Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54403 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ TRIFLUOPERAZINE MODULATES Na+ TRANSPORT IN FROG SKIN ТРИФЛУОПЕРАЗИН МОДУЛИРУЕТ ТРАНСПОРТ Na+ В КОЖЕ ЛЯГУШКИ Мельницкая А В Melnitskaya A V avmelnitskaya@yandex.ru Крутецкая З И Krutetskaya Z I Крутецкая Н И Krutetskaya N I Антонов В Г Antonov V G Санкт-Петербургский государственный университет ru Saint-Petersburg State University ru Санкт-Петербургский государственный университет ru Saint-Petersburg State University ru Санкт-Петербургский государственный университет ru Saint-Petersburg State University ru Санкт-Петербургский государственный университет ru Saint-Petersburg State University ru 25 03 2019 25 03 2019 4 1 90 93 20 03 2019 20 03 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54403/view

Кожа амфибий и другие изолированные эпителиальные системы являются классическими модельными объектами для исследования механизмов транспорта ионов через биологические мембраны. По способности к транспорту электролитов и реакции на некоторые гормоны кожа и мочевой пузырь амфибий сходны с дистальными отделами почечных канальцев, что позволяет использовать данные, получаемые на этих объектах, для выяснения механизмов транспорта воды и ионов в клетках почки. Рецепторы сигма-1 представляют собой уникальные лигандрегулируемые молекулярные шапероны, локализованные в плазматической мембране и в мембране эндоплазматического ретикулума на границе с митохондриями. Однако роль сигма-1 рецепторов в регуляции транспорта Na+ в эпителиальных системах практически не изучалась. В связи с этим, представлялось целесообразным исследовать участие сигма-1 рецепторов в регуляции транспорта Na+ в коже лягушки. В экспериментах использовали антагонист сигма-1 рецепторов - нейролептик фенотиазинового ряда трифлуоперазин. С использованием метода фиксации потенциала показано, что обработка кожи лягушки 20 мкг/мл трифлуоперазина снижает транспорт Na+ в коже лягушки. Обнаружено также, что ингибирующий эффект трифлуоперазина на транспорт Na+ различается в зависимости от приложения агента со стороны апикальной или базолатеральной поверхности кожи, и характеризуется двухфазной кинетикой изменения тока короткого замыкания при приложении трифлуоперазина со стороны апикальной поверхности кожи лягушки. Сходные результаты были получены нами ранее при исследовании влияния на транспорт Na+ в коже лягушки другого антагониста сигма 1 рецепторов, также нейролептика фенотиазинового ряда - хлорпромазина. Таким образом, в настоящей работе и ранее, нами показано модулирующее влияние структурно различных антагонистов рецепторов сигма-1 на трансэпителиальный транспорт Na+, что свидетельствует об участии сигма-1 рецепторов в регуляции транспорта Na+ в эпителии кожи лягушки.

The skin of amphibians and other isolated epithelial systems are classic model objects for the study of ion transport mechanisms through biological membranes. By the ability to transport electrolytes and by the response to certain hormones, the skin and bladder of amphibians are similar to the distal renal tubules, which allow the data obtained on these objects to be used to determine the water and ion transport mechanisms in kidney cells. Sigma-1 receptors are unique ligand-regulated molecular chaperones located in the plasmalemma and endoplasmic reticulum membrane at the boundary with mitochondria. However, the role of sigma-1 receptors in Na+ transport regulation in epithelial systems is not fully understood. In this regard, it was appropriate to study the involvement of sigma-1 receptors in Na+ transport regulation in frog skin. In the experiments, we used the sigma-1 receptor antagonist - the phenothiazine derivative neuroleptic trifluoperazine. Using voltage-clamp technique, we have shown that preincubation of the frog skin with 20 mg/ml trifluoperazine inhibits Na+ transport in frog skin. It was also observed that trifluoperazine inhibitory effect on Na+ transport depended on the application of the agent from the apical or basolateral surface of the skin and was characterized by biphasic short-circuit current changes upon application of trifluoperazine from the skin apical surface. Similar data were obtained by us earlier when studying the effect of another sigma-1 receptor antagonist phenothiazine neuroleptic chlorpromazine on Na+ transport in frog skin. Thus, in this study and earlier we showed that structurally different sigma-1 receptor antagonists modulate transepithelial Na+ transport, indicating the involvement of sigma-1 receptors in regulation of Na+ transport in frog skin epithelium.

 кожа лягушки трансэпителиальный транспорт Na+ сигма-1 рецепторы трифлуоперазин frog skin transepithelial Na+ transport sigma-1-receptors trifluoperazine

Наточин Ю.В. Основы физиологии почки. Л.: Наука, 1982, 184 с. [Natochin Yu.V. Fundamentals of kidney physiology, L.: Nauka, 1982, 184 p. (In Russ.)] Natochin Yu.V. Osnovy fiziologii pochki. L.: Nauka, 1982, 184 s. [Natochin Yu.V. Fundamentals of kidney physiology, L.: Nauka, 1982, 184 p. (In Russ.)] Kellenberger S., Schild L. Epithelial sodium channel/Degenerin family of ion channels: a variety of function for a shared structure. Physiol. Rev., 2002, vol. 82, pp. 735-767. Kellenberger S., Schild L. Epithelial sodium channel/Degenerin family of ion channels: a variety of function for a shared structure. Physiol. Rev., 2002, vol. 82, pp. 735-767. Rousseaux C.G., Greene S.F. Sigma receptors [σRs]: biology in normal and diseased states. J. Recept. Signal. Trans., 2016, vol. 36, pp. 327-388. Rousseaux C.G., Greene S.F. Sigma receptors [σRs]: biology in normal and diseased states. J. Recept. Signal. Trans., 2016, vol. 36, pp. 327-388. Hellewell S.B., Bruce A., Feinstein G., Orringer J., Williams W., Bowen W.D. Rat liver and kidney contain high densities of sigma 1 and sigma 2 receptors: characterization by ligand binding and photoaffinity labeling. Eur. J. Pharmacol., 1994, vol. 268, pp. 9-18. Hellewell S.B., Bruce A., Feinstein G., Orringer J., Williams W., Bowen W.D. Rat liver and kidney contain high densities of sigma 1 and sigma 2 receptors: characterization by ligand binding and photoaffinity labeling. Eur. J. Pharmacol., 1994, vol. 268, pp. 9-18. Cobos E.J., Entrena J.M., Nieto F.R., Cendán C.M, Del Pozo E. Pharmacology and therapeutic potential of sigma(1) receptor ligands. Curr. Neuropharmacol., 2008, vol. 6, pp. 344-366. Cobos E.J., Entrena J.M., Nieto F.R., Cendán C.M, Del Pozo E. Pharmacology and therapeutic potential of sigma(1) receptor ligands. Curr. Neuropharmacol., 2008, vol. 6, pp. 344-366. Penke B., Fulop L., Szucs M., Frecska E. The role of sigma-1 receptor, an intracellular chaperone in neurodegenerative diseases. Curr. Neuropharmacol., 2018, vol. 16, pp. 97-116. Penke B., Fulop L., Szucs M., Frecska E. The role of sigma-1 receptor, an intracellular chaperone in neurodegenerative diseases. Curr. Neuropharmacol., 2018, vol. 16, pp. 97-116. Su T.-P., Hayashi T., Maurice T., Buch S., Ruoho A.E. The sigma-1 receptor chaperone as an inter-organelle signaling modulator. Trends Pharmacol. Sci., 2010, vol. 31, pp. 557-566. Su T.-P., Hayashi T., Maurice T., Buch S., Ruoho A.E. The sigma-1 receptor chaperone as an inter-organelle signaling modulator. Trends Pharmacol. Sci., 2010, vol. 31, pp. 557-566. Carnally S.M., Johannessen M., Henderson R.M., Jackson M.B., Edwardson J.M. Demonstration of a direct interaction between σ-1 receptors and acid-sensing ion channels. Biophys. J., 2010, vol. 98, pp. 1182-1191. Carnally S.M., Johannessen M., Henderson R.M., Jackson M.B., Edwardson J.M. Demonstration of a direct interaction between σ-1 receptors and acid-sensing ion channels. Biophys. J., 2010, vol. 98, pp. 1182-1191. Schuster D.I., Arnold F.J., Murphy R.B. Purification, pharmacological characterization and photoaffinity labeling of sigma receptors from rat and bovine brain. Brain Res., 1995, vol. 670, pp. 14-28. Schuster D.I., Arnold F.J., Murphy R.B. Purification, pharmacological characterization and photoaffinity labeling of sigma receptors from rat and bovine brain. Brain Res., 1995, vol. 670, pp. 14-28. Itzhak Y., Ruhland M., Krahling H. Binding of umespirone to the sigma receptor: evidence for multiple affinity states. Neuropharmacol., 1990, vol. 29, pp. 181-184. Itzhak Y., Ruhland M., Krahling H. Binding of umespirone to the sigma receptor: evidence for multiple affinity states. Neuropharmacol., 1990, vol. 29, pp. 181-184. Мельницкая А.В., Крутецкая З.И., Бутов С.Н., Крутецкая Н.И., Антонов В.Г. Влияние нейролептиков на транспорт Na+ в коже лягушки. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2017, т. 2, с. 272-275. [Melnitskaya A.V., Krutetskaya Z.I., Butov S.N., Krutetskaya N.I., Antonov V.G. The effect of neuroleptics on Na+ transport in frog skin. Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2017, vol. 2, pp. 272-275. (In Russ.)] Mel'nickaya A.V., Kruteckaya Z.I., Butov S.N., Kruteckaya N.I., Antonov V.G. Vliyanie neyroleptikov na transport Na+ v kozhe lyagushki. Aktual'nye voprosy biologicheskoy fiziki i himii, 2017, t. 2, s. 272-275. [Melnitskaya A.V., Krutetskaya Z.I., Butov S.N., Krutetskaya N.I., Antonov V.G. The effect of neuroleptics on Na+ transport in frog skin. Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2017, vol. 2, pp. 272-275. (In Russ.)] Levine S.D., Kachadorian W.A., Levin D.N., Schlondorff D. Effects of trifluoperazine on function and structure of toad urinary bladder. Role of calmodulin vasopressin-stimulation of water permeability. J. Clin. Invest., 1981, vol. 67, no. 3, pp. 662-72. Levine S.D., Kachadorian W.A., Levin D.N., Schlondorff D. Effects of trifluoperazine on function and structure of toad urinary bladder. Role of calmodulin vasopressin-stimulation of water permeability. J. Clin. Invest., 1981, vol. 67, no. 3, pp. 662-72. Bjerregaard H.F., Nielsen R. Trifluoperazine stimulated sodium transport by increased prostaglandin E2 synthesis in isolated frog skin (Rana esculenta). Acta. Physiol. Scand., 1986, vol. 127, no. 1, pp. 75-85. Bjerregaard H.F., Nielsen R. Trifluoperazine stimulated sodium transport by increased prostaglandin E2 synthesis in isolated frog skin (Rana esculenta). Acta. Physiol. Scand., 1986, vol. 127, no. 1, pp. 75-85. Bjerregaard H.F., Nielsen R. Trifluoperazine stimulated sodium transport through the apical surface of isolated frog skin. Acta. Physiol. Scand., 1988, vol. 134, no. 1, pp: 43-52. Bjerregaard H.F., Nielsen R. Trifluoperazine stimulated sodium transport through the apical surface of isolated frog skin. Acta. Physiol. Scand., 1988, vol. 134, no. 1, pp: 43-52. Feldkamp M.D., O'Donnell S.E., Yu L., Shea M.A. Allosteric effects of the antipsychotic drug trifluoperazine on the energetics of calcium binding by calmodulin. Proteins, 2010, vol. 78, no. 10, pp. 2265-82. Feldkamp M.D., O'Donnell S.E., Yu L., Shea M.A. Allosteric effects of the antipsychotic drug trifluoperazine on the energetics of calcium binding by calmodulin. Proteins, 2010, vol. 78, no. 10, pp. 2265-82.