Са2+-FUNCTIONAL UNITS CONCEPTION CONCERNING TO SECRETORY CELL OF CHIRONOMUS PLUMOSUS LARVAE SALIVARY GLAND
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/sbi.0201.014
Abstract
On the basis of analysis of experimental data received during investigation of Ca2+-transporting systems of secretory cells of salivary glands of Chironomus plumosus larvae, a conception of Ca2+-functional units has been proposed. According to this conception, Ca2+-functional unit is an abstract model which consists of with active and passive Ca2+-transporting systems and cellular membrane providing Ca2+ cations compartmentalisation. There are type I (active and passive transporting systems located in the same membrane) and type II (active and passive transporting systems located in different membranes of the same cell) Ca2+-functional units. In both cases, Ca2+-functional unit is not a static structure, but a dynamic one, that ensure proper [Ca2+] support in cytosol. It may be in three states: 1) resting state the is characterised by a dynamic balance between the influx and efflux of Ca2+ flow; 2) active state of Ca2+ influx (regarding cytosol) prevailing over the efflux; 3) inactive state (oppositely, Ca2+ efflux prevailing over its influx). Factors which due to direct positive or negative feedback are supporting Ca2+-transporting systems transition between different states, are Ca2+ cations, since the activity of majority of Ca2+-transporting systems depends on cytosol concentration of Ca2+. Endoplasmic Ca2+-functional unit of investigated secretory cells combines Ca2+-pump of endoplasmic reticulum, lnsP3Rs and RyRs. As a result of 1) ryanodine adding to incubatory medium of glands in submicromolar concentration causes Ca2+ content increasing in their tissue; 2) lnsP3Rs stimulation prevents simultaneous RyRs stimulation or contrariwise; 3) heparin causes Ca2+ content increasing in gland tissue, treated with saponin, but only in ryanodine presence in medium in concentration activating RyRs. Ca2+-functional unit of plasma mambrane are formed by voltage-operated Ca2+-channels, Na+-Ca2+ exchanger and Ca2+-pump of plasma membrane. That assumption is based on the fact that between the voltage-operated Ca2+-channel and Na+-Ca2+ exchanger, from one side, and Na+-Ca2+ exchanger and Ca2+-pump of plasma membrane, from the other side, tight functional links are existing even in case of intracellular perfusion. To some extent, condition of this Ca2+-functional unit are defined by Na+-Ca2+ exchange dependence on Na+-K+ pump activity. Its peculiar feature is also a dependence on membrane potential level, not only on cytosolic [Ca2+]. Distinct Ca2+-transporting systems may be a part of several Ca2+-functional units. Endoplasmic-mitochondrial Ca2+-functional unit consists of Ca2+-release channels of endoplasmic reticulum and mitochondrial Ca2+-uniporter, so far as influence of ryanodine and ruthenium red, and also lnsP3 and ruthenium red under the condition of their combination in incubation medium with Ca2+ content of salivary glands tissue is not additive. Postulated conception could be positioned as a working hypothesis for identification of the role of different Ca2+-transporting systems in coordination of Ca2+-signalling in different cells other than secretory cells of exocrine glands.
Keywords
Full Text:
PDF (Українська)References
1. Бичкова С.В., Манько В.В. Ріанодиніндуковане вивільнення Са2+ у секреторних клітинах слинних залоз личинки Chironomus plumosus L. Вісник Львів. ун-ту. Серія біол., 2004; 35: 244-250. | |
| |
2. Бичкова С., Манько В., Клевець М., Кулачковський О. Роль мітохондрій у Cа2+-сигналізації секреторних клітин травних залоз. Вісник Львів. ун-ту. Серія біол., 2007; 44: 3-14. | |
| |
3. Деркач М.П., Гумецький Р.Я., Чабан М.Є. Курс варіаційної статистики. Київ: Вища школа, 1977. 206 с. | |
| |
4. Клевець М.Ю., Манько В.В. Характеристика потенціалозалежного кальцієвого струму мембрани секреторних клітин. Физиол. Журнал, 1992; 38(3): 70-75. | |
| |
5. Клевець М.Ю., Манько В.В. Вивчення натрієвого градієнта для реєстрації струму через кальцієві потенціалозалежні канали мембрани секреторних клітин. XIV з'їзд українського фізіологічного товариства: Тези доповідей. Київ, 1994: 10-11. | |
| |
6. Клевець М.Ю., Манько В.В., Федірко Н.В. Дослідження нагромадження кальцію секреторними клітинами ізольованих слинних залоз личинки хірономуса та його значення для секреторного процесу (Львів. ун-т). Львів, 1996. 22 с. Укр. Деп. в Укр. ІНТЕІ 29.10.96, № 87 - Ук 96. | |
| |
7. Клевець М.Ю., Манько В.В., Федірко Н.В. та ін. Кальцій і плазматична мембрана секреторних клітин екзокринних залоз. Вісн. Київ. ун-ту. Фізіологія: Проблеми регуляції фізіологічних функцій, 2000; 6: 9-13. | |
| |
8. Король Т., Манько В., Клевець М. Вплив блокаторів потенціалозалежних кальцієвих каналів на стимульований гіперкалієвою деполяризацією вхід Са2+ у клітини екзокринних залоз та їх секреторну відповідь. Галицький лікарський вісник, 1998; 5(3): 46-48. | |
| |
9. Король Т.В., Манько В.В., Клевець М.Ю. Дослідження активного транспорту Са2+ у секреторних клітинах слинних залоз личинки Chironomus plumosus L. Біологія тварин, 2000; 2(1): 92-97. | |
| |
10. Манько В.В. Характеристика струмів потенціалозалежних кальцієвих каналів мембрани секреторних клітин: Автореф. дис. … канд. біол. наук. Київ, 1995. 21 с. | |
| |
11. Манько В.В. Са2+-транспортні системи внутрішньоклітинних депо секреторних клітин малоклітинних залоз. І. Ідентифікація. Матеріали міжнародної конференції, присвяченої пам'яті професора Шостаковської Ірини Василівни (11-12 жовтня 2002 р., м. Львів). Львів, 2002: 28-33. | |
| |
12. Манько В.В. Методологічні підходи до дослідження Na+-Ca2+-обміну в екзокринних секреторних клітинах. Укр. біохім. Журнал, 2006; 78(1): 43-62. | |
| |
13. Манько В.В., Бичкова С.В., Клевець М.Ю. Ідентифікація каналів вивільнення Са2+ у секреторних клітинах слинних залоз личинки комара-дергуна. Укр. біохім. Журнал, 2004; 76(1): 65-71. | |
| |
14. Манько В., Великопольська О. Ідентифікація пуринових рецепторів у секреторних клітинах слинних залоз личинки комара-дергуна. Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол, 2005; 40: 134-139. | |
| |
15. Манько В.В., Клевец М.Ю., Ларина О.А. Зависимость амплитуды тока Na+-Ca2+-обмена мембраны секреторных клеток от функциональной активности Са2+-насоса в условиях внутриклеточной перфузии. ІІ съезд биофизиков России (23-27 августа 1999 г., Москва): Тез. докл. Москва, 1999; 2: 537-538. | |
| |
16. Манько В.В., Клевець М.Ю., Ларіна О.А., Стельмах С.В. Слинні залози личинки Сhironomus plumosus як об'єкт для досліджень Са2+-транспортних систем секреторних клітин екзокринних залоз. Биологич. вестн, 2001; 5(1-2): 133-136. | |
| |
17. Манько В.В., Клевець М.Ю., Федірко Н.В. Методичні підходи для виявлення трансмембранного струму натрій-кальцієвого обміну. Нейрофизиология/Neurophysiology, 1998; 30(4/5): 275-278. | |
| |
18. Манько В.В., Король Т.В., Клевець М.Ю., Демків О.Т. Дослідження Сa2+-транспортних систем секреторних клітин екзокринних залоз з використанням хлор тетрацикліну. Вісн. Харк. ун-ту, № 488. Біофіз. вісн, 2000; 6(1): 79-81. | |
| |
19. Манько В., Ларіна О., Клевець М. Залежність струму Na+-Ca2+-обміну плазматичної мембрани екзокринних секреторних клітин від функціонування Na+-K+-помпи. Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол, 2001; 27: 218-224. | |
| |
20. Манько В.В., Стельмах С.В. Вплив рутенію червоного на вміст Са2+ у тканині слинних залоз личинки Сhironomus plumosus. Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол, 2002; 29: 171-176. | |
| |
21. Слинченко Н.Н., Браткова Н.Ф., Костерин С.А., Черныш И.Г. Влияние эозина Y на каталитичемкую и функциональную активность Mg2+, ATP-зависимого кальциевого насоса плазматической мембраны гладкомышечных клеток. Биохимия, 1998; 63(6): 812- 819. | |
| |
22. Adkins C.E., Taylor C.W. Lateral inhibition of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors by cytosolic Ca2+. Current Biol, 1999; 9: 1115-1118. | |
| |
23. Ashby M.C., Craske M., Park M.K., Gerasimenko O.V. et al. Localized Ca2+ uncaging reveals polarized distribution of Ca2+-sensitive Ca2+ release sites: mechanism of unidirectional Ca2+ waves. J. Cell. Biol, 2002; 158: 283-292. | |
| |
24. Beutner G., Sharma V.K., Lin L. et al. The mitochondrial ryanodine receptor in rat heart: characterization of the subtype. Biophys. J, (Annual Meeting Abstracts), 2002; 82: 110. | |
| |
25. Bootman M. D., Lipp P. Calcium signalling: ringing changes to the "bell-shaped curve". Current Biol, 1999; 9: R876-878. | |
| |
26. Cancela J.M., Gerasimenko O.V., Gerasimenko J.V. et al. Two different but converging messenger pathways to intracellular Ca2+ release: the roles of nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate, cyclic ADP-ribose and inositol trisphosphate. EMBO J, 2000; 19(11): 2549-2557. | |
| |
27. Cannell M.B., Soeller C. Sparks of interest in cardiac excitation-contraction coupling. Trends Pharmacol. Sci, 1998; 19: 16-20. | |
| |
28. Giovannucci D.R., Groblewski G.E., Sneyd J., Yule D.I. Targeted phosphorylation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors selectively inhibits localized Ca2+ release and shapes oscillatory Ca2+ signals. J. Biol. Chem, 2000; 275(43): 33704-33711. | |
| |
29. Hajnoczky G., Hager R., Thomas A.P. Mitochondria suppress local feedback activation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors by Ca2+. J. Biol. Chem, 1999; 274: 14157-14162. | |
| |
30. Inoue M., Bridge J.H.B. Ca2+ sparks in rabbit ventricular myocytes evoked by action potentials. Involvement of clusters of L-type Ca2+ channels. Cell. Biol, 2003; 92: 532-538. | |
| |
31. Kidd J.F., Fogarty K.E., Tuft R.A., Thorn P. The role of Ca2+ feedback in shaping InsP3-evoked Ca2+ signals in mouse pancreatic acinar cells. J. Physiol, 1999; 520: 187-201. | |
| |
32. Knot H.J., Laher I., Sobie E.A. et al. Twenty years of calcium imaging: cell physiology to dye for. Molecular Interventions, 2005; 5: 112-127. | |
| |
33. Li Q., Luo X., Muallem S. Functional mapping of Ca2+ signaling complexes in plasma membrane microdomains of polarized cells. J. Biol. Chem, 2004; 279(27): 27837-27840. | |
| |
34. Lipscombe D., Madison D.V., Poenie M. et al. Imaging of cytosolic Ca2+ transients arising from Ca2+ stores and Ca2+ channels in sympathetic neurons. Neuron, 1988; 1: 355-365. | |
| |
35. Park M.K., Ashby M.C., Erdemli G. et al. Perinuclear, perigranular and sub-plasmalemmal mitochondria have distinct functions in the regulation of cellular calcium transport. EMBO J, 2001; 20(8): 1863-1874. | |
| |
36. Petersen O.H. Localization and regulation of Ca2+ entry and exit pathways in exocrine gland cells. Cell Calcium, 2003; 33: 337-344. | |
| |
37. Petersen O.H., Burdakov D., Tepikin A.Y. Polarity in intracellular calcium signaling. BioEssays, 1999; 21: 851-860. | |
| |
38. Rizzuto R., Pozzan T. Microdomains of intracellular Ca2+: molecular determinants and functional consequences. Physiol. Rev, 2006; 86: 369-408. | |
| |
39. Yao Y., Choi J., Parker I. Quantal puffs of intracellular Ca2+ evoked by inositol trisphosphate in Xenopus oocytes. J. Physiol, 1995; 482: 533-553. | |
| |
40. Zimmermann B. Control of Ins P3-induced Ca2+ oscillations in permeabilized blowfly salivary gland cells: contribution of mitochondria. J. Physiol, 2000; 525(3): 707-719. | |
| |
41. Zucchi R., Ronca-Testoni S. The sarcoplasmic reticulum Ca2+ channel/ryanodine receptor: modulation by endogenous effectors, drugs and disease states. Pharmacol. Reviews, 1997; 49(1): 1-52. |
Refbacks
- There are currently no refbacks.
Copyright (c) 2008 Studia biologica
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.