High effective cytosolic H+ buffering in mouse cortical astrocytes attributable to fast bicarbonate transport
High effective cytosolic H+ buffering in mouse cortical astrocytes attributable to fast bicarbonate transport
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小鼠皮质星形胶质细胞中高效胞质 H 缓冲可归因于快速碳酸氢盐转运
作者：
Theparambil;Deitmer
胞质 H+ 缓冲对于形成细胞内 H+ 移动以及 H+ 在生化反应和酸/碱耦合转运过程中的可用性起着重要作用。 H+缓冲是保护细胞免受大酸/碱位移影响的主要手段之一。我们使用 H+ 指示剂染料 BCECF 和共聚焦显微镜来监测野生型小鼠和缺乏钠/碳酸氢盐协同转运蛋白 NBCe1 (NBCe1-KO) 或碳酸酐酶异构体 II (CAII-KO) 的小鼠的培养皮质星形胶质细胞中的胞质 H+ 浓度 [H+]i。稳态缓冲强度是根据 CO2/HCO3− 和丁酸在存在和不存在 CO2/HCO3− 的情况下引起的 [H+]i 瞬态的振幅来计算的。我们测试了这些假设，除了瞬时物理化学 H+ 缓冲之外，跨细胞膜的快速酸/碱转运是否有助于总体、“有效”的胞质 H+ 缓冲。在 5% CO2/26 mM HCO3− 存在的情况下，与非碳酸氢盐、HEPES 缓冲溶液相比，星形胶质细胞中的 H+ 缓冲强度增加了 4-6 倍，这主要归因于在 CAII 活性的支持下，HCO3− 通过 NBCe1 快速转运到细胞中。我们的结果表明，在确定细胞中生理 H+ 缓冲的时间范围内，CO2/H+/HCO3− 的快速运输和平衡可以对总“有效”H+ 缓冲强度做出重大贡献。因此，“有效”的细胞H+缓冲在很大程度上归因于碱当量的膜转运，而不是纯粹的被动物理化学过程，并且可能比迄今为止报道的要大得多。不仅是物理化学 H+ 缓冲，而且在碳酸酐酶 II (CA II) 的支持下，通过电化学钠-碳酸氢钠协同转运蛋白 NBCe1 快速导入 HCO3− 也被认为可以显着增强胞质 H+ 缓冲强度。 GLIA 2015；63：1581–1594
Cytosolic H+buffering plays a major role for shaping intracellular H+shifts and hence for the availability of H+for biochemical reactions and acid/base‐coupled transport processes. H+buffering is one of the prime means to protect the cell from large acid/base shifts. We have used the H+indicator dye BCECF and confocal microscopy to monitor the cytosolic H+concentration, [H+]i, in cultured cortical astrocytes of wild‐type mice and of mice deficient in sodium/bicarbonate cotransporter NBCe1 (NBCe1‐KO) or in carbonic anhydrase isoform II (CAII‐KO). The steady‐state buffer strength was calculated from the amplitude of [H+]itransients as evoked by CO2/HCO3−and by butyric acid in the presence and absence of CO2/HCO3−. We tested the hypotheses if, in addition to instantaneous physicochemical H+buffering, rapid acid/base transport across the cell membrane contributes to the total, “effective” cytosolic H+buffering. In the presence of 5% CO2/26 mM HCO3−, H+buffer strength in astrocytes was increased 4–6 fold, as compared with that in non‐bicarbonate, HEPES‐buffered solution, which was largely attributable to fast HCO3−transport into the cells via NBCe1, supported by CAII activity. Our results show that within the time frame of determining physiological H+buffering in cells, fast transport and equilibration of CO2/H+/HCO3−can make a major contribution to the total “effective” H+buffer strength. Thus, “effective” cellular H+buffering is, to a large extent, attributable to membrane transport of base equivalents rather than a purely passive physicochemical process, and can be much larger than reported so far. Not only physicochemical H+buffering, but also rapid import of HCO3−via the electrogenic sodium‐bicarbonate cotransporter NBCe1, supported by carbonic anhydrase II (CA II), was identified to enhance cytosolic H+buffer strength substantially. GLIA 2015;63:1581–1594
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