Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Кафедра биофизики и функциональной диагностики
Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 67-й научной студенческой конференции им. Н.И. Пирогова (г.Томск, 2008 год) под редакцией проф. Новицкого В.В. и д.м.н. Огородовой Л.М.
Посмотреть титульный лист сборника
Скачать сборник целиком (1,2 мб)
В последние годы знание о патогенезе заболеваний сердца, а также ряда других органов обогатились раскрытием механизма повреждения клеточных структур. Основным фактором повреждения оказались активные формы кислорода (АФК), являющиеся одним из важнейших элементов окислительно-восстановительного баланса клеток. Не смотря на это, в зависимости от концентрации АФК могут оказывать не только повреждающее действие, но и выполнять регуляторную функцию [2].
В настоящее время наряду с классическими представлениями о регуляторном фосфорилировании и/или дефосфорилировании появились сведения о цитоскелет- зависимых механизмах модуляции сократительной функции гладкомышечных клеток (ГМК) [1, 4]. Обнаружено, что деполимеризация белков цитоскелета является начальным этапом повреждения клеток, вызванного оксидативным стрессом [3]. Но до настоящего времени влияние АФК на цитоскелет-зависимую регуляцию сократительной активности ГМК сосудов практически не исследовалось.
Объект исследования: интактные и деэндотелизированные сегменты грудного отдела аорты крысы.
Методом механографии исследовали влияние перекиси водорода и дезинтеграции элементов цитоскелета на сокращения ГМК, вызванные деполяризацей мембраны и добавлением фенилэфрина. Тестирующие растворы готовились путем добавления в раствор Кребса соответствующих реактивов: тетраэтиламмония хлорида (Serva), аминотриазола (Wako), перекиси водорода (Россия), колхицина и фенилэфрина (Sigma). Амплитуда сократительных ответов гладкомышечных сегментов рассчитывалась в процентах от амплитуды контрольного гиперкалиевого (эквимолярное замещение 30 мM NaCl на KCl), либо фенилэфрин-индуцированного сокращения (10 мкМ).
Увеличение наружной концентрации хлорида калия ведет к деполяризации мембраны ГМК, открыванию потенциал-зависимых кальциевых каналов и сокращению, величина которого зависит от концентрации KCl. Если значения механического напряжения (МН) в растворе с 30 мМ KCl принять за 100%, увеличение МН при действии 60 мМ и 120 мМ KCl составят 139,0±6,8% (n=6, р<0.05) и 175,0±13,6% (n=5, р<0.05) соответственно. Добавление 500 мкМ перекиси водорода на фоне действия гиперкалиевых растворов (30, 60 и 120 мМ KCl) вызывало дополнительное увеличение МН на 19,2±4,7%, 31,6 ±7,7% и 41,9±6,3% (n=6, р<0.05) от контрольных значений. Эффекты перекиси водорода не зависели от наличия эндотелия.
Амплитуда сокращения в ответ на добавление 10 мкМ фенилэфрина в раствор Кребса была сравнима с действием контрольного гиперкалиевого раствора (30 мМ KCl). Добавление перекиси водорода (500 мкМ) на фоне фенилэфрина приводило к снижению МН на 51,7±2,9% (n=7, р<0.05) от контрольных значений.
Предобработка ГМК ингибитором каталазы (аминотриазол, 1 мМ, 90 минут) не изменяла уровень как исходного, так и вызванного гиперкалиевым раствором (30 мМ KCl) и добавлением перекиси водорода механического напряжения сегментов аорты. Однако, на фоне действия аминотриазола величина фенилэфрин-индуцируемого сокращения резко снижалась (12,3±2,1% (n=6, р<0.05) от контрольных значений).
Добавление блокатора калиевых каналов тетраэтиламмония (ТЭА, 10 мкМ) в раствор Кребса не влияло на исходный уровень механического напряжения ГМК, но вызывало увеличение амплитуды сокращения, вызванного гиперкалиевым раствором (30 мМ KCl) и фенилэфрином (10 мкМ), на 11,4±7,2% (n=6, р<0.05) и 12,8±3,1% (n=6, р<0.05), соответственно от контрольных значений. В условиях угнетения тетраэтиламмонием калиевой проводимости мембраны перекись водорода (500 мкМ) не изменяла величину фенилэфрин-индуцируемого сокращения, но продолжала увеличивать гиперкалиевое (30 KCl мМ) сокращение сегментов аорты крысы.
После добавления в раствор дезинтегратора цитоскелета колхицина (10 мкМ, 90минут) амплитуда гиперкалиевых сокращений (30 мМ KCl) сосудистых сегментов снизилась до 82,9±12,7% (n=9, р<0.05) от контрольных значений. В присутствии колхицина влияние перекиси водорода на сократительный ответ сосудистых ГМК, вызванный хлоридом калия, статистически значимо не изменилось: увеличение МН составило 25,6±5,1% (n=8) по сравнению с контролем. После предобработки колхицином амплитуда сокращений сегментов, вызванных добавлением фенилэфрина, статистически значимо снижалась до 87,7±10,3% (n=6, р<0.05) от контрольных значений в отсутствие колхицина. Добавление перекиси водорода (500 мкМ) вызывало снижение амплитуды сокращения, вызванного фенилэфрином на фоне колхицина, до 16,5±4,1% (n=7, р<0.05) от контрольных значений.
Полученные результаты позволяют предположить, что: АФК участвуют в реализации сокращений, вызванных деполяризацией мембраны и стимуляцией ?1-адренорецепторов; влияние перекиси водорода на фенилэфрин-индуцированное сокращение зависит от состояния элементов цитоскелета.
Разнонаправленное действие перекиси водорода на сокращения, вызванные деполяризацией мембраны и стимуляцией ?1-адренорецепторов, требует дальнейшего изучения.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, контракты № 08-04-99037 и № 07-04-01184.
Список литературы:
1. Гусакова, С. В. Исследование роли цитоскелета в регуляции сократительной активности гладкомышечных клеток аорты крысы / С. В. Гусакова // Бюллетень Сибирской медицины. – 2007. – №1. – С. 78 - 82.
2. Hydrogen peroxide as a paracrine vascular mediatior: regulation and signaling leading to disfunction / N. Ardanaz, G. Pagano // Experiment Biology and Medicine. – 2006. – V. 231 – P. 237 – 251.
3. Hydrogen peroxide induces endothelial cell atypia and cytoskeleton depolymerization / G. Valen, A.Sonden, J. Vaage // Free Radical Biology and Medicine. – 1999. - Vol. 26, - N. 11. - P. 1480 - 1488.
4. Microtubule disruption modulates the Rho-kinase pathway in vascular smooth muscle / D. Zhang, Z. Wang, N. Jin // J. Muscle Res. Cell Motil. – 2001. – Vol. 22, № 2. – P. 193-200.
|