Acetylcholine effect on plasma membrane transport systems of characean cells

• Main Author: Kisnierienė, Vilma
• Other Authors: Būda, Vincas, Kadziauskas, Jurgis Vidmantas, Svirskis, Gytis, Kostkevičienė, Jolanta, Šatkauskas, Saulius, Alaburda, Aidas, Manusadžianas, Levonas, Rukšėnas, Osvaldas, Jurin, Vladimir, Vilnius University
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2009
• Subjects: Biophysics; Plant action potentials; Plant electrophysiology; Plant cholinergic system; Characeae; Augalų veikimo potencialai; Augalų elektrofiziologija; Augalų cholinerginė sistema; Kad’; Nitella flexilis
• Online Access: http://vddb.library.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2009~D_20091008_155545-61325

The main goal of the present study was to investigate the effect of acetylcholine (ACh) on the activity of ion transport systems and action potential (AP) generation dynamics in Nitella flexilis and Nitellopsis obtusa plasma membrane. The measurements were carried out using a conventional microelectrode technique and voltage clamp method. The membrane potential dynamics after repetitively triggered action potentials were explored for evaluation of chemical treatment impact on functionality of plasma membrane transport processes. Action of acetylcholine on membrane bioelectrogenesis as well as the effect of acetilcholinesterase inhibitors on ACh induced membrane potential changes in Characeaen cells was examined. The influence of ACh agonist nicotine on electrical responses of Nitellopsis obtusa cells was investigated and membrane potential depolarization after ACh and nicotine application has been shown. Changes in AP after application of ACh indicate effect of ACh on ion channels involved in AP generation. The main finding is that 5 mM ACh activates K+ ion channels at the rest, Cl- and Ca2+ ion channels after excitation and enhances activation of H+ATPase. The increase in excitability of Nitellopsis obtusa cells after ACh has been demonstrated. AChE activity in Characeaen cells has been supposed based on the electrophysiological data. We propose that membrane potential dynamics triggered by repetitive stimulation could be used in ecotoxicology. Pagrindinis disertacijos tikslas buvo nustatyti acetilcholino (ACh) poveikį menturdumblių plazminės membranos pernašos sistemų funkcionavimui ir veikimo potencialų generavimo dinamikai. Darbas buvo atliekamas naudojant standartinę mikroelektrodinę techniką, standartines biopotencialų matavimų procedūras ir fiksuotos įtampos metodą. Pirmą kartą, įvertinant cheminių medžiagų poveikį menturdumblių ląstelių membraninių procesų funkcionavimui, buvo panaudotos veikimo potencialų serijos. Darbo metu buvo tiriama, kaip ACh veikia menturdumblių (Nitella flexilis ir Nitellopsis obtusa) bendruosius elektrinius parametrus ir atskiras jonų, dalyvaujančių menturdumblių elektrogenezėje, pernašos sistemas. Buvo tiriamas acetilcholinesterazės inhibitorių bei suminis šių inhibitorių ir ACh poveikis menturdumblių ląstelių elektrofiziologiniams parametrams. Taip pat ištirtas nikotino, kuris yra ACh agonistas, poveikis menturdumblių ląstelių elektrofiziologiniams atsakams. Nustatyta, kad dėl 5 mM ACh poveikio aktyvuojami K+ kanalai ramybės būsenoje, Cl- bei Ca2+ kanalai sužadinimo metu bei sustiprinama H+-ATPazės aktyvacija. Depoliarizuojančiu poveikiu menturdumblių ląstelių membranoms pasižymi tiek ACh, tiek nikotinas. Nustatyta, kad ACh didina menturdumblių Nitellopsis obtusa ląstelių jaudrumą. Parodyta, kad elektrofiziologiniais tyrimo metodais galima parodyti acetilcholinesterazės veikimą menturdumblių ląstelėse. Menturdumblių membraninio potencialo dinamikos analizė veikimo potencialų. [toliau žr. visą tekstą]