bmt802

http://www.maikonline.com/maik/showArticle.do?auid=VAFG4WQ1N1〈=ru

Биологические мембраны

- том 25, № 3, Май-Июнь 2008, С. 181-190

Полный текст: [PDF (928Kb)]

ДОЗОЗАВИСИМЫЙ ЭФФЕКТ НОКОДАЗОЛА НА ЦИТОСКЕЛЕТ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК

К. М. Смурова, А. А. Бирюкова¹, А. Д. Верин², И. Б. Алиева

Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва

¹Медицинский факультет, отдел пульмонологии и неотложной медицины, Университет Чикаго, США

²Центр сосудистой биологии, Медицинский Колледж Джорджии, Агаста, Джорджия, США

Поступила в редакцию 09.10.2007 г.

Эндотелий, выстилающий внутреннюю поверхность сосудов, выполняет барьерную функцию – регулирует проницаемость сосудистой стенки, обеспечивая обмен между циркулирующей в сосудах кровью и тканевой жидкостью. Нарушение нормальной функции (дисфункция) эндотелия связано с последовательной перестройкой цитоскелета клеток, активацией актомиозинового сокращения и, как следствие, образованием промежутков между эндотелиальными клетками. Микротрубочки являются первым эффекторным звеном в цепи реакций, приводящих к барьерной дисфункции. Дисфункция эндотелия приводит к повышению проницаемости сосудистой стенки, наблюдаемой при многих заболеваниях человека, а также является побочным эффектом лечения онкологических заболеваний препаратами, блокирующими митоз. В работе предполагалось выяснить, можно ли предотвратить побочные эффекты митостатических агентов, связанные с дисфункцией эндотелия, подобрав концентрацию митостатического агента, воздействующую на микротрубочки, но не вызывающую барьерной дисфункции эндотелия. Популяция микротрубочек в клетках эндотелия неоднородна: наряду с динамичными микротрубочками в цитоплазме присутствуют и модифицированные посттрансляционно микротрубочки – менее динамичные и более стабильные в отношении внешних воздействиий. Оказалось, что в клетках эндотелия область, занимаемая стабильными микротрубочками, весьма значительна (около трети от всей клетки), что, как мы предположили, повышает устойчивость системы микротрубочек эндотелиального монослоя к воздействиям, приводящим к барьерной дисфункции. В настоящей работе данное предположение проверяли, используя в качестве индуктора дисфункции эндотелия нокодазол. Эффект нокодазола на цитоскелет эндотелиальных клеток является дозозависимым – использование нокодазола в микромолярных концентрациях приводит к необратимым нарушениям не только барьерной функции, но и жизнедеятельности клеток, вплоть до их гибели. В наномолярных концентрациях нокодазол также вызывает увеличение проницаемости эндотелиального монослоя, однако в интервале 100–200 нМ этот процесс обратим. Нокодазол в концентрации 100 нМ вызывает частичное разрушение микротрубочек на краю клетки, но не оказывает существенного влияния на количество ацетилированных микротрубочек и актиновых филаментов. Повышение концентрации до 200 нМ приводит к значительному разрушению системы динамичных, но не ацетилированных микротрубочек, а также к увеличению содержания актиновых филаментов в центральном районе клетки. Таким образом, разрушение периферических микротрубочек запускает каскад реакций, приводящих к барьерной дисфункции эндотелия, но наличие значительного количества стабильных микротрубочек, устойчивых к наномолярным концентрациям нокодазола, позволяет клетке не только сохранить жизнеспособность, но и восстановить функциональную активность.

Список литературы

1. Lum H., Malik А.В. Mechanisms of increased endothelial permeability // Can. J. Physiol. Pharmacol. 1996. V. 74. P. 787–800.
2. Dudek S.M., Garcia J.G. Cyloskeletal regulation of pulmonary vascular permeability // J. Appl. Physiol. 2001. V. 91. P. 1487–1500.
3. Bogatcheva N.V., Garcia J.G.N., Verin A.D. Molecular mechanisms of thrombin-induced endothelial cell permeability // Biochemistry (Mosc). 2002. V. 67. № 1. P. 75–84.
4. Birukova A., Birukov K., Smurova K., Kaibuchi K., Alieva I., Garcia J.G., Verin A.2004. Novel role of microtubules in thrombin-induced endothelial barrier dysfunction // FASEB J. V. 18. P. 1879–1890.
5. Birukova A., Smurova K., Birukov K., Usatyuk P., Liu F., Kaibuchi K., Ricks-Cord A., Natarajan V., Alieva I., Garcia J.G., Verin A. Microtubule disassembly induces cytoskeletal remodeling and vascular barrier dysfunction: role of Rho-dependent mechanisms // J. Cell. Physiol. 2004. V. 201. P. 55–70.
6. Garcia J.G., Davis H.W., Patterson. C.E. Regulation of endothelial cell gap formation and barrier dysfunction: role of myosin light chain phosphorylation // J. Cell. Physiol. 1995. V. 163. P. 510–522.
7. Garcia J.G., Verin A.D., Schaphorst K.L. Regulation of thrombin-mediated endothelial cell contraction and permeability // Semin. Thromb. Hemostasis. 1996. V. 22. P. 309–315.
8. van Nieuw Amerongen G.P., van Delft S., Vermeer M.A., Collard J.G., van Hinsbergh V.W. Activation of RhoA by thrombin in endothelial hyperpermeability: role of Rho kinase and protein tyrosine kinases // Circ. Res. 2000. V. 87. P. 335–340.
9. Groeneveld A.B. Vascular pharmacology of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome // Vascul. Pharmacol. 2002. V. 39. P. 247–256.
10. Смурова К.М., Бирюкова А.А., Гарсиа Дж., Воробьев И.А., Алиева И.Б., Верин А.Д. Реорганизация системы микротрубочек в клетках легочного эндотелия в ответ на воздействие тромбина // Цитология. 2004. T. 46. № 8. C. 695–703.
11. Смурова К.М., Бирюкова А.А., Верин А.Д., Алиева И.Б. Система микротрубочек при барьерной дисфункции эндотелия – деполимеризация на краю клетки и реорганизация во внутренней цитоплазме // Цитология. 2008 . T. 49, в печати.
12. Cattan C.E., Oberg K.C. Vinorelbine tartrate-induced pulmonary edema confirmed on rechallenge // Pharmacotherapy. 1999. V. 19. № 8. P. 992–994.
13. Uoshima N., Yoshioka K., Tegoshi H., Wada S., Fujiwara Y., Satake N., Kasamatsu Y., Yokoho S. Acute respiratory failure caused by vinorelbine tartrate in a patient with non-small cell lung cancer // Intern. Med. 2001. V. 40. № 8. P. 779–782.
14. George Ph., Journey L.J., Goldstein M. Effect of vincristine on the fine structure of HeLa cell during mitosis // J. Natl. Cancer Inst. 1965. V. 35. P. 355–365.
15. Krishan A. Fine structure of the kinetochore in vinblastine sulphate-treated cells // J. Ultrastruct. Res. 1968. V. 23. P. 124–143.
16. Thilagaratnam C.N., Main J.H. Mitostatic action of vinblastine sulphate on oral epithelia of hamsters // J. Oral. Pathol. 1972. V. 1. № 2. P. 84–88.
17. Zuckerberg C., Solari A.J. Centriolar changes induced by vinblastine sulphate in the seminiferous epithelium of the mouse // Exp. Cell. Res. 1973. V. 76. P. 470–475.
18. Alieva I.B., Gorgidze L.A., Komarova Yu.A., Chernobelskaya O.A., Vorobjev I.A.Experimental model for studying the primary cilia in tissue cultured cells // Membr. Cell. Biol. 1999. V. 12. № 6. P. 895–905.
19. Verin A.D., Birukova A., Wang P., Liu F., Becker P., Birukov K., Garcia J.G.Microtubule disassembly increases endothelial cell barrier dysfunction: role of MLC phosphorylation // Am. J. Physiol.: Lung Cell Mol. Physiol. 2001. V. 281. P. L565–L574.
20. Hirsch K., Danilenko M., Giat J., Miron T., Rabinkov A., Wilchek M., Mirelman D., Levy J., Sharoni Y. Effect of purified allicin, the major ingredient of freshly crushed garlic, on cancer cell proliferation // Nutr. Cancer. 2000. V. 38. № 2. P. 245–254.
21. Oommen S., Anto R.J., Srinivas G., Karunagaran D. Allicin (from garlic) induces caspase-mediated apoptosis in cancer cells // Eur. J. Pharmacol. 2004. V. 485. № 1–3. P. 97–103.
22. Prager-Khoutorsky M., Goncharov I., Rabinkov A., Mirelman D., Geiger B., Bershadsky A.D. Allicin inhibits cell polarization, migration and division via its direct effect on microtubules // Cell. Motil. Cytoskeleton. 2007. V. 64. № 5. P. 321–337.
23. Aznar S., Fernandez-Valeron P., Espina C., Lacal J.C. Rho GTPases: potential candidates for anticancer therapy // Cancer Lett. 2004. V. 206. № 2. P. 181–191.
24. Zhang B. Rho GDP dissociation inhibitors as potential targets for anticancer treatment // Drug Resist. Updat. 2006. V. 9. № 3. P. 134–141.
25. Fritz G., Kaina B. Rho GTPases: promising cellular targets for novel anticancer drugs // Curr. Cancer Drug Targets. 2006. V. 6. № 1. P. 1–14.

PII: S0233475508030031