Мезенхимные стромальные клетки (МСК) из различных источников представляют собой гетерогенную популяцию недифференцированных пролиферирующих клеток, которая содержит мультипотентные стволовые клетки, способные к дифференцировке в клетки нескольких мезенхимных линий. Используя микрофотометрию (Ca2+ imaging) и Ca2+-чувствительный флуорофор Fluo-4, мы исследовали Ca2+ сигналы, инициируемые агонистами ряда GPCR рецепторов в МСК из жировой ткани человека. Интересной особенностью агонист-индуцированной Ca2+ сигнализации в МСК было то, что кратковременная стимуляция клеток вызывала Ca2+ ответы, которые генерировались по принципу “все-или-ничего”. Более точно, при относительно низких дозах агонисты не вызывали детектируемого изменения внутриклеточного Са2+, но стимулировали большие Са2+ ответы, которые были примерно одинаковы по амплитуде при различных концентрациях агонистов, превышающих пороговую. Последняя была оценены как 0.1, 0.5, 1 и 2 мкM для норадреналина, ADP, ATP, и UTP, соответственно. Результаты экспериментов с использованием ингибиторного анализа и фотолиза химических групп (uncaging) свидетельствовали о том, что фосфоинозитидный каскад и Ca2+ индуцированный выброс депонированного Ca2+ (Ca2+-induced Ca2+ release (CICR)) вовлечены в формирование агонист-зависимых Ca2+ сигналов в цитоплазме МСК. В целом, полученные данные позволяют рассматривать трансдукцию исследовавшихся агонистов как двух-стадийный процесс. Первоначально агонист стимулирует локальный Ca2+ сигнал, который, скорее всего, градуально зависит от его дозы. При превышении порога этот локальный Ca2+ сигнал стимулирует CICR, который конвертирует его в глобальный Ca2+ сигнал и придает окончательную форму Ca2+ ответу на агонист, делая его универсальным при различных концентрациях, превышающих пороговую.
Ca2+ сигнализация, гептаспиральные рецепторы, calcium-induced calcium release, IP3 рецепторы, мезенхимные стромальные клетки
1. Kalinina N.I., Sysoeva V.Y., Rubina K.A., Parfenova Y.V., Tkachuk V.A. Mesenchymal stem cells in tissue growth and repair. Acta Naturae, 2011, vol. 3. pp. 30-37.
2. Keating A. Mesenchymal stromal cells: new directions. Cell Stem Cell, 2012, vol. 10. pp. 709-716.
3. Baer P.C., Geiger H. Adipose-Derived Mesenchymal Stromal/StemCells: Tissue Localization, Characterization, and Heterogeneity. Stem Cells International, 2012, 812693.
4. Casiraghi F., Perico N., Cortinovis M., Remuzzi G. Mesenchymal stromal cells in renal transplantation: opportunities and challenges. Nature Reviews. Nephrology, 2016, vol. 12, pp. 241-253.
5. Scarfi S. Purinergic receptors and nucleotide processing ectoenzymes: Their roles in regulating mesenchymal stem cell functions. World Journal of Stem Cells, 2014, vol. 6, pp. 153-162.
6. Forostyak O., Forostyak S., Kortus S., Sykova E., Verkhratsky A., Dayanithi G. Physiology of Ca2+ signalling in stem cells of different origins and differentiation stages. Cell Calcium, 2016, vol. 59, pp. 57-66.
7. Penicaud L. Relationships between adipose tissues and brain: what do we learn from animal studies? Diabet and Metabolism, 2010, vol. 36, pp. 39-44.
8. Cavaliere F., Donno C., D'Ambrosi N. Purinergic signaling: a common pathway for neural and mesenchymal stem cell maintenance and differentiation. Frontiers in Cellular Neuroscience, 2015, vol. 9, p. 211.
9. Glaser T., Cappellari A.R., Pillat M.M., Iser I.C., Wink M.R., Battastini A.M., Ulrich H. Perspectives of purinergic signaling in stem cell differentiation and tissue regeneration. Purinergic Signal, 2012, vol. 8, pp. 523-537.
10. Jiang L.H., Hao Y., Mousawi F., Peng H., Yang X. Expression of P2 Purinergic Receptors in Mesenchymal Stem Cells and Their Roles in Extracellular Nucleotide Regulation of Cell Functions. Journal of Cellular Physiology, 2017, vol. 232, pp. 287-297.
11. Zimmermann H., Zebisch M., Strater N. Cellular function and molecular structure of ecto-nucleotidases. Purinergic Signaling, 2012, vol. 8, pp. 437-502.
12. Burnstock G. Purinergic signalling: from discovery to current developments. Experimental Physiology, 2014, vol. 99, pp. 16-34.
13. Kotova P.D., Sysoeva V.Y., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Kolesnikova A.S., Tyurin-Kuzmin P.A., Fadeeva J.I., Tkachuk V.A., Kolesnikov S.S. Functional expression of adrenoreceptors in mesenchymal stromal cells derived from the human adipose tissue. Biochimica et Biophysica Acta, 2014, vol. 1843, pp. 1899-1908.
14. Berridge M.J. The Inositol Trisphosphate/Calcium Signaling Pathway in Health and Disease. Physiological Reviews, 2016, vol. 96, pp. 1261-1296.
15. Samways D.S., Li Z., Egan T.M. Principles and properties of ion flow in P2X receptors. Frontiers in Cellular Neuroscience, 2014, vol. 8, p. 6.
16. Xu S.Z., Zeng F., Boulay G., Grimm C., Harteneck C., Beech D.J. Block of TRPC5 channels by 2-aminoethoxydiphenyl borate: a differential, extracellular and voltage-dependent effect. British Journal of Pharmacology, 2005, vol. 145, pp. 405-414.
17. Mustafa T., Walsh J., Grimaldi M., Eiden L.E. PAC1hop receptor activation facilitates catecholamine secretion selectively through 2-APB-sensitive Ca2+ channels in PC12 cells. Cellular Signaling, 2010, vol. 22, pp. 1420-1426.
18. Harteneck C., Gollasch M. Pharmacological modulation of diacylglycerol-sensitive TRPC3/6/7 channels. Current Pharmaceutical Biotechnology, 2011, vol. 12, pp. 35-41.
19. Berridge M.J., Bootman M.D., Roderick H.L. Calcium signaling: Dynamics, homeostasis and remodeling. Nature Reviews. Molecular Cell Biology, 2003, vol. 4, pp. 517-529.
20. Berg K.A., Clarke W.P., Sailstad C., Saltzman A., Maayani S. Signal transduction differences between 5-hydroxytryptamine type 2A and type 2C receptor systems. Molecular Pharmacology, 1994, vol. 46, pp. 477-484.
21. Baryshnikov S.G., Rogachevskaja O.A., Kolesnikov S.S. Calcium signaling mediated by P2Y receptors in mouse taste cells. Journal of Neurophysiology, 2003, vol. 90, pp. 3283-3294.
22. Petrel C., Kessler A., Dauban P., Dodd R.H., Rognan D., Ruat M. Positive and negative allosteric modulators of the Ca2+-sensing receptor interact within overlapping but not identical binding sites in the transmembrane domain. The Journal of Biological Chemistry, 2004, vol. 279, pp. 18990-18997.
23. Clapham D.E. Calcium Signaling. Cell, 2007, vol. 131, pp. 1047-1058.
24. Iino M. Spatiotemporal dynamics of Ca2+ signaling and its physiological roles. Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and Biological Sciences, 2010, vol. 86, pp. 244-256.
