| Περίληψη |
Οι κυτταρικοί μηχανισμοί ελέγχου της βηματοδότησης της καρδιάς δεν έχουν διευκρινιστεί πλήρως. Συγχρόνως, η ύπαρξη γονιδίων όπως το tinman, σε όλους τους οργανισμούς που έχουν καρδιά, ανοίγει νέους ορίζοντες στη μελέτη της λειτουργίας της. Σε αυτό το πλαίσιο, η Δροσόφιλα αποτελεί ιδανικό μοντέλο για τη μελέτη της ανάπτυξης και της φυσιολογίας της καρδιάς.
Στην παρούσα μελέτη, μετρήθηκε η καρδιακή συχνότητα στις προνύμφες τρίτου σταδίου OR R στελεχών Δροσόφιλας κάτω από ορισμένους πειραματικούς χειρισμούς, με τη χρήση εξωκυττάριου ηλεκτροδίου στην οπίσθια περιοχή της καρδιάς. Με τη βοήθεια μιας περισταλτικής αντλίας, υπήρχε η δυνατότητα συνεχούς αλλαγής του περιβάλλοντος του παρασκευάσματος, τόσο ως προς τις ιοντικές όσο και ως προς τις φαρμακολογικές του ιδιότητες, ενώ η συνεχής ανακύκλωση του ορού εξασφάλιζε την κατάλληλη οξυγόνωση του, διατηρώντας την φυσιολογική καρδιακή λειτουργία τους 25ο C για πάνω από μια ώρα. Προκειμένου να διερευνηθούν οι πιθανοί ρόλοι ιόντων και ιοντικών διαύλων, χρησιμοποιήθηκαν τρεις πειραματικές προσεγγίσεις σε κάθε μια από τις οποίες μετρήθηκε η καρδιακή συχνότητα. Πρώτον, διεξήχθησαν πειράματα, στα οποία είχαν αφαιρεθεί τα ιόντα ασβεστίου ή τα ιόντα νατρίου από τον ορό που διαπότιζε τα παρασκευάσματα. Δεύτερον, χρησιμοποιήθηκαν οι εκλεκτικοί αναστολείς των διαύλων ασβεστίου τύπου L, νιφεδιπίνη και βεραπαμίλη σε συγκεντρώσεις 5 και 50 μΜ αντίστοιχα και νικέλιο σε συγκέντρωσεις 50 μΜ και 1 mM, για αναστολή των Τ και L-τύπου διαύλων ασβεστίου αντίστοιχα. Επίσης χρησιμοποιήθηκε η τοξίνη cyclopiazonic acid (CPA) σε συγκέντρωση 100 μΜ, που αποκλείει ειδικά την αντλία SERCA. Τρίτον, μελετήθηκε η μετάλλαξη kum170, η οποία προκαλεί την απενεργοποίηση της SERCA έπειτα από την επίδραση θερμικού σοκ στους 40ο C.
Στις άγριου τύπου προνύμφες, ο ορός χωρίς ασβέστιο που περιείχε και 0,2mM EGTA, προκαλεί ταχύτατη διακοπή της καρδιακής λειτουργίας σε 1-2 λεπτά, ενώ ο ορός με πολύ μικρή συγκέντρωση ασβεστίου, 0,1 mM, ελαττώνει και στη συνέχεια, μέσα σε 5-6 λεπτά, διακόπτει εντελώς την καρδιακή λειτουργία. Επιπρόσθετα, επώαση με ορό χωρίς νάτριο, μετατρέπει μέσα σε 5 λεπτά την συνεχόμενη φυσιολογικά καρδιακή λειτουργία, σε ασυνεχή, δημιουργώντας ένα πρότυπο ριπών καρδιακής δραστηριότητας. Η επώαση με 1 mM νικέλιο, προκαλεί ταχύτατα, παύση της καρδιακής λειτουργίας, ενώ επώαση με 50 μΜ, δεν έχει εμφανή αντίκτυπο. Οι ειδικοί αναστολείς των L-τύπου διαύλων ασβεστίου, βεραπαμίλη και νιφεδιπίνη, επιφέρουν σημαντική μείωση της συχνότητας καρδιακής λειτουργίας, χαρακτηριστική βραδυκαρδία και αρρυθμία, στα άγριου τύπου παρασκευάσματα. Εξάλλου, επώαση αγρίου τύπου παρασκευασμάτων με CPA, επάγει ελάττωση του ρυθμού καρδιακής λειτουργίας, δημιουργώντας ταυτόχρονα ένα χαρακτηριστικό πρότυπο ηλεκτρικής δραστηριότητας, τόσο στα άγριου τύπου όσο και στα kum170 που δεν είχαν υποστεί θερμικό σοκ. Η παραπάνω δράση του CPA ήταν όμοια με την επίδραση του θερμικού σοκ στα kum170 , και μάλιστα στα τελευταία η επώαση με CPA δεν προκαλούσε σημαντική αλλαγή του φαινοτύπου της καρδιακής ηλεκτρικής δραστηριότητας.
Αυτά τα ευρήματα, δείχνουν ότι το ασβέστιο διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στις ηλεκτρικές ιδιότητες των καρδιακών κυττάρων της προνύμφης της Δροσόφιλας. Επιπλέον, φαίνεται να υπάρχουν δίαυλοι ασβεστίου όμοιοι με τους L-τύπου διαύλους που απαντώνται στα σπονδυλωτά και να ελέγχουν την καρδιακή λειτουργία στη
Δροσόφιλα, Τέλος, είναι σαφές, ότι η δυσλειτουργία ή αναστολή της SERCA, είναι υπεύθυνη για μια δραματική διαταραχή του φαινοτύπου καρδιακής λειτουργίας, που ενδεχομένως να προσομοιάζει με παθολογικές καταστάσεις που παρατηρούνται στον άνθρωπο
|
Μεμβρανικές ιδιότητες των καρδιακών κυττάρων της προνύμφης Drosoplila melanogaster. Μια ηλεκτροφυσιολογική μελέτη
