Главная



Иммунология и вакцинация

Изменения концентраций циклических нуклеотидов

В самых разнообразных клетках регуляторные сигналы, инициированные гормонами и другими лигандами, связывающимися с рецепторами на плазматической мембране, передаются в клетку с помощью циклических нуклеотидов. Рецепторы всех типов, участвующие в связывании лиганда, могут предпочтительно активировать либо аденилат-циклазу, либо гуанилат-циклазу — ферменты, локализованные во внутреннем слое плазматической мембраны. В результате этой активации, осуществляемой с помощью Са2+-зависимого механизма, происходит синтез, соответственно либо циклического аденозин-3', 5'-монофосфата (сАМР), либо циклического гуанозин-3', 5'-монофосфата (cGMP) Эти так называемые вторые посредники часто оказывают противоположное действие на многие клеточные процессы. Внутриклеточные концентрации циклических нуклеотидов регулируются также путем их расщепления фосфодиэстеразами. сАМР и cGMP, по-видимому, оказывают свое действие, связываясь с регуляторными субъединицами протеинкиназных комплексов, в которых каталитические субъединицы затем переносят фосфаты на определенные ферменты. Именно активацией нескольких ферментов путем фосфорилирования можно, по- видимому, объяснить способность рецепторов одного типа инициировать в клетке сложный каскад расходящихся активационных процессов.

Опубликованы убедительные данные об участии циклических нуклеотидов в стимулируемой с помощью митогенов активации лимфоцитов; в этих работах рассматривается также история вопроса. Аналоги сАМР, которые могут быть транспортированы в клетку (например, дибутирил-сАМР), ингибируют синтез РНК, а у некоторых видов и синтез ДНК. Метилированные производные ксантина, ингибирующие расщепление сАМР и δ-адренергические агонисты, например изопротеренол, активирующий аденилат-циклазу, также, по-видимому, ингибируют и активацию лимфоцитов. Однако для изучения роли циклических нуклеотидов в активации лимфоцитов необходимо выяснить, к каким изменениям в метаболизме этих нуклеотидов приводит контакт клетки с митогеном, однако данные, имеющиеся по этому вопросу, весьма противоречивы. Так, в частности, концентрация сАМР на ранних стадиях митогенеза, согласно одним авторам, увеличивается, согласно другим — уменьшается либо не изменяется, в то же время концентрация cGMP либо увеличивается, либо не изменяется. Расхождения между данными разных авторов могут быть обусловлены различием методов, используемых для определения концентрации циклических нуклеотидов, различиями концентрации митогена, условиями культивирования клеток и временем наблюдения. Более того, результаты могут изменяться при переходе от одной популяции лимфоцитов к другой и между одними и теми же клетками на разных стадиях клеточного цикла; в некоторых случаях вариации объясняются попыткой интерпретации данных, полученных на гетерогенных популяциях. Выяснение причин этих противоречий зависит от того, насколько существенны описанные выше различия концентраций циклических нуклеотидов.

Сравнительно недавно полученные результаты свидетельствуют о том, что- стимуляция с помощью митогена может вызывать ранние (в течение первых 30 мин) асинхронные увеличения и уменьшения концентрации как сАМР, так и cGMP. В тимоцитах крысы, обработанных Кон А, повышение концентрации cGMP между 4-й и 8-й минутами так же, как и включение тимидина, наблюдаемого к 48-му часу, зависит от концентрации внеклеточного Са2+ (т. е. от индуцируемого митогеном проникновения Са2+ в клетки), в то время как повышение концентрации сАМР от Са2+ не зависит. Это, возможно, говорит о том, что увеличение концентрации cGMP более тесно связано с синтезом ДНК. В лимфоцитах периферической крови человека, обработанных ФГА, повышение содержания GMP также коррелирует с наличием потока Са2+ внутрь, а способность липопротеинов низкой плотности ингибировать синтез ДНК объясняется разобщением кальциевого потока и увеличением синтеза cGMP, приводящего в норме к активации. Имеются также данные о наличии обратного влияния циклических нуклеотидов на Са2+. Согласно этим данным, дибутирил- сАМР в концентрации 10 мкМ уменьшает поток Са2+внутрь клетки, в то время как 8Br-cGMP его увеличивает. По-видимому, этим и можно объяснить влияние циклических нуклеотидов на активность Са2+-зависимой фосфолипазы А2.

В клетках селезенки мыши, обработанных Кон А, в тех случаях, когда позднее увеличение концентрации сАМР (начинающееся к 10-му часу и достигающее максимума на 30-м часу) ингибируется индометацином или если последующее снижение содержания сАМР предотвращается экзогенными аналогами сАМР или ингибитором фосфодиэстеразы, синтез ДНК между 48 и 60 ч не наступает, в то время как начавшийся уже синтез РНК идет беспрепятственно. Эти клетки находятся в конце фазы Glt и если индометацин удалить, то синтез ДНК начинается и без контакта с митогеном.

Влияние добавления и удаления индометацина на включение сАМР (4) и <sub>3</sub>Н-тимидина (Б) в  
лимфоциты мышиной селезенки, стимулированные Кон А.

Белыми кружками показаны результаты опытов, в которых клетки инкубировали без Кон А и без индометацина; черными кружками — с Кон А, но без индометацина; белыми треугольниками — с Кон А; при этом индометацин добавляли через два часа после стимуляции: черными треугольниками — с Кон А, а индометацин добавляли через два часа после стимуляции и удаляли через 30 ч. Индометацин в концентрации 0,2 мМ способен ингибировать как повышение уровня сАМР, нормально наблюдаемое к 30-му часу, так и повышение включения 3Н-тимидина, в норме достигающее максимума к 50-му часу. Однако оба этих процесса могут начинаться лишь с небольшим запаздыванием или вообще сразу после удаления индометацина, что свидетельствует о том, что многие ранние процессы активации, стимулируемые с помощью Кон А, проходят и в присутствии индометацина.

Было бы очень интересно выяснить, происходят ли эти поздние изменения концентраций циклических нуклеотидов в ядре или нет. Хотя мы не знаем, что регулирует поток Са2+ в ядро, однако известно, что ядерная аденилат-циклаза стимулируется как ионами Са2+, так и некоторыми простагландинами. Ядерный сАМР затем, по-видимому, участвует в фосфорилировании кислых негистоновых белков и гистонов, обусловливая транскрипцию.

В целом представляется вероятным, что изменения концентраций циклических нуклеотидов могут наблюдаться более чем на одном этапе активационной программы (в различных клетках? в различных компартментах одной и той же клетки?). При этом возрастание концентрации сАМР может иметь разное значение на различных стадиях, а временное понижение содержания сАМР может быть так же существенно, как и повышение. Наличие изменений концентраций циклических нуклеотидов при активации лимфоцитов не вызывает сомнений, однако в настоящий момент значение этих изменений неясно.