Cellular Regulation of Extension and Retraction of Pseudopod-Like Blebs Produced by Nanosecond Pulsed Electric Field

Recently we described a new phenomenon of anodotropic pseudopod-like blebbing in U937 cells exposed to nanosecond pulsed electric field (nsPEF). In Ca2+ -free buffer such exposure initiates formation of pseudopod-like blebs (PLBs), protrusive cylindrical cell extensions that are distinct from apoptotic and necrotic blebs. PLBs nucleate predominantly on anode-facing cell pole and extend toward anode during nsPEF exposure. Bleb extension depends on actin polymerization and availability of actin monomers. Inhibition of intracellular Ca2+ , cell contractility, and RhoA produced no effect on PLB initiation. Meanwhile, inhibition of WASP by wiskostatin causes dose-dependent suppression of PLB growth. Soon after the end of nsPEF exposure PLBs lose directionality of growth and then retract. Microtubule toxins nocodazole and paclitaxel did not show immediate effect on PLBs; however, nocodazole increased mobility of intracellular components during PLB extension and retraction. Retraction of PLBs is produced by myosin activation and the corresponding increase in PLB cortex contractility. Inhibition of myosin by blebbistatin reduces retraction while inhibition of RhoA-ROCK pathway by Y-27632 completely prevents retraction. Contraction of PLBs can produce cell translocation resembling active cell movement. Overall, the formation, properties, and life cycle of PLBs share common features with protrusions associated with ameboid cell migration. PLB life cycle may be controlled through activation of WASP by its upstream effectors such as Cdc42 and PIP2, and main ROCK activator-RhoA. Parallels between pseudopod-like blebbing and motility blebbing may provide new insights into their underlying mechanisms

Marrow hematopoiesis indices and lipoperoxidation content in the marrow of animals undergoing the emotional-painful stress

The article presents the results of experimental study of the emotional-painful stress effect on the number of indices in interrelation with the level of primary and secondary products of lipid peroxidation in the marrow. It is shown that 6-hour emotional-painful stress has caused the inhibition of eritropoieses in the marrow of experimental animals testifying the damage of their marrow tissue caused by it. The interrelation between marrow hematopoieses indices and indices of lipid peroxidation stress-realizing systems in marrow tissues of experimental animals has been revealed.В статье представлены результаты экспериментального исследования влияния эмоционально-болевого стресса на ряд показателей костномозгового кроветворения во взаимосвязи с уровнем первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов в костном мозге. Показано, что в результате действия 6-часового эмоционально-болевого стресса наблюдалось угнетение эритропоэза в костном мозге у экспериментальных животных, что свидетельствует о повреждающем действии эмоционально-болевого стресса на ткань костного мозга. Выявлены взаимосвязи показателей костномозгового кроветворения и стресс-реализующей системы перекисного окисления липидов в ткани костного мозга у экспериментальных животны

ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СТРУКТУР ГОЛОВНОГО МОЗГА У ВИЧ-ИНФИЦИРОВАННЫХ ПАЦИЕНТОВ

HIV-associated neurocognitive disorders are on the second place after immune system injury in HIV infection. Despite the large amount of studies, their mechanisms remain unclear especially in the subclinical stage. The purpose of our research was to study changes of brain functional state in HIV patients in different stages of the disease and revealing the early and probably prognostic features (characteristics) of subclinical neurocognitive disorders on the basis of combined analysis of the positron emission tomography (PET) and magnetic resonance spectroscopy (MRS). The obtained data demonstrated local metabolic disturbances in gray and white matter in the early stages of HIV infection. These findings raise the question about the early implication of the highly active anti-retrovirus therapy (HAART) and neuroprotectors. The abundance of the metabolic changes increases with the progression of HIV clinical symptoms. Revealed characteristics of the glucose metabolic pattern in HIV patients and threshold values of the basic metabolites ratios in MRS could be used as a predictors of the further neurocognitive disorders.Поражения нервной системы при ВИЧ-инфекции стоят на втором месте после иммунной. Их механизмы, несмотря на большое число исследований, в том числе различными методами лучевой диагностики, на данный момент остаются недостаточно ясными, особенно когда речь идет о процессах, происходящих на субклинической стадии. Целью работы было изучение изменений функционального состояния головного мозга у ВИЧ-инфицированных пациентов на разных стадиях развития болезни, в том числе на ранних, при отсутствии неврологической симптоматики и когнитивных нарушений на основе сочетанного анализа данных позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и магнитно-резонансной спектроскопии (МРС). Полученные нами данные свидетельствуют об имеющихся уже на ранней стадии ВИЧ-инфицирования локальных и регионарных метаболических нарушениях в сером и белом веществе головного мозга. Распространенность метаболических изменений при прогрессировании ВИЧ-инфекции увеличивается. Полученные характеристики паттерна распределения скорости метаболизма глюкозы у ВИЧ-инфицированных пациентов и пороговые значения соотношений основных метаболитов по данным МРС могут быть использованы для разработки диагностических критериев - предикторов развития нейрокогнитивных нарушений. Полученные данные соответствуют представлениям о целесообразности раннего использования высокоактивной антиретровирусной терапии (ВААРТ) и необходимости применения нейропротекторов

Electric Field Exposure Triggers and Guides Formation of Pseudopod-Like Blebs in U937 Monocytes

We describe a new phenomenon of anodotropic pseudopod-like blebbing in U937 cells stimulated by nanosecond pulsed electric field (nsPEF). In contrast to regular, round-shaped blebs, which are often seen in response to cell damage, pseudopod-like blebs (PLBs) formed as longitudinal membrane protrusions toward anode. PLB length could exceed the cell diameter in 2 min of exposure to 60-ns, 10-kV/cm pulses delivered at 10-20 Hz. Both PLBs and round-shaped nsPEF-induced blebs could be efficiently inhibited by partial isosmotic replacement of bath NaCl for a larger solute (sucrose), thereby pointing to the colloid-osmotic water uptake as the principal driving force for bleb formation. In contrast to round-shaped blebs, PLBs retracted within several minutes after exposure. Cells treated with 1 nM of the actin polymerization blocker cytochalasin D were unable to form PLBs and instead produced stationary, spherical blebs with no elongation or retraction capacity. Live cell fluorescent actin tagging showed that during elongation actin promptly entered the PLB interior, forming bleb cortex and scaffold, which was not seen in stationary blebs. Overall, PLB formation was governed by both passive (physicochemical) effects of membrane permeabilization and active cytoskeleton assembly in the living cell. To a certain extent, PLB mimics the membrane extension in the process of cell migration and can be employed as a nonchemical model for studies of cytomechanics, membrane-cytoskeleton interaction and cell motility

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННЫЙ ПОДХОД И ТЕХНОЛОГИИ ИЗУЧЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ ВИЧИНФЕКЦИИ

There was made an attempt to link interdisciplinary research methodically, from clinical diagnostic techniques, modern instrumental, laboratory and basic research to their implementation in practice. The experience of several partner groups studying the brain in HIV infection was analyzed and summarized. It was based on an interdisciplinary approach, the goals and authorities of infectious disease specialists,  psychiatrists, neurologists, radiologists, laboratory doctors, clinical examination algorithm, the role of history and interview, express-diagnostic of cognitive functions, specialized psychiatric, neurological  diagnosis, conclusion of clinical psychologists, indications for radiology methods. The choice and analysis of radiological and instrumental methods, the volume and structure of laboratory methods of central nervous system study were justified. The role of molecular genetic studies of HIV in blood and cerebrospinal fluid, the identification of drug-resistant forms of the virus was determined when choosing the therapy.Сделана попытка методически связать междисциплинарные исследования, начиная с клинических диагностических приемов, современных инструментальных, лабораторных и фундаментальных исследований до их реализации в практике. Проанализирован и обобщен опыт нескольких партнерских коллективов по методологии изучения головного мозга при ВИЧ-инфекции. В основу легли междисциплинарный подход, задачи и полномочия инфекционистов, наркологов-психиатров, неврологов, радиологов, врачей лабораторной службы, алгоритм клинического обследования, роль анамнеза и опроса, экспресс-диагностики когнитивных функций, специализированный диагноз психиатрический, неврологический, заключение клинических психологов, показания для радиологических исследований. Обоснованы выбор и анализ радиологических и инструментальных методов оценки ЦНС, объем и структура лабораторных методов для оценки процессов в ЦНС. Определена роль молекулярно-генетических исследований ВИЧ в крови и спинномозговой жидкости, выявления фармакорезистентных форм вируса, учет при выборе терапии

Adaptational characteristics of erythron system during heat exposure

Изложены механизмы торможения эритропоэза у животных,подвергнутых длительным тепловым воздействиям. Представлены результаты экспериментальных исследований длительных тепловых воздействий на метаболизм и связанный с ними кислородный запрос тканей, периферический отдел эритрона, межклеточные и межмолекулярные взаимоотношения в кроветворной ткани – в эритробластических островках костного мозга – морфофункциональных единицах эритрона. Установлено, что продолжительное влияние тепла ведет к снижению эритропоэза, обусловленного приведением количества эритроцитов, к уменьшению потребления кислорода тканями. Последний реализуется различными механизмами повышения депонирования эритроцитов в селезенке; ускоренной элиминацией эритроцитов, мало устойчивых к гемолизу; снижением эритропоэтических свойств крови; снижением продукции гормонов щитовидной железы; воспроизводством в эритробластических островках эритроцитов, адаптированных к изменениям гомеостаза.The results of experimental investigations of long thermal effects on metabolism and associated tissue oxygen inquiry, peripheral part of the erythron, intercellular and intermolecular relationships in hematopoietic tissue – in erythroblastic islets in the bone – marrow morphofunctional erythron units. Prolonged exposure to heat leads to a decrease of erythropoiesis, bringing the number of erythrocytes due to a decrease in oxygen consumption of tissues. The last is realized by various mechanisms of increase the deposit of erythrocytes in the spleen; accelerated elimination of erythrocytes, low stability to hemolysis; reduction of erythropoietic properties of blood; decreased production of thyroid hormones; reproduction in erythroblastic of erythrocytes islets adapted to changes in homeostasis

Retracted: Experimental characteristics of the low-consumption turbines with flow outlet small angle and rotor blades with a big spacing ratio

This article was withdrawn and retracted by the Journal of Fundamental and Applied Sciences and has been removed from AJOL at the request of the journal Editor in Chief and the organisers of the conference at which the articles were presented (www.iccmit.net). Please address any queries to [email protected]