Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск

На протяжении многих лет считалось, что в регуляции электрической сократимости гладких мышц основную роль играют ионы кальция, повышенное содержание которых в цитозоле приводит к возрастанию мышечного напряжения [1, 2]. В последнее время появились сведения о том, что в этом процессе могут принимать участие и объем-зависимые механизмы [3], итогом которых является повышение активности ряда ион-транспортируюших систем. Тем не менее до сих пор не ясны пути и способы передачи сигнала с цитоскелета на эффекторные системы, отвечающие за реализацию интегрального процесса, а в случае с гладкомышечными клетками (ГМК) – сокращение [5].
В большинстве клеток цитоскелет представлен сложно организованной и мобильной системой белковых нитей: микрофиламентов, микротрубочек и промежуточных филаментов. Первоначально предполагалось, что деполимеризация микротрубочек облегчает сократительные ответы посредством устранения внутреннего механического противодействия сокращению, генерируемому актин-миозиновыми взаимодействиями. Однако было показано, что микротрубочки не оказывают существенного влияния на механические характеристики сосудистых гладкомышечных клеток, но играют важную роль в модуляции кальций-зависимой сигнализации [4, 5].
Целью работы было исследование роли цитоскелета в регуляции электрической и сократительной активности гладких мышц.
Объектом исследования служили гладкомышечные сегменты грудного отдела аорты крысы и мочеточника морской свинки. Для регистрации сократительных реакций изолированных гладкомышечных препаратов использовался метод механографии, для одновременного изучения электрической и сократительной активности применяли метод двойного сахарозного моста. Состояние цитоскелета модулировали с помощью колхицина и цитохолазина В, содержание внутриклеточного цАМФ – форсколином.
В качестве контрольного принимали сократительный ответ семента гладких мышц, индуцированное гиперкалиевым (30 мМ KCl) раствором Кребса.
После предобработки гладкомышечного препарата колхицином (10мкМ), в течение 90 минут, амплитуда гиперкалиевого сокращения сосудистых сегментов составила 70% от контрольного изоосмотического гиперкалиевого сокращения. Форсколин (1 мкМ) вызывал полумаксимальное снижение механического напряжения гладкомышечного препарата. Увеличение концентрации колхицина до 100 мкМ не привело к дополнительному снижению амплитуды гиперкалиевой контрактуры. Амплитуда сокращения сосудистых сегментов, вызванного добавлением фенилэфрина (0,01, 0,1, 1, 10 мкМ) так же дозозависимо снижалась после предобработки гладких мышц колхицином (10 и 100 мкМ) до 5-25% от контрольного гиперкалиевого сокращения.
Предобработка гладких мышц цитохолазином В (1-10 мкМ) вызывала дозозависимое снижение амплитуды сокращения вызванного как гиперкалиевым раствором (30 мМ KCl) так и фенилэфрином (1 мкМ). Релаксирующий эффект форсколина на фоне цитохолазина В развивался.
Полученные результаты свидетельствуют о вовлечении элементов цитоскелета в регуляцию сократительных эффектов фенилэфрина и гиперкалиевого раствора. Однако сохранность действия форсколина в этих условиях позволяет предположить, что общими точками соприкосновения механизмов, модулирующих состояние цитоскелета и сократительный ответ сосудистых гладких мышц могут является не только цАМФ зависимая [5], но и кальциевая сигнальные системы [4].
Для выяснения участия цитоскелета в электромеханическом сопряжении использовали ГМК мочеточника морской свинки. В начале изучалось влияние форсколина (1мкМ) на электрическую и сократительную активность ГМК. Было обнаружено снижение амплитуды сокращений и потенциала действия (ПД), при выраженном укорочении длительности его плато.
Сократительный ответ гладких мышц определяется, главным образом, модуляцией калиевой проводимостью мембраны гладкомышечных клеток [1,2], что является результатом взаимодействия кальций-зависимой и цАМФ-зависимой сигнальных систем [1]. Известно, что форсколин является активатором аденилатциклазы, синтезирующей цАМФ, в результате чего могут развиваться укорочение ПД и снижение амплитуды сокращения ГМК мочеточника морской свинки. Угнетающее действие форсколина связано с активацией калиевой проводимости мембраны гладкомышечных клеток, поскольку этот эффект уменьшался в присутствии тетраэтиламмония – блокатора калиевых каналов [2].
Кальций-кальмодулин-зависимая регуляция сокращения киназой легких цепей миозина в присутствии цАМФ угнетается [1, 2] Считают, что этот процесс происходит из-за фосфорилирования цАМФ-зависимой протеинкиназой, что в результате и припятствует взаимодействию киназы легких цепей миозина с комплексом кальций-кальмодулин. Видимо по этой причине применение тетраэтиламмония в большей мере снимает угнетающие эффекты форсколина на потенциал действия, чем на сокращение ГМК мочеточника.
При добавлении в раствор Кребса 10 мкМ колхицина и 5 мкМ цитохолазина В наблюдалось угнетение как электрической, так и сократительной активности гладких мышц. Форсколин, на фоне модуляторов цитоскелета, вызывал дополнительное угнетение электрической и сократительной активности, но в меньшей степени, по сравнению с контролем в растворе Кребса.
Менее выраженный эффект форсколина в присутствии дестабилизаторов цитоскелета, свидетельствует о том, что калиевая проводимость в этих условиях теряет чувствительность к цАМФ. Тем не менее, существуют данные об участии цитоскелета непосредственно в регуляции кальциевых каналов L-типа [4]. Применение колхицина и цитохолазина В может одновременно угнетать кальциевую и/или кальций-зависимую калиевую проводимость мембраны, основополагающая роль которых в электромеханическом сопряжении ГМК общеизвестна [1-3].
Таким образом, эффекты модуляции цитоскелетом электрической и сократительной активности гладких мышц, возможно, являются еще одним наглядным примером согласованного участия кальций-кальмодулин-зависимой и цАМФ-опосредованной внутриклеточных сигнальных систем.

Список литературы:
1. Баскаков, М. Б. Механизмы регуляции функций гладких мышц вторичными посредниками / М. Б. Баскаков, М. А. Медведев, И. В. Ковалев и др.. – Томск : Гавань, 1996. – 154 с.
2. Шуба, М.Ф. Физиология сосудистых гладких мышц / М.Ф. Шуба, Н. Г. Кочемасова. – Киев : Наукова думка, 1988. – 250 с.
3. Kuriyama, H. Physiological features of visceral smooth muscle cells, with special reference to receptors and ion channels / H. Kuriyama, K. Kitamura, T. Itoh, R. Inoue // Physiol. Rev. – 1998. - V.78. - P.811–920.
4. Nakamura, M. Actin filament disruption inhibits L-type Ca2+ channel current vascular smooth muscle cells / M. Nakamura, M. Sunagava, T. Kosugi, N. Sperelakis // Am. J. Physiol. Cell Physiol. - 2000. - V. 279. - C480-C487.
5. Orlov, S. СAMP signaling inhibits dihydropyridine-sensitive Ca2+ influx in vascular smooth muscle cells / S. Orlov, J. Tremblay, P. Hamet // Hypertens. - 1996. - V.27. - P.774-780.