Toksin ubur-ubur meningkatkan jumlah saluran ion dalam sel • Aliona Sukhoputova • Berita Sains mengenai "Unsur" • Biologi Molekul, Fisiologi

Ubun-ubatan toksin meningkatkan bilangan saluran ion dalam sel

Rajah. 1. Ubur-ubur Pelagia noctiluca. Foto dari pinterest.com

Sekumpulan saintis dari Itali dan Austria mengetahui mengapa pembakaran ubur-ubur itu sangat tidak menyenangkan. Ternyata racun pelagia ubur-ubur (Pelagia noctiluca), yang lazim di perairan pantai lintang hangat dan sederhana, mengubah konduktiviti membran sel mamalia. Rawatan toksin ini mengganggu sistem semulajadi untuk mengekalkan jumlah selular. Akibatnya, sel-sel membengkak dan runtuh. Para saintis dapat menunjukkan bahawa melalui membran plasma sel yang terdedah kepada toksin, ion Na memasuki sel secara intensif.+ dan air. Bengkak dan gangguan sel boleh dihentikan dengan penyekat saluran natrium. Terima kasih kepada data ini, kemungkinan untuk mencari ubat yang berkesan untuk membakar ubur-ubur. Di samping itu, keupayaan toksin ini untuk secara selektif meningkatkan kekonduksian membran sel boleh digunakan di bahagian lain kedua-dua ubat yang digunakan dan eksperimen.

Apa yang dipanggil ubur-ubur ubur-ubur, berkelip nombor mereka, selalu tidak menyenangkan untuk mandi. Bergantung kepada jenis ubur-ubur, luka bakar boleh mempunyai kesan dan keterukan yang berbeza: dari kerengsaan ringan ke kardiovaskular yang mengancam nyawaruntuh. Kebanyakan ubat-ubatan tidak berbahaya untuk orang yang sihat, tetapi masih bertemu dengan mereka tidak mendatangkan keseronokan. Jadi, sebagai contoh, ubur-ubur Cassiopeia (lihat gambar hari The ubur-ubur yang terbalik) mencipta sendiri sesuatu seperti "awan air pembakaran". Kubomedusa sangat terkenal (kira-kira mereka, lihat juga. Mengapa ubur-ubur mempunyai mata yang kompleks?, "Elemen", 12 Oktober 2006).

Jadi bagaimanakah sengatan ubur-ubur? Masalahnya adalah dalam sel-sel yang menyengat, atau cnidocytes – ia adalah ciri khas ubur-ubur dan saudara-mara mereka, kerana mereka jenis yang disebut menyengat. Sel yang menyengat mempunyai kapsul yang menyengat dan rambut sensitif – cnidocil (Rajah 2a). Dalam semua kapsul yang menyengat ada benang berpintal ke dalam, berpintal ke dalam. Penyimpangan cnidocil dari kedudukan normal apabila bersentuhan dengan mangsa yang dimaksudkan mengaktifkan kapsul yang menyengat, akibatnya, di bawah tekanan tekanan dalaman yang tinggi, benang yang menyengat di dalamnya pada kelajuan tinggi (Rajah 2b-d). Proses ini mengambil masa hanya 3 milisaat. Sangkar sangkar yang digunakan sekali sahaja.

Rajah. 2 Jenis-jenis utama kapsul menyengat: penembus, glutanan dan cecair. a – sel tersengat sepenuhnya: 1 – cnidocil, 2 – stilettos, 3 – benang menyengat 4 – nukleus sel, 5 – pangkalan thread; bg – penyongsangan benang penembus; dia dilengkapi dengan stilettos tajam dan, apabila dipecat, menindas integumen tubuh mangsa, berlabuh di dalamnya; d – Glutenan mempunyai benang melekit dan melekat pada mangsa; e – Volvent menyerang mangsa. Gambar dari buku itu: I. Kh Sharov. Zoologi Invertebrate: Proc. untuk stud. lebih tinggi kajian. institusi. M.: Kemanusiaan. ed. Pusat VLADOS, 2002. – 592 ms.

Kapsul yang menyengat mungkin mengandungi campuran toksin, yang diperkenalkan ke dalam tubuh mangsa apabila benang menyengat dipecat (Rajah 3). Sifat dan mekanisme tindakan toksin ini masih kurang difahami, bergantung kepada jenis ubur-ubur dan jenis kapsul yang menyengat. Walau bagaimanapun, sudah ada kemungkinan untuk menganggap racun-racun ini akan digunakan sebagai racun serangga, acaridida, dan sebagainya. Keupayaan unik sesetengah toksin ini bertindak selektif, hanya pada jenis sel tertentu, menjadikannya boleh digunakan untuk tujuan terapeutik, sebagai contoh anestetik. . Sebaliknya, semua ciri-ciri berguna dan aplikasi yang mungkin tidak dapat direalisasikan sehingga mekanisme aksi racun yang tepat diketahui.

Rajah. 3 Mekanisme pengenalan toksin ke dalam tubuh mangsa menggunakan sel-sel yang menyengat. Gambar dari buku: D. V. Orlov, M. V. Safonov, 2001. Menyelam skuba dan Menyelam Scuba

Sebenarnya, pembakaran adalah kesan merosakkan racun ubur-ubur pada sel-sel. Sekiranya dalam keadaan normal sel diletakkan dalam larutan hipotonik (dengan kandungan garam yang rendah), maka jumlahnya pada mulanya meningkat sedikit (ini adalah panggung osmotik yang dipanggil), dan kemudian berkurangan kepada bekas keadaannya. Kembali ke jumlah awal berlaku disebabkan oleh pengangkutan aktif Cl ions dan K+ keluar dari sangkar. Tetapi dengan membakar dari ubur-ubur peringkat kedua ini – pengurangan pengawalseliaan dalam jumlah sel – tidak berlaku: sel membengkak lebih dan lebih dan akhirnya pecah.

Ia adalah perlu untuk memahami mengapa racun mengganggu pemulihan jumlah biasa sel. Isu ini ditangani oleh penyelidik dari University of Messina (Itali) dan Paracelsus Medical University di Salzburg (Austria). Mereka menyiasat racun scifomedusa pelagia nochesvetki (Pelagia noctiluca), yang sering disebut sebagai "sengatan maut" (Rajah 1). Di Mediterranean, ubur-ubur ini adalah penyebab utama terbakar di dalam air.

Untuk menganalisis kesan-kesan toksin, penyelidik meletakkan sel-sel kultur sel eksperimen (manusia HEK 293 Phoenix dan HeLa dan tetikus NIH / 3T3) dalam penyelesaian yang mengandungi racun sel-sel yang menyengat ubur-ubur. Sel-sel yang menyengat sendiri tidak digunakan dalam eksperimen. Apabila kepekatan racun lebih daripada 0.04 μg / μl, semua sel-sel mati dengan cepat, dan kepekatan 0.025 μg / μl menyebabkan bengkak sel-sel semua garis, kedua-duanya dalam larutan hipotonik dan isotonik (Rajah 4d), tetapi tidak memusnahkannya sepenuhnya. Pada kepekatan racun ini, sel-sel tidak memulihkan volum sebelumnya (Rajah 4a – c). Menariknya, kesan toksin dipelihara walaupun sel-sel dirawat dengan racun kemudian bergerak ke dalam larutan hipotonik yang tidak mengandung racun. Kami melihat kesan selepas keracunan yang panjang: ketiadaan peraturan normal jumlah sel. Sel tidak dapat mengawal fluks ionik untuk menghilangkan air berlebihan akibat osmosis.

Rajah. 4 Pengaruh racun pelagia pada perubahan dalam jumlah sel (contohnya, HEK 293 Phoenix). V – jumlah sel V0 – jumlah purata sel yang sama dalam larutan isotonik, Vmax – jumlah maksimum sel untuk keseluruhan percubaan; iso – penyelesaian isotonik, hypo – penyelesaian hipotonik; bar kelabu muda – peringkat osmotik, jalur kelabu gelap – Tahap pengurangan volum sel pengawalseliaan, bar hitam – kehadiran racun dalam penyelesaian. a – racun segera ditambah kepada larutan hipotonik; b – racun ditambah 5 minit selepas meletakkan sel dalam penyelesaian hipotonik; c – Rawatan dengan racun didahului penempatan sel dalam larutan isotonik; d – perubahan dalam jumlah sel dalam larutan isotonik; e – Ketergantungan jumlah sel pada kepekatan racun yang menyengat. Imej dari artikel dalam perbincangan Laporan Saintifik

Untuk mengetahui mengapa sel-sel kehilangan keupayaan mereka untuk memulihkan jumlah mereka, para saintis memutuskan untuk mengukur arus ionik yang mengalir melalui membran sel. Kesemua pengukuran dilakukan dengan kepekatan racun 0.025 μg / μl. Sudah jelas bahawa saintis terutamanya tertarik dengan Cl ions. dan K+; Di samping itu, penyelidik mengukur dan menganalisis arus Ca.2+Mg2+ dan Na+.

Racun, seperti yang ternyata, tidak mengubah arus Cl ions dan K+ dari sel, iaitu, tidak menghalang kerja sistem pengurangan volum sel pengawalseliaan. Arus ion divalen juga berterusan. Apa yang berlaku kemudian? Ternyata secara mendadak meningkatkan aliran ion Na.+ di dalam sel.Berikutan aliran air natrium masuk ke dalam sel, sel membengkak dan pecah. Penglibatan arit natrium disahkan oleh rawatan sel dengan saluran sodium blockers (almiloride, lihat Amiloride) dan klorida / anion (saluran natriuretik peptida dan DIDS) (lihat saluran Ion). Arus Ion terbukti relatif tahan terhadap penyekat saluran klorida, bagaimanapun, mereka melemah dengan ketara apabila sel telah dirawat dengan penghalang saluran natrium. Tindakan gabungan penghalang saluran natrium dan klorida sepenuhnya meneutralkan kesan racun tersebut. Selain itu, dalam penyelesaian tanpa garam NaCl, racun tidak bertindak ke atas sel-sel, dan penambahan NaCl di hadapan racun menyebabkan kejutan osmosis di dalam sel. Semua ini secara logik dikaitkan dengan gambar tindakan toksin ubur-ubur. Racun menyebabkan kemasukan ion-ion natrium ke dalam sel-sel, dan kerana air kuasa osmotik memasuki sel-sel. Arus kalium dan klorin, diaktifkan oleh sistem pengawalseliaan pengurangan jumlah sel, tidak dapat mengimbangi aliran air, yang membawa kepada pecah sel.

Satu lagi titik penting yang diturunkan semasa eksperimen adalah bahawa selepas mendidih tindakan racun yang menyengat sepenuhnya dineutralkan.Rawatan haba nampaknya menghancurkan bahan aktif racun yang menyengat dan menjadikannya selamat untuk sel-sel mamalia. Ini menunjukkan bahawa bahan aktif, kemungkinan besar, mempunyai sifat protein.

Apakah mekanisme tindakan bahan ini? Dua hipotesis telah dikemukakan. Yang pertama adalah bahawa bahan aktif racun yang menyengat terus mengikat ke membran sel dan membentuk saluran natrium. Hipotesis kedua, sebaliknya, mencadangkan pengaktifan saluran natrium yang sedia ada melalui pengikatan bahan aktif kepada reseptor saluran ekstrasel. Ia tidak mudah untuk membezakan mekanisme ini, tetapi satu penyelesaian telah dijumpai. Para penyelidik menggunakan mikropipet untuk menyuntikkan larutan racun ke dalam sel, dengan itu menghapuskan kemungkinan penyertaan reseptor ekstrasel. Racun yang dimasukkan ke dalam sel bertindak: aliran natrium melalui membran. Oleh itu, racun ubur-ubur bertindak ke atas sel-sel yang tidak melalui pengaktifan saluran natrium yang ada, tetapi melalui pembentukan yang baru. Hipotesis ini juga disahkan oleh kebergantungan linear tahap bengkak sel pada kepekatan racun (Rajah 4e).Fenomena tepu, tidak dapat dielakkan apabila terdedah kepada beberapa saluran ion yang terhad, tidak diperhatikan dalam kes ini. Dan ini adalah satu lagi mosaik biokimia yang kompleks.

Dan sekarang kita bersenjata dengan pengetahuan tentang bagaimana racun ubur-ubur ini berfungsi: apa gunanya di dalam bahan pembentuk liang sifat protein, yang membawa kepada bengkak osmotik dan pemusnahan sel. Data yang diperoleh mengenai keadaan apa yang boleh menghalang penciptaan saluran ion baru akan berguna untuk pembangunan ubat-ubatan untuk membakar. Dan untuk pembaca yang canggih, ia akan berguna untuk mengetahui bahawa ubur-ubur rebus (sekurang-kurangnya jenis ini) boleh dimakan tanpa risiko terbakar dengan racun yang menyengat.

Sumber: Rossana Morabito, Roberta Costa, Valentina Rizzo, Alessia Remigante, Charity Nofziger, Giuseppa La Spada, Angela Marino, Markus Paulmichl & Silvia Dossena. Racun mentah dari nematocysts Pelagia noctiluca (Cnidaria: Scyphozoa) menghasilkan sel mamalia natrium membran // Laporan Saintifik. 2017. V. 7. Nombor artikel: 41065. Doi: 10.1038 / srep41065.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: