricində, kalium ionları isə hüceyrənin içərisində sərbəst buraxılır.

İonlar sərbəst buraxıldıqdan sonra daşıyıcı strukturda başqa bir dəyişikliyə məruz qalır və onu nəqliyyat dövrünün başqa bir mərhələsinə hazırlayır. “bərpa” adlanan bu mərhələ qeyri-üzvi fosfatın sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Bu model geniş şəkildə qəbul edilsə də, hüceyrənin daxili hissəsində Na +-nı bağlayan ferment sahəsinin translokasiyadan sonra K + oh xaricdən, ilkin olaraq K +-nı xaricdən bağlayan sahənin isə Na + nı bağladığı da irəli sürülür. daxili translokasiyadan sonra. Bu şəkildə, bərpa mərhələsi membran vasitəsilə ionların əlavə hərəkəti ilə nəticələnəcək və daha səmərəli olacaqdır.

2. Birgə nəqliyyat:

Amin turşuları, şəkərlər və digər metabolitlər də plazma membranı vasitəsilə hüceyrəyə aktiv şəkildə daşınır. Bir çox hüceyrələrdə bu metabolitlərin daşınması Şəkil 15-41-də göstərildiyi kimi natrium ionlarının hərəkəti ilə əlaqələndirilir. Na + 7K + mübadilə pompası plazma membranı boyunca Na + -nın içəriyə yayılmasına kömək edən dik konsentrasiya qradiyenti yaradır.

Həqiqətən də hüceyrəyə vurulan hər iki K+ üçün üç Na+ çıxarılır. Membranlardakı daşıyıcı zülallar həm Na +, həm də metaboliti birləşdirir, bundan sonra daşıyıcının strukturunda dəyişiklik hər iki substratı hüceyrənin daxili hissəsinə gətirir və burada onlar sərbəst buraxılır. Na +-nın daxili olaraq sərbəst buraxılması onun membrandan geri aktiv ekstruziyası ilə müşayiət olunur.

Sonuncu hadisə ATP hidrolizi ilə əlaqələndirilir və dik Na + qradientinin saxlanması ilə nəticələnir. Müəyyən mənada dik Na+ qradiyenti metabolitlərin daxilə daşınması üçün hərəkətverici qüvvə kimi çıxış edir və Na+-nın metabolitlərlə birlikdə hüceyrəyə eyni vaxtda hərəkəti kotransportu təşkil edir.

ATP-dən asılı olan Na + /K + nasosu hər iki K + üçün üç Na + pompaladığı üçün membran boyunca elektrik gradienti yaranır. Bu səbəbdən Na + /K + mübadilə nasosuna elektrogen nasos deyilir. Elektrogen nasosun potensial enerjisi mitoxondriyada ATP sintezi ilə əlaqələndirilir.

3. “Sadə” Aktiv Nəqliyyat:

Bəzi maddələrin membranlardan konsentrasiya gradientinə qarşı keçməsi bir istiqamətlidir, lakin prosesdə ATP istehlak edilsə də, ion hərəkəti ilə əlaqələndirilmir. Belə hərəkət sadə aktiv nəqliyyat adlanır. Daşıyıcı ferment siklik olaraq həll olunan maddəni membranın bir səthində bağlayır və digərində buraxır. Dövr müəyyən bir nöqtədə ATP-nin hidrolizi ilə müşayiət olunur.


Materiallar və metodlar

Eksperimental heyvanlar

Göy qurşağı alabalığının nümunələri Oncorhynchus mykiss Walbaum 1792 hər iki cinsdən (kütləvi diapazon 197-774 g 420±130 g, orta ± s. d. çəngəl uzunluğu 27-42 sm 33.2±3.5 sm, orta± s. d . N=52) yerli inkubasiya zavodundan (Umweltbundesamt, Berlin, Almaniya) alınmış və təcrübədən əvvəl ən azı 4 həftə böyük şüşə akvariumda saxlanılmışdır. Akvarium suyu 12 ilə 17°C arasında saxlanılıb, bioloji filtrlər vasitəsilə dövriyyəyə buraxılıb və aktivləşdirilmiş kömür sütunlarında xlorsuzlaşdırılmış kran suyunun sabit axını ilə əlavə edilib. Heyvanlar gündəlik olaraq 0,5% (ağırlıq/ağırlıq) kommersiya alabalığı qranulları ilə qidalanmış və sabit gündəlik işıq rejimində 11 saat: 1 saat: 11 saat: 1 saat (işıq: keçid: qaranlıq: keçid) saxlanılmışdır. Heyvanlar aerasiya edilmiş termostatlı suda yüngül anesteziya edilmiş (25 mg l -1, 1:40000 w/v, neytrallaşdırılmış MS222,3-aminobenzoy turşusu etil efiri metan-sulfonat Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Deisenhofen, Almaniya) laboratoriyaya köçürüldü. Bütün heyvan təcrübələri yerli qaydalara (G0294/96) uyğun olaraq həyata keçirilmişdir.

Prosedurlar

Cərrahi hazırlıqlar üçün balıqlar əməliyyat rəfinə asılmış və çənələr 15°C-yə qədər termostatlı, hava ilə tarazlaşdırılmış, resirkulyasiya edilmiş kran suyu ilə suvarılmışdır. Dərin anesteziya 60-80 mq l -1 MS222 əlavə edilməklə induksiya edilmiş və saxlanılmışdır. Heparinləşdirilmiş alabalıq Ringer məhlulu ilə doldurulmuş konik polietilen kateter (PE60, o.d.=1,2 mm, Portex, Hythe, Kent, İngiltərə)2 1.3, MgCl2 1.2, d (+)-qlükoza 7.5,NaHCO3 5, heparin 125 i.u. ml -1 ), Soivio və digərlərinin ümumi yanaşmasına bənzər dəyişdirilmiş Seldinger texnikası ilə DA-ya daxil edilmişdir. (1975), Holeton et al. (1983) və Waser və Heisler (2004). Kateter implantasiyasından sonra alabalıq akvariuma köçürüldü və təcrübədən ən azı 16 saat əvvəl əməliyyatdan sonra sağalmağa icazə verildi. Akvariumda balıqlar bir qədər su altında qalmış qeyri-şəffaf silindrlərlə məhdudlaşır, qan nümunələrinin götürülməsi üçün kateterlər sərbəst buraxılırdı.

Arterial pH-nın təyini üçün yaxşı sağalmış, şüurlu və istirahət edən heyvanlardan istinad qan nümunələri götürülüb. PO2 (BMS 3 Mk II, Radiometer, Kopenhagen, Danimarka). Təcrübə üçün heyvanlar daha sonra anesteziya edildi (MS222 60-80 mg l -1 ) və əməliyyat rəfinə qaytarıldı. Təcrübə müddətində qəlpələr termostatlı, yaxşı havalandırılan anestezik tərkibli su ilə suvarıldı.DA qan təzyiqi və ürək dərəcəsi (HR) davamlı olaraq monitorinq edildi (P23AA, Statham, Hato Rey, Puerto Riko), arterial pH və PO2 dəfələrlə müəyyən edilmişdir. Təcrübə zamanı arterial pH, karbon qazının qismən təzyiqindəki dəyişikliklərlə 7,9 səviyyəsində sabit saxlanıldı (PCO2) gill suvarma suyunun 0,25 və 5 mmHg arasında olması (0,033-0,67 kPa Kütləvi Flow Controllers, MKS Instruments Deutschland GmbH, Münhen, Almaniya).

Retinanın morfometriyası

Retinal diffuziya məsafələrini qiymətləndirmək üçün üç alabalığın hər birindən bir göz kürəsi enükle edilmiş və limbus ətrafında üfüqi şəkildə kəsilmişdir. Linzalar çıxarıldıqdan sonra göz qapaqları bir neçə gün Ringer məhlulunda 2,5% qlutaraldehidin təsiri ilə bərkidildi və hər bir neçə gün ərzində 80% etanoldan ibarət ardıcıl üç vannada susuzlaşdırıldı. Parafinə daxil edildikdən sonra gözlər orta hissə ilə yarıya bölündü. Halving interfeysindən yalnız hər biri 6 μm olan bir neçə dilim kəsildi və retinanın perpendikulyar kəsilməsi təmin edildi. Bütün retinal qövsü əhatə edən çoxsaylı yerlərdə fərdi təbəqənin qalınlığının, eləcə də ümumi tor qişanın qalınlığının mikroskopik analizi aparılmışdır. Parafinin yerləşdirilməsi nəticəsində toxuma büzülməsi 0,74 əmsalına bölünməklə düzəldildi (Weibel, 1979).

Oksigen mikroelektrodları: konstruksiyası, kalibrlənməsi və xüsusiyyətləri

Polaroqrafik O2 göz daxilini təyin etmək üçün mikroelektrodlar PO2 Whalen və başqalarının (1967) və Linsenmeier və Yancey (1987) ümumi yanaşmasına əsasən qurulmuşdur. Tək lüləli borosilikat kapilyarları (GC100-10, Clark Electrochemical, Pangbourne, Reading, UK) incə uc diametrlərinə (<5 μm Model P-97, Sutter Instruments, Novato, CA/USA) çəkilmişdir. Aşağı əriyən ərintinin nazik bir çubuğu (47.2 ° C Whalen və digərləri, 1967) çəkilmiş kapilyar içəriyə daxil edildi və tamamilə əriyənə qədər yumşaq bir şəkildə qızdırıldı. Maye ərintisi şüşə kapilyarın ucunda metal olmayan bir boşluq buraxmağa diqqət yetirərək mikroskopik nəzarət altında elektrodun ucuna doğru itələdi. Girinti diffuziya müqavimətini təmin edir, O-nu əhəmiyyətli dərəcədə azaldır2 istehlak və azalan qarışdırma nəticəsində yaranan saxta cərəyan siqnalları (Schneiderman və Goldstick, 1978). Girintili metal elektrod lehimlənmiş mis məftillə (arxa kapilyar aperturada sürətli bağlanma qatranı ilə sabitlənmiş) elektrolitik örtük üçün enerji təchizatı ilə birləşdirildi. Ucu tamamilə örtük məhlulu (200 mmol l -1 ammonium sitrat 5% K[Au(CN) ilə) doldurduqdan sonra nazik qızıl təbəqəsi kapilyar girintidəki metal səthə elektrolizlə vuruldu.2], pH 6.3) örtük məhlulunda elektrod aparıcısı ilə ikincil platin elektrod arasında təxminən 10-30 dəqiqə ərzində 1,5 V tətbiq etməklə. Kaplamadan sonra elektrodlar ən azı 24 saat deionlaşdırılmış suda isladılmış və istifadə etməzdən əvvəl quru yerdə saxlanılmış, hər bir elektrod mikroskopik olaraq yoxlanılmış və hər bir istehsal partiyasından özbaşına seçilmiş nümunələr elektron şəkildə sınaqdan keçirilmişdir. Nəticədə PO2 mikroelektrodlar fiziki olaraq uclarının diametri 5 μm-dən az və orta boşluq 77±20 μm (orta ± s. d., N=42).

Fərdi polaroqram qurduqdan sonra (cari vs gərginlik), mikroelektrodlar əlaqənin plato diapazonunda (adətən -800 mV-də) qütbləşdi. Çox aşağı cərəyan siqnalları (fA-dan pA diapazonunda) aşağı istiqamətli cərəyanlı əməliyyat gücləndiriciləri (OPA128JM, Burr Brown, Darmstadt, Almaniya) əsasında fərdiləşdirilmiş elektron sxemləri özündə birləşdirən xüsusi baş mərhələlərindən istifadə edərək gərginlik siqnallarına çevrildi. Teflonla örtülmüş gümüş məftillər (Gi 1106, 0,37/0,45 mm Advent ResearchMaterials, Eynsham Oxon, İngiltərə, Böyük Britaniya), məruz qalan ucunda xlorlanmış, istinad elektrodları kimi xidmət edirdi. Elektrod zəncirləri eksperimental temperaturda (15°C) izotonik şoran məhlulunda (0,9% NaCl) və ya alabalığın Ringer məhlulunda kalibrlənmiş, məlum qazlarla tarazlaşdırılmışdır. PO20 ilə 760 mmHg arasında dəyişən dəyərlər (101 kPa qazlar, 1 M 303/a-F, Wösthoff GmbH, Bochum, Almaniyanın dəqiq qaz qarışdırma nasosları tərəfindən təmin edilir).

Təcrübədən dərhal əvvəl hər bir fərdi elektrod üçün sıfır kəsişmənin və həssaslığın kalibrlənməsi aparıldı. Qızıl örtüklü sensorun həssaslığı orta hesabla 173±82 fA mmHg -1 (ortalama ± s. d., N=78). diapazonunda xəttilik PO2 0 ilə 760 mmHg (0-101 kPa) arasında 0,99987( s . d .=0,00023, N=15) orta korrelyasiya əmsalı baxımından. Toxumalara təkrar məruz qaldıqdan sonra elektrodlar həssaslıqda cüzi azalma göstərdi, yəqin ki, zülallar və ya nukleotidlərlə çirklənmə ilə katalitik metal səthinin bir hissəsini maskalanması səbəbindən. Xəttilik və sıfır kəsişən cərəyan, lakin hər hansı bir təcrübə zamanı mahiyyətcə təsirsiz qaldı. İstifadə müddəti ərzində uzunmüddətli istismar zamanı analitik keyfiyyətin aşağı düşməsi müşahidə edilməmişdir PO2 mikroelektrodlar təcrübə zamanı yalnız ucun fiziki məhv edilməsi ilə məhdudlaşdırıldı.

The PO2 sensor 5.8-dən 8.8-ə qədər pH-da metabolik və tənəffüs dəyişikliklərinə həssas idi. Gözlənildiyi kimi, cari siqnal temperatur dəyişikliklərinə həssas idi, hər °C-də təxminən 1% (10-35°C diapazonu) yüksəlir, baxmayaraq ki, digər polaroqrafik O üçün bildirilən qədər deyil.2 sensorlar (Gnaiger və Forstner, 1983). İon gücü elektrod həssaslığının modulyatoru olduğundan (ion gücün 1 mmol l-1 üçün -0,05 mm Hg, diapazon 75-1200 mmol l -1 olaraq müəyyən edilir) elektrodlar yalnız alabalığın hüceyrədənkənar mayesinə bənzəyən məhlullarda kalibrlənmişdir. Kalibrləmə və yoxlamalar ümumiyyətlə 15°C eksperimental temperaturda aparılmışdır.

Göz içi hidrostatik təzyiq

məqsədi ilə elektrodların gözə daxil edilməsi PO2 Ölçmə göz içi təzyiqi (GİB) rejimini yaxşı poza bilər, perfuziyada yerli dəyişikliklərə təsir edə bilər və beləliklə PO2. Bu ehtimal gözdaxili müayinə zamanı GİB-in birbaşa ölçülməsi ilə yoxlanılır PO2. Yuxarıda göstərildiyi kimi anesteziyanın induksiyasından sonra gözün ön kamerası 0,4 mm-lik dərialtı iynə ilə deşildi. GİB dərialtı dəriyə qoşulmuş təzyiq çeviricisi (P230b, Statham, Hato Rey, Puerto Riko) vasitəsilə qeydə alınıb. vasitəsiləPE borular (Portex, Hythe, Kent, İngiltərə, Böyük Britaniya), təzyiq yolunu fizioloji maye ilə tamamilə doldurmağa diqqət yetirir. 15 dəqiqə ərzində GİB oxunduqdan sonra gözdaxili vəziyyəti təyin etmək üçün əlavə hazırlıq tələb olunur PO2 (aşağıya bax) gözdəki son dəyişiklikləri birbaşa əlaqələndirmək üçün aparılmışdır PO2 IOP və təsirləri ilə əksinə.

İntraretinal PO2: in vivo qətiyyət

Yuxarıda göstərildiyi kimi anesteziya tətbiq edildikdən sonra buynuz qişa və iris 1,5 mm diametrli hipodermik iynədən istifadə edərək limbusun içərisində ventro-lateral olaraq deşildi. İğnə üçün bələdçi ilə əvəz olundu PO2 eksperiment boyu yerində qalan 1,5 mm diametrli paslanmayan polad borudan hazırlanmış elektrod. PO2 mikroelektrodlar istiqamətləndirici borudan keçirdi və ucu retinaya yaxın, durbin əməliyyat mikroskopu (Carl Zeiss, Jena, Almaniya) ilə oftalmoskopik lens (Super Pupil XL, 132 dpt, Biomikroskopiya linzaları JH0987, Volk Optical Inc., Mentor, Ohayo, ABŞ). Elektrodlar retinaya və retinaya doğru irəlilədildi və rəqəmsal proqramlaşdırıla bilən elektron idarəedici qurğu (N. Heisler) ilə birlikdə pilləli motorla idarə olunan 3 oxlu mikromanipulyatordan (HS 6, Märzhauser, Wetzlar, Almaniya) istifadə edərək təkrarlana bilən şəkildə yerləşdirildi (0,1 μm). və H. Slama, nəşr olunmamış). Başın arxasındakı dorsal əzələyə daxil edilmiş xlorlu gümüş məftil (yuxarıya bax) PO2mikroelektrodlar.

Profilləri PO2 göz almasının arxa qütbünün diapazonunda, optik diskdən bir qədər qabaqda qeydə alınmışdır. Elektrod gözə retinanın bir qədər yuxarısına (800 μm s -1) daxil edildikdən sonra elektrod 25 ilə 100 μm arasında əvvəlcədən proqramlaşdırılmış addımlarla tədricən retinaya daxil edildi (3200 μm s -1-də addımın böyüklüyü ölçüdən asılı idi). əvvəlki dəyişikliyin PO2), hər dəfə elektrod cərəyanının sabit oxunuşlarını gözləyir PO2 oxunuşlar sonrakı irəliləyiş zamanı bərabərləşdi. Ehtimal olunurdu ki, daha sonra ucun Bruch membranına çatmış və ya keçmişdir. Sonra elektrod irəliləmə profilinin əksini tətbiq edərək tədricən geri çəkildi və geri qaytarıldı. PO2 profil qeydə alınıb.

İntraretinal PO2: in vitro təcrübələr

Gözlərin enuklyasiyası

Normal pH qurulduqdan sonra və PO2 müvafiq olaraq anesteziya edilmiş nümunələrdə (yuxarıya bax) konyunktiva kəsilmiş və gözdən çıxarılmışdır. Orbitanın ventral və temporal sektorlarından olan sümükləri və əzələ kütləsini, eləcə də göz əzələlərini örtən sümüklər kəsilmiş və tamamilə çıxarılmışdır. Asma piy toxuması çıxarılaraq optik sinir, eləcə də oftalmik arteriya və vena diqqətlə ifşa edildikdən sonra, daha sonra istifadə etmək üçün oftalmik arteriyanın altından, orbitaya girişdə proksimaldan və birbaşa göz qabağında distaldan iki ligature dişləndi.

Göz stəkanının altına xüsusi hazırlanmış asma tutucu daxil edildikdən sonra tutucuya bərkidilmiş əvvəlcədən hazırlanmış kateter gözü təmin etmək üçün oftalmik arteriyaya sürətlə daxil edildi və liqaturalar kateter/arteriya ətrafında, həmçinin kəsici arteriya ətrafında bərkidildi. orbital giriş nöqtəsi. Alabalıq eritrositləri (qırmızı qan hüceyrələri, RBC) suspenziyası ilə gözün perfuziyası dərhal sonra başladı və gözün işemiyasını 60 saniyədən az müddətə məhdudlaşdırdı. Optik sinir və oftalmik vena kəsildikdən sonra göz orbitadan çıxarıldı. Perfuziya zamanı göz səthi 15 ° C-yə qədər termostatlı su ilə suvarma yolu ilə nəmləndirildi.

Perfuziya

Xatekolaminlərin və digər humoral amillərin O2-nin sərbəst buraxılmasına birbaşa və ya dolayı təsirinin qarşısını almaq üçün təcrid olunmuş gözlər tam qan əvəzinə eritrosit süspansiyonları (aşağıya bax) ilə perfuziya edilmişdir.2 daşıyıcıdan (Hb). Süspansiyonlar oftalmik arteriyaya peristaltik nasosla (Tip IP-4, Ismatec, Wertheim-Mondfeld, Almaniya) 180 μl dəq -1 axın sürətində, əvvəllər müəyyən edilmiş şəkildə verildi. in vivo afferent psevdobraxial arteriyada (Waser və Heisler, 2004). Gözdən dərhal əvvəl daxil olan yolda miniatür baloncuk tələsi perfuzatdan qaz baloncuklarını aradan qaldırmağa xidmət etdi. Mikro laxtalar və hüceyrə birləşmələri ilə göz kapilyarlarında damarların tıxanmasının qarşısı perfusatı 40 μm mesh filtrdən keçirməklə alındı ​​(Polyester 07-40/25, Bückmann, Mönchengladbach, Germany Mesh holder: Swinnex 13 mm, Millipore, Eschborn, Almaniya) . Perfuziya təzyiqi oftalmik arteriyaya aparan kateterə T-birləşdirilmiş transduser (P23AA, Statham, Hato Rey, Puerto Riko) tərəfindən izlənilirdi.

Eritrosit süspansiyonlarının hazırlanması

Bir neçə fərddən və insan qanından yığılan alabalıq qanı (Charite, Berlin, Almaniya tərəfindən təmin edilən insan transfuziyası qanı) sentrifuqadan keçirildi, plazma və ağ qan hüceyrələri çıxarıldı və qırmızı qan hüceyrələri üç dəfə alabalıq Ringer məhlulu ilə yuyuldu (mmol l-1: NaCl 146,6). , KCl 4, CaCl2 1.3, MgCl2 1.2, d (+)-qlükoza 7.5,NaHCO3 5.4, ​​natrium piruvat 3, polivinilpirolidon 0.5% (ağırlıqda), heparin 50 i.u. ml -1 ), yenidən dayandırılmadan və 4°C-də bir gecədə saxlanılmadan əvvəl. Yuma proseduru (3×) ertəsi səhər eksperiment zamanı istifadə olunan nominal hematokritə (Hct) bərpa edilməzdən əvvəl təkrarlandı (0.20). Nəticədə çıxarılan süspansiyonlar 0,27% CO eksperimental qazı ilə fırlanan 100 ml dairəvi dibli şüşə kolbalarda (Farhi, 1965) 15°C temperaturda ən azı 45 dəqiqə tarazlaşdırılmaqla sınaq üçün şərtləndirildi.2 havada[PCO2: 2,0 mmHg (0,27 kPa), PO2: 156,2 mmHg (20,8 kPa)] Wösthoff qaz qarışdırma nasosları tərəfindən hazırlanmışdır. Hüceyrələrə qlükoza transferi 10 ul-1 insulinin əlavə edilməsi ilə asanlaşdırıldı (Insuman Rapid, Hoechst Marion Roussel, Bad Soden, Germany Pelster et al., 1989).

Perfusasiya edir

Tam O üçün Kök effektinin rolunun qiymətləndirilməsi üçün2alabalıq torlu qişasının tədarükü ilə gözlər iki müxtəlif növ qırmızı qan hüceyrəsi ilə zənginləşdirilmişdir: alabalıq hüceyrələri, açıq kök təsirinə malikdir və beləliklə, kütləvi O.2 turşulaşdıqdan sonra fiziki həllliyə buraxılır və insan eritrositləri O2 yüksək turşulaşma zamanı sərbəst buraxılır PO2. Aşağıdakı perfusatlardan istifadə edilmişdir. `Tr', alabalıq Ringerdə ​​alabalıq eritrositləri, pH təqribən 7,48 (Kök effekti əyrisinin dik diapazonunun başlanğıcı), Hb doyma səviyyəsi yüksək (~91%, Kök effekti 15%-dən az `H', alabalıq Ringerdə ​​insan qırmızı qan hüceyrələri, pH təxminən 7.16, Hb doyma yüksək (100%), Kök effekti yoxdur.

Tam Hb oksigenləşməsinə istinad olaraq (100% doyma, 0% Kök effekti) alabalıq Ringerdə ​​(`TrC', pH>8) alabalıq qırmızı qan hüceyrələrinin nəzarət suspenziyası hazırlanmış və eyni zamanda tarazlaşdırılmışdır.

İntraokulyarın təyini PO2

İntraokulyarın təyini üçün ilkin hazırlıqlar PO2 yuxarıda təsvir edilənlərlə eyni idi (in vivo şərtlər). Ancaq təcrid olunmuş gözlər üçün metal asma göz tutucusu üçün istinad rolunu oynayırdı PO2 mikroelektrod. İstinad oxunuşları PO2 həmişə alabalıq RBC suspenziyaları ilə perfuziya zamanı əldə edilmişdir (Tr pH təxminən 7.48 yuxarıya baxın). PO2 qədər mikroelektrodlar retinaya irəlilədi PO2 maksimum səviyyəyə çatmışdır. Daha sonra elektrod təcrübənin qalan hissəsi üçün yerində qaldı, bu müddət ərzində cavab daxil oldu PO2 alabalıq və insan RBC suspenziyaları ilə alternativ perfuziya zamanı qeydə alınıb. Bir neçə dəfə gözlər də alabalıq Ringer məhlulu ilə yuyuldu.

Kök təsirinin təyini in vitro

Hüceyrədənkənar pH-da dəyişikliklər və Hb ilə əlaqəli O-nun sərbəst buraxılması arasındakı əlaqə2 Perfuziya təcrübələri üçün istifadə olunanlarla eyni olan eritrosit süspansiyonlarında fiziki həll olunma dərəcəsi müəyyən edilmişdir. Eritrosit suspenziyasının eyni preparatından ayrı-ayrı nümunələr 6.0-8.5 diapazonunda pH-a uyğunlaşdırıldı. PCO2 tarazlaşdırıcı qaz, plazmada[HCO3 - ] və ya hər 200 μl HCl tələb olunan konsentrasiyanın əlavə edilməsi ilə. Müəyyən edilmiş qazlar PCO2 (0,033% -dən 7,13%) havanın CO ilə qarışdırılması nəticəsində əldə edilmişdir2 Wösthoff qaz qarışdırma nasosları ilə.

Seriya 1: pH və ümumi O arasında əlaqə2sabit konsentrasiyada (yüksək) PO2

harada x = pH, i = əyilmə nöqtəsində pH, s =mail, max = maksimal O2 məzmun və min = minimal O2məzmun.

Seriya 2: yüksəklik PO2 anaerob turşuluqdan sonra

20 və ya 24 mmol l -1 [HCO3] olan alabalıq Ringer ilə hazırlanmış alabalıq və insan RBC suspenziyaları3 - ], müvafiq olaraq Hb tetramer konsentrasiyasına ([Hb4]) 0,5 mmol l -1 (Hct təqribən 0,10) və bir qaz ilə tarazlaşdırılmışdır. PCO2=2,2 ​​mmHg (0,29 kPA) və PO2 təxminən 150 mmHg (20 kPa), nəticədə ilkin pH təxminən 8.2. Məhdudlaşdırmaq üçün perfuziya mühiti üçün istifadə ediləndən daha aşağı Hct (daha yüksək dəqiqlik üçün [Hb] tənzimlənməsi) seçilmişdir. PO2 turşulaşmadan sonra 1 atm-dən azdır. Ayrı-ayrı nümunələrin ilkin pH-ı anaerob şəraitdə 0-160 μl g-1 RBC suspenziyasından həcmcə dərəcələnmiş 100 mmol l-1 sirkə turşusunun hər birinə əlavə edilməklə azaldılmışdır. Qapalı metal kürə ilə 30 saniyə qarışdırdıqdan sonra, PO2 və turşulaşdırılmış nümunələrin pH-ı təyin edilmişdir.

Məlumatların toplanması və təhlili

Məlumatlar analoq/rəqəmsal çevirici lövhəsi olan standart IBM-ə uyğun PC-də (DAS 1602, Keithley Instruments Inc., Taunton, MA, ABŞ) fərdiləşdirilmiş Test Point iş vaxtı modullarından (TestPoint 3.0, Capital Equipment Corporation, Billerica, Ma) istifadə etməklə qeydə alınıb. , ABŞ). Məlumatlar SigmaPlot 4.01, SigmaStat 2.03 (SPSS Software, München, Almaniya), `R'(www.r-project.org) və StarOffice 5.2 (Sun Microsystems, Berlin, Almaniya) proqramlarından istifadə etməklə təhlil edilmişdir. Məlumatlar orta ± standart sapma ( s . d .) kimi təqdim olunur, statistik əhəmiyyət səviyyələri Tələbə tərəfindən müəyyən edilir. t- başqa cür qeyd edilmədiyi təqdirdə test.


Yeraltı supermodellər

Thomas J. Park və Rochelle Buffenstein
1 iyun 2012-ci il

CORBIS, FRANS LANTING

P qaşınma qaranlıq, nəm və qılınc dişli, kolbasa formalı canlılarla qaynayan, Afrika çılpaq köstəbək siçovullarının dünyası düşmən yaşayış yeridir. 1980-ci illərdə elm adamları çılpaq köstəbək siçovullarının termitlər kimi tək, dominant damazlıq kraliçası və doğuş koloniyalarını heç vaxt tərk etməyən çoxlu sayda yetişdirilməyən yetkin köməkçiləri ilə yaşadığına dair əlamətdar kəşf etdilər. Ancaq qəribəlik bununla da bitmir. Çılpaq köstəbək siçovulları, digər məməlilərdən fərqli olaraq, xəzin izolyasiya qatının olmaması ilə əlaqədar olaraq dəyişkən bədən istiliyinə dözürlər. Onların çəhrayı dəriləri qaranlıqda hərəkət etmələrinə kömək edən həssas hisslər sırası yaratmaq üçün bədəni çaprazlayan seyrək, bığabənzər iplər istisna olmaqla, tüksüzdür. Həm çılpaq köstebek siçovulunun dərisi, həm də yuxarı tənəffüs yolları çili bibərinin ədviyyatlı tərkib hissəsi olan turşular və kapsaisin kimi kimyəvi qıcıqlandırıcılara tamamilə həssasdır. Ən təəccüblüsü odur ki, onlar geri dönməz beyin zədələnməsinə səbəb olan oksigen çatışmazlığı dövrlərində sağ qala bilirlər.

Bu qeyri-adi xüsusiyyətlər dəstinin mövcudluğu ilə bağlı mövcud fərziyyələr çılpaq köstəbək siçovulunun eyni dərəcədə qeyri-adi həyat tərzi xüsusiyyətləri ətrafında cəmlənir. (33-cü səhifədəki şəklə baxın.) Çılpaq köstəbək siçovulları böyük ailə qrupları şəklində hazırlanmış yeraltı yuvalarda yaşayır. Onlar böyük temperatur dalğalanmalarından, eləcə də yırtıcılardan və patogenlərdən qorunsalar da, çoxlu sayda fərdlərin (adətən 100-dən 300-ə qədər) aşağı oksigen və yüksək karbon dioksid səviyyələri ilə mübarizə aparmalı olurlar. havalandırılan şərait. Çılpaq köstəbək siçovulunun qeyri-adi ekologiyası və sosial quruluşu bunu təkamülü və ixtisaslaşmanı başa düşmək üçün həyəcanverici bir sistemə çevirir və köstəbək siçovulunun qeyri-adi dərəcədə yaxşı sağlamlığının altında yatan molekulyar mexanizmlərin təfərrüatları insan xəstəlikləri haqqında məlumat verir.

Oksigen yoxdu? Problem deyil!

İnsan beyni də daxil olmaqla əksər məməlilərin beyni cəmi 3-4 dəqiqəlik oksigen çatışmazlığından sonra zədələnməyə başlayır. Bunun səbəbi, beyin toxumasının çox enerji saxlamaması və daha çox istehsal etmək üçün sabit oksigen tədarükünə ehtiyac olmasıdır. Beləliklə, beyinə oksigen tədarükü azaldıqda və ya bloklandıqda, beyin hüceyrələrinin enerjisi tükənir və tez zədələnir. Bu, beyinə qan tədarükünün kəsildiyi infarkt və insult qurbanları üçün böyük narahatlıq doğurur. Çılpaq köstebek siçovullarının beyin toxuması isə laboratoriya siçanlarının beyin toxumasından üç dəfə çox oksigenlə təmin olunmadan funksional olaraq qalır. Oksigen səviyyəsi bərpa edildikdə, çılpaq köstebek siçovullarının beyin toxuması, hətta bir neçə dəqiqəlik hərəkətsizlikdən sonra da tez-tez tam bərpa olunur.[1. J. Larson, T.J. Park, "Çılpaq mole-siçovul beyninin həddindən artıq hipoksiyaya tolerantlığı" NeuroReport, 20:1634-37, 2009.]

Bu əlamətdar qabiliyyət, şübhəsiz ki, bütün yeraltı heyvanların üzləşdiyi problemdən qaynaqlanır: səthlə zəif hava mübadiləsi səbəbindən aşağı oksigen səviyyələri. Oksigen tükənməsi çılpaq köstəbək siçovulları üçün daha da nəzərə çarpır, çünki onlar böyük qruplarda yaşayırlar, bir çox fərdlər eyni zəif hava tədarükünü bölüşürlər və qaz mübadiləsi tunellərdə hərəkət edən heyvanların yaratdığı diffuziya və ya hava turbulentliyi ilə məhdudlaşır. Bəs köstəbək siçovulları belə boğucu şəraitdə necə sağ qalır?

Çılpaq köstəbək siçovulları aşağı oksigen mühitində sağ qalmaq üçün bir neçə fizioloji uyğunlaşma nümayiş etdirir. Qırmızı qan hüceyrələrində olan hemoglobin digər məməlilərə nisbətən oksigenə daha yüksək dərəcədə yaxındır, yəni qan az miqdarda oksigeni tutmaqda daha yaxşı olur. Onlar həmçinin vahid həcmdə daha çox qırmızı qan hüceyrələrinə malikdirlər. Bundan əlavə, onların kütləvi xüsusi maddələr mübadiləsi sürəti digər gəmiricilərə nisbətən təxminən 70 faizdir, buna görə də oksigendən daha yavaş istifadə edirlər. Ancaq beyinə gəldikdə, çılpaq köstəbək siçovulları körpələrin beyinlərinin istifadə etdiyi strategiyanı borc götürərək özlərini qoruyurlar.

Körpə məməlilər, o cümlədən insanlar, yaşlı yeniyetmələrə və ya böyüklərə nisbətən oksigen çatışmazlığına daha çox dözümlü olduqları bilinir. Belə çıxır ki, kalsium bu tolerantlıqda əsas amildir. Normalda beyin hüceyrələrimizdəki kalsium ionları yaddaşların formalaşmasına kömək də daxil olmaqla həyati rol oynayır. Ancaq bu incə bir tarazlıqdır: az miqdarda kalsium beyin funksiyası üçün vacibdir, lakin çoxlu kalsium işləri çaşdırır. Sinir hüceyrələri oksigen aclığına məruz qaldıqda, artıq kalsiumun daxil olmasını tənzimləmək üçün enerjiyə sahib deyillər, nəticədə hüceyrələri zəhərləyən çoxlu kalsium axını baş verir. Bu, oksigen çatışmazlığı zamanı neyron ölümün əsas səbəbidir.

Son onillikdə tədqiqatçılar böyüklərin və körpələrin beyinlərinin hüceyrə membranlarında müxtəlif kalsium kanallarını ifadə etdiyini aşkar etdilər. Körpələrdəki kalsium kanalları əslində oksigen çatışmazlığı zamanı bağlanaraq, beyin hüceyrələrini körpənin daha az oksigen aldığı ana bətnində kalsiumun həddindən artıq dozasından qoruyur. Körpə doğulduqdan sonra isə oksigen bol olur və bu kanallar əsasən oksigen çatışmazlığına cavab olaraq açılan kanallarla əvəzlənir və çox vaxt hüceyrə ölümünə səbəb olur.

Çılpaq köstəbək siçovulları üzərində aparılan son tədqiqatlar göstərir ki, bu növ yetkinlik yaşına qədər körpə tipli kalsium kanallarını saxlayır.[2. B.L. Peterson və digərləri, "Yetkin çılpaq köstəbək siçovul beyni, yeni doğulmuş məməlilərdə hipoksiyaya dözümlülük ilə əlaqəli NMDA reseptor alt bölməsi GluN2D-ni saxlayır," Neurosci Lett, 506:342-45, 2012.] Müvafiq olaraq, kalsium-görüntüləmə üsulları göstərir ki, oksigen çatışmazlığı digər yetkin məməlilərlə müqayisədə yetkin çılpaq köstebek siçovullarının beyin hüceyrələrinə daha az kalsium daxil olmasına səbəb olur.[3. B.L. Peterson və başqaları, "Çılpaq köstebek-siçovul hipokampında hipoksiyaya kəskin neyron kalsium reaksiyası," PLoS One, 7:e31568, 2012.] Bu tapıntılar infarkt və insultdan əziyyət çəkən insanlara kömək edə biləcək yeni strategiya təklif edir: beyində körpə tipli kalsium kanallarının sayını artırın. Yetkin insanların beyin hüceyrələrində əslində bu kanallardan bəziləri var, sadəcə oksigen çatışmazlığı zamanı onları qorumaq üçün kifayət deyil. Əgər dərman infarkt və insult qurbanlarının beyinlərində körpə tipli kanalların istehsalını tez bir zamanda tənzimləmək üçün nəzərdə tutulubsa, o, oksigenlə zəngin qanın davamlı tədarükü beyinə çatmadığı bir dövrdə dəyərli qoruma təmin edə bilər.

Yeraltı Həyatı Qazmaq

çılpaq köstəbək siçovulları (Heterosefali glaber) Afrika buynuzunun isti tropik bölgələrində rast gəlinən gəmiricilərdir. 1842-ci ildə ilk dəfə çılpaq köstəbək siçovulunu təsvir edərkən məşhur alman təbiətşünası Eduard Rüppell onun xəstə bir nümunə ilə qarşılaşdığından şübhələndi - çünki heyvanın tükləri və daimi dişləri çıxmışdı. Yalnız daha bir neçə nümunə toplanandan sonra məlum oldu ki, onların qəribə görünüşü, müxtəlif şəkildə qılınc dişli kolbasa və ya miniatür morjlara bənzəyir.

Çılpaq köstəbək siçovulları uzunluğu bir mildən çox və torpağın səthinin altında 8 fut qədər dərinləşə bilən yeraltı tunellərin labirintində yaşayır. Onların yuvalarında həm steril işçi heyvanların qulluq etdiyi yuva kameraları, həm də heyvanların yaşayış sahəsinin çirklənməsinin qarşısını almaq üçün dini olaraq istifadə etdikləri bir neçə tualet var. Yedikləri kökləri, kök yumruları və soğana bənzər kiçik soğanları tapmaq üçün köstəbək siçovulları torpağı qazaraq, kəsikə bənzər, daim böyüyən kəsici dişlərindən istifadə edərək tunellərini genişləndirməlidirlər. Onlar zaman-zaman qazılmış torpağı səthə atmaq üçün xarici aləmə açılırlar, burada kiçik vulkan formalı kurqanlar əmələ gətirir - bu, aşağıda olan geniş koloniyaların yeganə yerüstü əlamətləridir. Bu ciddi şəkildə yeraltı mövcudluğu nəzərə alsaq, çılpaq köstəbək siçovullarının qaranlıq, rütubətli yuvalarda yaşamaq üçün çox uyğun olan bir sıra xüsusiyyətlər inkişaf etdirməsi təəccüblü deyil.

Ağrı hiss etməmək

Aşağı oksigen səviyyələri ilə mübarizə aparmaqdan əlavə, izdihamlı yeraltı yuvalarda yaşamaq həm də çılpaq köstebek siçovullarının yüksək karbon qazı (CO) ilə mübarizə aparması deməkdir.2) konsentrasiyalar. CO-nun tipik atmosfer konsentrasiyasından fərqli olaraq2 təxminən 0,03 faiz, CO2 çılpaq mol-siçovul tunellərindəki səviyyələr 2 faizə yaxındır, onların yuva otaqlarında 5 faiz və ya daha çox konsentrasiyaya çata bilər. Yüksək CO səviyyəsi2 Bu toxumaların səthində turşu əmələ gəlməsi səbəbindən gözlər və burun üçün ağrılı ola bilər - qazlı içki içdikdən sonra burnunuzdan gəyirmə hissi kimi - lakin köstebek siçovulları bu fenomenə tamamilə həssasdırlar. Çılpaq köstəbək siçovullarının dərisi və yuxarı tənəffüs yolları digər qıcıqlandırıcılara, o cümlədən digər turşulara, ammonyak və kapsaisinə qarşı həssasdır. Davranış baxımından heyvanlarda kapsaisin məhlulu burun dəliklərinə vurulduqda heç bir qıcıqlanma və ya diskomfort əlamətləri görünmür, siçanlar isə bu cür məruz qaldıqdan sonra şiddətlə burunlarını ovuşdururlar. Siçovullardan və siçanlardan fərqli olaraq, çılpaq köstəbək siçovulları da güclü ammonyak buxarlarından qaça bilmirlər. Ammonyak və ya su ilə doymuş süngərlərlə bir arenaya yerləşdirildikdə, köstebek siçovulları suya olduğu qədər ammonyakın yaxınlığında çox vaxt keçirirlər. Heyvanlar, həmçinin, ayağın dərisinə yeridilmiş kapsaisin və ya asidik salin (məsələn, limon suyu) heç bir reaksiya göstərmir, eyni qıcıqlandırıcılar insanlarda inyeksiya yerində sürtünmə və qaşımağa, siçovul və siçanlarda isə güclü yalamaya səbəb olur.

Son təcrübələr göstərdi ki, C-lifləri adlanan sinir lifləri normal olaraq yüksək CO səviyyəsinə cavab verir2və digər kimyəvi qıcıqlandırıcılar çılpaq köstebek siçovullarında digər məməlilərə nisbətən daha az həssasdır. Bu liflər kiçik diametrlidir və sancma və ya yanma hissini çatdırmaq üçün mərkəzi sinir sistemindəki hədəflərə neyropeptidləri, xüsusən də P maddəsini və kalsitonin geni ilə əlaqəli peptidləri buraxır. Əhəmiyyətli odur ki, turşuya və kapsaisinə cavab verən eyni C-lifləri, insanların zədədən dəqiqələr, saatlar və ya hətta günlər sonra yaşadıqları ağrıdan məsuldur.

Təəccüblüdür ki, fizioloji tədqiqatlar gözlərini, burnunu və dərisini innervasiya edən çılpaq mole-siçovul C-liflərinin kapsaisinə cavab verdiyini, lakin sinirlərin ağrı keçiricisi ilə əlaqəli gen promotorlarındakı bir qüsur səbəbiylə adətən sərbəst buraxılan neyropeptidləri etmədiyini ortaya qoydu. sinir hüceyrələri. Heyvanlar neyropeptidləri bədənin digər hissələrində, məsələn, beyin və bağırsaqlarda ifadə edərkən, C-liflərindəki bu neyropeptidlərin olmaması ağrı və qıcıqlanma hisslərinin qarşısını alaraq lifləri mərkəzi sinir sistemindən "ayrır". Əlbəttə ki, tədqiqatçılar itkin neyropeptidlərdən birini, P maddəsini gen terapiyasından istifadə edərək çılpaq köstebek ayaqlarının C-liflərinə daxil etdikdə, heyvanlar siçovul və siçanlara bənzər şəkildə inyeksiya yerində yaladılar.[4. T.J. Park və s., “Afrika çılpaq köstəbək siçovulunda selektiv iltihablı ağrı həssaslığı (Heterosefali glaber),” PLoS Biol, 6:e13, 2008.]

Turşu duzuna qarşı həssaslığın fərqli bir mexanizmlə vasitəçilik etdiyi görünür. Onların kapsaisinə reaksiyasından fərqli olaraq, çılpaq köstebek siçovullarında C-lifləri turşulu şoran məhləyə tamamilə cavab vermir. Bu yaxınlarda aparılan bir araşdırma, turşu həssaslığının sinir lifləri boyunca siqnalları yaymaq üçün lazım olan gərginliyə bağlı natrium kanallarını əhatə etdiyini ortaya qoydu.[5. E.S. Smith və digərləri, "Afrika çılpaq köstəbək siçovulunda turşu həssaslığının molekulyar əsasları" Elm, 334:1557-60, 2011.] Çılpaq köstəbək siçovullarında bu kanallar turşu şəraitdə onları bağlayan mutasiyaya malikdir.

Çılpaq köstəbək-siçan C-lifləri də onurğa beynində qeyri-adi əlaqə modelinə malikdir. Onurğa beyninin dərin dorsal buynuzunda olan hüceyrələrin demək olar ki, yarısı C-liflərindən birbaşa əlaqə alır, digər növlərdə isə əksər C-lifləri onurğa beyninin xarici kənarında, səthi arxa buynuzda bitir. Bu qeyri-adi əlaqə modelinin əhəmiyyəti aydın deyil, lakin bu, C-liflərindən ötürülən hər hansı siqnalın onurğa beyninə çatdıqdan sonra adi ağrı və qıcıqlandırıcı yolları izləmədiyini göstərir.

Maraqlıdır ki, çılpaq köstəbək siçovulları çimdik və qızdırmağa normal cavab verir, yalnız C lifi ilə əlaqəli ağrı bu heyvanlarda susdurulub. Çılpaq köstəbək siçovullarında bu növ ağrının işlənməsinin necə dəyişdirildiyini daha yaxşı başa düşmək insanlarda cərrahi əməliyyatdan sonrakı, oynaq və əzələ və iltihablı ağrı kimi xroniki ağrıların müalicəsi üçün əhəmiyyətli təsir göstərə bilər.

Xərçəng şmanceri

Çox tez-tez şiş inkişaf etdirən siçanlardan fərqli olaraq, çılpaq köstəbək siçovullarının təbii olaraq xərçəngə sahib olduğu heç vaxt aşkar edilməmişdir. Üstəlik, mol-siçovulların ionlaşdırıcı şüalanmaya məruz qalması digər heyvanlarda olduğu kimi DNT-nin çox zədələnməsinə səbəb olmur və hətta 5 ildən sonra da şişlərə səbəb olmur. Onkogenlərin yeridilməsi yolu ilə çılpaq köstəbək siçovul hüceyrələrini xərçəngə çevirmək cəhdləri də uğursuzluqla nəticələnir, halbuki insan, siçan və hətta mal-qara hüceyrələrindən istifadə edilən oxşar üsullar yüksək aqressiv və invaziv xərçəng əmələ gətirən hüceyrələrə çevrilir.[6. S. Liang və başqaları, “Uzun ömürlü məməlinin, çılpaq köstəbək siçovulunun hüceyrələrində eksperimental şişlərə qarşı müqavimət (Heterosefali glaber),” Yaşlı hüceyrə, 9:626-35, 2010.] Nəzarətsiz şəkildə çoxalmağa başlamaq əvəzinə, transformasiya olunmuş çılpaq köstebek siçovul hüceyrələri ölməsələr də, dərhal bölünməyi dayandırırlar.[7. K.N. Lewis və digərləri, "Çılpaq köstəbək siçovulunda stress müqaviməti: çılpaq əsaslar," Gerontologiya, in press, doi:10.1159/000335966, 2012.] Eynilə, toksinlə müalicə olunan və ya sadəcə olaraq optimal olmayan şəraitdə saxlanılan çılpaq köstebek siçovulları şərait yaxşılaşana qədər bölünməyi dərhal dayandırır.

Bu, bəzi elm adamlarının çılpaq köstəbək siçovullarının mədəniyyətdə klostrofobik olduğunu və digər hüceyrələrə toxunan kimi bölünmələrini dayandırdığını və bu təmasın qarşısının alınmasının xərçəngə qarşı müqavimət mexanizmi olduğunu irəli sürməyə vadar etdi. Bununla belə, bir neçə fərqli laboratoriya göstərdi ki, çılpaq mol-siçovul hüceyrələri optimal şəraitdə siçan hüceyrələrindən daha yüksək sıxlığa qədər böyüyür və bu şəraitdə hüceyrə təmasından qaçmır. Daha doğrusu, çılpaq mol-siçovul toxumalarının anormal hüceyrələri daha yaxşı tanıya, onların şiş törədən xüsusiyyətlərini zərərsizləşdirə və DNT-ni bərpa edə bildiyi getdikcə daha aydın oldu. Bu uğursuz olarsa, hüceyrələr proqramlaşdırılmış hüceyrə ölüm yollarına daxil olurlar.

Bu yaxınlarda çılpaq köstəbək siçovullarının ardıcıllıqla müəyyən edilmiş genomu, çılpaq köstəbək siçovullarının niyə xərçəngə qarşı dözümsüz göründüyünə dair bir sıra yeni anlayışlar verdi.[8. E.B. Kim və digərləri, "Genom ardıcıllığı çılpaq köstəbək siçovulunun fiziologiyası və uzunömürlülüyü haqqında anlayışları ortaya qoyur" Təbiət, 479:223-27, 2011.] Hüceyrə proliferasiyasının tənzimlənməsində iştirak edən genlərin çoxu çılpaq köstəbək siçovulunun qeyri-adi sağlamlığı ilə nəticələnən unikal ardıcıllıq üçün müsbət seçilir və ya var. Eynilə, mol-siçovul genomunda bir çox gen ailəsi DNT təmiri və detoksifikasiya proseslərində iştirak edir və heyvanlar yaşlandıqca bu genlərin ifadəsi dəyişməz qalır. Xərçəngin yaşlı insanlarda ölümə ən böyük töhfə verənlərdən biri olduğunu nəzərə alsaq, davamlı genomik saxlama və eyni zamanda xərçəngə qarşı toxunulmazlıq çılpaq köstebek siçovullarının müstəsna uzunömürlülüyünə əhəmiyyətli dərəcədə kömək edə bilər.

Çılpaq köstəbək siçovullarında da protein keyfiyyətinə nəzarət və homeostazı təmin etmək üçün bir neçə mexanizm var. Onların zülalları yüksək temperatur və sidik cövhəri kimi açılan stress amillərinə çox davamlı görünür və heyvanların hüceyrələri ubiquitin-proteasome sistemi və autofagiya vasitəsilə zədələnmiş zülalları və orqanoidləri çıxarmaqda xüsusilə effektivdir. Həqiqətən də, çılpaq mole-siçovul proteazomları laboratoriya siçanlarının qaraciyər toxumalarında olan proteazomlarla müqayisədə qaraciyər toxumasında stressdən zədələnmiş zülalları deqradasiyada daha çox olur və daha çox effektivlik göstərir.[9. K.A. Rodriguez və digərləri, "Qaraciyər proteazom birləşmələrinin dəyişdirilmiş tərkibi müstəsna olaraq uzun ömürlü çılpaq köstebek siçovulunda proteazom aktivliyinin artmasına kömək edir" PLoS BİR, 7:e35890, 2012.] Oxşar şəkildə, çılpaq köstəbək siçovul hüceyrələrində siçanınkından iki qat daha çox otofagiya baş verir. Kollektiv olaraq, bu gücləndirilmiş hüceyrədaxili təmizləmə prosesləri yüksək keyfiyyətli proteomun daha yaxşı saxlanmasına kömək edə bilər və çılpaq köstəbək siçovullarının hüceyrələrinə ağır metallar və ya birbaşa DNT-ni zədələyən maddələr kimi hüceyrə toksinləri qarşısında zədələrə müqavimət göstərməyə kömək edə bilər. Çılpaq mole-siçovul hüceyrələrini öldürmək üçün eyni eksperimental müalicəyə məruz qalan siçan hüceyrələrini öldürmək üçün lazım olduğundan daha yüksək konsentrasiyalarda bu toksinlər lazımdır.

Həmişə cavan

Çılpaq köstəbək siçovulları siçan ölçüsündə, çəkisi cəmi 35-65 qram olsa da, əsirlikdə bu gəmiricilər 9 dəfə çox yaşayır. Qeydə alınmış maksimum ömür müddəti 32 il olmaqla, bilinən ən uzunömürlü gəmiricilərdir. 10 Və diqqətəlayiq haldır ki, onlar həyatlarının çox hissəsini sağlam saxlaya bilirlər. İnsan yaşına bərabər olan 92 yaşda çılpaq köstəbək siçovulları dəyişməz aktivlik və maddələr mübadiləsi sürəti, həmçinin davamlı əzələ kütləsi, yağ kütləsi, sümük sıxlığı, ürək sağlamlığı və neyron sayı göstərir. Həm zəifləmiş, həm də gecikmiş fizioloji qocalmanın bu aydın göstəriciləri həmçinin zülal keyfiyyətinin və gen ifadə səviyyələrinin saxlanması ilə müşayiət olunur.

Ən qədim çılpaq köstəbək siçovullarından bəziləri (insanlara 26 yaş və gt105 yaş ekvivalenti) əzələ itkisi, osteoartrit və ürək disfunksiyasının əlamətlərini göstərməyə başlayır ki, bu da mol siçovullarının digər heyvanlar kimi nəhayət qocaldığını nümayiş etdirir. Nədənsə qocalmanın başlanğıcını gecikdirirlər və tənəzzül dövrünü ümumi ömrünün kiçik bir hissəsinə sıxışdırırlar. Çılpaq köstəbək siçovulunun niyə qocaldığımızla bağlı mövcud nəzəriyyələrin bir çoxu üçün istisna olduğunu nəzərə alsaq, davamlı sağlamlığa dair bu tapıntılar təəccüblüdür. Məsələn, yaşlanmanın geniş yayılmış oksidləşdirici stress nəzəriyyəsi funksiyanın tədricən azalmasının oksigen tənəffüsünün qaçılmaz əlavə məhsulu kimi əmələ gələn sərbəst radikalların və ya reaktiv oksigen növlərinin vurduğu zərərlə əlaqələndirir. Oksigenin elementlərə məruz qaldıqda metalın paslanmasına səbəb olduğu kimi, hüceyrə membranları, zülallar və DNT qaz tərəfindən zədələnir və bu yığılan zərər, nəzəriyyəyə görə, fizioloji sistemlərin işləməməsinə səbəb olur. Əsirlikdə olan çılpaq köstəbək siçovulları erkən yaşlarda çox yüksək oksidləşdirici zərər göstərirlər, lakin hüceyrə funksiyası pozulmur və heyvanlar 20 ildən çox oksidləşdirici zərərin bu yüksək səviyyələrinə dözə bilirlər.

Başqa bir qocalma nəzəriyyəsi, bir orqanizmin telomerlərinin uzunluğunun, xromosomların uclarını bağlayan təkrarlanan DNT-nin yaşlanmanın biomarkeri olduğunu və növlərin ömrü ilə əlaqəli olacağını irəli sürür. Lakin daha qısa ömürlü laboratoriya siçanı ilə müqayisədə, çılpaq köstəbək siçanı nisbətən daha çox yaşayır qısa telomerlər - əslində insanların uzunluğuna bənzəyir. Alternativ olaraq, telomerləri genişləndirən əks transkriptaza fermenti olan telomerazın hüceyrə səviyyələri növlərin uzunömürlülüyü ilə əlaqələndirilə bilər. Lakin telomeraza aktivliyi mədəniyyətdə mol-siçovul dəri hüceyrələrində ölçülsə də, ümumiyyətlə çox aşağıdır və testislər, dalaq və dəri kimi aktiv şəkildə təkrarlanan toxumalarla məhdudlaşır. Beləliklə, telomer uzunluğu və ya saxlanması çılpaq köstebek siçovulunun müstəsna uzunömürlülüyünü izah edə bilməz.

Aydındır ki, bu qəribə görünüşlü, lakin valehedici heyvanı əhatə edən tədqiqatlar onların qeyri-adi biologiyasının biotibbi tədqiqatlarla birbaşa əlaqəli olan bir çox əsas cəhətlərini vurğulamışdır. Həqiqətən də, bu tədqiqatlar beynin necə işlədiyi, heyvanların oksigen və işıq çatışmazlığına necə reaksiya verdiyi, eləcə də qocalmanı yavaşlatmağı, xərçəngin qarşısını almağı, iltihablı ağrıları və zərərli təsirləri azaltmağı necə öyrənə biləcəyimizlə bağlı kritik məlumatlar verdi. oksigen çatdırılması pozulduqda baş verir. Müxtəlif insan xəstəlikləri üçün yeni dərman hədəflərini ortaya qoyacaq bu inanılmaz canlılar üzərində davam edən tədqiqatın bir hissəsi olmaq həyəcanverici olacaq.

Tomas Park Çikaqodakı İllinoys Universitetində biologiya elmləri və nevrologiya üzrə professordur. Rochelle Buffenstein, Barshop Uzun Ömür və Qocalma Tədqiqatları İnstitutunda və San Antonio, Texasdakı Texas Sağlamlıq Elmləri Mərkəzində fiziologiya professorudur.


Mitoxondrial DNT (mtDNA)

İnsan mitoxondrisində 5&ndash10 eyni, dairəvi DNT molekulu var. Hər biri məlumat daşıyan 16.569 baza cütündən ibarətdir 37 gen kodlayan:

  • 2 müxtəlif molekul ribosomal RNT (rRNT)
  • 22 müxtəlif molekul transfer RNT (tRNT) (hər amin turşusu üçün ən azı bir)
  • 13 protein

The rRNTtRNT molekullar 13 zülalın sintezini həyata keçirən mexanizmlərdə istifadə olunur.

  • Mitoxondrini təşkil edən 7 alt bölmə NADH dehidrogenaz (kompleks I)
  • sitokrom b, sitokrom c reduktazasının alt vahidi (kompleks III)
  • 3 alt vahidi sitokrom c oksidaz (IV kompleks)
  • 2 alt vahidi ATP sintaza (kompleks V)

Bu zülal komplekslərinin hər biri həmçinin nüvə genləri tərəfindən kodlanan, sitozolda sintez olunan və sitozoldan mitoxondriyə idxal olunan alt bölmələrə ehtiyac duyur. Nüvə genləri də kodlayır

Mitoxondriyə idxal edilməli olan 1000 digər zülal. [Daha çox]

MtDNT-dəki mutasiyalar insan xəstəliklərinə səbəb olur.

Bir çox fərqli orqan təsirlənə bilsə də, ən çox əzələ və beyin pozğunluqları olur. Bəlkə də bu, hər iki orqanın enerjiyə olan böyük tələbatını əks etdirir. (Yalnız təmsil olunsa da

Bədən ağırlığımızın 2%-ni beyin istehlak edir

İstirahət zamanı istehsal olunan enerjinin 20%-i.)

Bu pozğunluqların bəziləri germ xəttində miras alınır. Əksər hallarda mutant gen anadan alınır, çünki spermadakı mitoxondriyalar mayalanmış yumurtada çox nadir hallarda sağ qalır.

Digər pozğunluqlar somatikdir, yəni mutasiya fərdin somatik toxumalarında baş verir. Bu pozulmalara təkcə mtDNT-dəki mutasiyalar deyil, həm də 228-ci hüceyrədəki mutasiyalar səbəb ola bilər. nüvə insan mitoxondrial xəstəliklərində də rol oynayan genlər. Bu sonuncu mutasiyalar həm atadan, həm də anadan miras qala bilər.

Nümunə: idmana qarşı dözümsüzlük

Asanlıqla yorulan əzələlərdən əziyyət çəkən bir sıra insanların əzələlərində mutasiya olduğu ortaya çıxır sitokrom b gen. Maraqlıdır ki, yalnız əzələlərindəki mitoxondrilərdə mutasiya var, digər toxumalarının mtDNT-si normaldır. Ehtimal ki, onların embrion inkişafının çox əvvəlində əzələlərini əmələ gətirmək üçün təyin olunmuş hüceyrənin mitoxondrisində sitoxrom b genində mutasiya baş vermişdir.

Mitoxondrial xəstəliklərin şiddəti çox dəyişir. Bunun səbəbi çox güman ki, mutant DNT ilə normal DNT-nin mitoxondrilərdə bir-biri ilə qaynaşaraq geniş şəkildə qarışmasıdır. Hər ikisinin qarışığı deyilir heteroplazma. Mutantin normaya nisbəti nə qədər yüksəkdirsə, xəstəliyin şiddəti bir o qədər yüksəkdir. Əslində, təsadüfən, hüceyrələr bəzən bütün mutant genomları daşıyan bütün mitoxondriyaları ilə nəticələnə bilər və belə bir vəziyyət yarana bilər. homoplazma (genetik sürüşməyə bənzəyən bir fenomen).

Mitoxondrial Əvəzetmə Texnikaları

228-də mutasiyalar nüvə genlərin insan mitoxondrial xəstəliklərində də rolu var, lakin mitoxondrial əvəzetmə üsulları bunlara kömək edə bilməyəcək.

Niyə mitoxondriyanın öz genomu var?

Mitoxondrial genetik sistemin bir çox xüsusiyyətləri bakteriyalarda olanlara bənzəyir. Bu, mitoxondrilərin bir bakteriyanın təkamül nəsilləri olduğu nəzəriyyəsini gücləndirdi. endosimbiotik yer üzündə həyatın erkən tarixində eukaryotik hüceyrələrin əcdadları ilə əlaqə. Bununla belə, mitoxondrial funksiya üçün lazım olan genlərin çoxu o vaxtdan nüvə genomuna keçib.

Endosimbiotik alfa-proteobakteriyanın tam genomunun son ardıcıllığı Rickettsia prowazekii mitoxondriyada olanlarla yaxından əlaqəli bir sıra genləri aşkar etdi. Bu, ortaq bir əcdaddan xəbər verir.


Videoya baxın: Beyin Gücünüzü Artıracak 10 Öneri (BiləR 2022).