CC BY
31
Mustafin A.G
CELL CHROMATIN FUNCTIONAL ACTIVITY IN DIFFERENT PARTS OF NERVOUS SYSTEM: DIURNAL RHYTHM OF SENSITIVITY TO CHANGING REGIME OF MOTOR ACTIVITY
Russian national research Medical University named after N. I Pirogov, Moscow. Department of biology.
Swimming during 60±10 min. with the load, the mass of which was 1/11 of animals body mass, was accompanied with the decrease of both mezor levels and amplitude of H3 - Uridine i and H3-Leucine incorporation intensity into different parts of nervous systems. Having a variety of phase relations of matrix chromatin activity contributes to a more subtle regulation of the genetic apparatus of nerve cells at different times of the day.
Key words: daily rhythms, the synthesis of RNA and proteins, the population of nerve cells, the clocks of the environment
Мустафин А.Г.
СУТОЧНЫЙ РИТМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ХРОМАТИНА КЛЕТОК РАЗНЫХ ОТДЕЛОВ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ К ИЗМЕНЕННОМУ РЕЖИМУ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова. Кафедра биологии. Москва.
Плавание в течение 60±10 мин с грузом, масса которого составляла 1/п массы тела животного сопровождалась смещением акрофаз и снижением уровня мезоров и амплитуд интенсивности включения 3Н-уридина и 3Н-лейцина в суммарные РНК и белки, клеток срезов разных отделов нервной системы крыс. Наличие разнообразных фазовых отношений ритмов матричной активности хроматина способствует более тонкому регулированию работы генетического аппарата нервных клеток в разные периоды суток.
Ключевые слова: суточные ритмы, синтез РНК и белков, популяции нервных клеток, синхронизирующие влияния среды.
У контрольных крыс (самцы Wistar) нами обнаружены монофазные суточные ритмы транскрипции и трансляции клеток срезов спинномозговых (СМУ) и краниальных шейных симпатических (КШСГ) ганглиев, поясничного утолщения спинного мозга (СМ), коры мозжечка (М), супрахиаз-
матических ядер гипоталамуса (СХЯ), зрительной (ЗК) и соматосенсорной (СК) области коры большого мозга. Плавание в течение 60± 10 мин с грузом, масса которого составляла 1/11 массы тела животного сопровождалось снижением уровня мезоров и амплитуд интенсивности включения 3Н-ури-дина клетками СМУ, КШСГ, СХЯ и ЗК сразу
~ 192 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
же после прекращения физической нагрузки. Эффект подавления активности генома сохраняется в течение одного часа отдыха и только через 2 часа после прекращения плавания достигает значений достоверно не отличающихся от величин среднесуточных показателей, характерных для контрольных животных.
При анализе изменений мезора и амплитуды суточных ритмов матричной активности хроматина М выявлены значительные отличия влияния физической нагрузки. Так после окончания плавания и через 1, 2 ч отдыха было обнаружено увеличение среднесуточных показателей интенсивности синтеза первичных генных продуктов, а также возрастание амплитуды исходных колебаний от 50-400%. Сходные, но количественно менее выраженные изменения показателей ритмов транскрипции и трансляции характерны для клеток СМ и СК. Этот результат устанавливает тот факт, что в формировании суточных колебаний функционирования генетического и белоксинтезирующего аппаратов нервных клеток при фотопериодиче-ской и двигательной синхронизации биоритмов участвуют различные нейрофизиологические механизмы. Полученные результаты свидетельствуют также о том, что суточные характеристики матричной активности генома нервных клеток указанных популяций в большей степени зависят от изменений режима двигательной активности как фактора синхронизации биоритмов. Количественные характеристики суточной деятельности функциональных систем поддержания оптимального для метаболизма уровня образования генных продуктов характеризуются неодинаковой чувствительностью к двигательному и фотопериодическому синхронизирующему влиянию
Таким образом, метаболизм РНК и белков в клетках нервной системы зависит от функциональных особенностей ее отделов: синтез суммарных РНК и белков в нерв-
ных клетках усиливается не сразу после активации плаванием, а в последующий восстановительный период, и протекает фазно. Кинетические кривые изменения активности генетического и белоксинтезирующего аппаратов активированных нервных клеток характеризуются волнообразным течением, в постактивационный период колебания функциональной активности генома нервных клеток в большей степени подчинены закономерностям восстановительного процесса, чем механизмам регуляции суточных ритмов. Наличие разнообразных фазовых отношений ритмов матричной активности хроматина и чувствительности к различным воздействиям способствует более тонкому регулированию работы генетического аппарата нервных клеток в разные периоды суток.
Влияние мышечной деятельности приводит к изменению фазовой архитектоники циркадной системы, проявляющейся в сдвигах по фазе ритмов интенсивности включения меченых предшественников включающихся в суммарные РНК и белки. Если сравнить длительность внутренних акрофаз расчетных максимумов интенсивности включения 3Н-уридина и 3Н-лейцина в суммарные РНК и белки, то можно отметить, что временной интервал их разделяющий значительно уменьшается сразу после прекращения плавания или через 1 ч отдыха, затем он значительно возрастает превышая величины, характерные для контрольных животных. Следовательно, в условиях повышенной функциональной активности ряда популяций клеток мозга крыс взаимосвязи суточных ритмов активности генетического аппарата изменяются. Вполне вероятно, что активация генов с последующей транскрипцией ДНК в пре-РНК сопровождается ускорением процессинга и сплайсинга пре-РНК, последующего транспорта зрелых РНК к месту синтеза белка и трансляции их в аминокислотные последовательности.
—--------------------------------—
~ 193 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ - головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).
