Роль потенциал-зависимых калиевых каналов в формировании клеточного отклика на электрическую стимуляцию клеток в культуре

Применение электрических полей для формирования определенного клеточного отклика находит применение в различных областях биологии и медицины. Неоднократно обсуждалась эффективность методов, основанных на действии электрических полей. Однако отсутствие описания точного механизма действия электрической стимуляции на клетки в культуре осложняет процесс разработки протоколов стимуляции. Таким образом, установление механизма трансдукции сигнала в клетках при действии электрических полей является актуальным. Цель работы - изучение роли калиевых потенциал-зависимых каналов в формировании клеточного отклика в условиях долговременной электрической стимуляции. Исследования проводили на культуре клеток глиомы С6. Для проведения электрической стимуляции использовали импульсное электрическое поле с напряженностью 3-20 В/м с длительностью бифазных импульсов 2 мс и частотой 10 Гц. Для проведения ингибиторного анализа использовали 4-аминопиридин. Установлено, что изменение мембранного потенциала при действии электрического поля происходит при участии калиевых потенциал-зависимых ионных каналов. Выявлено, что применение ингибитора калиевых потен-циал-зависимых ионных каналов частично нивелирует эффекты действия поля. Таким образом, калиевые потенци-ал-зависимые каналы играют важную роль в процессах трансдукции сигнала в клетках при долговременной электрической стимуляции культуры клеток.

1. Ion channels in health and disease / B. A. Niemeyer [et al.] // EMBO Reports. - 2001. - Vol. 2, N 7. - P. 568-573. https://doi.org/10.1093/embo-reports/kve145

2. Potassium channels in cell cycle and cell proliferation / D. Urrego [et al.] // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. - 2014. - Vol. 369, N 1638. - P. 1-10. https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0094

3. Franklin, B. M. Sine-wave electrical stimulation initiates a voltage-gated potassium channel-dependent soft tissue response characterized by induction of hemocyte recruitment and collagen deposition / B. M. Franklin, E. Maroudas, J. L. Osborn // Physiological Reports. - 2016. - Vol. 4, N 12. - P. 1-10. https://doi.org/10.14814/phy2.12832

4. Differential effect of brief electrical stimulation on voltage-gated potassium channels / M. A. Cameron [et al.] // J. Neurophysiol. - 2017. - Vol. 117, N 5. - P. 2014-2024. https://doi.org/10.1152/jn.00915.2016

5. Пролиферативная активность и мембранный потенциал клеток линий С6 и №La при культивировании в условиях электрической стимуляции / Ю. Н. Куницкая [и др.] // Весщ Нац. акад. навук Беларуси Сер. бiял. навук. - 2017. -№ 2. - С. 7-13.

6. Electrical stimulation enhances cell migration and integrative repair in the meniscus / X. Yuan [et al.] // Scientific reports. - 2015. - Vol. 4, N 1. - P. 1-12. https://doi.org/10.1038/srep03674

7. Biphasic Electrical Currents Stimulation Promotes both Proliferation and Differentiation of Fetal Neural Stem Cells / K. A. Chang [et al.] // PLoS ONE. - 2011. - Vol. 6, N 4. - P. 1-11 (e18738). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018738

8. Temporal lobe epileptiform activity following systemic administration of 4-aminopyridine in rats / M. Levesque [et al.] // Epilepsia. - 2013. - Vol. 54, N 4. - P. 596-604. https://doi.org/10.1111/epi.12041

9. Inverse Modulation of Neuronal Kv12.1 and Kv11.1 Channels by 4-Aminopyridine and NS1643 / M. Dierich [et al.] // Front. Mol. Neurosci. - 2018. - Vol. 11. - P. 1-13. https://doi.org/10.3389/fnmol.2018.00011

10. Khalili, A. A. A Review of Cell Adhesion Studies for Biomedical and Biological Applications / A. A. Khalili, M. R. Ahmad // Int. J. Mol. Sci. - 2015. - Vol. 16, N 8. - P. 18149-18184. https://doi.org/10.3390/ijms160818149

11. Inhibitory effects of tetraethylammonium on proliferation and voltage-gated potassium channels in human cervical carcinoma cell line SiHa / X. B. Han [et al.] // Ai zheng. - 2006. - Vol. 25, N 4. - P. 451-455.

12. Куницкая, Ю. Н. Равновесный трансмембранный потенциал опухолевых клеток линий C6, НЕр-2с и НЕК при пролиферации / Ю. Н. Куницкая, Е. Н. Голубева // Сб. работ 70-й науч. конф. студентов и аспирантов Белорус. гос. ун-та. - Минск, 2013. - Ч. 1. - С. 134-137.

13. Эффекты стимуляции клеток в культуре переменным электрическим полем с различными параметрами / Ю. Н. Куницкая [и др.] // Междунар. науч. конф. «Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем». - Минск, 2018. - С. 80.

14. Regulation of intracellular calcium concentration by nanosecond pulsed electric fields / S. S. Scarlett [et al.] // Bio-chimica et Biophysica Acta. - 2009. - Vol. 1788, N 5. - P. 1168-1175. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2009.02.006