Створення вуглецевовмісного аналогу марсіанського пилу та оцінка його впливу на транспорт нейромедіаторів нервовими терміналями головного мозку щурів

Рубрика: 
Науки про життя в космосі
Пастухов, АО, Дударенко, МВ, Галкін, МО, Крисанова, НВ, Назарова, АГ, Позднякова, НГ, Борисова, ТО
Косм. наука технол. 2017, 23 ;(2):32-40
https://doi.org/10.15407/knit2017.02.032
Мова публікації: Українська
Анотація: 
Вуглець широко поширений в марсіанському пилу, метеоритах і міжзоряному просторі. В рамках даного дослідження розроблено новий вуглецевовмісний аналог марсіанського пилу, який складався з неорганічного аналогу марсіанського пилу, отриманого з вулканічного попелу (JSC, Mars-1A, ORBITEC, США) та вуглецю (наноалмазу). Була проведена оцінка ефекту цього аналогу на ключові характеристики синаптичної нейротрансмісії. Вперше показано, що вуглецевовмісний аналог марсіанського пилу, створений на основі наноалмазів, суттєво знижує початкову швидкість накопичення та збільшує позаклітинний рівень нейромедіаторів L-[14С]глутамату та [3Н]ГАМК (g-аміномасляної кислоти) в нервових терміналях головного мозку щурів. Ефект вуглецевовмісного аналогу марсіанського пилу пов'язаний виключно з активністю його вуглецевої складової, а не з неорганічними компонентами. Найбільш важливим є те, що вуглецева складова нативного марсіанського пилу може мати шкідливий вплив на позаклітинний гомеостаз нейромедіаторів в ЦНС, що призводить до дисбалансу збудливих/гальмівних сигналів і серйозних неврологічних наслідків. Отже, токсична дія вуглецевих структур у складі марсіанського пилу може бути значно більшою у порівнянні з впливом неорганічної складової.
Ключові слова: аналог марсіанського пилу, ГАМК-ергічна нейротрансмісія, глутаматергічна нейротрансмісія, нервові терміналі головного мозку, транспорт ГАМК, транспорт глутамату
Повний текст (PDF)
 
References: 
1. Abbott N. J. Inflammatory mediators and modulation of blood-brain barrier permeability. Cell. Mol. Neurobiol., 20, 131—147 (2000).
2. Bogatyreva G. P., Marinich M. A., Oleinik G. S. et al. The effect of the methods of recovering diamond nanopowders on their physicochemical properties. J. Superhard Mater., 33, 208—216 (2011).
3. Borisova T., Kasatkina L., Ostapchenko L. The proton gradient of secretory granules and glutamate transport in blood platelets during cholesterol depletion of the plasma membrane by methyl- -cyclodextrin. Neurochem. Int., 59, 965—975 (2011).
4. Borisova T. A., Krisanova N. V. Presynaptic transportermediated release of glutamate evoked by the protonophore FCCP increases under altered gravity conditions. Adv. Sp. Res., 42, 1971—1979 (2008).
5. Borisova T., Krisanova N., Sivko R., Borysov A. Cholesterol depletion attenuates tonic release but increases the ambient level of glutamate in rat brain synaptosomes. Neurochem. Int., 56, 466—478 (2010)
6. Bourdon J. A., Saber A. T., Jacobsen N. R., et al. Carbon black nanoparticle instillation induces sustained inflammation and genotoxicity in mouse lung and liver. Part. Fibre Toxicol., 9, 5 (2012).
7. Chatterjee A., Wang A., Lera M., Bhattacharya S. Lunar soil simulant uptake produces a concentration-dependent increase in inducible nitric oxide synthase expression in murine RAW 264.7 macrophage cells. J. Toxicol. Environ. Health. A., 73, 623—626 (2010).
8. Cotman C. W. Isolation of synaptosomal and synaptic plasma membrane fractions. Methods Enzymol., 31, 445— 452 (1974).
9. Danbolt N. C. Glutamate uptake. Prog. Neurobiol., 65, 1—105 (2001).
10. Garai J., Haggerty S. E., Rekhi S., Chance M. Infrared absorption investigations confirm the extraterrestrial origin of carbonado diamonds. Astrophys. J., 653, 153— 156 (2006).
11. Krisanova N., Sivko R., Kasatkina L., Borisova T. Neuroprotection by lowering cholesterol: A decrease in membrane cholesterol content reduces transportermediated glutamate release from brain nerve terminals. Biochim. Biophys. Acta — Mol. Basis Dis., 1822, 1553— 1561 (2012).
12. Lam C. -W., James J. T., McCluskey R., et al. Pulmonary toxicity of simulated lunar and martian dusts in mice: I. Histopathology 7 and 90 days after intratracheal instillation. Inhal. Toxicol., 14, 901—916 (2002).
13. Lam C. -W., James J. T., Latch J. N., et al. Pulmonary toxicity of simulated lunar and martian dusts in mice: Ii. Biomarkers of acute responses after intratracheal instillation. Inhal. Toxicol.,
14, 917—928 (2002). 14. Larson E., Howlett B., Jagendorf A. Artificial reductant enhancement of the Lowry method for protein determination. Anal. Biochem., 155, 243—248 (1986).
15. Linnarsson D., Carpenter J., Fubini B., et al. Toxicity of lunar dust. Planet. Space Sci., 74, 57—71 (2012).
16. Lin Y., Goresy A. El, Hu S., et al. NanoSIMS analysis of organic carbon from the Tissint Martian meteorite: Evidence for the past existence of subsurface organicbearing fluids on Mars. Meteorit. Planet. Sci., 49, 2201— 2218 (2014).
17. Oberdrster G., Sharp Z., Atudorei V., et al. Translocation of inhaled ultrafine particles to the brain. Inhal. Toxicol., 16, 437—445 (2004).
18. Orel V. E., Shevchenko A. D., Bogatyreva G. P., et al. Magnetic characteristics and anticancer activity of a nanocomplex consisting of detonation nanodiamond and doxorubicin. J. Superhard Mater., 34, 179—185 (2012).
19. Rehders M., Grosshuser B. B., Smarandache A., et al. Effects of lunar and mars dust simulants on HaCaT keratinocytes and CHO-K1 fibroblasts.Adv. Sp. Res., 47, 1200—1213 (2011).
20. Wallace W. T., Taylor L. A., Liu Y., et al. Lunar dust and lunar simulant activation and monitoring. Meteorit. Planet. Sci. Arch., 44, 961—970 (2009).