به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، شواهد نشان می‌دهد که در طول شروع تکثیر سلولی و آپوپتوز تغییرات در محتوای +K در سلول‌ها به موازات تغییرات در محتوای آب رخ می‌دهد و بنابراین منجر به تغییرات قابل توجهی در غلظت +K داخل سلولی نمی‌شود. +K به عنوان یک یون درون سلولی غالب، در تنظیم حجم سلول در حین عبور از حالت سکون نقش دارد و محتوای +K و آب در سلول‌های در حال تقسیم بیشتر از سلول‌های ساکن یا تمایز یافته است که می‌توان آن را نشانه تکثیر و تبدیل سلولی در نظر گرفت.
تغییرات در هموستاز یون تک ظرفیتی در طی کشت سلولی
اطلاعات اولیه در مورد مشارکت یون‌ها در تنظیم رشد، تکثیر و مرگ سلولی از سلول‌های کشت به دست آمد. هنگامی که به عنوان یک کشت تک لایه نگهداری می‌شود، سلول‌های تکثیر شده حیوانات با تغییرات عجیب و غریب در هموستاز یونی مشخص می‌شوند که با زندگی و رشد سلولی تحت شرایط سلولی متراکم همراه است. در مطالعات اولیه تغییرات یونی در کشت‌های در حال رشد سلول‌های تبدیل‌شده با سرعت تکثیر بالا، مشخص شد که در طی انتقال از یک لایه سلولی پراکنده به یک لایه سلولی متراکم، محتوای داخل سلولی +K و Na+ و شارهای غشایی این یون‌ها تغییر می‌کند. در زیست شناسی، چنین ارزیابی از محتوای یون‌ها یا اجزای دیگر در یک سلول به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. مشکلات قابل توجهی در تخمین غلظت یون درون سلولی (یعنی محتوای یون سلولی مربوط به محتوای آب سلولی) به دلیل مشکلات اندازه‌گیری آب سلولی یا حجم سلولی سلول‌های متصل و رشد ناهمزمان در فرهنگ‌ها وجود دارد. علاوه بر این، برای +K، محاسبه محتوای درون سلولی به ازای هر جرم پروتئین در سلول (پروتئین Ki/g) از اهمیت خاصی برخوردار است. به عنوان کاتیون اصلی درون سلولی، +K می‌تواند در تنظیم حجم سلول و محتوای آب درون سلولی شرکت کند. بنابراین، تغییر در نسبت پروتئین Ki/g برای سلول‌های در حال رشدی که اندازه آن‌ها در حال افزایش است ممکن است نشان‌دهنده تغییر در محتوای آب داخل سلولی باشد.
+K و نقش آن در تکثیر
 محتوای پایین‌تر +K سلول با پیری ناشی از استرس و انتقال از شرایط تک لایه (2 بعدی) به کشت سه بعدی (3 بعدی) سلول‌های بنیادی انسانی همراه است. پیری، که می‌تواند در پاسخ به محرک‌های مختلف درونی و بیرونی و همچنین سیگنال‌های رشدی در سلول‌ها ایجاد شود، حالتی از توقف چرخه سلولی نامحدود است که با پیری، سرطان و بیماری‌های مرتبط با سن مرتبط است. پیری سلولی معمولاً با مهار چرخه سلولی از طریق آسیب DNA ایجاد می‌شود. پیری فرآیندی پویا است. این حالت پیشرونده، چند مرحله‌ای و در نهایت غیرقابل برگشت است، برخلاف حالت ساکن که برگشت پذیر است. توقف رشد راهی برای جلوگیری از تکثیر سلول‌های آسیب دیده یا تبدیل شده است و توسط مسیرهای سیگنالینگ p16/Rb و p53/p21 حفظ می‌شود.
مکانیسم مشارکت K+ در تکثیر سلولی: تغییرات در +K و محتوای آب درون سلولی در طول انتقال لنفوسیت‌های انسانی از حالت سکون به تکثیر
+K کاتیون اصلی در سیتوپلاسم اکثر سلول‌های حیوانی است. این یک عنصر خانه داری است که نه تنها در ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی در سراسر غشای سلولی نقش دارد، بلکه در انتقال آب از طریق غشاء و تنظیم حجم سلول نیز نقش دارد. تغییرات در انتقال +K مرتبط با وضعیت تکثیری کشت سلولی ممکن است منعکس کننده دخالت +K در انتقال سلول از حالت استراحت به تکثیر باشد. لنفوسیت‌های خون محیطی انسان (HBLs)، که سلول‌های ساکن هستند، یک مدل عالی برای مطالعه رویدادهای زمینه‌ای انتقال سلول از حالت سکون به چرخه سلولی و تکثیر مداوم بیشتر هستند. در HBL های ساکن، شناسایی آنتی ژن با تحریک همزمان مناسب باعث خروج از حالت ساکن (G0) و عبور از چرخه سلولی (G1→S/G2/M) به سوی تکثیر می‌شود. سلول‌های پیر برای مدت طولانی از نظر متابولیکی فعال باقی می‌مانند. داده‌های خاص نشان دهنده تغییرات در برخی از پارامترهای هموستاز یونی در طول رشد پیری است. غلظت بیشتری از Ca2 داخل سلولی در سلول‌های پیر در مقایسه با سلول‌های در حال تکثیر مشاهده شده است. پروب‌های فلورسنت افزایش محتوای K+ و Na+ را در فیبروبلاست ریه انسان پیر IMR90 نشان داده‌اند. با این حال، تخمین‌های کامل یون‌ها در سلول‌ها با تکنیک فتومتری شعله نشان داده‌اند که سلول‌های بنیادی مزانشیمی انسان کهنسال ناشی از استرس، Na+ پایینی دارند و نسبت K+/Na+ بالایی را برای سلول‌های حیوانی فعال حفظ می‌کنند. در واقع، استرس اکسیداتیو کوتاه منجر به کاهش محتوای +K داخل سلولی و افزایش محتوای Na+ در سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌شود. با این حال، در طی یک روز، در سلول‌های «اوایل» که تحت فشار مهار شده‌اند، گرادیان‌های یونی و فعالیت پمپ یونی بازسازی می‌شوند.
+K سلولی در القای آپوپتوز
آپوپتوز، یک مرگ برنامه ریزی شده سلولی، یک مکانیسم بیولوژیکی اساسی برای حذف سلول‌های ناخواسته، پیر، معیوب یا بالقوه مضر بدون تأثیر بر سلول‌های سالم همسایه است. از دست دادن حجم سلولی یا انقباض سلولی یکی از ویژگی‌های عجیب این مرگ سلولی فیزیولوژیکی، همراه با تراکم کروماتین، تکه تکه شدن DNA بین هسته‌ای، تشکیل اجسام آپوپتوز و متلاشی شدن میتوکندری است. بر اساس مطالعات متعدد، تغییرات در محتوای یون‌ها، در درجه اول +K ، نقش کلیدی در پیشرفت آپوپتوز دارد. حرکت یون‌ها بخش مهمی از فرآیند مرگ سلولی است و به دنبال آن کاهش حجم آپوپتوز (AVD) رخ می‌دهد. AVD معمولاً به عنوان نشانه آپوپتوز در نظر گرفته می‌شود. با این حال، به نظر می‌رسد که آیا یک سلول در طول مرگ آپوپتوز کوچک می‌شود یا خیر، به هر دو نوع سلول و محرک بستگی دارد.
نقش کلیدی اختلال در هموستاز K+ با استفاده از رنگ‌های فلورسنت در القای آپوپتوز در سلول‌های گلیوبلاستوما LN229 انسانی نشان داده شد. تغییرات آپوپتوز در این سلول‌ها پس از قرار گرفتن در معرض خاص سدیم / K-ATPase مسدود کننده ouabain (0.1-10 میکرومولار) و K + یونوفور والینومایسین مشاهده شد. القای آپوپتوز با ouabain به موازات تغییرات در هموستاز یونی در سلول‌های بنیادی/استرومایی مزانشیمی آندومتر انسان (eMSCs) در یک کشت سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفت. کاهش محتوای K+ در سلول‌های بنیادی مزانشیمی پس از مهار پمپ Na/K منجر به اختلال در پتانسیل میتوکندری و آغاز سلول‌ها به آپوپتوز شد.
انتقال یون بخشی جدایی ناپذیر از تنظیم چرخه سلولی است. به خوبی ثابت شده است که کانال‌های یونی و انتقال‌دهنده‌های یونی در سیگنال‌دهی در سلول‌های تحریک‌شده توسط عوامل محرک رشد نقش دارند. در مقابل، نقش یون‌های تک ظرفیتی در پاسخ‌های سلولی طولانی مدت به میتوژن کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در همین حال، شارهای یونی در سراسر غشای پلاسما در تعادل هموستاتیک سلول‌های فعال شرکت می‌کنند و می‌توانند یک بافت یون درون سلولی خاص را در طول یک پاسخ سلولی عجیب و غریب فراهم کنند. در این راستا، K+ به عنوان یون اصلی درون سلولی، برای فرآیندهای انتقال در طول توسعه پاسخ تکثیر سلولی و همچنین القای مرگ برنامه ریزی شده سلولی از طریق آپوپتوز مهم است. خروج از حالت سکون به سمت تکثیر با رشد سلولی و افزایش حجم سلول همراه است، در حالی که القای آپوپتوز با انقباض سلولی همراه است.
پایان مطلب/