Компьютерное моделирование аквапорин4-зависимого переноса воды через гематоэнцефалический барьер
https://doi.org/10.29235/1029-8940-2019-64-2-190-197
Анатацыя
Выполнено компьютерное моделирование AQP4-зависимого переноса воды через гематоэнцефалический барьер. Изучено влияние на объемный перенос воды изменений удельной плотности AQP4 и его поляризации на обменной поверхности капилляра. Установлено, что в зависимости от характера распределения аквапорина в глиальных мембранах, охватывающих капилляр, наблюдается изменение величины и направления объемного потока переносимой воды. Полученные результаты могут быть использованы для объяснения патогенеза развития отека головного мозга, а также при разработке способов фармакологической коррекции различных видов нарушения церебрального водного обмена.
Аб аўтарах
Е. Босякова
Республиканский научно-практический центр неврологии и нейрохирургии.
Беларусь
Беларусь
Э. Титовец
Республиканский научно-практический центр неврологии и нейрохирургии.
Беларусь
Беларусь
Спіс літаратуры
1. The brain interstitial system: Anatomy, modeling, in vivo measurement, and applications // Y. Lei [et al.] // Prog. Neurobiol. – 2017. – Vol. 157. – P. 230–246. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2015.12.007
2. Regulation of cerebrospinal fluid (CSF) flow in neurodegenerative, neurovascular and neuroinflammatory disease / M. J. Simon, J. J. Iliff // Biochim. Biophys. Acta (BBA) – Mol. Basis of Disease. – 2016. – Vol. 1862, N 3. – P. 442–451. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2015.10.014
3. Orešković, D. A new look at cerebrospinal fluid movement / D. Orešković, M. Klarica // Fluids and Barriers of the CNS. – 2014. – Vol. 11, N 1. – Art. 16. https://doi.org/10.1186/2045-8118-11-16
4. Титовец, Э. П. Аквапорины человека и животных : фундаментальные и клинические аспекты / Э. П. Титовец. – Минск : Белорус. наука, 2007. – 238 с.
5. The role of brain barriers in fluid movement in the CNS: is there a ‘glymphaticʼ system? / N. J. Abbott [et al.] // Acta Neuropathol. – 2018. – Vol. 135, N 3. – P. 387–407. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1812-4
6. Astrocyte-endothelial interactions at the blood-brain barrier / N. J. Abbott, L. Rönnbäck, E. Hansson // Nat. Rev. Neurosci. – 2006. – Vol. 7, N 1. – P. 41–53. https://doi.org/10.1038/nrn1824
7. Glial-conditional deletion of aquaporin-4 (Aqp4) reduces blood-brain water uptake and confers barrier function on perivascular astrocyte endfeet / N. N. Haj-Yasein [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2011. – Vol. 108, N 43. – P. 17815–17820. https://doi.org/10.1073/pnas.1110655108
8. Verkman, A. S. Aquaporins in clinical medicine / A. S. Verkman // Ann. Rev. Med. – 2012. – Vol. 63, N 1. – P. 303–316. https://doi.org/10.1146/annurev-med-043010-193843
9. Molecular characterization of an aquaporin cDNA from brain: candidate osmoreceptor and regulator of water balance / J. S. Jung [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. – 1994. – Vol. 91, N 26. – P. 13052–13056. https://doi.org/10.1073/pnas.91.26.13052
10. Heterotetrameric composition of aquaporin-4 water channels / J. D. Neely [et al.] // Biochemistry. – 1999. – Vol. 38, N 34. – P. 11156–11163. https://doi.org/10.1021/bi990941s
11. Dermietzel, R. Visualization by freeze-facturing of regular structures in glial cell membranes / R. Dermietzel // Naturwissenschaften. – 1973. – Vol. 60, N 4. – P. 208. https://doi.org/10.1007/bf00599446
12. Aggregation state determines the localization and function of M1- and M23-aquaporin-4 in astrocytes / A. J. Smith [et al.] // J. Cell Biol. – 2014. – Vol. 204, N 4. – P. 559–573. https://doi.org/10.1083/jcb.201308118
13. Involvement of aquaporin-4 in astroglial cell migration and glial scar formation / S. Saadoun [et al.] // J. Cell Sci. – 2005. – Vol. 118, N 24. – P. 5691–5698. https://doi.org/10.1242/jcs.02680
14. Aquaporin-4 dynamics in orthogonal arrays in live cells visualized by quantum dot single particle tracking / J. M. Crane [et al.] // Mol. Biol. Cell. – 2008. – Vol. 19, N 8. – P. 3369–3378. https://doi.org/10.1091/mbc.e08-03-0322
15. Aquaporin-4: orthogonal array assembly, CNS functions, and role in neuromyelitis optica / A. S. Verkman [et al.] // Acta Pharmacol. Sin. – 2011. – Vol. 32, N 6. – P. 702–710. https://doi.org/10.1038/aps.2011.27
16. Nagelhus, E. A. Physiological roles of aquaporin-4 in brain / E. A. Nagelhus, O. P. Ottersen // Physiol. Rev. – 2013. – Vol. 93, N 4. – P. 1543–1562. https://doi.org/10.1152/physrev.00011.2013
17. Nagelhus, E. A. Aquaporin-4 in the central nervous system: cellular and subcellular distribution and coexpression with KIR4.1 / E. A. Nagelhus, T. M. Mathiisen, O. P. Ottersen // Neuroscience. – 2004. – Vol. 129, N 4. – P. 905–913. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2004.08.053
18. Rapid and reversible inhibition of aquaporin-4 by zinc / Y. Yukutake [et al.] // Biochemistry. – 2009. – Vol. 48, N 4. – P. 12059–12061. https://doi.org/10.1021/bi901762y
19. Savage, D. F. Structural basis of aquaporin inhibition by mercury / D. F. Savage, R. M. Stroud // J. Mol. Biol. – 2007. – Vol. 368, N 3. – P. 607–617. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2007.02.070
20. Role of aquaporin-4 in the regulation of migration and invasion of human glioma cells / T. Ding [et al.] // Int. J. Oncol. – 2011. – Vol. 38, N 6. – P. 1521–1531. https://doi.org/10.3892/ijo.2011.983
21. Wang, D. Expression of AQP1 and AQP4 in paediatric brain tumours / D. Wang, B. K. Owler // J. Clin. Neurosci. – 2011. – Vol. 18, N 1. – P. 122–127. https://doi.org/10.1016/j.jocn.2010.07.115
22. Aquaporin-4 upregulated expression in glioma tissue is a reaction to glioma-associated edema induced by vascular endothelial growth factor / L. Yang [et al.] // Oncol. Rep. – 2012. – Vol. 28, N 5. – P. 1633–1638. https://doi.org/10.3892/or.2012.1973
23. Friedman, M. Principles and Models of Biological Transport / M. Friedman. – Berlin ; Heiderberg : Springer, 1986. – 260 p.
24. Titovets, E. Novel computational model of the brain water metabolism: introducing an interdisciplinary approach / E. Titovets // J. Comp. Syst. Biol. – 2018. – Vol. 2, N 1. – Art. 103.
25. Zhu, F. Theory and simulation of water permeation in aquaporin-1 / F. Zhu, E. Tajkhorshid, K. Schulten // Biophys. J. – 2005. – Vol. 86, N 1. – P. 50–57. https://doi.org/10.1016/s0006-3495(04)74082-5
26. Sevenfold-reduced osmotic water permeability in primary astrocyte cultures from AQP-4-deficient mice, measured by a fluorescence quenching method / E. Solenov [et al.] // Am. J. Physiol. Cell Physiol. – 2004. – Vol. 286, N 2. – P. C426–C432. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00298.2003
27. Aquaporin-targeted therapeutics: state-of-the-field / L. Tradtrantip [et al.] // Adv. Exp. Med. Biol. – 2017. – Vol. 969. – P. 239–250. https://doi.org/10.1007/978-94-024-1057-0_16
28. The aquaporin-4 water channel as a potential drug target in neurological disorders / A. S. Verkman [et al.] // Expert Opin. Ther. Targets. – 2017. – Vol. 21, N 12. – P. 1161–1170. https://doi.org/10.1080/14728222.2017.1398236
##reviewer.review.form##
Праглядаў: 659
Паслаць артыкул па эл. пошце 
