Локализация и функциональная роль белка CD97 в скелетных мышцах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, кандидат наук Зырянова, Татьяна Юрьевна

• Зырянова, Татьяна Юрьевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Зырянова, Татьяна Юрьевна

Содержание

Список сокращений

Введение

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Фенотип скелетных мышечных волокон

1.2. Влияние различных белковых факторов на фенотип скелетных мышечных волокон

1.3. Молекулярное строение и функциональная активность CD97

1.4. Молекулярные механизмы сокращения и расслабления скелетных мышц

1.5. Изучение молекулярных механизмов регуляции фенотипа скелетных мышечных волокон у млекопитающих, страдающих различными видами миопатий

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Локализация и интенсивность экспрессии CD97 в быстрых и медленных волокнах т. spinalis и т. vastus medialis человека

3.1.1. Локализация CD97 в быстрых и медленных волокнах т. spinalis

и т. vastus medialis человека

3.1.2. Сравнительный анализ интенсивности экспрессии CD97 в

быстрых и медленных волокнах т. spinalis и т. vastus medialis человека

3.2. Динамика концентрации ионов кальция в миоплазме изолированных интактных одиночных поперечнополосатых мышечных волокнах т. flexor digitorum brevis мышей дикого типа и нокаутных по CD97 при воздействии кофеина и хлорида калия

3.3. Критерии фенотипа скелетных мышечных волокон т. soleus и

т. extensor digitorum longus у мышей дикого и нокаутных по CD97

3.3.1. Анатомические и гистологические критерии скелетных мышц

т. soleus и т. extensor digitorum longus мышей дикого типа и нокаутных по CD97

3.3.2. Распределение волокон в соответствии с активностью ферментов окислительного и гликолитического типов обмена, миофибриллярной аденозинтрифосфатазы в т. soleus и т. extensor digitorum longus у мышей

дикого и нокаутных по CD97

4. ОБСУЖДЕНИЕ

Заключение

Выводы

Список использованных источников

Список сокращений АТФаза - аденозинтрифосфатаза

BAI - рецепторный белок, специфический ингибитор ангиогенеза мозга

CV - коэффициент вариации

DHPR - дигидропиридиновые рецепторы

ETL - латрофилин

Fura-2, AM - ратиометрический кальций чувствительный зонд

ш. EDL - m. extensor digitorum longus

m. FDB - m. flexor digitorum brevis

MG29 - митсугунин

МНС — тяжелая цепь миозина

RyR - рианодиновый рецептор

а - ГФДГ - а —глицерофосфатдегидрогеназы

ИФР - инсулиноподобный фактора роста

MEM - среда для поддержания культуры клеток

мРНК — матричная рибонуклеиновая кислота

НСТ - нитросиний тетразолий

Са-АТФаза - аденозинтрифосфатаза - кальцевая аденозинтрифосфатаза

СДГ - сукцинатдегрогеназа

CP - саркоплазматический ретикулюм

у.е. - условная единица измерения

ЭПР - эндоплазматический ретикулюм

ЭФР - эпидермальный фактор роста

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Локализация и функциональная роль белка CD97 в скелетных мышцах»

Введение

Актуальность темы исследования. Изучение механизмов регуляции сокращения и расслабления скелетных мышц является важной и актуальной задачей современной физиологии. Эффективность сокращения скелетных мышц обусловлена в первую очередь сократительной реакцией актомиозинового комплекса, а также фенотипом мышечных волокон, составляющих мышцу. Фенотип мышечных волокон определяется на основе нескольких параметров. Исторически первыми были выделены анатомические и гистологические критерии. Было показано, что скорость сокращения скелетных мышц коррелирует с диаметром отдельных волокон и целой мышцы, а также ее цветом (Ranvier, 1874). Затем для определения фенотипа мышц стали включать другие критерии. Была разработана система классификации мышечных волокон на основе скорости сокращения и развития утомления. Мышечные волокна впервые разделили на быстрые и медленные (Burke et al., 1973). Было установлено, что морфологические и физиологические критерии коррелируют с преобладанием окислительного или гликолитического типов обмена в этих мышцах, определяемых по активности ключевых ферментов этих процессов (Olson, Swett, 1971; Close, 1972).

В настоящее время быстрые и медленные волокна определяют с помощью антител к быстрой и медленной формам тяжелой цепи миозина, а также по степени активности ферментов окислительного и гликолитического типов обмена.

Исследование механизмов, определяющих развитие фенотипа мышечных волокон, остается малоизученной областью. В исследованиях на клеточных линиях поперечнополосатых мышечных волокон показано, что для их специализации необходимо присутствие рецептора к эпидермальному фактору роста (Olwin, Hauschka, 1988). Было установлено, что рецепторы к эпидермальным факторам роста (ЭФР) экспрессируются в нативных мышцах (Aust, 2006; Nechiporuk et al., 2001; Shiratsuchi et al., 1997). В частности, в

скелетных мышцах было установлено наличие белковой молекулы CD97, в состав внеклеточного участка которой входят специфичные ЭФР-подобные домены для связывания с эпидермальными факторами роста (Kwakkenbos et al., 2004; Hona et al., 2008). Было обнаружено, что экспрессия данного белка локализована в мембране саркоплазматического ретикулюма скелетных мышц. Однако вопрос о локализации CD97 в быстрых или медленных волокнах скелетных мышц не изучен. Была показана колокализация данной молекулы с белками на мембране саркоплазматического ретикулюма, вовлеченными в регуляцию внутриклеточной кальциевой динамики, а именно, с рианодиновыми рецепторами и Са-АТФазой-2 (Schneider et al., 2007). В скелетных мышечных волокнах CD97-HOKayTHbix мышей было обнаружено увеличение объема цистерн саркоплазматического ретикулюма (Schneider et al., 2007).

Таким образом, полученные ранее данные позволили сформулировать рабочую гипотезу о том, что белок CD97, располагаясь на мембране саркоплазматического ретикулюма, вероятно, участвует в регуляции активности работы кальциевых каналов, следовательно, регуляции кальциевой динамики.

Целью данного исследования являлось изучение локализации и функциональной роли белка CD97 в скелетных мышцах. Задачи исследования:

1. Изучить локализацию и интенсивность экспрессии CD97 в быстрых и медленных волокнах человека т. spinalis и т. vastus medialis.

2. Определить динамику изменения концентрации ионов кальция на изолированных одиночных мышечных волокнах мышцы т. flexor digitorum brevis мышей дикого типа и нокаутных по CD97 при воздействии кофеина и хлорида калия.

3. Сравнить анатомические, гистологические, биохимические критерии фенотипа волокон скелетных мышц т. soleus и т. extensor digitorum longus мышей дикого типа и нокаутных по CD97.

Научная новизна. Впервые на основе гистологических, биохимических и физиологических методов проведено комплексное исследование фенотипа волокон и кальциевой динамики в скелетных мышцах С097-нокаутных мышей. Впервые установлено, что CD97 экспрессируется интенсивнее в медленных волокнах человека т. spinalis и т. vastus medialis. Получены новые данные, свидетельствующие о том, что у мышей нокаутных по CD97 происходит снижение объема кальция, высвобождающегося через рианодиновые рецепторы, при воздействии кофеина. Впервые показано, что у нокаутных по CD97 мышей возрастает активность сукцинатдегидрогеназы, маркера окислительного обмена.

Научная и практическая значимость работы. В результате проведенного исследования получены данные, которые позволяют расширить теоретическое представление о функциональной роли рецепторов эпидермальных факторов роста, к которым относится CD97, в регуляции сокращения и расслабления мышц, а также фенотипа волокон составляющих скелетные мышцы. Данная работа имеет значение для области мышечной физиологии. Результаты диссертации используются в курсах лекций «Общая физиология», читаемых для студентов второго курса обучения на кафедре общей физиологии биолого-почвенного факультета ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет».

Область практического применения результатов данного исследования связана с растущим числом заболеваний, в основе которых лежит нарушение механизмов регуляции фенотипа скелетных мышечных волокон. Полученные данные могут служить теоретическим подходом в разработке стратегии лечения больных с различными видами миопатий.

Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту: 1. Белковая молекула CD97 представлена в быстрых и медленных мышечных волокнах человека разных скелетных мышц. CD97 преимущественно локализована в медленных мышечных волокнах.

2. Белок CD97 включен в процесс кальциевого сигналинга при активации рианодиновых рецепторов саркоплазматического ретикулюма скелетных мышечных волокон мышей.

3. Поддержание метаболического профиля скелетных мышечных волокон у мышей связано с наличием белковой молекулы CD97.

Апробация и реализация результатов исследования. Результаты исследования доложены и обсуждены на 6-й международной конференции, посвященной адгезионному классу рецепторов, сопряженных с G-белками (Вюрцбург, Германия, 2012); на 16-й и 17-й международных Пущинских школах-конференциях молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2012-2013); на международной конференции, посвященной фундаментальным и прикладным аспектам миофизиологии (Пущино, 2012); на XI Всероссийской молодежной научной конференции Института физиологии КНЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2012), на Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых, посвященной 70-летию профессора A.A. Чумакова «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано две статьи в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК, и шесть тезисов докладов.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 116 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 150 источников. Диссертация иллюстрирована 6 таблицами и 26 рисунками.

Работа поддержана персональными грантами: международным грантом научно-исследовательских стипендий для аспирантов и молодых ученых немецкой службы академических обменов (DAAD) А / 10/76169; грантом для студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Санкт-Петербурга (2.6 /2606 / 24А); медицинским факультетом Университета Лейпцига (Германия).

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Фенотип скелетных мышечных волокон

Эффективность сокращения скелетных мышц обусловлена в первую очередь сократительной реакцией актомиозинового комплекса и фенотипом мышечных волокон, составляющих мышцу (Ноздрачев, 2011). Данная проблема также связана с фундаментальными аспектами изучения нервно-мышечных механизмов (Орбели, 1949; Сеченов, 1952; Введенский, 1953; Введенский, 1956). В понятие фенотипа мышечных волокон входит несколько критериев.

Исторически первыми были выделены анатомические и гистологические критерии. Авторы впервые предположили, что цвет всей мышцы и отдельные гистологические характеристики мышечных волокон сопоставимы со скоростью и силой сокращения скелетных мышц (Ranvier, 1874). Было показано, что морфологические и гистохимические характеристики отдельных мышечных волокон совпадают с физиологическими свойствами этих же волокон (Olson, Swett, 1971; Close, 1972). Одной из работ, изучающих морфологические критерии, явилось исследование поднижнечелюстной мышцы десяти различных видов амфибий. Были изучены следующие параметры: диаметр отдельных мышечных волокон, количество митохондрий, организация саркомера (морфология Z- и М-линий) в данных волокнах. На основании полученных данных авторы выявили четыре типа скелетных мышечных волокон, которые были сопоставимы с изученными позднее физиологическими типами волокон. Также авторы обнаружили корреляцию между количеством определенного типа волокон и массой тела. Было показано, что волокна определенного типа имеют зональность расположения (Kordylewski, 1979). Ряд авторов изучили сократительную способность, морфологические и гистохимические параметры скелетных мышц лягушки (Lannergren, Smith, 1966). После амфибий ученые стали исследовать данные критерии на млекопитающих. Так был проведен ряд экспериментов по

изучению характеристик фазических сокращений и утомления т. tibialis anterior крысы. Используя метод продолжительной ритмической электростимуляции, авторы идентифицировали мотонейрон, называемый двигательной единицей (Burke, 1967), который иннервирует мышечные волокна. Более того, авторы показали корреляцию между относительной устойчивостью к утомлению и активностью ферментов окислительного обмена одних и тех же мышечных волокон (Edstroem, Kugelberg, 1968). Данная работа явилась связующим звеном между физиологическими и биохимическими критериями фенотипа скелетных мышечных волокон.

Затем понятие фенотипа стало расширяться. Была разработана система классификации мышечных волокон. На основании скорости и времени сокращения мышечные волокна впервые разделили на быстрые и медленные. В зависимости от развития утомления быстрые волокна, в свою очередь, были подразделены на два подтипа: быстро утомляемые и устойчивые к утомлению. Была изучена активность сукцинатдегидрогеназы, маркера окислительного обмена, никотинамиддинуклеотиддегидрогеназы, акцептора оксидоредуктазы, миофибриллярной аденозинтрифосфатазы, показателя сократительной активности, мышечных волокон т. gastrocnemius кошки. В результате, авторы подтвердили, что биохимические критерии отдельных мышечных волокон также коррелируют с физиологическими характеристиками скелетных мышц (Burke et al., 1973, Kordylewski, 1979).

Среди работ, изучающих физиологическими характеристиками скелетных мышечных волокон, стоит отметить исследование, основанное на изучении взаимоотношения внутриклеточной концентрации ионов кальция и силы мышечного сокращения в ответ на деполяризацию плазматической мембраны или влияние кофеина одиночных мышечных волокон т. ilioßbularis лягушки т. extensor digitorum longus крысы. Было показано, что при обоих способах воздействия, эндогенный уровень ионов кальция снижается в быстрых и медленных типах мышечных волокнах. Данный факт свидетельствует о том, что основная часть ионов кальция запасается во внутриклеточной структуре -

саркоплазматическом ретикулюме. Следовательно, при деполяризации наружной мембраны, максимальная сила мышечного сокращения волокон т. iliofibularis и т. extensor digitorum longus снижается (Owen et al., 1997). Данная работа является одной из ключевых, так как показывает взаимосвязь внутриклеточных молекулярных механизмов регуляции баланса ионов кальция и мышечного сокращения. На сегодняшний момент такой подход широко используется в литературе (Louch et al., 2012).

В настоящее время определение фенотипа скелетных мышечных волокон включает в себя разделение волокон на быстрые и медленные с помощью антител к быстрой и медленной формам тяжелой цепи миозина, определение их метаболического на основе активности ферментов окислительного и гликолитического обменов, миофибриллярной аденозинтрифосфатазы, соответственно (Punkt, 2002; Punkt et al, 2005; Punkt et al., 2011). В основе физиологического критерия фенотипа мышечных волокон лежит определение динамики изменения внутриклеточной концентрации ионов кальция в ответ на воздействие активаторами или блокаторами кальциевых каналов саркоплазматического ретикулюма (Liu et al., 1997; Zhao et al., 2010; Tjondrokoesoemo et al., 2011; Blaauw et al., 2012).

Необходимо подчеркнуть, что взаимосвязь критериев фенотипа была показана авторами не только на протяжении исторического становления данного факта, но и подтверждается современными исследователями (Berlov et al., 2007). Например, в одной из работ было показано, что физическая нагрузка оказывает влияние на уровень экспрессии белков, вовлеченных в регуляцию внутриклеточного баланса ионов кальция, а также активность миофибриллярной АТФазы, цитрат-синтазы и окисленного глутатиона. В частности, авторы обнаружили, что физическая нагрузка у мышей приводит к увеличению активности цитрат-синтазы, окисленного глутатиона, повышению плотности капилляров и увеличению уровня экспрессии а2- и ßl-субъединиц дигидропиридиновых рецепторов, рианодиновых рецепторов и Na/Ca -обменника, Ca-АТФазы 1 саркоплазматического ретикулюма в т. plantaris и т.

soleus. В результате, авторы пришли к выводу, что качество выполнения физических упражнений определяется фенотипом мышечных волокон, которые составляют исследуемые мышцы. В данном исследовании фенотип мышечных волокон составляют биохимические и физиологические критерии неразрывно связанные между собой. Более того, именно исследование совокупности данных параметров отразило полную картину понимания, какую роль может играть на уровне целостного организма определение фенотипа мышечных волокон (Ferreira et al., 2010).

В 2009 г. Calderón и соавторы выдвинули новую классификацию скелетных мышечных волокон на два морфологических типа. В исследовании использовали материал т. soleus и т. flexor digitorum longus от мышей в возрасте 6-7 недель. С помощью методов флуоресцентной иммуногистохимии, ферментативного гистохимического окрашивания и визуализации изменения динамики ионов кальция в ответ на электростимуляцию одиночных интактных мышечных волокон в т. flexor digitorum longus было обнаружено 19 % волокон первого типа и 81 % волокон второго типа. Волокна первого типа были определены, как медленные, так как экспрессировали медленную форму тяжелой цепи миозина и имели низкую активность миофибриллярной АТФазы. Волокна второго типа были определены, как быстрые, так как экспрессировали быструю форму тяжелой цепи миозина и имели умеренную, высокую и очень высокую активность миофибриллярной АТФазы. Эксперименты по изучению динамики ионов кальция в ответ на электростимуляцию подтвердили данную классификацию. В т. soleus было обнаружено 100 % волокон первого типа (Calderón et al., 2009).

Таким образом, различное соотношение гистологических, биохимических и физиологических характеристик скелетных мышечных волокон послужило основанием для разделения их по фенотипам, для каждого из которых характерны своя скорость сокращения и развития утомления мышцы.

На образование того или иного фенотипа скелетных мышечных волокон могут влиять различные молекулярные компоненты.

1.2. Влияние различных белковых факторов на фенотип скелетных мышечных волокон

В настоящее время существует несколько подходов в изучении функциональной активности поперечнополосатых мышечных волокон. Есть литературные данные о том, что различные белковые молекулы могут принимать участие в данном процессе (Кокряков и др., 2010). Наиболее распространенным подходом является изучение структурно-функциональных белков миофибрилл. В частности, к ним относят белки Z-дисков. Структура Z-дисков впервые была изучена на скелетных мышцах лягушки с помощью методов электронной микроскопии в 1962 г. (Carlsen, Knappeis, 1962; Knappeis, Carlsen, 1962).

Ключевыми белками данной структуры являются актин и миозин, которые образуют параллельные друг другу нити в структуре саркомера: тонкие и толстые филаменты, соответственно (Huxley, 1953; Hanson, Huxley, 1955; Spiro, 1956). Молекула миозина состоит из двух тяжелых и двух легких цепей, которые в своей структуре имеют шарнирные участки. Легкий меромиозин обеспечивает агрегацию молекул миозина, тяжелый меромиозин имеет связывающие актин участки и обладает АТФазной активностью. За счет АТФазной активности головок миозина осуществляется скольжение толстых и тонких филаментов (Mommaerts, 1948; Huxley, Niedergerke, 1954).

Скорость синтеза миозина в клетках также оказывает влияние на то, как быстро сформируется актомиозиновый комплекс, следовательно, как быстро произойдет сокращение. В одной из работ было показано, что креатин, конечный продукт распада энергетического обмена в мышцах, вовлечен в регуляцию синтеза мышечных белков. Еще в 1972 г. авторы подтвердили, что в скелетных мышечных волокнах in vivo и in vitro синтез тяжелой цепи миозина происходит быстрее при добавлении креатина в концентрации 10-100 цМ. Причем эффект достигается уже через 4 часа после добавления данного агента (Ingwall et al., 1972). В настоящее время показано, что молекулярные

механизмы регуляции синтеза мышечных белков могут также контролировать размер скелетных мышечных волокон, что является морфологическим критерием фенотипа. Было проведено исследование изучения синтеза мышечных белков, в частности, тяжелой цепи миозина, в волокнах типа 1, 2А, 2Х и 2В т. plantaris мыши в ответ на пищевую депривацию в течении 48 ч. и удаление хирургическим путем т. soleus и дистальной части т. gastrocnemius, т.е. мышц обладающих синергическим действием. Пищевая деривация привела к статистически значимому снижению уровня экспрессии мышечных белков во всех типах волокон и площади поперечного сечения скелетных мышечных волокон типа 2Х и 2В у мышей опытной группы по сравнению с контрольной. Удаление мышц-синергистов вызвало обратный эффект: увеличение уровня экспрессии мышечных белков во всех четырех типах волокон (Goodman et al., 2012). Таким образом, данное исследование доказывает тот факт, что уровень синтеза мышечных белков можется изменяться в волокнах разного фенотипа под действием различных внешних факторов. Следовательно, фенотип скелетных мышечных волокон может изменяться также под действием внешних факторов. Однако, регулируют данные изменения соответствующие белки.

Молекулы глобулярного актина (G-актин) полимерезуются и образуют фибриллярный F-актин (Hanson, Lowy, 1963; Littlefield, Fowler, 1998). Белок титин связывает нити миозина с Z-дисками, и через а-актинин связывается с молекулой титина соседнего саркомера (Papa et al., 1999). Тропомиозин - белок, препятствующий движению головок миозина (Bailey, 1948). Мутация гена тропомиозина-3 вызывает немалиновую миопатию - наличие в мышечных волокнах палочковидных или нитевидных включений, что ведет нарушению обмена веществ в мышечной ткани. Тропонин С является кальций-связывающим белком. Тропонин I препятствует взаимодействию актина и миозина (Ebashi, Kodama, 1965; Yasui et al., 1968). Нибулин - фибриллярный белок, ассоциированный с тонкими нитями. Нибулин проходит от Z-линии до свободного конца тонких нитей и контролирует их длину (Wright et al., 1993). В

настоящие время показано, что регуляция длины тонких актиновых филаментов отражается на фенотипе скелетных мышечных волокон человека (Gokhin et al., 2012).

Таким образом, литературные данные свидетельствуют о том, что структурно-функциональные белки миофибрилл играют важную роль в регуляции фенотипа скелетных мышечных волокон.

Постепенно представление о факторах, оказывающих влияние на регуляторную активность мышц, в настоящий момент расширяется. К таким факторам можно отнести факторы роста и рецепторы к ним.

В одной из работ было исследовано регуляторное влияние пептидов инсулинового суперсемейства — инсулина, инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1) и релаксина, а также эпидермального фактора роста (ЭФР) на активность гликогенсинтетазы в скелетных мышцах крыс в норме и при экспериментальном сахарном диабете 1-го и 2-го типов. Было показано, что при сахарном диабете 1-го типа базальная активность гликогенсинтетазы не изменялась, а влияние инсулина in vitro было резко снижено по сравнению с действием ИФР-1 и релаксина на 30-е сутки развития диабета. При сахарном диабете 2-го типа активность гликогенсинтетазы (как общая, так и активная форма) снижалась, а стимулирующее влияние пептидов и ЭФР на фермент отсутствовало (Кузнецова, Чистякова, 2012).

Имеются также литературные данные о том, что у крыс страдающих синдромом хронической функциональной перегрузки, уровень экспрессии фактора роста эндотелия сосудов и гепарин связывающего эпидермального фактора роста выше на ранних стадиях компенсаторного роста скелетных мышц т. plantaris и т. soleus. Было показано, что постоянна экспрессия исследуемых факторов роста в волокнах крыс контрольной группы коррелирует с основной функцией этих белков в клетках поперечнополосатой мускулатуры. Однако, при хронической функциональной перегрузке мышечных волокон был обнаружен специфический паттерн экспрессии фактора роста эндотелия сосудов. Предполагается, что данный фактор может

вызывать необратимые изменения в нервной системе и, как следствие, нарушение координации работы мышц и кровеносных сосудов, мышечную гипертрофию (Parvaresh et al, 2010).

Было выявлено, что фактор роста CD34, находящийся в покоящихся сателитных клетках, активирует транскрипционный фактор роста Рах7, что, в свою очередь, вызывает синтез транскрипционного фактора MyoD, и затем экспрессию миогенинов, основной функцией которых является рост и пролиферация миобластов (Ieronimakis et al., 2010).

Ряд авторов исследовали на линиях клеток С2С12 и ММ 14 скелетных мышц мыши возможную взаимосвязь между экспрессией рецептора к фактору роста фибробластов и рецептора к эпидермальному фактору роста и образованием постмитотического фенотипа клеток. Результаты исследования показали, что отсутствие экспрессии рецептора к фактору роста фибробластов не является причиной прекращения пролиферации и последующей дифференцировки по биохимическим показателям и, таким образом, приобретением клетками линии ММ 14 определенного постмитотического фенотипа. Отсутствие экспрессии рецептора к эпидермальному фактору роста влияет на образование определенного постмитотического фенотипа клеток ММ14 во время дифференцировки. Механизмы, однако, остаются неизученными (Olwin, Hauschka et al., 1988).

Данные о влиянии различных представителей семейства миогенных регуляторных факторов совместно с факторами роста на фенотип скелетных мышечных волокон неоднородны. Так, например, Agergaard и соавторы в 2013 г. исследовали влияние интенсивности экспрессии мРНК генов миогенного, матриксного и ростового факторов на интенсивность процесса мышечного сокращения. Целью работы явилось изучение молекулярных механизмов сигналинга клетки, ответственных за регуляцию трансляции соответствующих специфических белков. Так, авторы анализировали, как физическая нагрузка низкой (16 %) и высокой (70 %) интенсивности влияет на уровень экспрессии мРНК изучаемых факторов в фазе расслабления после

одной сессии упражнений и 12 недель тренировок. В результате, было показано, что у мужчин, подверженных высокой и низкой физической нагрузке, мышечная активность не равнозначна. Предполагают, что причина этого заключается в определенном соотношении волокон разного типа скелетных мышц. С помощью метода обратной полимеразной цепной реакции в режиме реального времени было установлено, что уровень экспрессии мРНК генов миогенного фактора 6 (МуАб), миогенина, внутриклеточного белка-ингибитора циклин-зависимой киназы (р21) был достоверно выше, в том время, как уровень мРНК гена миостатина был достоверно ниже в группе мужчин с высокой физической нагрузкой после одной сессии упражнений. Таким образом, авторы делают вывод, что физическая нагрузка отражается на уровни экспрессии белков, вызывающих увеличение интенсивности мышечного сокращения и впоследствии мышечную гипертрофию (А§ег§аагс1 et а1., 2013).

Противоречивыми являются данные о том, что миогенные регуляторные факторы и факторы роста принимают участие в регуляции мышечной массы, но не оказывают влияние на распределение волокон разного типа скелетных мышц. Вначале, была выдвинута гипотеза, что феномен мышечной адаптации у крыс, вызванный устойчивостью к физической нагрузке в течение длительного времени, является результатом увеличения уровня экспрессии мРНК генов миогенных регуляторных факторов и инсулиноподобного фактора роста (ИФР) в скелетных мышечных волокнах. Однако, в результате, была выявлена положительная корреляция между площадью поперечного сечения волокон и повышенным уровнем экспрессии мРНК генов миогенного регуляторного фактора 5 (МуоБ5), миогенина и инсулиноподобного фактора роста. В то же время, не смотря на то, что площадь поперечного сечения является морфологическим критерием фенотипа скелетных мышечных волокон, авторы утверждают, что повышенная экспрессия изучаемых факторов не влияет на частоту встречаемости мышечных волокон определенного фенотипа. Доказательством является тот факт, что в исследуемых мышцах крыс на фоне

повышенной экспрессии изучаемых факторов обнаружено равное распределение волокон типа IIX/D и IIA (Aguiar et al., 2013).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зырянова, Татьяна Юрьевна, 2013 год

Список использованных источников

Введенский, Н. Е. Возбуждение, торможение и наркоз: полн. собр. соч. / Н.Е. Введенский. - Л., 1953. - № 4.-147 с.

Введенский, Н.Е. Памяти И.М. Сеченова / Н. Е. Введенский. Физиологический журнал СССР им. И.М. Сеченова. - 1956. - Т. 1. - С. 3-8.

Кокряков, В.Н. Современная концепция об антимикробных пептидах как молекулярных факторах иммунитета / В.Н. Кокряков, Г.М. Алешина, О.В. Шамова, Д.С. Орлов, Ю.В. Андреева // Медицинский академический журнал. - 2010. - Т. 10. (4). - С. 149-160.

Кузнецов, C.JI. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии: учебное пособие / C.JI. Кузнецов, H.H. Мушкамбаров, B.JI. Горячкина. - МИА, 2002. -№ 2. - 373 с.

Кузнецова, JI.A. Экспериментальные модели сахарного диабета 1-го и 2-го типов у крыс: регуляция активности гликогенсинтетазы пептидами инсулинового суперсемейства и эпидермальным фактором роста в скелетных мышцах / JI.A. Кузнецова, О.В. Чистякова // Медицинская экспертиза и право. -2012.-Т. 1. - С.22-28.

Кузубова, H.A. Изменение дилатационного резерва легочных артерий на этапах формирования модели хронической обструктивной болезни легких / H.A. Кузубова, А.Н. Федин, Е.С. Лебедева, О.Н. Титова // Российский физиологический журнал. - 2013. - Т. 2. - С.230-237.

Меркулов, А.Г. Курс патологической техники / А.Г. Меркулов. - Л.: Медицина, Ленингр. отделение, 1969. - № 5. - 424 с.

Ноздрачев, А.Д. Начала физиологии: учебник /под ред. А.Д. Ноздрачева. -СПб: Лань, 2001. - 1088 с.

Орбели, Л. А. Вопросы высшей нервной деятельности: лекции и доклады / Л. А. Орбели. - М.—Л., 1949. - 548 с.

Орлова, JI.A. Оценка возможности применения флуоресцентных зондов для анализа изменений концентрации внутриклеточного кальция при генерации потенциалов возбуждения у высших растений / JI.A. Орлова, Е.К. Акинчиц, Е.В. Сергеева // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. -2011.- Т. 2 (2).-С. 208-214.

Сеченов, И.М. Физиология нервной системы / И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский. - М., 1952. - № 1. - с. 273.

Меньшикова, В. В. Лабораторные методы исследования в клинике: справочник / под ред. В. В. Меньшикова. -М.: Медицина, 1987. -345 с.

Кост, Е.А. Справочник по клиническим лабораторным методам исследования / под ред. Е. А. Кост. - М.: Медицина, 1975. - 384 с.

Agergaard, J. Myogenic, matrix, and growth factor mRNA expression in human skeletal muscle: effect of contraction intensity and feeding / J. Agergaard, S. Reitelseder, T.G. Pedersen, S. Doessing, P. Schjerling, H. Langberg, B.F. Miller, P. Aagaard, M. Kjaer, L. Holm // Muscle Nerve.- 2013. - V. 47 (5).- P. 748-759.

Aguiar, A.F. Myogenin, MyoD and IGF-I regulate muscle mass but not fibertype conversion during resistance training in rats / A.F. Aguiar, I.J. Vechetti-Junior, R.W. Alves de Souza, E.P. Castan, R.C. Milanezi-Aguiar, C.R. Padovani, R.F. Carvalho, M.D. Silva // Int. J. Sports Med. - 2013.- V. 34 (4).- P. 293-301.

Apkon, M. Cellular physiology of skeletal, cardiac and smooth muscle / M. Apkon // Medical physiology: a cellular and molecular approach. - 2003. - P. 230254.

Augusto, V. Skeletal muscle fiber types in C57BL6J mice / V. Augusto, C.R. Padovani, G.E.R. Campos // Braz. J. morphol. Sei. - 2004. - V. 21 (2).- P. 89-94.

Aust, G. Diversity of CD97 in smooth muscle cells / G. Aust, E. Wandel, С. Boitze, D. Sittig, A. Schütz, L.C. Horn, M. Wobus // Cell Tissue Res.- 2006.- V. 323.-P. 1-9.

Aust, G. CD97: a dedifferentiation marker in human thyroid carcinomas / G. Aust, W. Eichler, S. Laue, I. Lehmann, N.E. Heldin, O. Lotz, W.A. Scherbaum, H. Dralle, C. Hoang-Vu // Cancer Res. - 1997. - V. 57. - P. 1798 -1806.

Avila, G. Excitation- contraction uncoupling by a human central core disease mutation in the ryanodine receptor / G. Avila, J.J. O'Brien, R.T. Dirksen // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2001. - V. 98. - P. 4215-4220.

Babu, G.J. Ablation of sarcolipin enhances sarcoplasmic

reticulum calcium transport and atrial contractility / G.J. Babu, P. Bhupathy, V. Timofeyev, N.N. Petrashevskaya, P.J. Reiser, N. Chiamvimonvat, M. Periasamy // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2007. - V. 104 (45). - P.17867 - 17872.

Bailey, K. Tropomyosin: a new asymmetric protein component of the myofibril / K. Bailey // Biochem. J. - 1948. - V. 43 (2). - P.271- 279.

Barclay, C.J. Models in which many cross-bridges attach simultaneously can explain the filament movement per ATP split during muscle contraction / C.J Barclay // Int. J. Biol Macromol. - 2003. - V. 32 (3-5). - P.139-147.

Benders, A.A. Ca2_ homeostasis in Brody's disease: a study in skeletal muscle and cultured muscle cells and the effects of dantrolene and verapamil / A.A. Benders, J.H. Veerkamp, A. Oosterhof, P.J. Jongen, R.J. Bindels, L.M. Smit, H.F. Busch, R.A. Wevers // J. Clin. Invest. - 1994. - V. 94. - P. 741-748.

Berlov, M.N. Lactoferrin from canine neutrophils: isolation and physicochemical and antimicrobial properties / M.N. Berlov, E.S. Korableva, Y. V. Andreeva, T.V. Ovchinnikova, V.N. Kokryakov // Biochemistry (Mosc). - 2007. - V. 4.-P. 445-451.

Berridge, M.J. The versatility and universality of calcium signaling / P. Lipp, M.D. Bootman // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. - 2000. - V. 1. - P. 11 - 21.

Blaauw B., Piccolo P., Rodriguez L. et al. No evidence for inositol 1,4,5-trisphosphate-dependent Ca-release in isolated fibers of adult mouse skeletal muscle / B. Blaauw, P. Del Piccolo, L. Rodriguez, V.H. Hernandez Gonzalez, L. Agatea, F.

Solagna, F. Mammano, T. Pozzan, S. Schiaffino // J. Gen. Physiol. - 2012. - V. 140 (2).-P. 235-241.

Borovikov, Y.S. The effect of the dilated cardiomyopathy-causing Glu40Lys TPM1 mutation on actin-myosin interactions during the ATPase cycle / S.V. Avrova, O.E. Karpicheva, P. Robinson, C.S. Redwood // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2011. - V.411 (3). - P. 496-500.

Borovikov, Y.S. Modulation of the effects of tropomyosin on actin and myosin conformational changes by troponin and Ca2+ /Y.S. Borovikov, O.E. Karpicheva, S.V. Avrova, C.S. Redwood // Biochim. Biophys. Acta. - 2009. - V. 1794 (7).-P. 985-994.

Brody, I.A. Muscle contracture induced by exercise: a syndrome attributable to decreased relaxing factor / I.A. Brody // J. Med. - 1969. - V. 281. - P. 187-192.

Brooke, M.H. Trophic functions of the neuron II. Denervation and regulation of muscle. The use and abuse of muscle histochemistry / M.H. Brooke, K.K. Kaiser // Ann N Y Acad Sci. - 1974. - V. 22. (228). - P. 121-144.

Burke, R. E. Physiological types and histochemical profiles in motor units of the cat gastrocnemius / R.E. Burke, D.N. Levine, P. Tsairis, F.E. Zajac // J. Physiol. -1973. - V. 234 (3). - P. 723-748.

Calderón, J.C. Different fibre populations distinguished by their calcium transient characteristics in enzymatically dissociated murine flexor digitorum brevis and soleus muscles / J.C. Calderón, P. Bolaños, S.H. Torres, G. Rodriguez-Arroyo, C. Caputo // J. Muscle Res. Cell Motil. - 2009. - V. 30 (3-4). - P. 125-137.

Canato, M. Massive alterations of sarcoplasmic reticulum free calcium in skeletal muscle fibers lacking calsequestrin revealed by a genetically encoded probe / M. Canato, M. Scorzeto, M. Giacomello, F. Protasi, C. Reggiani, G.J. Stienen // Proc. Natl. Acad. Sci. US A. - 2010. - V. 107 (51). - P. 22326-22331.

Canepari, M. Skeletal muscle fibre diversity and the underlying mechanisms / M. Canepari, M.A. Pellegrino, G. D'Antona, R. Bottinelli // Mechanisms Acta Physiol. - 2010. - V. 199. - P. 465-476.

Carlsen, F. The fine structure of the Z disc in skeletal muscle revealed by electron microscopy / F. Carlsen, G.G. Knappeis // Dan Med Bull. - 1962. - P. 9-18.

Chen Z. Ca2+ binding to site I of the cardiac Ca2+ pump is sufficient to dissociate phospholamban / Z. Chen, B.L. Akin, L.R. Jones // J. Biol. Chem. -2010. -V. 285 (5). - P. 3253-3260.

Close, R. Dynamic properties of mammalian skeletal muscles / R. Close // Physiol. Rev. - 1972. - V. 52. - P. 129-197.

Close, R. Properties of motor units in fast and slow skeletal muscles of the rat / R. Close //J. Physiol. - 1967. - V.- 193. - P. 45-55.

de Jonge, H.W. Presence of SERCA and calcineurin during fetal development of porcine skeletal muscle / H.W. de Jonge, C.W. van der Wiel, K. Eizema, W.A. Weijs, M.E. Everts // J. Histochem. Cytochem. - 2006. - V. 54 (6). - P. 641-648.

Dirksen, R.T. Altered ryanodine receptor function in central core disease: leaky or uncoupled Ca2_ release channels / R.T. Dirksen, G. Avila // Trends Cardiovasc. Med. - 2002. - V. 12. P. 189 -197.

Drzymala-Celichowska, H. The content of myosin heavy chains in hindlimb muscles of female and male rats / H. Drzymala-Celichowska, J. Karolczak, M.J. Redowicz, D. Bukowska // J. Physiol. Pharmacol. - 2012. - V. 63 (2). - P. 187-93.

Du, G.G. Central core disease mutations R4892W, I4897T and G4898E in the ryanodine receptor isoform 1 reduce the Ca2_ sensitivity and amplitude of Ca2_-dependent Ca2_ release / G.G. Du, V.K. Khanna, X. Guo, D.H. MacLennan // Biochem. J. - 2004. - V. 382. - P. 557-564.

Ebashi, S. New protein factor promoting aggregation of tropomyosin / S. Ebashi, A. A. Kodama // J. Biochem. - 1965. - V. 58 (1). - P. 107-108.

Edgerton, V.R. Muscle fibre type populations of human leg muscles / J.L. Smith, D.R. Simpson // Histochem. J. - 1975. - V. 7 (3). - P. 259-266.

Edstroem, L. Histochemical composition, distribution of fibres and fatiguability of single motor units / L. Edstroem, E. Kugelberg // J. Neurol. Neurosurg. Psychiat. -1968.-V. 31.-P. 424-433.

Eichler, W. Characterization of the early activation-dependent antigen on lymphocytes defined by the monoclonal antibody BL-Ac(F2) / W. Eichler, G. Aust, J. Hamann // Scand J. Immunol. - 1994. - V. 39. P. - 111-115.

Endo, M. Calcium release from the sarcoplasmic reticulum / M. Endo // Physiol. Rev. - 1977. - V. 57 (1). - P. 71-108.

Fedin, A.N. Heterogeneity of the rat respiratory way responses to serotonin / T.I. Postnikova, V.M. Kirilina, A.I. Krivchenko // Ross. Fiziol. Zh. Im. I. M. Sechenova. - 2011. - 97(8). - P. 862-869.

Ferreira, J. C. B. Aerobic exercise training improves Ca21 handling and redox status of skeletal muscle in mice / J.C. Ferreira, A.V. Bacurau, C.R. Bueno, T.C. Cunha, L.Y. Tanaka, M.A. Jardim, P.R. Ramires, P.C. Brum // Experimental Biology and Medicine. - 2010. - V. 235. - P. 497-505.

Fujii, J. Identification of a mutation in porcine ryanodine receptor associated with malignant hyperthermia / J. Fujii, K. Otsu, F. Zorzato, S. de Leon, V.K. Khanna, J.E. Weiler, P.J. O'Brien, D.H. MacLennan //Science. - 1991. - V. 253. -P.448—451.

Gokh, D.S. Thin-filament length correlates with fiber type in human skeletal muscle / D.S Gokh, N.E. Kim, S.A. Lewis, H.R. Hoenecke, D.D. D'Lima, V.M. Fowler // Am J Physiol Cell Physiol. - 2012. - V. 302 (3). - P. 555-565.

Goodman, C.A. Muscle fiber type-dependent differences in the regulation of protein synthesis / C.A. Goodman, J.A. Kotecki, B.L. Jacobs, T.A. Hornberger // PLoS One. - 2012. - V. 7 (5). P.

Gorski, P.A. Sarco / endoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA) inhibition by sarcolipin is encoded in its luminal tail / P.A. Gorski, J.P. Glaves, P. Vangheluwe, H.S. Young // J. Biol. Chem. - 2013. - V. 288 (12). - P. 8456-8467.

Gray, J.X. CD97 is a processed, seven-transmembrane, heterodimeric receptor associated with inflammation / J.X. Gray, M. Haino, M.J. Roth, J.E. Maguire, P.N.

Jensen, A. Yarme, M.A. Stetler-Stevenson, U. Siebenlist, K. Kelly // J. Immunol. -1996.-V. 157.-P. 5438-5447.

Hamann, J. Molecular cloning and characterization of mouse CD97 / J. Hamann, C. van Zeventer, A. Bijl, C. Molenaar, K. Tesselaar, R.A. van Lier // Int Immunol.- 2000. - V. 12. P. 439-448.

Hamann, J. The seven-span transmembrane receptor CD97 has a cellular ligand (CD55, DAF) / J. Hamann, B. Vogel, G.M. van Schijndel, R.A. van Lier // J. Exp. Med.- 1996.-V. 184.-P. 1185-1189.

Hanson, E. J. Structural basis of the cross-striations in muscle / E. J. Hanson, H. E. Huxley//Nature.- 1953. - V. 172 (4377). - P. 530-532.

Hanson, J. The structure of F-actin and of actin filaments isolated from muscle / J. Hanson, J. Lowy // J. Mol. Biol. - 1963. - V. 6. P. 46-60.

Hesse, B. Distribution pattern of muscle fiber types in

the perivertebral musculature of two different sized species of mice / M.S Fischer, N. Schilling // Anat Rec (Hoboken). - 2010. - V. 293(3). - V. 446-463.

Hicks, A. Early functional and biochemical adaptations to low-frequency stimulation of rabbit fast-twitch muscle / A. Hicks, K. Ohlendieck, S.O. Gopel, D. Pette // Am J Physiol. - 1997. - V. 273(1). - P. 297-305.

Hirata, Y. Uncoupling store-operated Ca2+ entry and altered Ca2+ release from sarcoplasmic reticulum through silencing of junctophilin genes / Y. Hirata, M. Brotto, N. Weisleder, Y. Chu, P. Lin, X. Zhao, A. Thornton, S. Komazaki, H. Takeshima, J. Ma, Z. Pan // Biophys J. - 2006. - V. 90 (12). - P. 4418-4427.

Hona, S. Adhesion-GPCRs: emerging roles for novel receptors / S. Yona, H.H. Lin, W.O. Siu, S. Gordon, M. Stacey // Trends Biochem. Sci. - 2008. - V. 33.- P. 491-500.

Huxley, A.F. Muscular contraction / A.F. Huxley // J. Physiol. - 1974. - V. 243. -P. 1^3.

Huxley, A.F. Structural changes in muscle during contraction; interference microscopy of living muscle fibres / A.F. Huxley, R. Niedergerke // Nature. - 1954. -V. 173(4412).-P. 971-973.

Huxley, H. E. Electron microscope studies of the organisation of the filaments in striated muscle / H. E. Huxley // Biochim. et Biophysic. Acta. - 1953. - V. 12. - P. 387-394.

Ieronimakis, N. Absence of CD34 on Murine Skeletal Muscle Satellite. Cells Marks a Reversible State of Activation during Acute Injury / N. Ieronimakis, G. Balasundaram, S. Rainey, K. Srirangam, Z. Yablonka-Reuveni, M. Reyes // PLoS ONE. - 2010.-V. 5 (6).

Ikemoto, N. Regulation of calcium release by interdomain interaction within ryanodine receptors / N. Ikemoto, T. Yamamoto // Front. Biosci. - 2002. - V. 7. - P. 671-683.

Ingwall, J.S. Creatine and the control of myosin synthesis in differentiating skeletal muscle / J.S Ingwall, M.F. Morales, F.E. Stockdale // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1972. - V. 69 (8). - P. 2250-2253.

Jaehnig, E.J. Increased susceptibility to isoproterenol-induced cardiac hypertrophy and impaired weight gain in mice lacking the histidine-rich calcium-binding protein / E.J. Jaehnig, A.B. Heidt, S.B. Greene, I. Cornelissen, B.L. Black // Mol. Cell Biol. - 2006. - V. 26 (24). - P. 9315-9326.

James R.S. The mechanical properties of fast and slow skeletal muscles of the mouse in relation to their locomotory function / R.S. James, J.D. Altringham, D.F. Goldspink // The Journal of Experimental Biology.- 1995.- V. 198.- P. 491-502.

Jaspars, L.H. Tissue distribution of the human CD97 EGF-TM7 receptor / L.H. Jaspars, W. Vos, G. Aust, R.A. Van Lier, J. Hamann // Tissue Antigens. - 2001. - V. 57.-P. 325-331.

Jurkat-Rott, K. Genetics and pathogenesis of malignant hyperthermia / T. McCarthy, F. Lehmann-Horn // Muscle Nerve. - 2000. - V. 23. - P. '4 -17.

Jurrgens, K.D. Etruscan shrew muscle: the consequences of being small / K.D. Jurrgens // J. Exp. Biol. - 2002. - V. 205. - P.2161-2166.

Knappeis, G.G. The ultrastructure of the Z disc in skeletal muscle / G.G. Knappeis, F. Carlsen // J. Cell Biol. - 1962. - V.13. - P. 323-335.

Kop, E.N. Identification of the epidermal growth factor0TM7 receptor EMR2 and its ligand dermatan sulfate in rheumatoid synovial tissue / E.N. Kop, M.J. Kwakkenbos, G.J. Teske, M.C. Kraan, T.J. Smeets, M. Stacey, H.H. Lin, P.P. Tak, J. Hamann // Arthritis Rheum. - 2005. - V. - 52. - P. 442-450.

Kop, E.N. Differential expression of CD97 on human lymphocyte subsets and limited effect of CD97 antibodies on allogeneic T-cell stimulation / E.N. Kop, M. Matmati, W. Pouwels, G. Leclercq, P.P. Tak, J. Hamann // Immunol. Lett. - 2009. - V. 123.- P. 160-168.

Kordylewski, L. Morphology of muscle fibres in amphibian submandibular muscle Z / L. Kordylewski // Mikrosk Anat Forsch. - 1979. - V. 93 (2). - P. 225-243.

Kurebayashi, N. Changes in Ca2+ handling in adult MG29-deficient skeletal muscle / H. Takeshima, M. Nishi // Biochemical and Biophysical Research Communications 310. - 2003. - P. 1266-1272.

Kurebayashi, N. Changes in Ca2+ handling in adult MG29-deficient skeletal muscle / N. Kurebayashi, H. Takeshima, M. Nishi, T. Murayama, E. Suzuki, Y. Ogawa // Biochem Biophys Res Commun. - 2003. -V. 310 (4). - P. 1266-1272.

Kuzubova, N.A. Effect of fenspiride on bronchial smooth muscle of rats with chronic obstructive pulmonary disease / E.S. Lebedeva, A.N. Fedin, I.V. Dvorakovskaya, T.N. Preobrazhenskaya, O.N. Titova // J. Smooth Muscle Res. -2013.-V.49.-P. 46-54.

Kwakkenbos, M.J. The human EGF-TM7 family: a postgenomic view / M.J. Kwakkenbos, M.J. Kop, M. Stacey, M. Matmati, S. Gordon, H.H. Lin, J. Hamann // Immunogenetics. - 2004. - V. 55. - P. 655-666.

Kwakkenbos, M.J. Characterization of EGF-TM7 family members by novel monoclonal antibodies / M.J. Kwakkenbos, R.A. van Lier, J. Hamann. - Oxford: Oxford University Press, 2001. - P. 381-383.

Lagerstrom, M.C. Structural diversity of G protein-coupled receptors and significance for drug discovery / H.B. Schioth, M.C. Lagerstrom // Nat. Rev. Drug Discov. - 2008. - V. 7. - P. 339-357.

Ravenscroft, G. Dissociated flexor digitorum brevis myofiber culture system—a more mature muscle culture system / G. Ravenscroft, K.J. Nowak, C. Jackaman, S. Clément, M.A. Lyons, S. Gallagher, A.J. Bakker, N.G. Laing // Cell Motility and the Cytoskeleton. - 2007. - V. 64 (10). - P. 727-738.

Lannergren, J. Types of muscle fibres in toad skeletal muscle / J. Lannergren R.S. Smith // Acta physiol. Scand. - 1966. - V. 68. - P. 263-274.

Leeuw, T. Coordinate changes of myosin light and heavy chain isoforms during forced fiber type transitions in rabbit muscle / T. Leeuw, D. Pette // Dev. Genet.-1996.-V. 19 (2).-P. 163-168.

Littlefield, R. De ning actin lament length in striated muscle: Rulers and caps or dynamic stability / R.V. Littlefield, M. Fowler // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. - 1998. -V. 14. - P. 487-525.

Liu, Y. Regulation of Ca21 handling by phosphorylation status in mouse fastand slow-twitch skeletal muscle fibers / Y. Liu, E.G. Kranias, M.F. Schneider // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 1997. - V. 273. - P.1915-1924.

Lojda, Z. Enzymhistochemische Methoden / Z. Lojda, R. Gossrau, T.H. Schiebler. - New York: Springer, 1976. - 249 p.

Louch, W.E. Phospholamban ablation in hearts expressing the high affinity SERCA2b isoform normalizes global Ca2+ homeostasis but not Ca2+-dependent hypertrophic signaling / W.E. Louch, P. Vangheluwe, V. Bito, L. Raeymaekers, F. Wuytack, K.R. Sipido // Am. J. Physiol. Heart Circ. - 2012.- V. 302 (12). - P. 25742582.

MacLennan, D.H. Ca2_ signalling and muscle disease / D.H. MacLennan // J. Biochem. - 2000. - V. 267. - P. 5291-5297.

MacLennan, D.H. Malignant hyperthermia / D.H. MacLennan, M.S. Phillips // Science. - 1992. - V. 256. - P. 789 -794.

Mickelson, J.R. Malignant hyperthermia: excitation-contraction coupling, Ca2_ release channel, and cell Ca2_ regulation defects / J.R. Mickelson, C.F. Louis // Physiol. Rev. - 1996. - V. 76. - P.537-592.

Mintz, E. Ca2+ transport by the sarcoplasmic reticulum ATPase / E. Mintz, F. Guillain // Biochim. Biophys. Acta. - 1997. - V. 1318. - P. 52- 70.

Mommaerts, W.F. The reaction between actomyosin and adenosine triphosphate / W.F. Mommaerts // J. Gen. Physiol. - 1948. - V. 31 (4). - P. 361-375.

Morabito, C. Modulation of redox status and calcium handling by extremely low frequency electromagnetic fields in C2C12 muscle cells: A real-time, single-cell approach / C. Morabito, F. Rovetta, M. Bizzarri, G. Mazzoleni, G. Fano, M.A. Mariggio // Free Radic. Biol. Med. - 2010. -V. 48 (4). - P. 579-589.

Mouller, J.V. Structural organization, ion transport, and energy transduction of P-type ATPases / J.V. Mouller, B. Juul, M. le Maire // Biochim. Biophys. Acta. -1996.-V. 1286.-P. 1-51.

Nagaraj, R.Y. Increased susceptibility to fatigue of slow- and fast-twitch muscles from mice lacking the MG29 gene / R.Y. Nagaraj, C.M. Nosek, M.A. Brotto, M. Nishi, H. Takeshima, T.M. Nosek, J. Ma // Physiol. Genom. - 2000. - V. 4. - P. 43-49.

Nechiporuk, T. ETL, a novel seven-transmembrane receptor that is developmentally regulated in the heart. ETL is a member of the secretin family and belongs to the epidermal growth factor-seven-transmembrane subfamily / T. Nechiporuk, L.D. Urness, M.T. Keating // J. Biol. Chem. - 2001. - V. 9. - Pt. 276 (6). -P. 4150-4157.

O'Connell, K. Reduced expression of sarcalumenin and related Ca2+ -regulatory proteins in aged rat skeletal muscle / K. O'Connell, J. Gannon, P. Doran, K. Ohlendieck // Exp. Gerontol. - 2008. - V. 43 (10). - P. 958-961.

Oddoux, S. Triadin deletion induces impaired skeletal muscle function / S. Oddoux, J. Brocard, A. Schweitzer, P. Szentesi, B. Giannesini, J. Brocard, J.

Faure, K. Pernet-Gallay, D. Bendahan, J. Lunardi, L. Csernoch, I. Marty // J. Biol. Chem. - 2009. - V. 284 (50). - P. 34918-34929.

Odermatt, A. Mutations in the gene-encoding SERCA1, the fast-twitch skeletal muscle sarcoplasmic reticulum Ca2_ATPase, are associated with Brody disease / A. Odermatt, P.E. Taschner, V.K. Khanna, H.F. Busch, G. Karpati, C.K. Jablecki, M.H. Breuning, D.H. MacLennan // Nat. Genet. - 1996. - V. 14. - P. 191-194.

Ogawa, Y. Ryanodine receptor isoforms in excitation- ontraction coupling / Y. Ogawa, N. Kurebayashi, T. Murayama // Adv. Biophys. - 1999. - V. 36. - P. 27- 64.

Oldham, W.M. Heterotrimeric G protein activation by G-protein-coupled receptors / W.M. Oldham, H.E. Hamm // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. - 2008. - V. 9. -P. 60-71.

Olson, C.B. Effect of prior activity on properties of different types of motor units / C.B. Olson, C.P. Swett // J. Neurophysiol. - 1971. - V. 34. - P. 1-16.

01 win, B. B. Cell Surface Fibroblast Growth Factor and Epidermal Growth Factor Receptors Are Permanently Lost during Skeletal Muscle Terminal Differentiation in Culture / B. B. Olwin, S. Hauschka // The Journal of Cell Biology. - 1988.-V. 107.-P. 761-769.

Owen, V.J. Relationship between depolarization-induced force responses and Ca2+ content in skeletal muscle fibres of rat and toad / V.J. Owen, G.D. Lamb, D.G. Stephenson, M.W. Fryer // J. Physiol. - 1997. - V.498 (3). - P. 571-586.

Pan Z. Dysfunction of storeoperated calcium channel in muscle cells lacking mg29 / Z. Pan, D. Yang, R.Y. Nagaraj, T.A. Nosek, M. Nishi, H. Takeshima, H. Cheng, J. Ma // Nat. Cell Biol. - 2002. - V. 4. - P. 379-383.

Papa, I. Alpha actinin-CapZ, an anchoring complex for thin lamentsin Z-line / I. Papa, C. Astier, O. Kwiatek, F. Raynaud, C. Bonnal, M.C. Lebart, C. Roustan, Y. Benyamin // J. Muscle Res. Cell Motil. - 1999. - V. - 20. - P. 187-197.

Parvaresh, K.C. Acute vascular endothelial growth factor expression during hypertrophy is muscle phenotype specific and localizes as a striated pattern within fibres / K.C. Parvaresh, A.M. Huber, R.L. Brochin, P.L. Bacon, G.E. McCall, K.A. Huey, J.P. Hyatt//Exp Physiol. - 2010. - V. 95 (11). - P. 1098-1106.

Periasamy, M. SERCA pump isoforms: their role in calcium transport and disease / M. Periasamy, A. Kalyanasundaram // Muscle Nerve. - 2007. - V. 35 (4). -P. 430-442.

Pette, D. The impact of biochemical methods for single muscle fibre analysis / D. Pette, H. Peuker, R.S. Staron // Acta Physiol. Scand. - 1999. - V. 166. - P. 261277.

Pette, D. Myosin isoforms, muscle fiber types, and transitions / R.S. Staron, D. Pette // Microsc. Res. Tech. - 2000. - V. 15. Pt. 50 (6). - P. 500-509.

Ponomareva, E.V. Contractile properties of the isolated rat musculus soleus and single skinned soleus fibers at the early stage of gravitational unloading: facts and hypotheses / E.V. Ponomareva, V.V. Kravtsova, E.V. Kachaeva, E.G. Altaeva, I.M. Vikhliantsev, Z.A. Podlubnaia, I.I. Krivoi, B.S. Shenkman // Biofizika. - 2008. - V. 53 (6).-P. 1087-1094.

Powell, J.A. Formation of triads without the dihydropyridine receptor alpha subunits in cell lines from dysgenic skeletal muscle / L. Petherbridge, B.E. Flucher // J. Cell Biol. - 1996. - V. 134. - P. 375-387.

Punkt, K. Fibre types in skeletal muscles / K. Punkt // Anat Embryol Cell Biol. -2002.-V. 162.-P. 1-112.

Punkt, K. Changes in metabolic profile and population of skeletal muscle fibers of mice overexpressing calsequestrin: Influence of losartan / T. Kuschea, S. Guntherb // Acta Histochemica. - 2011. - V. 113. - P. 547-555.

Punkt, K. Myopathy-dependent changes in activity of ATPase, SDH and GPDH and NOS expression in the different fibre types of hamster muscles / S. Zaitsev, M. Wellner, T. Schreiter, G. Fitzl, I.B. Buchwalow // Acta Histochem. - 2002. - V. 104. -P. 15-22.

Punkt,K. Nitric oxide synthase in human skeletal muscles related to defined fibr e types / K. Punkt, M. Fritzsche, C. Stockmar, P. Hepp, C. Josten, M. Wellner, S. Schering, I.B. Buchwalow//Histochem. Cell Biol. - 2006. - V. 125 (5). - P. 567-573.

Ranvier, L. De quelques faits relatifs 'a l'histologie et 'a la physiologie des muscles strikes / L. Ranvier // Arch. Physiol, norm. path. - 1874. - V. 6. - P. 1-15.

Royer, L. Deconstructing calsequestrin. Complex buffering in the calcium store of skeletal muscle / L. Royer, E. Rios // J. Physiol. - 2009. - V. 587. - P. 3101-3111.

Schiaffino, S. Myosin isoforms in mammalian skeletal muscle / S. Schiaffino, C. Reggiani //J. Appl. Physiol. - 1994. - V. 77 (2). - P. 493-501.

Schneider, M. F. Voltage dependent charge movement of skeletal muscle: a possible step in excitation-contraction coupling / W. K. Chandler, M. F. Schneider // Nature. - 1973. - V. 242. - P. 244-246.

Schneider, R. CD97 knock-out mice show a disturbed structure of the sarcoplasmatic reticulum (SR) in skeletal muscles / R. Schneider, C. Gebhardt, E. Wandel, K. Punkt, G. Fitzl, H. Haase, J. Hamann, G. Aust // J. Muscle Res. Motil. XXXVIth European Muscle Conference of the European Society for Muscle Res, Stockholm, Sweeden. - 2007. - P. 15.

Shanmugam, M. Ablation of phospholamban and sarcolipin results in cardiac hypertrophy and decreased cardiac contractility / M. Shanmugam, S. Gao, C. Hong, N. Fefelova, M.C. Nowycky, L.H. Xie, M. Periasamy, G.J. Babu // Cardiovasc. Res. - 2011. - V. 89 (2). - P. 353-361.

Shefer, G. Skeletal muscle satellite cells can spontaneously enter an alternative mesenchymal pathway / M. Wleklinski-Lee, Z. Yablonka-Reuveni // Journal of Cell Science. - 2004. - V. 117. - P. 5393-5404.

Shimura, M. Sarcalumenin alleviates stress-induced cardiac dysfunction by improving Ca2+ handling of the sarcoplasmic reticulum / M. Shimura, S. Minamisawa, H. Takeshima, Q. Jiao, Y. Bai, S. Umemura, Y. Ishikawa // Cardiovasc. Res. - 2008. - V. 77 (2). - P. 362-370.

Shiratsuchi, T. Cloning and characterization of BAI2 and BAI3, novel genes homologous to brain-specific angiogenesis inhibitor 1 (BAI1) / T. Shiratsuchi, H. Nishimori, H. Ichise, Y. Nakamura, T. Tokino // Cytogenet Cell Genet. - 1997. - V. 79 (1-2). - P. 103-108.

Sibarov, D.A. Na+,K+-ATPase functionally interacts with the plasma membrane Na+,Ca2+ exchanger to prevent Ca2+ overload and neuronal apoptosis in excitotoxic stress / D.A. Sibarov, A.E. Bolshakov, P.A. Abushik, I.I. Krivoi, S.M. Antonov // J. Pharmacol Exp Ther. - 2012. - V. 343 (3). - P. 596-607.

Singh, P. Alpha-kinase anchoring protein alphaKAP interacts with SERCA2A to spatially position Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II and modulate phospholamban phosphorylation / M. Salih, B.S. Tuana // J. Biol. Chem. - 2009. - V. 284 (41).-P. 28212-28221.

Sirenko, V.V. 40-kDa protein from thin filaments of the mussel Crenomytilus grayanus changes the conformation ofF-actinduring the ATPase cycle / A.H. Simonyan, A.V. Dobrzhanskaya, N.S. Shelud'ko, Y.S. Borovikov // Biochemistry (Mosc). - 2013. -78 (3). -P. 273-81.

Spiro, D. The ultrastructure of striated muscle at various sarcomere lengths / D. Spiro // J. Biophys. Biochem. Cytol. - 1956. - V. 2 (4). P. - 157-162.

Staunton, L. Mass spectrometry-based proteomic analysis of middle-aged vs. aged vastus lateralis reveals increased levels of carbonic anhydrase isoform 3 in senescent human skeletal muscle / L. Staunton, M. Zweyer, D. Swandulla, K. Ohlendieck // International journal of molecular medicine.- 2012. - V. 30. - P. 723733.

Steinert, M. Expression and regulation of CD97 in colorectal carcinoma cell lines and tumor tissues / M. Steinert, M. Wobus, C. Boltze, M. Wahlbuhl, J. Hamann, G. Aust // Am J Pathol. - 2002. - V. 161. P. 1657- 67.

Tada, M. Molecular regulation of phospholamban function and gene expression / M. Tada, M. Yabuki, T. Toyofuku // Ann. NY Acad. Sci. - 1998. - V. 853. P. 116 -129.

Takekura, H. Correct targeting of dihydropyridine receptors and triadin in dyspedic mouse skeletal muscle in vivo / H. Takekura, C. Franzini-Armstrong // Dev. Dyn. - 1999. - V. 214. - P. 372-380.

Takeshima, H. Excitation-contraction uncoupling and muscular degeneration in mice lacking functional skeletal muscle ryanodine-receptor gene / H. Takeshima, M.

lino, H. Takekura, M. Nishi, J. Kuno, O. Minowa, H. Takano, T. Noda // Nature. -1994.-V. 369.-P. 556-559.

Tjondrokoesoemo, A. Disrupted Membrane Structure and Intracellular Ca Signaling in Adult Skeletal Muscle with Acute Knockdown of Binl / A. Tjondrokoesoemo, K.H. Park, C. Ferrante, S. Komazaki, S. Lesniak, M. Brotto, J.K. Ko, J. Zhou, N. Weisleder, J. Ma // PLoS ONE. - 2011. - V. 6 (9). - P. 25740.

Tucker, A.L. Altered contractility and [Ca2+]i homeostasis in phospholemman-deficient murine myocytes: role of Na+/Ca2+ exchange / A.L. Tucker, J. Song, X.Q. Zhang, J. Wang, B.A. Ahlers, L.L. Carl, J.P. Mounsey, J.R. Moorman, L.I. Rothblum, J.Y. Cheung // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2006. - V. 291 (5). -P. 2199-2209.

Veninga, H. Analysis of CD97 Expression and Manipulation: Antibody Treatment but Not Gene Targeting Curtails Granulocyte Migration / S. Becker, R.M. Hoek, Veninga, H. Veninga // The Journal of Immunology. - 2008. - P. 65746583.

Veninga, H. Analysis of CD97 Expression and Manipulation: Antibody Treatment but Not Gene Targeting Curtails Granulocyte Migration / S. Becker, R.M. Hoek, H. Veninga // The Journal of Immunology. - 2008. - P. 6574-6583.

Vittone, L. Phospholamban phosphorylation by CaMKII under pathophysiological conditions / C. Mundina-Weilenmann, A. Mattiazzi // Front Biosci. - 2008. - V. 1 (13). - P. 5988-6005.

Vittorini, S. SERCA2a, phospholamban, sarcolipin, and ryanodine receptors gene expression in children with congenital heart defects / S. Vittorini, S. Storti, M.S. Parri, A.G. Cerillo, A. Clerico // Mol Med. - 2007. - V. 13 (1-2). - P. 105-111.

Winther, A.M. The sarcolipin-bound calcium pump stabilizes calcium sites exposed to the cytoplasm / A.M. Winther, M. Bublitz, J.L. Karlsen, J.V. Moller, J.B. Hansen, P. Nissen, M.J. Buch-Pedersen // Nature. - 2013. - V. 495 (7440). - P. 265-269.

Wright J. Nebulin is a full-length tem- plate of actin lamentsin the skeletal muscle sarcomere: an immunoelectron microscopic study of its orientation and span with site-speci c monoclonal antibodies / Q.Q. Huang, K. Wang, J. Wright // J. Muscle Res. - Cell Motil. - 1993. - V. 14. - P. 476-483.

Yamamoto, T. Postulated role of interdomain interaction within the ryanodine receptor in Ca2_channel regulation / R. El-Hayek, N. Ikemoto // J. Biol. Chem. -2000. - V. 275. - P. 11618-11625.

Yasui, B. The role of the SH groups of tropomyosin and troponin in the calcium control of actomyosin contractility / F. Fuchs, F. N. Batoos // J. Biol. Chem. - 1968. -V. 243 (4).-P. 735-742.

Yoshida, M. Impaired Ca2_ Store Functions in Skeletal and Cardiac Muscle Cells from Sarcalumenin-deficient Mice / M. Yoshida, S. Minamisawa, M. Shimura, S. Komazaki, H. Kume, M. Zhang, K. Matsumura, M. Nishi, M. Saito, Y. Saeki, Y. Ishikawa, T. Yanagisawa, H. Takeshima // The journal of biological chemistry. - 2005. - V. 280 (5). - P. 3500-3506.

Zhao, X. Ca2_ Overload and Sarcoplasmic Reticulum Instability in tric-a Null Skeletal Muscle / X. Zhao, D. Yamazaki, K.H. Park, Komazaki S. A Tjondrokoesoemo, M. Nishi, P. Lin, Y. Hirata, M. Brotto, H. Takeshima, J. Ma // The journal of biological chemistry. - 2010. - V. 285 (48). - P. 37370-37376.

Благодарности

Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю -д.б.н., проф. Маркову А.Г.

Автор благодарит коллектив сотрудников исследовательских лабораторий отделения хирургии и травматологии, отделения урологии медицинского факультета университета Лейпцига (Германия), способствовавших выполнению данной диссертационной работы: D. Sittig, Е. Wandel, С. Vogel, К. Kerner, К. Keisset, D. Wolf. Особую благодарность автор приносит заведующим лабораторий, где осуществлялось выполнение кандидатского проекта: проф. G. Aust и проф. J. Neuhaus.

Автор искренне признателен всем сотрудникам лабораторий физиологии клетки и нервно-мышечной физиологии, всем сотрудникам и преподавателям кафедры общей физиологии и биолого-почвенного факультета СПбГУ за обсуждение результатов диссертационной работы, особенно, д.б.н., проф. Ноздрачеву А.Д., д.б.н., проф. Кривому И.И., д.б.н., проф. Чернышевой М.П., к.б.н., Кравцовой В.В., к.б.н., Васильеву А.Н.