Известно, что изменения клеточного объема и механизмы его регуляции могут играть важную роль в целом ряде клеточных функций, таких как эпителиальный транспорт, внутриклеточный метаболизм, высвобождение гормонов и медиаторов, миграция, клеточный рост, пролиферация и апоптоз. Наряду с классическими представлениями о ключевой роли кальций-зависимых механизмов регуляции сократительной функции гладкомышечных клеток (ГМК) все большее внимание исследователей обращает на себя то, что в процесс сопряжения возбуждения-сокращения могут вовлекаться элементы цитоскелета. Именно цитоскелет может оказаться одним из эффекторных звеньев, к которому конвергируют различные сигнальные пути, участвующие в регуляции сократительной активности ГМК.

В большинстве клеток цитоскелет представлен сложно организованной 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 позднее было показано, что микротрубочки не оказывают существенного влияния на механические характеристики сосудистых гладкомышечных клеток, но участвуют в модуляции большого числа сигнальных путей. Данная система регуляции может быть связана с изменением активности протеиновых киназ, особенно семейства Pho-киназ, транслокация которых опосредуется микротрубочками и наблюдается при различных способах активации внутриклеточных процессов. Таким образом, несмотря на значительные успехи, достигнутые в изучении механизмов регуляции сократительной активности гладкомышечных клеток, полного ответа на вопрос о роли цито-скелета в этих процессах пока не найдено. В частности, нет однозначного мнения о роли циклических нуклеотидов в объем-зависимой регуляции электрических и сократительных свойств ГМК.

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. Влияние клеточного объема на регуляцию клеточных функций исследовали с помощью изменения осмолярности среды инкубации. Гиперосмотическую стрикцию вызывали добавлением 150мМ сахарозы. Для исследования сократительной активности сегментов в модели гипоосмотического набухания сегменты помещали в раствор с концентрацией NaCl равной 40мМ. Изоосмотическую стрикцию вызывали восстановлением ионного состава раствора после 60-минутной инкубации сегментов в гипоосмотической среде, содержащей 40мМ NaCl. Содержание внутриклеточного цАМФ и цГМФ модулировали активаторами аденилатциклазы (форсколин, 1 мкМ) и гуанилатциклазы (нитропруссид натрия, 1-100 мкМ), состояние цитоскелета - с помощью дестабилизаторов микротрубочек (колхицина, винбла-стина) и микрофиламентов (цитохалазина В).
В качестве контроля принималось гиперкалиевое изоосмотическое сокращение гладко-мышечных сегментов аорты крысы, вызванное эквимолярным замещением в растворе Креб-са 30мМ NaCl на KCl, потенциал действия (ПД) и сократительный ответ ГМК мочеточника, индуцированные электрическим стимулом амплитудой 0,8-1,5 мкА.
Предобработка сосудистых ГМК в течение 90-минут колхицином (10 мкМ) снижала амплитуду гиперкалиевого сокращения до 62,9±12,6% (р<0.05) по сравнению с контролем. Амплитуда ПД и сокращения ГМК мочеточника составила 80±7,2% и 60±10,1%, соответственно. Добавление фенилэфрина (0,01-10 мкМ) в раствор Кребса вызывало увеличение механического напряжения гладких мышц в интервале от 32 до 100% от контрольного гиперкалиевого сокращения в зависимости от концентрации БАВ. После предобработки гладких мышц колхицином (10 и 100 мкМ) амплитуда сокращения сосудистых сегментов, вызванного добавлением фенилэфрина (0,01-10 мкМ) снижалась и не превышала интервала 5-25% от контрольного гиперкалиевого сокращения (в зависимости от концентрации БАВ). Напротив, амплитуда сокращений, вызванных гипоосмотическим набуханием, изоосмотической и гиперосмотической стрикциями, на фоне колхицина не изменилась.

Инкубация гладкомышечных сегментов аорты в течение 40 минут в 1 мкМ растворе цито-халазина В снизила амплитуду гиперкалиевого сокращения до 40±4,9% (р<0.05). Предобработка гладких мышц мочеточника цитохолазином В (1-10 мкМ) вызывала дозозависимое снижение амплитуды сокращения и ПД, вызванных электрическим стимулом. В концентрации 1 мкМ цитохалазин В вызывал - снижение амплитуды ПД до 60% и сокращения - до 40% от контрольных значений, а в концентрации 10 мкМ - полное угнетение электрической и сократительной активности.
Амплитуда изоосмотической стрикции на фоне цитохалазина В снизилась до 7,55±1,5% (р<0.05) (по сравнению с 32,5±8,7% в контроле), амплитуда гиперосмотического сокращения ГМК аорты уменьшилась до 20,3±7,8% (р<0.05) (по сравнению с 89,2±8,9% в контроле).
Предобработка сосудистых гладкомышечных сегментов избирательным дестабилизато-ром микротрубочек винбластином (10 мкМ) в течение 30 минут незначительно увеличивала амплитуду гиперкалиевого сокращения (104,3±8,4%), усиление электрической и сократительной активности ГМК мочеточника.
Добавление форсколина в концентрации 1 мкМ вызвало полумаксимальное снижение механического напряжения гладкомышечного препарата аорты, снижение амплитуды ПД до 85,6±8%, длительности плато до 35±4% и силы сократительного ответа до 20±5% ГМК мочеточника в сравнении с контрольными значениями в нормальном растворе Кребса. Эффект форсколина (1 мкМ) на фоне винбластина снизился. Активатор гуанилатциклазы нитропрус-сид натрия в концентрации 100 мкМ, напротив, вызывал увеличение длительности плато ПД и амплитуды сокращений ГМК мочеточника до 111±6% и 130±9% (р<0,01) соответственно в сравнении с исходными значениями в нормальном растворе Кребса. Достоверных изменений амплитуды анэлектротонических потенциалов и ПД при этом не регистрировалось.
Релаксирующий эффект форсколина на фоне колхицина и цитохолазина В продолжал развиваться, а активирующий эффект нитропруссида натрия, напротив, усиливался.

После предобработки винбластином угнетающее влияние форсколина и активирующее -нитропруссида натрия на электрическую и сократительную активность ГМК ослаблялись.
Таким образом, микротрубочки, как и актиновые элементы цитоскелета вовлекаются в развитие гиперкалиевого и фенилэфрин-индуцированного сокращений по-разному. В то время, как сократительные реакции в моделях гипер- и изоосмотической стрикции остаются чувствительными к действию дезинтегратора актиновых филаментов цитохалазина В, они не модулируются дестабилизатором микротрубочек колхицином.

Полученные данные свидетельствуют в пользу того, что элементы цитоскелета вовлечены в различные регуляторные сигнальные каскады, обеспечивающие регуляцию электрической и сократительной активности ГМК. На это указывает сохранность действия модулятора уровня цАМФ форсколина в условиях дезинтеграции микрофиламентов цитохалазином В и, наоборот, ослабление его эффектов в условиях дестабилизации микротрубочек винбласти-ном. Можно предположить, что общими точками соприкосновения механизмов, модулирующих состояние цитоскелета и сократительный ответ гладких мышц мочеточника, является не столько цАМФ зависимая, сколько кальциевая сигнальные системы.