Muutokset osmolyyttien solunsisäisessä pitoisuudessa ( net uptake of solutes, metabolism, secretion of electrolytes) TAI solunulkoisessa toonisuudessa ( extracellular tonicity) johtaa nopeaa transmembraaniseen ( solukalvon seinämän läpäisevään) veden virtaukseen imettäväissoluissa, kunnes intrasellulaarinen ja extrasellulaarinen toonisuus on tasapainottunut.
Useimmat turvonneet solut ( poikkeuksena eräät kortikaaliset aivosolut) vastaavat solujen osmoottiseen turpoamiseen aktivoimalla volyymille-herkät ( volyme-sensitive) vuototiet (flux pathways) joneille ja orgaanisille osmolyyteille, jotta ne saavat korjautumaan originaalit solutilavuutensa.
Entsyymien ( PLA2, 5-LO) translokoituminen tekee vaihteen kohti proteiinin tyrosiinifosforylaatiomallia.
Erilaisten toisiolähettien mobilisaatio ja vapautumiset ovat tärkeitä tekijöitä aktivoitaessa ja moduloitaessa tauriinin volyymille herkkää efflux-tietä ( Ehrlichin soluissa, HeLA soluissa, NIH3T3 soluissa) . Näitä toisiolähettejä ovat eikosanoidit, nukleotidit, Ca2+, ROS.
Osmoottista turpoamista seuraa muutoksia:
(1) muutos intrasellulaarisessa jonivahvuudessa, makromolekyylien kokoontumisessa, kalvoaläpäisemättömien jonien aktiivisuudessa, esim RVD:hen vastaavien entsyymien ( kinaasien, fosfataasien) aktivaatiossa ja modulaatiossa.
(2) muutos kofaktorien ja toisiolähettien intrasellulaarisessa diffuusiossa. Nämä tekijät vaikuttavat volyymi-herkkien kuljettajien säätelijöinä.
Intrasellulaarisen joniväkevyyden lisääntyminen tilanteissa joissa solu on turvonnut, vähentää volyymi-herkkää tauriinin ulosvuotoa (rauskun hepatosyytissä ja punasolussa).
Intrasellulaarisen jonipitoisuuden vähentäminen lisää volyymiherkissä osmolyyttikanavissa aktiivisuutta kaliumille (K+), kloridille (Cl-) ja orgaanisille osmolyyteille ( lohen erytrosyyteissä).
Voets et al osoittivat, että solujen turpoaminen ei aktivoinut volyymiherkkiä ulospäin johtavia (outwardly rectifying) virtoja pulmonaariendoteelisoluissa vakioisessa joniväkevyydessä, kun taas kerran aktivoitunut kanava jäi joniväkevyyden säädeltäväksi ja oli epäherkkä solun volyyminmuutoksille. He esittivät johdonmukaisesti, että intrasellulaarisen jonipitoisuuden alenema ( eikä solun tilavuuden lisääntymä) triggeröi volyymille herkät kloridijonivirrat aktivoitumaan.
Ehrlichin ascites solut hypotonisuuteen altistettuna säätävät solutilavuutensa alkuperäistä ( volume set point) korkeammaksi, joka on oletettavasti extrasellulaarisen osmolaarisuuden funktio. On oletettu että laajempi set point assosioituu matalempaan intrasellulariseen jonipitoisuuteen.
On havaittu, että vaikka kuljettajat ( Na+/H+ vaihtaja; Na+, K+, 2KCl- yhteiskuljettaja) ja eräät proteiinikinaasit ovat herkkiä solujen kloridijonin pitoisuuden vaihteluille, ei ole vielä demonstroitu mitään protiinityrosiinikinaasin aktivaatiota joniväkevyyden vähenemisestä.
Sytoskeleton on hieno filamenttinen verkosto, joka antaa sytoplasmalle mekaanista vahvuutta. Solujen turpoaminen aiheuttaa uudelleenjärjestäytymisiä kortikaalisessa F-aktiinissa.
Turpoamisen aiheuttama sytoskeleton-elementtien uudelleen järjestäytyminen näyttää säätelevän volyymisensitiivistä ulkopuolella korjaavaa (outwardly rectifying) virtausta PC12 soluissa ja ihmisen suoliston eräissä soluissa. Jos sytoskeleton repeytyi, tällä ei ollut mitään vaikutusta ihmisen endoteelisoluissa olevaan kanavaan.
On sellaistakin näyttöä, että turpoamisen vaikuttama tauriinin ulosvuoto (efflux) moduloituisi sytoskeletonin komponenteista.
Ei ole kuitenkaan selvää korrelaatiota sytochalasiinin tekemillä vaikutuksilla F-aktiinin pitoisuuteen, F-aktiinin organisoitumisella ja solu morfologialla, vaikka solun turpoaminen ja kutistuminen onkin osoittautunut assosioituvan F-aktiinipitoisuuden vähenemiseen ja vastaavasti lisääntymiseen.
RhoGTPaasit ovat aktiinisytoskeletonin avainsäätelijöitä useissa soluissa.
RhoA tunnetaan siitä, että se säätelee stressisäikleitten muodostumista ja fokaalista adheesiota.
LTD4 stimuloi Ehrlichin soluissa tauriinin vapautumisesta isotonisissa olosuhteissa.
Sillä on myös vaikutusta stressisäikeitten tuotantoon PKC (PKClamda) aktivaation ja RHoA aktivaation kautta . Sillä on vaikutusta aktiinisytoskeletonin uudelleenjärjestäytymiseen (esim Int 407soluissa) ja ihmisen bronkiaalisissa sileän lihaksiston soluissa .
Tämä voisi viitata siihen että aktiinin uudelleen organisoituminen ei ole mikään initiaalinen tapahtuma turpoamisen aiheuttamassa tauriinin vapautumisessa.
Integriinit ovat adheesion reseptoreita ja ne linkitsevät taliinin ja vinculiinin avulla extrasellulaarisen matriksin aktiini sytoskeletoniin.
On osoitettu, että muutos solutilavuudessa integriiniryväksiä moduloimalla triggeröi esiin intrasellulaarisen signaalin vaikka ligandia ei olisi.
RhoA on esentielli integriinisignaloinnissa ja sen on raportoitu moduloivan turpoamisen aiheuttania virtauksia endoteliaalisissa soluissa ja NIH3T3 soluissa.
RhoA ja Rac 1 lokalisoituvat ensisijassa caveola-alueeseen, joten voidaan ajatella että solun turpoaminen( eli solukalvon aukeaminen laskoksistaan ja sytoskeletonin uudelleenjärjestäytyminen) indusoi muutoksen caveolan organisaatioon ja siitä seuraavan RhoA/integriinisignaloinnin.
Tässä yhteydessä noteerataan, että RhoA on ehdotettu initiaaliseksi elementiksi, (alkutekijäksi) volyymille herkässä signalointisekvenssissä, mikä säätelee volyymille herkkiä anionikanavia. Siis asioitten järjestys olisi tällainen:
RhoA, pl25 FAK >
phophatidyl inositol 3 kinase >
PIP2
Volyymille herkkiä kloridijonikanavia moduloi seuraava sekvenssi:
RhoA>
RhoA kinase >
myosin light-chain phosphorylation, myosiinin kevyen ketjun fosforylaatio
Usean komponentin on osoitettu ottavan osaa tauriinin kuljetuksen säätelyyn plasmakalvon läpi.
Esim src, FAK, PKC ja GTP:tä-sitovat proteiinit näyttävät fysikaalisesti alkavan liitty- focal adhesion-kompleksiin integriiniaktivaation jälkeen.
cPLA 2alfa omaa calveoliinia sitovan motiivin.
Hepariinia sitova sPLA2 liittyy caveolaan
Caveolaan myös ryvästyy RPTK, kompleksi reseptoriproteiini tyrosiinikinaasi systeemi
On ehdotettu, että caveola-alueitten funktiona on toimia mahdollisena endoteliaalisena mekanosensoriyksikkönä, joka tulkkaa mekaanisen stressin biokemialliseksi vasteeksi.
(Nimittäin calveolin-1 korjaa ennalleen turpoamisen indusoiman kloridijonivirtauksen eli VRAC aktiivisuuden calveoliini1 puutteisissa soluissa)
Margalit et al. ovat demonstroineet, että mekaaninen stressi aktivoi volyymi-herkän kaskadin ihmisen verihiutaleissa. He ehdottivat, että GTP:tä sitovat proteiinit ja fosfolipidit olisivat keskinäisessä vuorovaikutuksessa vasteena plasmakalvon venytykselle, mitä tapahtuu kun solut turpoavat.
Tässä yhteydessä noteerataan, että lipaasiaktivaattosilla mellitiinillä tehty suora sPLA2 aktiivisuuden stimulaatio NIH3T3 soluissa isotonian vallitessa indusoi sekä ROS tuotantoa että tauriinin menetystä solusignalointikaskadin kautta ja tauriinin ulosvuototietä , mikä käyttää samantapaista farmakologista profiilia kuin volyymille herkkä signalointijärjestelmä ja efflux systeemi.
Täten sPLA2 aktiivisuuden stimulaatio on essentielli upstream elementti turpoamisen aiheuttamassa signalointikaskadissa ja johtaa osmolyyttejä vapauttavien kuljetusteitten aktivoitumiseen.
Kinnunen et al. ovat osoittaneet, että PLA2 keinotekoisissa yksilamellisissa lipidirakkuloissa oli suoraan aktivoitavissa venytyksestä ja he ehdottivat, että plasmakalvon lateraaliset lipidipakkaukset ja niissä tapahtuva vaihde, voisi toimia osmosensorina.
Ingber luonnehti solun pinnan integriinireseptoreita, sytoskeletaalisia filamentteja ja tuman alueen rakenteita ikäänkuin kovana jänteenä "hard-wired "siinä mielessä, että mekaaninen nykäys solun pinnan integriiniin johtaa välittömiin muutoksiin sytoskeletonissa ja muuntumiseen molekulaarisessa koostumuksessa aivan tuman syvyydeltä.
Lisäksi naudan endoteelisolussa on demonstroitu VRAC aktivaatiota seuraamuksena GTPgammaS:n intrasellulaarisesta perfuusiosta , kun volyymitekijä pidetään muuttumattomana. Täten turpoamisen voidaan ajatella vaikuttavan PLA2:n ja G-proteiinien interaktioon ja aktiivisuuteen vaikka ne olisivat liittyneenä tumakalvoon.
Venytyksestä aktivoituvat kanavat vastaavat membraanin stressiin muutamalla avoimmuus mahdollisuuksia. Epäselektiiviset kationikanavat, jotka voisivat aiheuttaa paikallista kalsiumjonin lisääntymää, aktivoituvat myös venytyksestä ja niitä on osoitettu useista soluista.
Hetkellisten reseptoriopotentiaalien (TRP) superperhe käsittää kationikanavia, jotka vastaavat extrasellulaarisiin stimuluksiin, siis osmolaarisuuteen, pH tekijään ja kalvon venytykseen.
OTRPC4 on volyymille herkkä kalsiumjoniselektiivinen jäsen tässä TRP-perheessä, jossa on kuusi transmembraanista domaania ja useita mahdollisia fosforylaatiokohtia PKC ja PKA entsyymeitä varten.
TRPV4 on - päinvastoin kuin I(cl,vol) - GTPgammaS epäherkkä ja riippumaton ATP:stä eikä sen osuutta RVD:ssä ole vielä määritetty.
Arvellaan, että solun turpoaminen ei välttämättä ole liittynyt solun venyttymiseen, koska sisään laskostuneitten plasmakalvon osien avautuessa soluvolyymille on mahdollista tulla 2- 4 kertaiseksi ilman samanaikaista venymistä.
Lisäksi mainittakoon, että solun turpoaminen hypotonisessa miljöössä ei lisää kalvon kapasiteettia astrosyytissä.
Näinpä sanotaankin, että vaikka initiaalinen volyymiherkkä mekanismi odottaakin identifioimistaan, on ilmeistä, että
- plasmakalvon laskostumien avautuminen,
- eri tekijöitten aggrekoituminen subsellulaarisiin mikrodomaaneihin( entsyymit, kanavat, kofaktorit)
- erilaiset hot spot-kohdat ( caveola kohdat, focal adhesion complex), tumakalvo)
- sytoskeletonin uudelleen organisoituminen
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar