Создание углеродосодержащего аналога марсианской пыли и оценка его влияния на транспорт нейромедиаторов нервными терминалями головного мозга крыс

Рубрика: 
Науки о жизни в космосе
Пастухов, АО, Дударенко, МВ, Галкин, МА, Крысанова, НВ, Назарова, АГ, Позднякова, НГ, Борисова, ТА
Косм. наука технол. 2017, 23 ;(2):32-40
https://doi.org/10.15407/knit2017.02.032
Язык публикации: Украинский
Аннотация: 
Углерод широко распространен в марсианской пыли, метеоритах и межзвездном пространстве. В рамках данного исследования разработан новый углеродсодержащий аналог марсианской пыли, состоящий из неорганического аналога марсианской пыли, полученного из вулканического пепла (JSC, Mars-1A, ORBITEC, США) и углерода (наноалмазы). Была проведена оценка эффекта этого аналога на ключевые характеристики синаптической нейротрансмиссии. Впервые показано, что углеродсодержащий аналог марсианской пыли, созданный на основе наноалмазов, существенно снижает начальную скорость накопления и увеличивает внеклеточный уровень нейромедиаторов L-[14С]глутамата и [3Н]ГАМК (g-аминомасляной кислоты) в нервных терминалях головного мозга крыс. Эффект углеродсодержащего аналога марсианской пыли связан исключительно с активностью его углеродной составляющей, а не с неорганическими компонентами. Наиболее важным является то, что углеродный компонент нативной марсианской пыли может оказывать вредное воздействие на внеклеточный гомеостаз нейромедиаторов в ЦНС, что приводит к дисбалансу возбуждающих/ тормозных сигналов и серьезным нейрологическим последствиям. Таким образом, токсическое воздействие углеродных структур в составе нативной марсианской пыли может превышать влияние неорганических компонентов.
Ключевые слова: аналог марсианской пыли, ГАМК-эргическая нейротрансмиссия, глутаматергическая нейротрансмиссия, нервные терминали головного мозга, транспорт ГАМК, транспорт глутамата
Полный 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).