Исследование механизма угнетающего действия гамма-аминомасляной кислоты на процесс образования миотрубок в культуре

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) принято рассматривать как сигнальную молекулу в синапсах центральной нервной системы, где она играет роль основного тормозного нейромедиатора в зрелом мозге и участвует в процессе нейрогенеза. Недавно были получены данные, указывающие на то, что ГАМК может участвовать и на ранних этапах процесса развития скелетной мышечной ткани. В настоящем исследовании, выполненном на культуре миоцитов крысы, было проанализировано влияние экзогенной ГАМК на процесс слияния миоцитов в миотрубки (по анализу такого морфометрического показателя как “индекс слияния”). Добавление аминокислоты в культуру приводило к значительному концентрационно-зависимому угнетению (вплоть до полной остановки) процесса образования миотрубок. Из возможных белков, способных опосредовать влияние аминокислоты, рассматривались ГАМКА рецепторы и транспортеры ГАМК (GAT-2). Методами иммуногистохимии были получены доказательства наличия этих белков на культивируемых клетках. Блокада ГАМКА рецепторов габазином никак не сказывалась на индексе слияния, и ГАМК в его присутствии продолжала оказывать свое угнетающее действие. Ингибирование ГАМК транспортеров нипекотиковой кислотой само по себе снижало индекс слияния миоцитов, однако на фоне действия блокатора транспортеров собственный эффект ГАМК уже отсутствовал. Полученные данные согласуются с высказанной гипотезой об участии аминокислоты ГАМК на ранних этапах развития скелетной мускулатуры и предполагают, что угнетающий эффект экзогенной аминокислоты может быть обусловлен увеличением ее концентрации в саркоплазме, поскольку и добавление блокатора ГАМК транспортеров и повышение внеклеточной концентрации ГАМК негативно сказываются на образовании миотрубок.

Ключевые слова

Об авторах

А. Р. Токмакова

Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ Казанский научный центр РАН

Email: artur57@list.ru
Россия, 420111, Казань

Г. В. Сибгатуллина

Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ Казанский научный центр РАН

Email: artur57@list.ru
Россия, 420111, Казань

К. Р. Гилиждинова

Казанский федеральный университет

Email: artur57@list.ru
Россия, 420008, Казань

А. И. Маломуж

Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ Казанский научный центр РАН; Казанский национальный исследовательский технический университет
им. А.Н. Туполева – КАИ

Автор, ответственный за переписку.
Email: artur57@list.ru
Россия, 420111, Казань; Россия, 420111, Казань

Список литературы

  1. Abmayr S.M., Pavlath G.K. 2012. Myoblast fusion: Lessons from flies and mice. Development. 139 (4), 641–656. https://doi.org/10.1242/dev.068353
  2. Murphy M., Kardon G. 2011. Origin of vertebrate limb muscle: The role of progenitor and myoblast populations. Curr. Top. Dev. Biol. 96, 1–32. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385940-2.00001-2
  3. Watanabe M., Maemura K., Kanbara K., Tamayama T., Hayasaki H. 2002. GABA and GABA receptors in the central nervous system and other organs. Int. Rev. Cytol. 213, 1–47. https://doi.org/10.1016/s0074-7696(02)13011-7
  4. Sibgatullina G.V., Malomouzh A.I. 2020. GABA in developing rat skeletal muscle and motor neurons. Protoplasma. 257 (3), 1009–1015. https://doi.org/10.1007/s00709-020-01485-1
  5. Sibgatullina G., Al Ebrahim R., Gilizhdinova K., Tokmakova A., Malomouzh A. 2023. Differentiation of myoblasts in culture: Focus on serum and GABA. Cells Tissues Organs. (In press). https://doi.org/10.1159/000529839
  6. Das M., Rumsey J.W., Bhargava N., Stancescu M., Hickman J.J. 2010. A defined long-term in vitro tissue engineered model of neuromuscular junctions. Biomaterials. 31 (18), 4880–4888. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.02.055
  7. Baccam A., Benoni-Sviercovich A., Rocchi M., Moresi V., Seelaender M., Li Z., Adamo S., Xue Z., Coletti D. 2019. The mechanical stimulation of myotubes counteracts the effects of tumor-derived factors through the modulation of the activin/follistatin ratio. Front. Physiol. 10: 401. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00401
  8. Wu C., Sun D. 2015. GABA receptors in brain development, function, and injury. Metab. Brain. Dis. 30 (2), 367–379. https://doi.org/10.1007/s11011-014-9560-1
  9. Zhou Y., Danbolt N.C. 2013. GABA and glutamate transporters in brain. Front. Endocrinol (Lausanne). 4, 165. https://doi.org/10.3389/fendo.2013.00165
  10. Borodinsky L.N., Spitzer N.C. 2007. Activity-dependent neurotransmitter-receptor matching at the neuromuscular junction. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 (1), 335–340. https://doi.org/10.1073/pnas.0607450104
  11. Nurullin L.F., Nikolsky E.E., Malomouzh A.I. 2018. Elements of molecular machinery of GABAergic signaling in the vertebrate cholinergic neuromuscular junction. Acta. Histochem. 120 (3), 298–301. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2018.02.003
  12. Bai D., Zhu G., Pennefather P., Jackson M.F., MacDonald J.F., Orser B.A. 2001. Distinct functional and pharmacological properties of tonic and quantal inhibitory postsynaptic currents mediated by gamma-aminobutyric acid(A) receptors in hippocampal neurons. Mol. Pharmacol. 59 (4), 814–824. https://doi.org/10.1124/mol.59.4.814
  13. Moldavan M., Cravetchi O., Allen C.N. 2017. GABA transporters regulate tonic and synaptic GABAA receptor-mediated currents in the suprachiasmatic nucleus neurons. J. Neurophysiol. 118 (6), 3092–3106. https://doi.org/10.1152/jn.00194.2017
  14. Bowery N.G., Bettler B., Froestl W., Gallagher J.P., Marshall F., Raiteri M., Bonner T.I., Enna S.J. 2002. International Union of Pharmacology. XXXIII. Mammalian gamma-aminobutyric acid(B) receptors: Structure and function. Pharmacol. Rev. 54, 247–264. https://doi.org/10.1124/pr.54.2.247
  15. Olsen R.W., Sieghart W., 2008. International union of pharmacology. LXX. Subtypes of gamma-aminobutyric acid(A) receptors: Classification on the basis of subunit composition, pharmacology, and function. Update. Pharmacol. Rev. 60, 243–260. https://doi.org/10.1124/pr.108.00505
  16. Naffaa M.M., Hung S., Chebib M., Johnston G.A.R., Hanrahan J.R., 2017. GABA-ρ receptors: Distinctive functions and molecular pharmacology. Br. J. Pharmacol. 174 (13), 1881–1894. https://doi.org/10.1111/bph.13768
  17. Behar T.N., Schaffner A.E., Scott C.A., Greene C.L., Barker J.L., 2000. GABA receptor antagonists modulate postmitotic cell migration in slice cultures of embryonic rat cortex. Cereb. Cortex. 10, 899–909. https://doi.org/10.1093/cercor/10.9.899
  18. Kleinrok Z., Matuszek M., Jesipowicz J., Matuszek B., Opolski A., Radzikowski C., 1998. GABA content and GAD activity in colon tumors taken from patients with colon cancer or from xenografted human colon cancer cells growing as s.c. tumors in athymic nu/nu mice. J. Physiol. Pharmacol. 49, 303–310.
  19. Moss F.J., Imoukhuede P.I., Scott K., Hu J., Jankowsky J.L., Quick M.W., Lester H.A., 2009. GABA transporter function, oligomerization state, and anchoring: Correlates with subcellularly resolved FRET. J. Gen. Physiol. 134 (6), 489–521. https://doi.org/10.1085/jgp.200910314
  20. Kardos J., Dobolyi Á., Szabó Z., Simon Á., Lourmet G., Palkovits M., Héja L. 2019. Molecular plasticity of the nucleus accumbens revisited—astrocytic waves shall rise. Mol. Neurobiol. 56, 7950–7965. https://doi.org/10.1007/s12035-019-1641-z
  21. Ben-Ari Y., Khalilov I., Kahle K.T., Cherubini E., 2012. The GABA excitatory/inhibitory shift in brain maturation and neurological disorders. Neuroscientist. 18 (5), 467–486. https://doi.org/10.1177/1073858412438697
  22. Attwell D., Barbour B., Szatkowski M., 1993. Nonvesicular release of neurotransmitter. Neuron. 11 (3), 401–407. https://doi.org/10.1016/0896-6273(93)90145-h
  23. Levi G., Raiteri M., 1993. Carrier-mediated release of neurotransmitters. Trends Neurosci. 16 (10), 415–419. https://doi.org/10.1016/0166-2236(93)90010-j
  24. Pin J.P., Bockaert J., 1989. Two distinct mechanisms, differentially affected by excitatory amino acids, trigger GABA release from fetal mouse striatal neurons in primary culture. J. Neurosci. 9 (2), 648–656. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.09-02-00648.1989
  25. Wu Y., Wang W., Richerson G.B. 2001. GABA transaminase inhibition induces spontaneous and enhances depolarization-evoked GABA efflux via reversal of the GABA transporter. J. Neurosci. 21 (8), 2630–2639. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.21-08-02630.2001
  26. Héja L., Simon Á., Szabó Z., Kardos J. 2019. Feedback adaptation of synaptic excitability via Glu: Na+ symport driven astrocytic GABA and Gln release. Neuropharmacology. 161, 107629. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2019.05.006
  27. Conti F., Minelli A., Melone M., 2004. GABA transporters in the mammalian cerebral cortex: Localization, development and pathological implications. Brain Res. Brain Rew. 45 (3), 196–212. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2004.03.003

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (37KB)
Метаданные
3.

Скачать (1MB)
Метаданные
4.

Скачать (56KB)
Метаданные
5.

Скачать (55KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2023