Стресс индуцированный фосфопротеин 1

Стресс индуцированный фосфопротеин 1

В последнее десятилетие появляется все больше данных, подтверждающих возможность как позитивного, так и негативного эффектов стресса на защитные функции организма. Одним из основных механизмов развития дисфункций иммунной системы при тяжелом стрессе и ряде отягощенных стрессом заболеваний является нарушение взаимодействия нейроэндокринной и иммунной систем [3, 5, 9]. Выявление природы этих нарушений открывает новые возможности для адресного воздействия с целью их коррекции и, таким образом, лечения стресс-обусловленных заболеваний.

Потенциал защитных функций организма в значительной степени определяется уровнем активности клеток иммунной системы, включающим интенсивность пролиферации лимфоцитов при действии цитокина интерлейкина-1b (ИЛ-1b) и уровень цитотоксической активности естественных киллерных (ЕК) клеток, являющихся первым барьером на пути развития инфекционных и онкологических заболеваний [4, 8].

Анализ функциональных резервов иммунокомпетентных клеток в совокупности с другими показателями активности защитных функций, таких как активность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной (ГГАКС) и гипоталамо-гипофизарно-гонодальной (ГГГС) систем организма, позволяет раскрыть механизмы их нарушений при различных дестабилизирующих воздействиях, в том числе при стрессе. Изменение концентраций в крови кортикостерона и тестостерона — гормонов, отражающих активность ГГАКС и ГГГС, соответственно — рационально также использовать в качестве показателей стрессорной реакции.

Одним из потенциальных корректоров нарушенных защитных функций является лекарственный препарат Деринат (АО ФП «Техномедсервис», Москва) — натриевая соль нативной ДНК с молекулярной массой 270-500 kDa, получаемая из молок лососевых или осетровых рыб, обладающая радиопротекторной, противовирусной, регенеративной активностью [1, 2].

Целью работы явилось исследование изменения цитотоксической и пролиферативной активности спленоцитов, концентрации глюкокортикоидных гормонов и тестостерона в крови крыс, подвергнутых действию холодового стресса в различных режимах, а также определение способа их коррекции с помощью препарата Деринат.

Материалы и методы исследования

Эксперименты выполнены на 89 крысах-самцах Wistar массой 200-220 г. Деринат, растворенный в 0,15 М NaCl, вводили животным однокpатно, в/бр в дозе 10 мг/кг массы.

В работе использованы две модели экспериментального стресса: холодовой стресс (охлаждение крыс в индивидуальных металлических контейнерах в течение 10 мин при -20 °С) и комбинированный стресс (охлаждение животных, фиксированных на спине, в течение 30 мин при -20 °С).

Экспериментальные группы животных:

При оценке цитотоксической активности ЕK клеток селезенки в качестве мишеней для них использовали клетки эритромиелолейкоза человека К-562 (Институт Цитологии РАН, Санкт-Петербург), которые метили 3 Н-уридином («Изотоп», Россия). Реакцию между клетками-эффекторами и клетками-мишенями учитывали по уровню 3 Н-уридина в нелизированных клетках-мишенях в течение 1 мин (c.p.m.) при использовании β-счетчика (Beckman).

Определение интенсивности реакции бласттрансформации спленоцитов (РБТС) осуществляли общепринятым методом [8] при внесении в суспензию клеток Кон А (Sigma, 0,75 мкг/мл) и рекомбинантного ИЛ-1β (Sigma) со специфической активностью 1,0∙10 7 ед/мг белка в дозе 250 нг/мл. Оценку включения H 3 -тимидин в ДНК делящихся клеток проводили на β-счетчике.

Концентрацию кортикостерона и тестостерона в крови определяли иммуноферментным методом с использованием реактивов Хема-Медика (РФ).

Статистическая обработка результатов проведена по критерию t Стьюдента.

Результаты исследований и их обсуждение

Через 1 ч после окончания 10-минутного холодового стресса в крови крыс наблюдалось увеличение концентрации кортикостерона и снижение уровня тестостерона по сравнению с этим показателем у нестрессированных животных. Более интенсивное комбинированное 30-минутное воздействие также приводило к повышению уровня кортикостерона в крови через 1 ч с последующим возвращением к нормальным значениям через 24 ч и снижению концентрации тестостерона в оба регистрируемых срока (табл. 1). Полученные данные демонстрируют развертывание стрессорной реакции у животных при обоих видах воздействия.

Таблица 1 Изменение концентраций кортикостерона и тестостерона в сыворотке крови крыс после введения Дерината в дозе 10 мг/кг массы и аппликации стресса различной интенсивности

Сроки после введения Дерината и аппликации стресса

Контрольные (введение 0,15 М NaCl)

Деринат (10 мг/кг массы)

Контроль + стресс 10 мин

Деринат + стресс 10 мин

Контроль + стресс 30 мин

Деринат + стресс 30 мин

* — р 3 H-тимидина в ДНК делящихся спленоцитов в результате комитогенного действия ИЛ-1β в присутствии Кoн А (см. табл. 2). Установлено, что 10-минутное охлаждение вызывает интенсификацию РБТС при инкубации клеток с Кон А, а также Кон А совместно с ИЛ-1β через 24 ч после окончания стрессорного воздействия по сравнению с уровнем этой реакции у интактных животных (см. табл. 2). Введение Дерината за 20 мин до аппликации 10-минутного стресса не приводило к изменению интенсивности РБТС (см. табл. 2). Комбинированное 30-минутное воздействие на крыс через 24 ч после его окончания вызывало снижение уровня РБТС. Инъекция Дерината до аппликации 30-минутного стресса через 24 ч восстанавливала интенсивность включения метки в нестимулированные лимфобласты, а также при их стимуляции Кон А и ИЛ-1β (см. табл. 2). Таким образом, введение Дерината приводило к усилению реакции спленоцитов крыс, подвергнутых 30-минутному комбинированному воздействию, на комитогенное действие ИЛ-1β и, следовательно, препятствовало стресс-индуцированному угнетению пролиферативной активности клеток.

Результаты исследований позволяют заключить, что стресс-обусловленные изменения функциональной активности иммунокомпетентных клеток зависят от интенсивности стрессорного воздействия: 10-минутное охлаждение крыс приводит к стимуляции специфической цитотоксичности и пролиферативной активности спленоцитов в ответ на комитогенное действие ИЛ-1β через 24 ч после окончания стрессорного воздействия, а интенсивное 30-минутное холодовое воздействие в сочетании с иммобилизацией животных вызывает снижение этих показателей. Изменение уровня гормонов в крови, наоборот, не зависит от вида воздействия: на обеих моделях стресса показано повышение уровня кортикостерона и снижение концентрации тестостерона в крови животных. Полученные результаты соответствуют данным литературы о контрфазном характере изменения содержания этих гормонов в крови при стрессе: повышение концентрации кортикостерона сопровождается снижением уровня тестостерона, которые реализуются на уровне гипофиза и имеют адаптивное значение [10].

При аппликации стресса на фоне введения препарата нативной ДНК Деринат установлено его стресс-протективное действие, проявляющееся в предотвращении снижения концентрации тестостерона в крови.

После введения Дерината в дозе 10 мг/кг цитотоксическая активность ЕК клеток селезенки, повышенная в условиях кратковременного стрессорного воздействия, снижается практически до нормы, а в случае ее угнетения, вызванного жестким комбинированным стрессом, она восстанавливается также до нормальных значений. Введение Дерината препятствует стресс-индуцированному угнетению пролиферативной активности спленоцитов, вызывая нормализацию реакции клеток на комитогенное действие ИЛ-1β. Таким образом, Деринат, расщепляющийся в клетках организма до нуклеотидов, которые после выделения во внеклеточную среду связываются с пуринергическими Р2 рецепторами [6, 7], обладает не только стресс-протективными эффектами, но и оказывает нормализующее действие на стресс-индуцированные изменения некоторых функций иммунной системы.

Полученные экспериментальные данные согласуются с результатами клинических наблюдений [1, 2], в которых показано корригирующее влияние препаратов нуклеотидной природы при нарушениях, обусловленных как ослаблением функций иммунной системы, так и избыточной их активностью.

Источник

PsyAndNeuro.ru

Анализ рисков возникновения связанного с материнскими аутоантителами аутизма

Аутизм – это психическое расстройство, главными чертами которого являются нарушения социализации, коммуникации, необычные интересы и стереотипное поведение. По статистике, в США 1 из 59 детей страдает расстройством аутистического спектра (РАС), что делает это заболевания достаточно тяжёлой ношей как для семьи с таким ребёнком, так и для государства в целом.

Ранее в исследованиях были обнаружены антитела, которые образуются в организме матерей в ответ на белки, участвующие в развитии мозга. К ним относятся белок-медиатор ответа на коллапсин 1 и 2 (CRMP1, CRMP2), гуаниндеаминаза (GDA), лактатдегидрогиназы А и В (LDHA, LDHB), стресс-индуцированный фосфопротеин-1 ((STIP1), фактор транскрипции Y-BOX1 (YBOX). Антитела на данные белки были обнаружены у 23% матерей детей, страдающих РАС и у 1% мам условно здоровых детей. Ещё ранее был обнаружен антиген к нейрон- специфической энолазе (NSE). В дальнейшем исследовались эпитопы для каждого из белков-антигенов. В результате были обнаружены белковые последовательности, образующиеся только в организме матерей детей из группы РАС. Данный подтип аутизма был обозначен как аутизм, связанный с материнскими аутотелами (Maternal Autoantibody-Related autism, MAR-autism).

В январе 2021 года в журнале Molecular Psychiatry было опубликовано исследование Alexandra Ramirez-Celis et al. Целью данного исследования было изучить ранее полученные результаты при помощи иммуно-ферментного анализа (ИФА), что в дальнейшем могло бы помочь предупредить риск развития РАС. Для этого авторы воспользовались исследованием Childhood Autism Risks from Genetics and Envir- onment study (CHARGE). Оно включало 450 женщин, чьи дети имели диагноз РАС, и 342 женщины с условно здоровыми детьми (группа контроля). Образцы крови были рандомно разделены на 2 группы. Первая, подготовительная группа, была создана для оценки реактивности в зависимости от наличия или отсутствия диагноза РАС. В эту группу было включено 375 образцов крови: 206 из основной и 169 из контрольной групп. Вторая, проверочная группа, использовалась для подтверждения результатов, полученных в первой группе. В неё вошли 418 образцов крови: 244 из группы РАС, 174 из группы контроля. Результат считался положительным, если в образце обнаруживались реактивность в отношении по крайней мере 2 из 8 антигенов.

Из 375 образцов первой группы 229 имели антитела как минимум к одному антигену: 134 образца с РАС (65%) и 96 образцов из группы контроля (57%). Как видно, данный показатель не коррелирует с аутизмом. Авторы не исследовали уровень реактивности (низкий, высокий, умеренный), но направили своё внимание на изучение паттернов формирования антител. Эти паттерны были проверены во второй группе образцов.

На рисунке ниже представлена схема паттернов реактивности относительно каждого из 8 белков.

Каждая точка на рисунке означает паттерн реактивности. Близко расположенные точки охватывают одинаковые образцы. Размеры точки соответствуют числу образцов. Узлы зелёного цвета имеют 100% соответствие в подготовительной и проверочной группах, а также наиболее частую встречаемость. Это антигены CRMP1 + CRMP2, CRMP1 + GDA, and NSE +STIP1. Серым цветом обозначены субпаттерны, которые тоже имеют 100% соответствие. Красным и жёлтым обозначены паттерны, которые проявились в группе РАС, но либо имели меньшую выраженность реактивности (красный цвет) или вовсе отсутствовали (жёлтый цвет) в группе проверки.

Наиболее репрезентативными паттернами реактивности стали GDA + CRMP1, CRMP1 + CRMP2 и STIP1 + NSE. Они встречались в 18% случаев РАС со 100% точностью в подготовительной группе и 10% случаев в проверочной группе.

Используя подготовительную группу, авторы обнаружили 12 комбинаций антител, встречающихся по крайней мере в 3 случаях с РАС и ни разу в контрольной группе. Это были комбинации CRMP1 + GDA, CRMP1+CRMP2, NSE + STIP1. Данные паттерны реактивности были обнаружены и в проверочной группе.

Исследуя проверочную группу, авторы обнаружили комбинации антител к белкам NSE + STIP1, CRMP1 + GDA, CRMP1 + CRMP2, CRMP2 + STIP1 and CRMP2 + NSE. Эти паттерны сохранялись в обоих группах, но не достигали статистической значимости. Комбинация STIP1 + YBOX была обнаружена среди респондентов с РАС только в проверочной группе.

После изучения результатов ИФА авторы оценили корреляцию между уровнем реактивности и результатами методики Autism Diagnostic Observation Schedule (ADOS). Для этого они отобрали 254 образца крови женщин, чьи дети страдали РАС. Было обнаружено, что CRMP1 имел наибольшую ассоциированность со степенью тяжести РАС по ADOS.

Таким образом, антитела в организме матери, вероятно, могут оказывать негативное влияние на головной мозг плода. Остаётся неясным, каким образом им удаётся преодолеть гематоэнцефалический барьер и достичь клеток-предшественников нейронов. Предполагается, что антитела присоединяются к рецепторам клеток и действуют как агонисты, антагонисты или ко-агонисты, нарушая сигналы со стороны рецепторов и активируя Fc– рецепторы.

Авторы нового исследования предварительно проверили теорию об аутоантигенах на моделях мышей. Они вводили человеческий IgG – аутоантитела против белков LDHA, LDHB, STIP1, CRMP1 в желудочки головного мозга эмбрионов мышей. Аутоантитела накапливались в стволовых клетках глии, нарушая их развитие. После рождения у этих мышей развилось аутоподобное поведение: уменьшение частоты использования голоса, стереотипная чистка собственной шерсти, нарушение социального взаимодействия с другими особями.

Так как аутоантитела обнаруживаются как в группе РАС, так и в контрольной группе и, следовательно, их присутствие не коррелирует с риском развития аутизма, то надо учитывать комбинацию реактивности двух и более видов аутоантител.

В некоторых исследованиях обнаруживается нейротоксичность моноклональных анти-NMDR (N-methyl-D-aspartate), антител к белку CASPR2. Они приводят к долговременным когнитивный нарушениям. Однако, аутоподобной симптоматики у потомства не наблюдается.

Таким образом, в результате исследования было обнаружено, что следующие комбинации аутоантител могут приводить к MAR-аутизму: CRMP1 + CRMP2, CRMP1 + GDA, NSE + STIP1, и GDA + YBOX. Эти данные в будущем могут использоваться как биомаркеры РАС.

Автор перевода: Вирт К.О.

Источник: Alexandra Ramirez-Celis, Martin Becker, Miriam Nuño, Joseph Schauer, Nima Aghaeepour, Judy Van de Water. Risk assessment analysis for maternal autoantibody-related autism (MAR-ASD): a subtype of autism. Molecular Psychiatry.

Источник

Биологические эффекты низкоинтенсивной лазерной терапии

Использование низкоинтенсивного лазерного излучения в целях уменьшения боли, снижения воспаления и отечности, для улучшения заживления ран, нервов, а также для предотвращения повреждения тканей известно уже более сорока лет с момента изобретения лазеров. В этом обзоре будут рассмотрены некоторые из предложенных клеточных механизмов, ответственных за влияние света на клетки млекопитающих, включая цитохрома с-оксидазу (с пиками поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR)). Предполагается, что митохондрии являются вероятной целью воздействия света, что приводит к увеличению синтеза АТФ, модуляции активных форм кислорода и индукции факторов транскрипции. Эти эффекты, в свою очередь, приводят к увеличению пролиферации и миграции клеток (в частности, фибробластов).

Введение

Лазеры, первоначально описанные Теодором Мейманом в 1960 году в виде рубинового лазера – устройства, генерирующие электромагнитное излучение, которое однородно по длине волны, фазе и поляризации. [1].

Лазер описывается как источник света или энергии излучения [2]. Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) – это особый тип лазерного излучения, которое воздействует на биологические системы через нетепловые средства [3]. Эта область исследования началась с работы Mester и др. в 1967 году. Они сообщили о нетепловых эффектах лазеров, приводящих к росту волос у мышей [4].

Согласно Posten et al, свойства низкоуровневых лазеров:

а) Выходная мощность лазеров составляет 0,001-0,1 Вт.

б) Длина волны в диапазоне 300-10600 нм.

c) Частота импульсов от 0, что означает непрерывность до 5000 герц (циклов в секунду).

d) Интенсивность 0,01-10 Вт/см2 и доза от 0,01 до 100 Дж/см2 [5].

Наиболее распространенными источниками низкоинтенсивного излучения являются такие типы лазеров, как рубин (694 нм), Ar (488 и 514 нм), He-Ne (632,8 нм), Криптон (521, 530, 568 и 647 нм), Ga-Al-As (805 или 650 нм) и Ga-As (904 нм) [3].

Низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ) – это применение света для биологической системы в целях стимулирования регенерации тканей, уменьшения воспаления и облегчения боли. В отличие от других медицинских лазерных процедур, НИЛТ не имеет абляционного или теплового механизма воздействия, только фотохимический эффект – свет поглощается, приводя к химическим изменениям [6]. Причина, почему этот метод называют низкоинтенсивным является то, что оптимальные уровни плотности излучаемой энергии являются низкими и в сравнении с другими вариациями лазерной терапии, как, например, при практики абляции, резки и коагуляции органической ткани [7].

Первый закон фотобиологии объясняет, что для видимого света малой мощности, имеющего какое-либо влияние на живую биологическую систему, фотоны должны поглощаться электронными сайтами поглощения, принадлежащими некоторым молекулярным фотоакцепторам, которые называются хромофорами [8], Эффективное проникновение света в ткани варьируется от 650 нм до 1200 нм. Поглощение и рассеяние света в ткани намного выше в синем спектре, нежели в красном, поскольку основные тканевые хромофоры (гемоглобин и меланин) имеют высокую способность поглощения при более коротких длинах волн, а рассеяние света на ткани выше на более коротких длинах волн. Вода сильно поглощает инфракрасный свет на длинах волн более 1100 нм. Поэтому использование НИЛТ у животных и пациентов почти всегда применяется исключительно в красном и инфракрасном спектре света (600-1100 нм) [9].

Митохондриальное дыхание и АТФ

Текущие исследования механизма НИЛТ изучают его влияние на митохондрии [6]. Цитохром c-оксидаза (Cox) представляет собой многокомпонентный мембранный белок, который содержит двухъядерный активный медный центр (CuA), а также двухъядерный каталитический центр гема (a3-CuB), оба из которых облегчают перенос электронов из водорастворимой цитохром с-оксидазы на кислород. Этот конечный фермент цепи переноса электронов и играет жизненно важную роль в биоэнергетике клетки [11]. Было высказано предположение, что Cox является основным фотоакцептором для красного NIR-диапазона в клетках млекопитающих, поскольку спектры поглощения, полученные для Cox в разных состояниях окисления, оказались очень похожими на спектры действия при биологических реакциях на свет [10].

Поглощение фотонов Cox приводит последний к электронно-возбужденному состоянию и, следовательно, может привести к ускорению реакций переноса электронов [12]. Ускорение транспорта электронов неизбежно вызывает увеличение производства АТФ [13].

Интенсивное индуцированное светом синтеза АТФ и увеличение протонного градиента приводят к увеличению активности антипортеров Na+/H+ и Ca2+/Na+, а также всех АТФ-зависимых рецепторов. АТФ является субстратом для аденилатциклазы, поэтому уровень АТФ контролирует уровень цАМФ. Оба, Ca2+ и цАМФ, очень важны для вторичных мессенджеров. Ca2+ регулирует почти каждый процесс в организме человека (мышечное сокращение, свертываемость крови, передачу нервных импульсов, экспрессию генов и т.д.) [7]. Поэтому фотоактивация ключевых ферментов, таких как Cox, играет жизненно важную роль в работе разнообразных биологических каскадов.

Оксид азота и НИЛТ

Цитохром с-оксидаза ингибируется оксидом азота (NO) [14, 15]. Подобный механизм можно объяснить прямой конкуренцией между оксидом азота и кислородом для восстановленного двухъядерного каталитического центра CuB/a3 цитохром с-оксидазы [16]. Было предложено, что лазерное облучение способно предотвратить ингибирование цитохром с-оксидазы путем фотодиссоциации NO с его сайтами связывания [17, 18]. Поскольку такое координационное связывание намного слабее, чем ковалентная связь, такая диссоциация возможна под воздействием НИЛИ. Диссоциация NO от Cox способствует увеличению скорости дыхания митохондрий [18]. Свет действительно может обратить вспять ингибирование, вызванное связыванием NO с цитохромоксидазой как в изолированных митохондриях, так и в целых клетках [19]. НИЛИ также может защищать клетки от NO-индуцированного апоптоза [7].

Активные формы кислорода (ROS) и транскрипция

Сообщалось, что НИЛТ производит сдвиг в общем окислительно-восстановительном потенциале клетки в направлении большего окисления [20], а также сообщалось об увеличении уровня ROS и повышении окислительно-восстановительной активности клеток [21, 22, 23, 24, 25]. Было высказано предположение, что окислительно-восстановительный потенциал клетки регулирует клеточные сигнальные пути, контролирующие экспрессию гена. Модуляция клеточного окислительно-восстановительного состояния может активировать или ингибировать сигнальные пути [11]. Несколько регуляторных путей опосредуются через клеточное окислительно-восстановительное состояние. Изменения редокс состояния индуцируют активацию многочисленных внутриклеточных сигнальных путей, таких как синтез нуклеиновых кислот, синтез белка, активация фермента и прогрессирование клеточного цикла [26].

Эти цитозольные реакции могут вызывать транскрипционные изменения. Было признано, что некоторые факторы транскрипции регулируются изменениями клеточного состояния окисления-восстановления. Известными факторами среди них являются: редокс фактор-1 (Ref-1)-зависимый активирующий белок-1 (AP-1) (Fos и Jun), ядерный фактор B (NF-B), p53, транскрипционный фактор/цАМФ-связывающего белка (ATF/CREB), фактор, индуцируемый гипоксией (HIF)-1 и HIF-подобный фактор [7].

Основываясь на способности НИЛТ модулировать клеточный метаболизм и изменять факторы транскрипции, ответственные за экспрессию генов, было установлено, что НИЛТ изменяет экспрессию генов [27].

НИЛИ & Экспрессия генов

Профили экспрессии генов фибробластов человека, облучаемые низкоинтенсивным красным светом, показывают, что облучение может влиять на экспрессию многих генов, принадлежащих к различным функциональным категориям [36]. Облучение НИЛИ стимулирует рост клеток непосредственно посредством регуляции экспрессии генов, связанных с пролиферацией, и косвенно посредством регуляции экспрессии генов, связанных с миграцией и ремоделированием клеток, синтезом и восстановлением ДНК, ионными каналами, мембранным потенциалом и клеточным метаболизмом. Облучение красным светом также усиливает клеточную пролиферацию путем подавления апоптоза клеток [36]. В таблице 1 показаны некоторые из этих генов.

Таблица 1

Влияние НИЛИ на экспрессию генов.

Митоген-активированная протеинкиназа 11

Изоформа p38 MAPK, в которой сигнальный путь участвует в факторе роста фибробластов-2, индуцирует пролиферацию [28]

Область локализации сайта инициации реаранжирования

ГТФаза-активирующий белок для Ras-связанного субстрата-1 ботулотоксина C3 (RAC1) и белка контроля клеточного деления 42 (CDC42), который способствует обмену RAC- или CDC42-связанным ГДФ посредством ГТФ. Активные RAC1 и CDC42 могут подавлять p21, приводя к усилению гена BCR, что может провоцировать рост клеток [29]

Фактор роста тромбоцитов C

Представитель семейства PDGF/фактора роста эндотелия сосудов, регуляция которого могжет индуцировать митогенную активность на нескольких типах мезенхимальных клеток [30]

Фактор ответа сыворотки

Белок вносит вклад в индуцированную митогеном транскрипционную индукцию многих генов непосредственного раннего периода развития при переходе клеточного цикла из фазы G0 в G1 и также необходим для прохождения по клеточному циклу [31]

Нерегулируемый ген куллин 1 является ингибирующим регулятором клеточного цикла. Куллин 1 необходим для запрограммированных переходов от фазы G1 к фазе G0 клеточного цикла или апоптотического пути, мутация которого приводит к ускорению прогрессирования фазы G1-S [32]

Белок теплового шока 70 кД 1А

Стресс-индуцированный фосфопротеин 1

НАДН-дегидрогеназа (убихинон)-1 бета-подкомплекс, 2

Энергетический метаболизм и дыхательная цепь

Это один из пептидов митохондриального дыхательного комплекса I, который переносит электроны из НАДН в дыхательную цепь [33]

АТФ-синтаза, H þ транспортер, субъединица митохондриального комплекса F0

Энергетический метаболизм и дыхательная цепь

ATP5H относится к дыхательному комплексу V (F1F0-АТФаза), который катализирует синтез АТФ [34]

Электронпереносящий флавопротеин, бета-полипептид

Энергетический метаболизм и дыхательная цепь

Электронпереносящий флавопротеин b (ETFB) представляет собой субъединицу ETF, которая выполняет роль специфического акцептора электронов для нескольких дегидрогеназ, включая ацил-CoA-дегидрогеназы, которые функционируют при b-окислении жирных кислот [35]

Использование НИЛТ

Синдром дисфункции височно-челюстного сустава (ВНЧС) был определен как наиболее проблематичная причина боли в лицевой области. Низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ) продемонстрировала обезболивающие, противовоспалительные и биостимулирующие эффекты. НИЛТ – это неинвазивное, быстрое и безопасное, нефармацевтическое вмешательство, которое может быть полезно для пациентов с синдромом дисфункции ВНЧС [37].

В другом исследовании была предложена новая комбинация методов регенерации для восстановления поврежденных периферических нервов. Биодеградируемый нервный канал, содержащий сшитый желатин, был присоединен с использованием керамических частиц бета-трикальцийфосфата (TCP) (генипин-желатин-TCP, GGT) для связывания 15-миллиметрового поперечного рассечения седалищного нерва у крыс. Электрофизиологические измерения, показанные на основании кривых составного потенциала мышц (CMAP), показали, что лазерная стимуляция значительно улучшает регенерацию нервной ткани и уменьшает мышечную атрофию. Гистоморфометрические оценки показали, что лазерная стимуляция ускоряет регенерацию нервов крыс, приводя к увеличению диаметра аксонов и утолщению миелиновой оболочки, по сравнению с контрольной группой [38].

Вывод

Молекулярные и клеточные механизмы НИЛТ позволяют предположить, что фотоны поглощаются митохондриями. Вследствие чего последние синтезируют большее количество АТФ, а после активируют транскрипционные факторы, такие как NF-κB, для индуцирования многих продуктов транскрипции генов. Известно, что ROS стимулирует клеточную пролиферацию при малом содержании в клетке, но ингибирует пролиферацию и убивает клетки при высоких биохимических показателях. При применении НИЛТ оксид азота может быть высвобожден из его сайтов связывания в цепи переноса электронов. Возможно высвобождение NO при помощи применения низкоинтенсивного лазерного излучения может быть полезным.

Дальнейшие успехи в понимании НИЛТ приведут к большему внедрению лазерной терапии в области медицины и могут привести к тому, что НИЛТ будет использоваться для лечения серьезных заболеваний, таких как инсульт, сердечный приступ и дегенеративные заболевания головного мозга.

Источники

1. Maiman TH. Stimulated optical radiation in Ruby. Nature. 1960;187:493–94.

2. Verma SK, Maheshwari S, Singh RK, Chaudhari PK. Laser in dentistry: An innovative tool in modern dental practice. Natl J Maxillofac Surg. 2012;3(2):124–32. [PMC free article] [PubMed]

3. Lin F, Josephs SF, Alexandrescu DT, Ramos F, Bogin V, Gammill V. et al. Lasers, stem cells, and COPD. J Trans Med. 2010;8:16. [PMC free article] [PubMed]

4. Mester E, Szende B, Tora JG. Effect of laser on hair growth of mice. Kiserl Orvostud. 1967;19:628–31.

5. Posten W, Wrone DA, Dover JS, Arndt KA, Silapunt S, Alam M. Low-level laser therapy for wound healing: mechanism and efficacy. Dermatol Surg. 2005;31(3):334–40. [PubMed]

6. Huang YY, Chenet AC, Carroll JD, Hamblin RM. Biphasic dose response in low level light therapy. Dose Response. 2009;7(4):358–83. [PMC free article] [PubMed]

7. Hamblin MR. Hamblin MRMechanisms of low level light therapyProc. of SPIE. 2009;6140:614001–1.

8. Sutherland JC. Biological effects of polychromatic light. Photochem Photobiol. 2002;76(2):164–70. [PubMed]

9. Karu TI, Afanas’eva NI. Cytochrome c oxidase as the primary photoacceptor upon laser exposure of cultured cells to visible and near IR-range light. DoklAkadNauk. 1995;342(5):693–5. Russian.[PubMed]

10. Karu TI, Kolyakov SF. Exact action spectra for cellular responses relevant to phototherapy. Photomed Laser Surg. 2005;23(4):355–61. [PubMed]

11. Srinivasan S, Avadhani NG. Cytochrome c oxidase dysfunction in oxidative stress. Free Radic Biol Med. 2012;53(6):1252–63. [

12. Yu W, Naim JO, McGowan M, Ippolito K, Lanzafame RJ. Photomodulation of oxidative metabolism and electron chain enzymes in rat liver mitochondria. Photochem Photobiol. 1997;66(6):866–71. [PubMed]

13. Passarella S. He-Ne laser irradiation of isolated mitochondria. J Photochem Photobiol. 1989;3(4):642–3. [PubMed]

14. Beltran B, Mathur A, Duchen MR, Erusalimsky JD, Moncada S. The effect of nitric oxide on cell respiration: A key to understanding its role in cell survival or death, Proc Natl Acad Sci U S A 2000; 97(26):14602-7. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(26):14602–7. [PMC free article][PubMed]

15. Brown GC. Regulation of mitochondrial respiration by nitric oxide inhibition of cytochrome c oxidase . Biochim Biophys Acta. 2001;1504(1):46–57. [PubMed]

16. Antunes F, Boveris A, Cadenas E. On the mechanism and biology of cytochrome oxidase inhibition by nitric oxide. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(48):16774–9. [PMC free article][PubMed]

17. Lane N. Cell biology: power games. Nature. 2006;443(7114):901–3. [PubMed]

18. Karu TI, Pyatibrat LV, Afanasyeva NI. Cellular effects of low power laser therapy can be mediated by nitric oxide. Lasers Surg Med. 2005;36(4):307–14. [PubMed]

19. Borutaite V, Budriunaite A, Brown GC. Reversal of nitric oxide-, peroxynitrite- and S-nitrosothiol-induced inhibition of mitochondrial respiration or complex I activity by light and thiols. Biochim Biophys Acta. 2000;1459(2-3):405–12. [PubMed]

20. Karu T. Primary and secondary mechanisms of action of visible to near-IR radiation on cells. J Photochem Photobiol. 1999;49(1):1–17. [PubMed]

21. Alexandratou E, Yova D, Handris P, Kletsas D, Loukas S. Human fibroblast alterations induced by low power laser irradiation at the single cell level using confocal microscopy. Photochem Photobiol Sci. 2002;1(8):547–52. [PubMed]

22. Chen AC-H, Arany PR, Huang YY, Tomkinson EM, Saleem T, Yull FE, et al. Low level laser therapy activates NF-κB via generation of reactive oxygen species in mouse embryonic fibroblasts. Proc SPIE in press 2012. [PMC free article] [PubMed]

23. Grossman N, Schneid N, Reuveni H, Halevy S, Lubart R. 780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species. Lasers Surg Med. 1998;22(4):212–8. [PubMed]

24. Lavi R, Shainberg A, Friedmann H, Shneyvays V, Rickover O, EichlerM EichlerM. et al. Low energy visible light induces reactive oxygen species generation and stimulates an increase of intracellular calcium concentration in cardiac cells. J Biol Chem. 2003;278(42):40917–22.[PubMed]

25. Zhang J, Xing D, Gao X. Low-power laser irradiation activates Src tyrosine kinase through reactive oxygen species-mediated signaling pathway. J Cell Physiol. 2008;217(2):518–28. [PubMed]

26. Liu H, Colavitti R, Rovira II, Finkel T. Redox- dependent transcriptional regulation. Circ Res. 2005;97(10):967–74. [PubMed]

27. Byrnes KR, Wu X, Waynant RW, Ilev IK, Anders JJ. Low power laser irradiation alters gene expression of olfactory ensheathing cells in vitr. Lasers Surg Med. 2005;37(2):161–171. [PubMed]

28. Maher P. Phorbol esters inhibit fibroblast growth factor-2-stimulated fibroblast proliferation by a p38 MAP kinase dependent pathway. Oncogene. 2002;21(13):1978–88. [PubMed]

29. Bao W, Thullberg M, Zhang H, Onischenko A, Stromblad S. Cell attachment to the extracellular matrix induces proteasomal degradation of p21 (CIP1) via Cdc42/ Rac1 signaling. Mol Cell Biol. 2002;22:4587–97. [PMC free article] [PubMed]

30. Gilbertson DG, Du¡ ME, West JW, Kelly JD, Sheppard PO, Hofstrand PD. et al. Platelet-derived growth factor C (PDGF- C), a novel growth factor that binds to PDGF a and b receptor. J Biol Chem. 2001;276(29):27406–14. [PubMed]

31. Schratt G, Weinhold B, Lundberg AS, Schuck S, Berger J, Schwarz H. et al. Serum response factor is required for immediate-early gene activation yet is dispensable for proliferation of embryonic stem cells. Mol Cell Biol. 2001;21(8):2933–43. [PMC free article] [PubMed]

32. Kipreos ET, Lander LE, Wing JP, He WW, Hedgecock EM. Cul-1 is required for cell cycle exit in Celegans and identifies a novel gene family. Cell. 1996;85(6):829–39. [PubMed]

33. Weiss H, Friedrich T, Hofhaus G, Preis D. The respiratory-chain NADH dehydrogenase (complex I) of mitochondria. Eur J Biochem. 1991;197(3):563–76. [PubMed]

34. Walker JE, Collinson IR. The role of the stalk in the coupling mechanism of F1F0- ATPases. FEBS Lett. 1994;346(1):39–43. [PubMed]

35. Thorpe C, Kim JJ. Structure and mechanism of action of the acyl-CoA dehydro- genases. FASEB J. 1995;9(9):718–25. [PubMed]

36. Zhang Y, Song S, Fong CC, Tsang CH, Yang Z, Yang M. cDNA Microarray Analysis of Gene Expression Profiles in Human Fibroblast Cells Irradiated with Red Light. Journal of Investigative Dermatology. 2003;120:849–57. [PubMed]

37. Herranz-Aparicio J, Vázquez-Delgado E, Arnabat-Domínguez J, España-Tost A, Gay-Escoda C. The use of low level laser therapy in the treatment of temporomandibular joint disordersOral Medicine and Pathology. Med Oral Patol Oral Cir Bucal. 2013;18(4):e603–e12. [PMC free article][PubMed]

38. Shen CC, Yang YC, Huang TB, Chan SC, Liu BS. Low-Level Laser-Accelerated Peripheral Nerve Regeneration within a Reinforced Nerve Conduit across a Large Gap of the Transected Sciatic Nerve in Rats. Evid Based Complement Alternat Med 2013; Article ID 175629, 12 pages.[PMC free article] [PubMed]

Источник