CC BY
36
Стимулирующий эффект указанных бактерий-
стимуляторов также проявлялся в отношении антагонизма других штаммов лактобацилл, в т.ч. из препарата «Аципол». Так, например, АА пробиотической L. acidophilus в контроле составила 38+3%, которая повышалась при влиянии Streptococcus sp. 2 - на 20+4%, E. faecium «Бифиформ» - на 18+3%, Staphylococcus sp. 2 (КОС) - на 14+2% (для всех р<0,05), Corynebacterium sp. 1 - на 8+0,5% (р>0,05).
Основываясь на данных по стимуляции АА бактерий-представителей нормальной микрофлоры человека и штаммов-пробиотиков предложено использовать микробные стимуляторы бактериального антагонизма (МСБА) для получения новых и усовершенствования существующих про-, пре- и синбиотиков, БАД и функциональных продуктов питания, отличающихся от известных стимулирующим действием на антагонизм интересующего микроорганизма [4,5]. Характеристики МСБА указаны в таблице.
Таблица
Сравнительная характеристика существующих противоинфекционных препаратов и предлагаемых МСБА
Класс биопрепарата Состав Основной механизм действия Недостатки
СУЩЕСТВУЮЩИЕ
антибиотики микробные метаболиты (пенициллин, грамицидин и др.) прямое антимикробное, губительное развитие дисбио-зов, токсическое действие на организм, аллергия
пробиотики живые микроорганизмы («Лактобактерин», «Бифидумбактерин» и др.) антагонизм к патогенам антагонизм к нормальной микрофлоре пациента, невысокая эффективность
пребиотики олигосахара растительного и искусственного происхождения, микробные метаболиты и их синтетические аналоги («Хилакфорте», «Актофлор», «Микростим», «По- стимуляция ростовых свойств микроорганизмов возможна стимуляция роста возбудителей инфекций
вакцины клеточные компоненты микроорганизмов, токсины стимуляция иммунитета аллергия, невыраженный местный иммунитет
ПРЕДЛАГАЕМЫЙ
МСБА применение - в виде про-, пре-, синбиотиков, БАД и функциональных продуктов питания клеточные компоненты микроорганизмов и живые микроорганизмы-продуценты МСБА повышение защитного потенциала внешних покровов и слизистых оболочек макроорганизма за счет стимуляции антагонизма нормальной микрофлоры индивидуума, усиление местного иммунитета
В итоге, получены приоритетные данные по микробной стимуляции бактериального антагонизма, на основании которых предложены принципиально новые противоинфекционные средства, механизм действия которых будет основан не на прямом антимикробном действии или стимуляции роста, а на способности усиливать продукцию антимикробных веществ у определенных представителей индигенной микрофлоры индивидуума или пробиотических бактерий. Использование МСБА позволит преодолеть недостатки антибиотикотерапии, повысить эффективность имеющихся пробиотиков, улучшить качество лечебнопрофилактических мероприятий с использованием биопрепаратов и, в целом, позволит поддерживать высокую устойчивость населения к заболеваниям микробной этиологии, а также восполнить дефицит отечественных противоинфекционных средств.
Отдельный интерес представляет возможность получения пре- и пробиотиков из нетрадиционных для этих целей бактерий -Staphylococcus sp., Streptococcus sp. и Corynebacterium sp., выделение из которых индивидуальных МСБА, в частности, позволит решить ограничения в их применении, связанные с патогенностью.
Литература
1. Бухарин О.В. и др. // Клин. микробиол. антимикроб. хи-миотер., 2010.- Т.12.- №4.- С.347-352.
2. Вахитов Т.Я. и др. // Журн. микробиол., 2001.- №3. С.80-
83.
3. Пат. №2291192 РФ. Стимулятор роста микроорганизмов «Полифлор» и препарат для лечения желудочно-кишечного тракта / Вахитов Т.Я., Петров Л.Н., Бондаренко В.М., Шалаева О.Н. //
Б.и. №1. 10.01.2007.
4. Пат. 2376381 РФ. Способ определения способности микроорганизмов регулировать антагонистическую активность бактерий / Бухарин О.В., Семенов А.В., Черкасов С.В., Сгибнев А.В. // Б.и.. №35. 20.12.2009.
5. Семенов А.В. и др. // Бюлл. эксп. биол. и мед.. 2007. №11. С. 545-548.
6. Семенов А. В. // Вестник Оренбургского гос. ун-та. 2009. №12. С. 115-117.
7. Barefoot S.F. et al. // Appl. Environ. Microbiol. 1994. Vol.60. №10. Р.3522-3528.
8. Maldonado A. et al. // Arch. Microbiol. 2004. №181. Р. 8-16.
MICROBE STIMULATORS OF BACTERIAL ANTAGONISM - PERSPECTIVE MEANS FOR THERAPY AND PROPHYLACTICS OF INFECTIOUS DISEASES
A.V.SEMENOV
Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Ural Branch of Russian Academy of Sciences, Orenburg
For therapy and prophylactics of infectious diseases it is offered to use bacterial antagonism stimulators on the basis of microbe metabolites and cultures of their producers, enhancing protective potential of an individual norm flora. The possibility of obtaining prebiotics and prebiotics from bacteria non-traditional for these purposes - Staphylococcus sp. is., Streptococcus sp. and Corynebacterium sp. is discussed. Key words: antagonism, probiotic, prebiotic.
УДК 611.441±544.032.65
ОРГАНИЗАЦИЯ ТУБУЛЯРНЫХ СТРУКТУР СЕКРЕТОРНОГО ПУТИ ФИБРОБЛАСТОВ ЖИВОТНЫХ РАЗНЫХ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ГРУПП
И.С. СЕСОРОВА*
В статье анализируется организация тубулярных структур в комплексе Гольджи фибробластов животных разных систематических групп. Доказывается существование прямых соединений между компартментами одной и соседних диктиосом и обсуждается возможная роль тубулярных структур во внутриклеточном транспорте. Ключевые слова: комплекс Гольджи, внутриклеточный транспорт, морфология.
Комплекс Гольджи (КГ) - центральная органелла секреторного пути клетки, изменения в работе которой могут привести к нарушению функций самых различных тканей и органов. Активное изучение КГ на протяжении более чем 100 лет позволило понять основные этапы секреторного транспорта, выявить и охарактеризовать большое количество молекул, обеспечивающих, или принимающих участие в секреции [7]. Однако, несмотря на значительные достижения в данной области клеточной биологии, остаются спорными вопросы, касающиеся структурно-функциональных основ секреции, т.е. каким образом сложные молекулярные взаимодействия организуются в пространстве клетки. Именно структурные аспекты функционирования комплекса Гольджи и составляют суть разногласий ученых. В течение многих лет обсуждались модели секреторного транспорта, в которых ключевая роль переносчика молекул отдавалась 50-60 нм пузырькам - везикулам [3]. Однако, в последние годы, благодаря развитию высокоразрешающих методов световой и электронной микроскопии стали появляться доказательства существования между мембранами секреторного пути непрерывных соединений, на основании которых были предложены ряд моделей перемещения транспортируемого белка через КГ с их участием [4,8].
Цель исследования - характеристика тубулярных структур КГ в фибробластах животных и поиск непрерывных тубулярных соединений между мембранами секреторного пути.
Материалы и методы исследования. В работе использовались фибробласты животных: дождевого червя (Lumbricus terrestris) - Annelida; лягушки травяной (Rana temporaria) - Amphibia; карася серебряного (Carassius auratus) - Pisces; сверчка (Gryllus bimaculatus) - Insecta; ципленка - Аvis; клеточной линии фибробластов кожи человека (HF) - Mammalia. Фибробласты изучались с помощью трансмиссионной электронной микроско-
* ГОУ ВПО ИвГМА Минздравсоцразвития России, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса 8, E-mail: [email protected]
пии (ТЭМ) нативных препаратов и компьютерной электронной томографии. Морфологическая идентификация структур проводилась по следующим критериям: мембранные профили, находящиеся латерально на уровне цистерн стопки, и имеющие отношение длины к ширине >1,5 расценивались как тубулярные структуры; правильные круглые профили диаметр 50-65 нм идентифицировались как везикулярные профили [5].
Результаты и их обсуждение. Тубулярные структуры в КГ фибробластов располагаются на латеральном крае стопки, на уровне цис- и медиальных мешочков (рис. 1,а). Часто тубулярные структуры одной стопки переходят в аналогичные структуры соседней стопки, связывая, таким образом, диктиосомы между собой в своеобразную мембранную «ленту», локализующуюся вокруг центра организации микротрубочек (ЦОМ) (рис.1, а). Такой тип расположения органеллы, показанный в клетках человека, цыпленка, карася серебряного, лягушки травяной, червя дождевого, можно определить как центросомальный лентовидный. Однако в фибробластах сверчка и моллюска тубулярные структуры не соединяют соседние диктиосомы, поэтому стопки расположены так же вокруг ЦОМ, но дискретно, не образуя лентовидной структуры (центросомальный диспергированный тип) (рис. 1,б). Совокупность тубулярных структур в КГ получила название «некомпактной» зоны органеллы, которая выражена в фибробластах животных по-разному: в меньшей степени в фиб-робластах человека и цыпленка (рис.1,в) и, напротив, хорошо сформирована в фибробластах карася серебряного и лягушки травяной (рис.1,а).
Рис. 1: а - КГ фибробласта сухожилья лягушки травяной: Д - диктиосома, ТС - тубулярные структуры; б - КГ фибробласта моллюска р. Физа; в - КГ фибробласта человека; г - КГ фибробласта дождевого червя: стрелкой обозначены трубочки между медиальными цистернами. ТЭМ
На ультратонких срезах в структуре КГ фибробластов животных были выявлены прямые мембранные соединения между мешочками как одного вида (гомотипические), так и гетеротипи-ческие соединения между цис- и медиальными мешочками соседних диктиосом КГ (рис.1). Кроме того обнаружены тубулярные связи между цистернами эндоплазматического ретикулюма и цис- мешочком КГ, а так же между мешочками одной стопки (рис. 1,в). В КГ фибробластов лягушки травяной мы зафиксировали тубулярные соединения транс- сети и плазматической мембраны (рис. 2).
Анализ полученных томограмм КГ фибробластов человека подтвердил существование прямых соединений соседних диктиосом мембранами тубулярных структур (рис. 3, а, б, в, г). Кроме того, на виртуальных срезах и с помощью трехмерной реконструкции было выявлено продолжение большинства округлых профилей, ассоциированных с диктиосомой КГ, в мембранную трубочку, при этом свободные округлые профили были представлены в единичном количестве, не более 4-5 на 300 нм срез.
Рис. 2. КГ - фибробластов лягушки травяной стрелкой обозначены трубочки между транс- мешочком и плазматической мембраной ТЭМ.
Рис. 3. Серийные виртуальные срезы фибробласта кожи человека: а - черной стрелкой обозначены везикулярные профили; стрелка синего цвета указывает на перфорацию в цистерне; б - стрелка черного цвета указывает на трубочки на месте локализации везикул предыдущего среза; стрелка синего цвета указывает на отсутствие фенестр в цистерне; в,г - стрелкой обозначены тубулярные профили между двумя стопками КГ. Бар, 50 нм.
Тубулярные структуры присутствуют в КГ всех изученных групп животных. Однако проведенный анализ показал их разную выраженность в КГ фибробластов животных разных систематических групп и в клетках культуры ткани человека, что может быть связано с экологическими особенностями животных. Низкий процент мембран, приходящийся на тубулярные структуры в КГ моллюска и сверчка и отсутствие между диктиосомами прямых соединений, отражает центросомальный диспергированный тип расположения КГ, что связано, по-видимому, с изменением секреторной функции фибробластов у этих животных.
В проведенном исследовании мы подтвердили существование прямых соединений между тубулярными структурами КГ у животных разных видов и в фибробластах человека, которые формируют морфологическую связь между разными компар-тментами секреторного пути клетки.
В обсуждаемых учеными моделях секреторного транспорта тубулярные структуры КГ долгое время не брались в расчет. Прямые тубулярные связи выявлялись не часто, и оставалось не ясным, являются они временными или постоянными структурами и какую роль играют в секреторном транспорте.
С появлением доказательств существования связей между цистернами [9,2], в литературе начинает обсуждаться участие тубулярных структур в механизмах секреторного транспорта [10]. Действительно, если КГ представляет собой единую мембранную ленту стопок цистерн, имеющую постоянные или постоянно образующиеся связи, то растворимые молекулы могли бы переме-
щаться люминально по соединяющим компартменты трубочкам, а мембранные белки перемещаться вдоль непрерывных коммуникаций латеральной диффузией. Однако такое допущение подразумевает существование довольно сложного механизма (или механизмов), разграничивающего транспортные пути различных молекул - ферментов, рецепторов, секреторных белков и др. Один из возможных способов белковой изоляции может основываться на разной толщине мембран цистерн КГ, которая увеличивается от цис- к транс-полюсу. Мембраны большей толщины способны исключать мембранные белки с более короткими трансмембранными доменами, чем сама мембрана [1].
В основе другого механизма разграничения транспортных путей может лежать не постоянный характер тубулярных соединений, которые могли бы формироваться с участием определенных молекулярных механизмов, существовать некоторое время, а затем диссоциировать [6].
Кроме того, прямые соединения между компартментами КГ позволят мембранным липидам перемещаться вдоль секреторного пути, меняя состав и свойства мембран, а так же, возможно, и форму. Так, например, диффузия холестерина из эндосом в транс-цистерну может привести к вытеснению из них ферментов в проксимальную цистерну с менее толстой стенкой, а так же стимулировать при этом процесс созревания цистерн стопки и превращения транс- цистерны в мембранные трубочки. Поэтому, перераспределение липидов по мембранным непрерывностям может быть одним из механизмов изменения морфологической структуры органеллы.
Выводы:
1. Тубулярные структуры в КГ фибробластов животных располагаются на латеральном крае стопки, на уровне цис- и медиальных мешочков и имеют разную степень выраженности, что связано, по - видимому, с особенностями секреторной функции клеток у животных разных систематических групп и экологических условий.
2. Электронномикроскопически доказано существование прямых мембранных соединений между структурами секреторного пути: эндоплазматическим ретикулюмом и первой цистерной КГ; между цистернами одной стопки; между медиальными цистернами соседних стопок; между последней цистерной стопки и плазматической мембраной.
3. Необходимы дальнейшие исследования по изучению роли молекулярных участников секреторного транспорта на разных его этапах.
Литература
1. Cluett, E. B., E. Kuismanen, and C. E. Machamer. 1997. Heterogeneous distribution of the unusual phospholipid semilysobis-phosphatidic acid through the Golgi complex // Mol. Biol. Cell.- 8: 2233-2240.
2. Clermont, Y., A. Rambourg, and L. Hermo. 1994. Connections between the various elements of the cis- and mid-compartments of the Golgi apparatus of early rat spermatids// Anat. Rec.- 240: 469480.
3. Franke W.W., Morre D.J., Deumling B., Cheetham R.D., Kartenbeck J., Jarasch E.D., Zengtraf H.W. Synthesis and turnover of membrane protein in rat liver: an examination of the membrane flow hypothesis.//Z. Naturforsh. B.- 1971.- v. 25.- p. 1031-1039.
4. Ladinsky, M. S., D. N. Mastronarde, J. R. McIntosh, K. E. Howell, and L. A. Staehelin. 1999. Golgi structure in three dimensions: functional insights from the normal rat kidney cell.//J. Cell Biol.- 144: 1135-1149.
5. Marsh, B. J., D. N. Mastronarde, K. F. Buttle, K. E. Howell, and J. R. McIntosh. 2001. Organellar relationships in the Golgi region of the pancreatic beta cell line, HIT-T15, visualized by high resolution electron tomography.//Proc. Natl. Acad. Sci.- U. S. A.- 98: 2399-2406.
6. Mironov, A. A., G. V. Beznoussenko, P. Nicoziani, O. Martella, A. Trucco, H. S. Kweon, D. Di Giandomenico, R. S. Polishchuk, A. Fusella, P. Lupetti, E. G. Berger, W. J. Geerts, A. J. Koster, K. N. Burger, and A. Luini. 2001. Small cargo proteins and large aggregates can traverse the Golgi by a common mechanism without leaving the lumen of cisternae.//J. Cell Biol.- 155: 12251238.
7. Mironov A. end Pavelka M. The Golgi Apparatus. State of the Camillo Golgis discovery.//SpringerWienYork.- 2008. 716 p.
8. Mironov AA., Beznoussenko G.V., Polishchuk R.S., Trucco A. Intra-Golgi transport: a way to a new paradigm? // Bio-chim.Biophys. Asta.- 2005.- Vol. 10.- № 1744 (3).- p. 340-50.
9. Rambourg A., Clermont Y., Marraund A. Three-dimensional structure of the osmium-impregnated Golgi-apparatus as seen in the high voltage electron microscope//Am. J.- 1974.- v. 140.-p. 27.
10. Trucco, A., Polishchuk, R.S., Martella, O., Di Pentima, A., Fusella, A., Di Giandomenico, Pietro, E., Beznoussenko, G. V., Polishchuk, E.V., Baldassarre, M., Buccione, R., Geerts, W.J., Koster, A.J., Burger, K.N.J., Mironov, A.A., Luin, A. Secretory traffic triggersthe formation of tubular continuities across Golgi sub-compartments. // Nat Cell Biol.- 2004.- v. 6.- p.1071-1081.
THE ORGANIZATION OF THE SECRETORY PATHWAY TUBULAR
STRUCTURES OF ANIMAL FIBROBLASTS OF DIFFERENT TAXONOMIC GROUPS
I.S. SESOROVA Ivanovo State Medical Academy
The organization of tubular structures in the Golgi fibroblasts animals of different taxonomic groups is analyzed in this article. The existence of direct connections of compartments of one and neighboring ones with dictyosomes is proved. The possible role of Golgi tubule in intracellular transport is discussed.
Key words: Golgi, intracellular transport, morphology.
УДК 616.344+616.42:615.277.3
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СТЕНКИ ПОДВЗДОШНОЙ КИШКИ И ЕЁ ЛИМФАТИЧЕСКОГО РЕГИОНА, ВЫЗВАННЫЕ ВВЕДЕНИЕМ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ПРЕПАРАТА «БОРТЕЗОМИБ»
Н.И. СИДЕНКО, И.Н. ПУТАЛОВА*
Внутрибрюшинное введение подопытным крысам противоопухолевого препарата «бортезомиб» (1 курс) вызывает структурные изменения стенки тонкой кишки, её лимфоносных путей и регионарных лимфоидных структур. Выявленные преобразования различаются сроком возникновения, степенью выраженности, продолжительностью. Несмотря на то, что они свидетельствуют о повышении антигенной нагрузки на лимфатический регион кишки, эти изменения носят в интактном организме обратимый характер.
Ключевые слова: стенка подвздошной кишки, лимфатический регион, бортезомиб.
Известно, что развитие любого патологического процесса в организме сопровождается накоплением в интерстиции токсических веществ. Именно лимфатическая система осуществляет непрерывный дренаж тканей, а в регионарных лимфоидных скоплениях и лимфатических узлах происходит биофизическая, биохимическая, иммунобиологическая детоксикация тканевой жидкости и лимфы [1,2,3,5]. Поэтому от состояния дренажно-детоксикационной функции лимфатической системы зависит исход и прогноз любого патологического процесса [1,4].
Химиотерапия занимает важное место в лечении онкологических заболеваний. Несмотря на большое значение лимфатической системы и лимфоидных органов в поддержании гомеостаза, изменения в них после различных методов химиотерапии остаются во многом не изучены. Известно, что одни химиотерапевтические препараты вызывают иммуносупрессию, а другие способствуют иммуностимуляции [8,9,13,15].
Бортезомиб - это новый противоопухолевый препарат, направленный на подавление активности протеосомы [14]. Поскольку активность протеосомы влияет на множество процессов, исследования структурных изменений тканей организма при воздействии бортезомиба продолжаются [12]. Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что химиотерапия часто вызывает поражение тканей тонкой и толстой кишки [6,7,8]. Причинами этого большинство авторов считают развитие ней-тропении и снижение иммунитета в целом [10,11]. Необходим поиск методов сохранения и восстановления нарушенных структуры и функций лимфоидных органов без снижения противоопухолевого действия химиопрепаратов.
* ГОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Минздрав-соцразвития России, кафедра анатомии человека, 644043, г. Омск, ул. Партизанская, 20, (3812) 24-43-84
