Стабильность прямых взаимодействий клеток. От делений дробления до старости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Цель обзора – обобщение данных о стабильности прямых межклеточных взаимодействий и надежности их маркера околочасовых (ультрадианных) биологических ритмов. Приведены данные о температурной устойчивости ритмов в клеточных культурах и, следовательно, стабильной синхронизации клеток путем межклеточных взаимодействий. Рассмотрена модель Гельфанда–Цетлина и наши экспериментальные данные о самосинхронизации клеток в постоянной среде. Приводится материал о сохранении межклеточных связей во время спячки животных (сусликов) и в разные сезоны года. Определены сигнальные факторы, запускающие процессы координации активности клеток: трансмиттеры крови, мелатонин, ганглиозиды. В экспериментах со стимуляторами и ингибиторами процессов выявлен ключевой процесс межклеточных взаимодействий – активация протеинкиназ С и А. Обоснована надежность и адаптивность фрактальной кинетики клеточного метаболизма и его значимость в биологии клеток. На основе приведенных в статье данных поддержана идея гомеодинамики, дополняющая понятие гомеостаза.

Об авторах

В. Я. Бродский

Институт биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН

Email: brodsky.idb@bk.ru
ул. Вавилова, 26, Москва, 117334 Россия

Список литературы

  1. Авдонин П.В., Ткачук В.А., 1994. Рецепторы и внутриклеточный кальций. М.: Наука. 288 с.
  2. Бекчанов А.Н., Тактаров В.Г., Фельдман Б.В., 1991. Ритм синтеза белка при различных формах гипобиоза // Механизмы природных гипометаболических состояний. Пущино: Пущинский научный центр АН СССР. С. 73–77.
  3. Божкова В.П., Чайлахян Л.М., 1983. Цитоплазматические ритмы у делящихся зародышей морского ежа // Докл. АН СССР. Т. 271. № 3. С. 729–731.
  4. Бойков П.Я., Новикова Т.Е., Шевченко Н.А., Панина Р.И., Бродский В.Я., 1990. Околочасовой ритм аминоацилирования тРНК в культуре гепатоцитов // Бюлл. эксп. биол. мед. Т. 90. № 3. С. 393–396.
  5. Бродский В.Я., 2020. Нарушения межклеточных взаимодействий при старении могут быть исправлены // Онтогенез. Т. 51. № 4. С. 309–315.
  6. Бродский В.Я., Дубовая Т.К., Нечаева Н.В., Фатеева В.И., Новикова Т.Е., Гвазава И.Г., 1995. Ритм синтеза белка в денервированной печени // Изв. РАН. Сер. биол. № 2. С. 133–137.
  7. Бродский В.Я., Нечаева Н.В., Прилуцкий В.И., 1973. Следовые процессы в кинетике клеточных белков в околоушной железе // Цитология. Т. 15. № 2. С. 177–182.
  8. Бродский В.Я., Тараненко А.Д., Латыпова Н.В., 2024. Фракталы в организации органов млекопитающих // Вестн. УдГУ. Т. 34. № 2. С. 266–273.
  9. Бродский В.Я., Шарова Н.П., Мальченко Л.А., Конченко Д.С., Дубовая Т.К., Звездина Н.Д., 2015. Блокирование активности протеасом нарушает ритм синтеза белка – маркера прямых межклеточных взаимодействий // Онтогенез. Т. 46. № 1. С. 44–52.
  10. Бузников Г.А., 1967. Низкомолекулярные регуляторы развития. М.: Наука. 265 с.
  11. Бузников Г.А., 1987. Нейротрансмиттеры в эмбриогенезе. М.: Наука. 230 с.
  12. Гельфанд И.М., Цетлин М.Л., 1960. О континуальных моделях управляющих систем // Докл. АН СССР. Т. 131. № 6. С. 1242–1245.
  13. Никишин Д.А., 2013. Экспрессия компонентов донервной серотонинергической системы в эмбриогенезе шпорцевых лягушек и морских ежей. Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.: ИБР РАН. 21 с.
  14. Олескин А.В., Шендеров Б.А., Роговский В.С., 2019. Социальность микроорганизмов и взаимоотношения в системе микробиота-хозяин: роль нейромедиаторов. М.: Изд. МГУ. 287 с.
  15. Ротт Н.Н., 1984. Ритмические процессы в раннем эмбриогенезе, приуроченные к клеточным делениям // Онтогенез. Т. 15. № 1. С. 5–19.
  16. Фельдман Б.В., 2006. Околочасовые клеточные ритмы белкового метаболизма в онтогенезе, при различных формах естественного гипобиоза, искусственной гипотермии и токсическом воздействии. Дисс. … докт. биол. наук. Астрахань: АГМУ. 214 с.
  17. Харазова А.Д., 1999. Цитологические основы адаптации морских моллюсков к изменениям солености. Дисс. … докт. биол. наук. СПб.: СПбГУ. 226 с.
  18. Хрущов Г.К., Бродский В.Я., 1961. Орган и клетка // Успехи соврем. биологии. Т. 52. № 2. С. 181–208.
  19. Ченцов Ю.С., 2010. Цитология (с элементами целлюлярной патологии). М.: Медицинское информационное агентство. 391 с.
  20. Beaulieu J.-M., Gainetdinov R., 2011. The physiology, signaling, and pharmacology of dopamine receptors // Pharmacol. Rev. V. 63. P. 182–217.
  21. Bernard C., 1927. Introduction a l’Etude de la Medicine Experimentale. N.-Y.: McMillan. 308 p.
  22. Bodalina U., 2013. Tumor suppressor proteins in proliferating and differentiating cells. PhD Thesis. Johannesburg: Univ. of Johannesburg. 186 p.
  23. Brodsky V.Y., 2006. Direct cell–cell communication. A new approach derived from recent data on the nature and self-organization of ultradian (circahoralian) intracellular rhythms // Biol. Rev. Camb. Phil. Soc. V. 82. P. 143–162.
  24. Brodsky V.Y., 2022. Ultradian signals and direct cell-to-cell communication. M.: Pero. 246 p.
  25. Brodsky V.Y., Nechaeva N.V., Zvezdina N.D., Prokazova N.V., Golovanova N.K., et al., 2000. Ganglioside-mediated synchronization of the protein synthesis activity in cultured hepatocytes // Cell Biol. Int. V. 24. P. 211–222.
  26. Brodsky V.Y., Zvezdina N.D., Fateeva V.I., Malchenko L.A., 2007. Involvement of protein kinases in self-organization of the rhythm of protein synthesis by direct cell-cell communication // Cell Biol. Int. V. 31. P. 65–73.
  27. Bunde A., Havlin S., 1994. Fractals in Science. Berlin: Springer. 436 p.
  28. Cannon W.B., 1929. Organization for physiological homeostasis // Physiol. Rev. V. 9. P. 399–431.
  29. Cannon W.B., 1932. The Wisdom of the Body. N.-Y.: Knopf, Norton. 294 p.
  30. Elbert T., Ray W.J., Kovalic Z.J., Skinner J.E., Graf K.E., Birbamer N., 1994. Chaos and physiology: Deterministic chaos in excitable cell assemblies // Physiol. Rev. V. 74. P. 1–47.
  31. Ferreira G.M.N., Hammond K.D., Gilbert D.A., 1994. Oscillatory variation in the amount of protein extractable form murine erythroleukemic cells: Stimulation by insulin // BioSystems. V. 32. P. 183–190.
  32. Gilbert D., Lloyd D., 2000. The living cell: A complex autodynamic multi-oscillator system? // Cell Biol. Int. V. 24. P. 569–580.
  33. Goldberger A.L., Findley L.J., Blackburn M.R., Mandell A.J., 1984. Nonlinear dynamics of heart failure: Implications of low-wavelength cardiopulmonary oscillations // Am. Heart J. V. 107. P. 612–615.
  34. Goodwin B., 1963. Temporal Organization in Cells. L.; N.-Y.: Acad. Press. 163 p.
  35. Ingram J.R., Crockford J.N., Mattews L.R., 1999. Ultradian, circadian and seasonal rhythms in cortisol secretion in red deer (Cervus elaphus) stags // J. Endocrinol. V. 162. P. 289–300.
  36. Lloyd A.L., Lloyd D., 1995. Chaos: Its significance and detection in biology // Biol. Rhythm Res. V. 26. P. 233–252.
  37. Lloyd D., 2008. Oscillations, synchrony and deterministic chaos // Progress in Botany. V. 70. Berlin; Heidelberg: Springer. P. 69–91.
  38. Lloyd D., Aon M.A., Cortassa S., 2001. Why homeodynamics not homeostasis? // Sci. World. V. 1. P. 133–145.
  39. Lloyd D., Kippert F., 1987. A temperature-compensated ultradian clock explains temperature-dependent quantal cell cycle times // Symp. Soc. Exp. Biol. V. 41. P. 135–155.
  40. Lloyd D., Murray D.B., 2005. Ultradian metronome: Timekeeper for orchestration of cellular coherence // Trends Biochem. Sci. V. 30. P. 373–377.
  41. Lloyd D., Rossi E., 1992. Ultradian Rhythms in Life Processes. L.: Springer. 419 p.
  42. Mandelbrot B.B., 1983. The Fractal Geometry of Nature. N.-Y.: Freeman. 468 p.
  43. Mano Y., 1970. Cytoplasmic regulation and cyclic variation in protein synthesis in the early cleavage stage of the Sea urchin embryo // Dev. Biol. V. 22. P. 433–460.
  44. Michel U., Hardeland R., 1985. On the chronobiology of Tetrahymena. Temperature compensation and temperature dependence in the ultradian oscillation of tyrosine aminotransferase // J. Interdisciplinary Cycle Res. V. 16. P. 17–23.
  45. Nikishin D.A., Kremnyov S.V., Konduktorova V.V., Shmukler Y.B., 2012. Expression of serotonergic system components during early Xenopus embryogenesis // Int. J. Dev. Biol. V. 56. P. 385–391.
  46. Nikishin D.A., Milošević I., Gojković M., Rakić L., Bezuglov V.V., Shmukler Y.B., 2016. Expression and functional activity of neurotransmitter system components in sea urchins’ early development // Zygote. V. 24. P. 206–218.
  47. Orr W.C., Hoffman H.J., Hegge F.W., 1974. Ultradian rhythms in extended performance // Aerosp. Med. V. 45. P. 995–1000.
  48. Petzelt Ch., 1972. Ca2+-activated ATPase during the cell cycle of the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus // Exp. Cell Res. V. 70. P. 333–339.
  49. Pytliak M., Vargova V., Mechirova V., Felsoci M., 2011. Serotonin receptors – from molecular biology to clinical applications // Physiol. Res. V. 60. P. 15–25.
  50. Satoh N., Ikegami S., 1981. On the “clock” mechanism determining the time of tissue specific enzyme development // Embryol. Exp. Morphol. V. 64. P. 61–71.
  51. Yates F.E., 1994. Order and complexity in dynamical system: homeodynamics as a generalized mechanics for biology // Math. Comp. Model. V. 19. P. 49–74.
  52. Yokeda M., Kobayakawa Y., Kubota H.Y., Sakai M., 1982. Surface contraction waves in amphibian eggs // J. Cell Sci. V. 54. P. 35–46.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025