Анотація до роботи:

Копач О.В. Роль ендоплазматичного ретикулуму у регуляції внутрішньоклітинної Са²⁺-сигналізації та функціонування ацинарних клітин підщелепної слинної залози. – Рукопис.

Дисертація присвячена комплексному дослідженню механізмів вивільнення Са²⁺ із внутрішньоклітинних депо ацинарних клітин підщелепної слинної залози щурів.

В умовах досліду in vivo та in vitro показано кальцієву залежність секреторних відповідей ацинарних клітин підщелепної слинної залози при активації М-холінорецепторів. Розроблено експериментальні моделі для реєстрації [Са²⁺]_ЕР у пермеабілізованих ацинарних клітинах та доведено їх адекватність для дослідження гомеостазу Са²⁺ у внутрішньоклітинних депо та Са²⁺-залежного екзоцитозу. Шляхом реєстрації зміни [Са²⁺]_ЕР досліджено властивості та регуляцію InsP₃-чутливих та ріанодинових рецепторів ЕР. Доведено участь ріанодинових рецепторів у [Ca²⁺]_i-сигналізації в ацинарних клітинах. Показано, що в ацинарних клітинах підщелепної слинної залози основним шляхом пасивного витоку Са²⁺ з ЕР є транслоконовий комплекс. Кількісно оцінено депо-керований вхід Са²⁺ в ацинарні клітини та виявлено важливу фізіологічну роль мітохондрій у його регуляції. Проведено ультраструктурний аналіз ацинарних клітин підщелепної слинної залози та виявлено локалізацію мітохондрій у безпосередній близькості до ЕР та у базальному полюсі клітини. Постулюється важлива фізіологічна роль колокалізації мітохондрій, Са²⁺-АТФаз та ріанодинових рецепторів у визначенні просторово-часових параметрів [Ca²⁺]_i-сигналізації.

У дисертації відповідно до поставленої мети та завдань проведено дослідження функціонування Са²⁺-транспортних систем мембран внутрішньоклітинних органел ацинарних клітин підщелепної слинної залози та з’ясовано механізми вивільнення Са²⁺ з ЕР, що дозволяє значно розширити уявлення про роль ЕР у Са²⁺-сигналізації та функціонуванні секреторних клітин слинних залоз.

1. На основі аналізу змін параметрів слиновиділення in vivo та сумарного вмісту кальцію in vitro показано, що холінергічна стимуляція призводить до кальцій-залежних змін у функціонуванні ацинарних клітин підщелепної слинної залози щурів.

2. Розроблено методичний підхід для реєстрації концентрації Са²⁺ в ЕР пермеабілізованих ацинарних клітин та доведено його адекватність для вивчення Са²⁺-залежних механізмів регулювання екзоцитозу, змін Са²⁺-гомеостазу у внутрішньоклітинних органелах, а також перебігу [Ca²⁺]_i-сигналізації, опосередкованої активацією рецепторів ПМ.

3. Виявлено, що в ацинарних клітинах підщелепної слинної залози функціонують два типи ІnsР₃-чутливого депо Са²⁺: тапсигаргін-чутливе та тапсигаргін-нечутливе. Активація ІnsР₃-рецепторів викликає зменшення [Ca²⁺]_ЕР (ЕС₅₀ за ІnsР₃ становить 1,3 ± 0,21 мкмоль/л), яке регулюється кальцієм з максимумом при фізіологічній [Ca²⁺]_i (100 нмоль/л) та модулюється АТФ: посилюється АТФ у низьких концентраціях (<1 ммоль/л), пригнічується – у високих (>1 ммоль/л).

4. В ацинарних клітинах підщелепної слинної залози доведено наявність функціонально-активних ріанодинових рецепторів (ЕС₅₀ за кофеїном становить 7,3 ± 1,1 ммоль/л), які є нечутливими до гепарину, блокуються ріанодином та дозо-залежно регулюються іонізованим кальцієм з максимумом при [Ca²⁺]_i = 400 нмоль/л. Виявлено фізіологічну роль мітохондрій у захопленні Са²⁺, що вивільняється з ЕР при активації ріанодинових рецепторів.

5. Основним шляхом пасивного витоку кальцію з ЕР, який компенсується роботою Са²⁺-АТФази мембрани ЕР, є транслоконова пора.

6. Активація депо-керованого входу Са²⁺ в ацинарні клітини відбувається незалежно від способу спустошення кальцієм депо ЕР (ІnsР₃-чутливого чи тапсигаргін-індукованого). Рівень та швидкість депо-керованого входу Са²⁺ зменшуються при блокуванні мітохондрій, що свідчить про їх ключову фізіологічну роль у регуляції входу Са²⁺ в ацинарні клітини підщелепної слинної залози.

7. Електронно-мікроскопічне дослідження ультраструктури ацинарних клітин підщелепної слинної залози виявило розташування мітохондрій у безпосередній близькості до ЕР та їх локалізацію під ПМ у базальному полюсі клітини, що підтверджує важливу фізіологічну роль колокалізації Са²⁺-транспортних систем у процесах перебігу внутрішньоклітинної Са²⁺-сигналізації та регуляції слиновиділення.

Публікації автора:

1. Fedirko N., Kopach O., Kruglikov I., Kostyuk P., Voitenko N. Imaging of intrareticular calcium concentration in permeabilized cells // Neurophysiology. – 2003. – Т. 35, № 3/4. – С. 345-346 (Здобувач провела дослідження по вивченню зміни сумарного вмісту кальцію в ацинарних клітинах, брала участь в аналізі даних та їх обговоренні).

2. Копач О.В., Кругликов І.А., Войтенко Н.В., Костюк П.Г., Федірко Н.В. Пермеабілізовані клітини слинних залоз, як модель для вивчення кальцій-транспортних систем мембрани ендоплазматичного ретикулуму // Фізіол. журнал. – 2003. – Т. 49, № 5. – С. 31-42 (Здобувач провела дослідження зміни сумарного вмісту кальцію, брала участь в обговоренні даних та їх узагальненні, написанні та оформленні статті).

3. Копач О.В., Федірко Н.В., Кругликов І.А., Войтенко Н.В., Костюк П.Г. Зміни функціонування підщелепної слинної залози щурів за умов експериментально-індукованого діабету // Клінічна та експериментальна медицина. – 2004. – Т. 3, № 2. – С. 462-463 (Здобувач провела всі дослідження та статистичну обробку даних).

4. Копач О., Федірко Н. Кальцій-залежні зміни функціонування ацинарних клітин слинних залоз при дії агоністів холінергічної природи // Вісник Львів. ун-ту, Серія біологічна. – 2004. – Вип. 37. – С. 205-212 (Здобувач провела всі дослідження та опрацювання даних, проаналізувала літературні джерела, взяла участь у написанні статті).

5. Копач О.В., Кругликов І.А., Войтенко Н.В., Федірко Н.В. Тапсигаргінчутливе та нечутливе внутрішньоклітинне кальцієве депо в ацинарних клітинах підщелепної слинної залози щурів // Фізіол. журнал. – 2005. – Т. 51, № 1. – С. 62-70 (Здобувач провела всі дослідження та опрацювання результатів, взяла участь у написанні статті).

6. Kопач O., Федірко Н. Пермеабілізовані ацинарні секреторні клітини слинних залоз як модель вивчення Са²⁺-транспортних систем мембрани внутрішньоклітинних структур // Збірник тез доповідей VII міжнародного медичного конгресу студентів та молодих учених, 21-23 травня 2003 р., м. Тернопіль. – Тернопіль. – 2003. – С. 202 (Здобувач провела дослідження, взяла участь в опрацюванні даних та написанні тез, представила доповідь на конференції).

7. Копач О., Федірко Н., Кругліков І., Войтенко Н., Костюк П. Пуринергічна внутрішньоклітинна Са²⁺-сигналізація у ацинарних клітинах слинних залоз щурів // Установчий з’їзд українського товариства клітинної біології, 25-28 квітня 2004 р., м. Львів. – Львів. – 2004. – С. 35 (Здобувач взяла участь у проведенні досліджень, аналізі даних, написанні тез, представила стендову доповідь на конференції).

8. Kopach O.V., Kruglikov I.A., Kostyuk P.G., Fedirko N.V., Voitenko N.V.. Caffeine- induced changes of intrareticular Ca²⁺ homeostasis in rat submandibular salivary cells // IBRO-advanced school of neuroscience “Receptors, Channels, Messengers”, September 16-28 2004, Yalta (Ukraine). – Р. 17 (Здобувач провела дослідження та опрацювання даних, взяла участь у написанні та перекладі тез, представила доповідь на конференції).

9. Копач О.В., Федірко Н.В. Тапсигаргін-індуковані зміни Са²⁺-гомеостазу у секреторних клітинах підщелепної слинної залози щурів // І Українська наукова конференція “Прoблеми бiологiчної і медичної фізики”, 20-22 вересня 2004 р., м. Харків. – Xapків. – 2004. – С. 143 (Здобувач провела всі дослідження, взяла участь в аналізі даних, написанні тез).

10. Копач О.В., Федірко Н.В., Войтенко Н.В. Функціонування кофеїн-чутливого Са²⁺ депо ендоплазматичного ретикулуму у секреторних клітинах підщелепної слинної залози щурів // Матеріали міжнародної конференції “Клітинні та субклітинні механізми функціонування травної системи”, 7-9 жовтня 2004 р., м. Львів. – Львів. – 2004. – С. 37 (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку даних, взяла участь в написанні тез, представила стендову доповідь на конференції).

11. Fedirko N., Kruglikov I., Kopach O., Vats J., Voitenko N.. Changes in functioning of rat submandibular salivary gland under streptozotocin-induced diabetes are associated with alterations of Ca²⁺ signaling and Ca²⁺ transporting pumps // XXXV IUPS Congress, 31 March-1 April 2005, San Diego, USA. (Здобувач провела частину досліджень та статистичну обробку результатів).

12. Kopach O., Kruglikov I., Voitenko N., Fedirko N. Caffeine-induced changes of Ca²⁺ homeostasis in rat submandibular salivary cells // Regional Biophysics Meeting, 16-20 March 2005, Zrece, Slovenija. – P. 42 (Здобувач самостійно провела дослідження та статистичну обробку даних, взяла участь в їх аналізі, написанні та перекладі тез).

13. Копач О.В., Войтенко Н.В., Федірко Н.В. Депо-керований вхід кальцію у секреторні клітин щурів // III конференція Українського товариства нейронаук, 22-25 травня 2005, м. Донецьк. – Нейронауки: теорет. і клін. аспекти. – Т.1, № 1. – 2005. – С. 54. (Здобувач провел всі дослідження, взяла участь у написанні тез).

14. Fedirko N.V., Kopach O.V., Kostyuk P.G., Voitenko N.V. Store-operated Ca²⁺ entry is regulated by mitochondria in acinar cells of rat submandibular salivary gland // 15-th IUPAB & 5-th EBSA International Biophysics Congress, August 27-Sept. 1 2005, Montpellier, France. – Europ. Biophys. J. – Vol. 34, № 6. – Р. 544. (Здобувач провела дослідження та опрацювання даних, взяла участь в аналізі та інтерпретації результатів).

15. Kopach O.V., Voitenko N.V., Fedirko N.V. Basal Ca²⁺ leak from endoplasmic reticulum of sub-mandibular acinar cells // 15-th IUPAB & 5-th EBSA International Biophysics Congress, August, 27- Semp. 1 2005, Montpellier, France. – Europ. Biophys. J. – Vol. 34, № 6. – Р. 803. (Здобувач самостійно провела дослідження та опрацювання даних, взяла участь в написанні тез, представила стендову доповідь на конференції).