Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Кафедра биофизики и функциональной диагностики
Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 66-й научной студенческой конференции им. Н.И. Пирогова (г.Томск, 2007 год) под редакцией проф. Новицкого В.В. и д.м.н. Огородовой Л.М.
Скачать сборник целиком (формат .PDF, 1,5 мб)
Известно, что гладкомышечный тонус поддерживается многими регуляторными факторами, которые действуют через системы вторичных посредников, основные из которых в гладкомышечных клетках (ГМК) – ионы кальция и циклические нуклеотиды. [1, 2]. Если цАМФ-зависимая сигнальная система реализует свои угнетающие сокращение эффекты в основном через активацию калиевой проводимости мембраны ГМК [1, 2], то цГМФ – более сложными путями [1]. Так, расслабляющие эффекты NO и/или релаксирующего фактора в сосудистых ГМК реализуются через активацию растворимой фракции гуанилатциклазы и увеличение внутриклеточной концентрации цГМФ. Вместе с тем, практически отсутствуют сведения о роли цитоскелета в механизмах действия циклических нуклеотидов на сократительную активность сосудистых гладких мышц.
В последнее время появляется все больше данных об участии актинового и тубулинового элементов цитоскелета в процессах сопряжения возбуждения- сокращения гладкомышечных клеток. Именно цитоскелет может оказаться одним из эффекторных звеньев, к которому конвергируют различные внутриклеточные сигнальные пути, участвующие в регуляции сократительной активности сосудистых ГМК. Было показано, что дезинтеграция актиновых микрофиламентов цитохалазинами снижает сократительные ответы гладких мышц на действие фенилэфрина, угнетает Na+,K+,2Сl- котранспорт и нарушает оперирование потенциалозависимых кальциевых каналов сосудистых ГМК. [4, 5]. Сходное действие оказывают и активаторы цАМФ-опосредованной сигнальной системы [3]. На культуральных сосудистых ГМК было показано, что влияние цитохалазинов и цАМФ на ионный транспорт аддитивно [3], а это предполагает взаимодействие данных ветвей регуляции. Тем не менее, до настоящего времени многие вопросы этой проблемы не нашли удовлетворительного решения, а влияние дезинтеграции цитоскелета на сократительную активность артерий практически не исследовалось.
Целью нашей работы стало исследование роли цитоскелета в регуляции сократительной активности гладких мышц циклическими нуклеотидами.
Для исследования сократительной активности использовали изолированные гладкомышечные сегменты аорты белых крыс. Жизнеспособность ГМК поддерживалась непрерывной перфузией препарата подогретым (36,5–37,5 0С) физиологическим раствором Кребса ( NaCl – 120,4 ммоль/л; KCl – 5,9 ммоль/л; MgCl2 – 1,2 ммоль/л; CaCl2 – 2,5 ммоль/л; трис-(оксиметил)-аминометан – 15,5 ммоль/л; глюкоза – 11,5 ммоль/л).
Амплитуда сократительных ответов гладкомышечных сегментов рассчитывалась в процентах от амплитуды гиперкалиевого (эквимолярное замещение 30 мM NaCl на KCl) или контрольного сокращения иной природы в зависимости от целей эксперимента. Состояние цитоскелета модулировали с помощью колхицина, уровень внутриклеточного цАМФ и цГМФ модулировали активаторами аденилатциклазы (форсколин, 1 мкМ) и гуанилатциклазы (нитропруссид натрия, 0,05 мкМ).
Предобработка сосудистых ГМК в течение 90-минут дезинтегратором микротрубочек колхицином (10 мкМ) снижала амплитуду гиперкалиевого сокращения до 71,3±5,7% (Р<0.05) по сравнению с контролем. Увеличение концентрации колхицина до 100 мкМ не привело к дополнительному снижению амплитуды гиперкалиевой контрактуры.
Повышение внутриклеточной концентрации Са2+ в сосудах в физиологических условиях обусловлено рецептор- управляемыми каналами. Селективный ?1-адреномиметик фенилэфрин (0,01 и 0,1 мкМ) в растворе Кребса вызывал дозозависимое увеличение механического напряжения гладких мышц, составляя 10,8±7,4% и 74,1±9,2% (р<0,05; n=9), соответственно, от контрольного гиперкалиевого сокращения. Ответ гладкомышечных сегментов на концентрации фенилэфрина 1 мкМ и 10 мкМ (103,1±4,9% и 107,8±6,9%) был сопоставим с контрольным гиперкалиевым сокращением. После предобработки гладких мышц колхицином амплитуда сокращений сосудистых сегментов, вызванных добавлением фенилэфрина в тех же концентрациях, статистически значимо снижалась, составляя 3,7±1,5; 31,1±2,8; 81,8±2,9; 87,7±10,3% (р<0,05, n=5), соответственно, от величины контрольного гиперкалиевого сокращения.
Форсколин в концентрации 1 мкМ вызвал полумаксимальное снижение механического напряжения гладкомышечного препарата, предсокращенного гиперкалиевым раствором (49,7±7,8%, n=7, р<0,05), амплитуда фенилэфрин-индуцированного сокращения уменьшалась до 7,39±10,4 % (n=9, р<0.05). В присутствии колхицина эффект форсколина не изменился.
Активатор гуанилатциклазы нитропруссид натрия (0,05 мкМ) вызывал снижение механического напряжения гладкомышечных сегментов аорты крысы (64,2±5,6%, n=7, р<0,05). Предобработка гладких мышц неселективным дестабилизатором цитоскелета–колхицином (10 мкМ), приводила к снижению релаксирующего действия НП (36,8±5,9%, n=8, р<0,05).
Таким образом, на основании полученных данных можно заключить, что актиновые микрофиламенты и микротрубочки цитоскелета вовлечены в регуляцию сократительной активности ГМК аорты крысы. По видимому С-киназная ветвь регуляции сокращений ГМК сосудов в большей мере, чем потенциал-зависимая обусловлена целостностью цитоскелета.
В свою очередь, состояние цитоскелета сильнее влияет на цГМФ, чем цАМФ-зависимую регуляцию сократительной активности гладких мышц.
