CC BY
47
ВЕСТНИК ТГГПУ. 2011. №3(25)
УДК 612.178
ДОЗОЗАВИСИМОЕ ДЕЙСТВИЕ НЕСЕЛЕКТИВНОЙ БЛОКАДЫ МУСКАРИНОВЫХ ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ НА СИЛУ СОКРАЩЕНИЯ МИОКАРДА КРЫС В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ
© Н.И.Зиятдинова, А.М.Сергеева, Р.Е.Дементьева, Т.Л.Зефиров
В статье проведено исследование по изучению дозозависимого действия неселективной блокады мускариновых холинорецепторов на силу сокращения миокарда крыс разного возраста. Атропин не вызывал отрицательного эффекта на сократимость полосок миокарда предсердий и желудочков крыс. Самая высокая доза (10-3 М) вызывала положительную инотропную реакцию предсердий и желудочков крыс всех исследованных возрастов. Атропин в концентрации 10-4 М также приводил к увеличению сократимости предсердий и желудочков животных 3-х и 6-ти недельного возраста. Возможно, что более высокая чувствительность к атропину у крысят данного возраста связана с созреванием в данный период симпатической регуляции сердечной деятельности.
Ключевые слова: сердце, сократимость, мускариновые холинорецепторы, полоски миокарда, крыса, постнатальный онтогенез.
В современной литературе показано наличие пяти различных подтипов мускариновых холинорецепторов (М-ХР) (М]-М5) [1]. Преобладающей формой М-ХР в сердце различных видов млекопитающих являются М2-ХР [2; 3]. Стимуляция М2-ХР вызывает отрицательный хроно-тропный и инотропный эффекты. В предсердиях стимуляция М2-ХР вызывает постоянное уреже-ние работы сердца, в экспериментах на изолированных тканях - постоянное уменьшение силы сокращения. В желудочках уменьшение сократимости показан только на фоне усиления силы сердечных сокращений при повышении цАМФ и введения агонистов Р-адренорецепторов или ингибиторов фосфодиэстеразы (так называемый косвенный или "антиадренергический" эффект агонистов М-ХР) [4]. Известно, что в регуляции работы сердца участвуют М2-ХР. Преимущественную локализацию М2-ХР выявили радиоли-гандный метод исследования и функциональные исследования с использованием селективных антагонистов разных подтипов М-ХР на изолированных препаратах предсердий и желудочков человека [5; 6]. Проведя анализ зарубежной литературы, данные говорят в пользу идеи о том, что в сердце человека существуют и другие М-ХР, кроме второго подтипа мускариновых холиноре-цепторов.
Существует предположение, что в основе особенностей регуляции сократительной активности миокарда лежит взаимодействие АХ с разными подтипами М-ХР, активации систем вторичных посредников и модуляции деятельности различных эффекторов [7; 8; 9; 10; 11; 12; 13]. Таким образом, весьма актуальным является изучение влияния неселективной и селективной
блокады разных подтипов М-ХР на инотропию сердца крыс.
Целью работы явилось изучение in vitro дозозависимого влияния нелесективной М-ХР на сократимость миокарда крыс у 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Методика исследования
Работа выполнена на 50 крысах 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста. Для наркоза использовали 25 % раствор уретана, который вводили интраперитониально в дозе 1000 мг/кг массы животного. Изолированное сердце помещалось в ванночку с рабочим раствором, к которой подсоединялись два электрода - стимулятора и в соответствии с анатомическим строением сердца вырезались полоски миокарда из правого предсердия и правого желудочка длиной 2-3 мм и диаметром 0,8-1,0 мм. Препарат помещали вертикально в резервуар V=20 мл, оксигенированный карбогеном (97% O2 и 3% CO2) рабочий раствор при комнатной температуре.
Верхний конец препарата прикреплялся к нержавеющему стержню, соединенному с измерителем напряжения, нижний конец к резиновому блоку. Препарат стимулировался электрическим сигналом через 2 серебряных электрода (с помощью стимулятора ЭСЛ-2 (Россия) с частотой 6 и 10 стимулов в минуту для 7-ми и 100-суточных животных соответственно, амплитудой сигнала 10 mV, продолжительность стимула 5 мс). После погружения препарата в резервуар следовал период проработки в течение 40-60 минут, в ходе которого мышечным волокнам постепенно придавалось оптимальное напряжение. Оптимальным напряжением считалась такая точка растяжения препарата, после преодоления которой
начиналось снижение силы сокращения препарата. По окончании проработки 5 минут регистрировались исходные параметры сокращения, затем 21 минуту с добавлением в рабочий раствор неселективного блокатора М-ХР атропина концентрации 10-3, 10-4, 10-5, 10-6 М. Силу сокращения (F) выражали в граммах (g). Обработка полученных результатов проводилась с помощью программы Chart 5, на установке Power Lab (AD Instruments, Австралия), с применением пакета программ Statgraphics.
Статистическая обработка и определение достоверности различий, результатов исследований по критерию Стьюдента и Вулькоксона осуществлялись в редакторе Microsoft Excel.
Результаты исследования
В экспериментальной группе взрослых крыс исходная сила сокращения изолированных полосок миокарда предсердий до добавления в рабочий раствор атропина в концентрации 10-6 М равнялась 0,553339±0,084202 g. На 1-й минуте сила сокращения увеличилась до 0,562415±0,08682 g, а к заключительной минуте эксперимента составила 0,591281±0,098292 g. Сила сокращения изолированных полосок миокарда предсердий при введении в рабочий раствор атропина в концентрации 10-5 М и 10-4 М не изменялись. После введения в рабочий раствор атропина в концентрации 10-3 М сила сокращения изолированных полосок миокарда предсердий увеличилась с 0,300026±0,138659 g до 0,42685±0,212457 g (р<0,01) (рис.1). Атропин в концентрации 10-6 М и 10-5 М не менял силу сокращения полосок миокарда желудочков. Сила сокращения изолированных полосок миокарда желудочков после добавления в перфузируемый карбогеном рабочий раствор атропина в концентрации 10-4 М увеличилась с 0,449039±0,116596 g до 0,474923±0,135582 g. Атропина в концентрации 10-3 М вызывал увеличение силы сокращения полосок миокарда желудочков с 0,230376±0,124368 g до 0,372058±0,19097 gfa<0,01) (рис.1).
Сила сокращения изолированных полосок миокарда предсердий животных 8-ми недельного возраста до введения в рабочий раствор атропина в концентрации 10-6 М равнялась 0,527751±0,182319 g. К заключительной минуте наблюдения она уменьшилась и составила 0,494317±0,176441 g. Атропин в концентрации 10-5 М не оказывал влияния на силу сокращения полосок миокарда предсердий. Атропин в концентрации 10-4 М вызывал незначительное увеличение силы сокращений. Исходные значения силы сокращения изолированных полосок миокарда до введения в рабочий раствор атропина в концентрации 10-3 М равнялась
0,217604±0,099303 g. На 1-й минуте значение силы сокращения полосок миокарда достоверно увеличилось до 0,232255±0,104808 g (р<0,01), и на последней минуте наблюдения значения силы сокращения полосок увеличились и равнялись 0,365983±0,163563 g (р<0,01) (рис.2). Исходная сила сокращения изолированных полосок миокарда желудочков 8-ми недельных крыс до добавления в рабочий раствор атропина в концентрации 10-6 М равнялась 0,53294±0,186232 g. В ходе эксперимента сила сокращения снизилась до 0,491617±0,175386 g. При введении в рабочий раствор атропина в концентрации 10-5 М равнялась 0,189482±0,019813 g. Сила сокращения полосок миокарда желудочков уменьшилась до 0,175932±0,021657 g. После добавления в перфу-зируемый карбогеном рабочий раствор атропина в концентрации 10-4 М сокращение полосок миокарда незначительно увеличилось с 0,237811±0,104389 g до 0,257073±0,116276 g. Атропин в концентрации 10-3 М приводил к увеличению силы сокращения полосок с 0,433804±0,19508 g до 0,679248±0,304425 g (р<0,01) (рис.2).
Примечание: Р<0,01(**). Рис.1.
Примечание: Р<0,01(**).
Рис.2.
Исходные значения силы сокращения изолированных полосок миокарда предсердий 6-ти недельных крыс до введения в рабочий раствор
атропина в концентрации 10-6 М равнялись 0,593035±0,196822 g. На 1-й минуте значения силы сокращения полосок миокарда увеличились до 0,60371±0,201075 g и далее не изменялись. Атропин в концентрации 10-5 М не приводил к достоверным изменениям показателей сократимости полосок миокарда предсердий. При добавлении в перфузируемый карбогеном рабочий раствор атропина в концентрации 10-4 М сила сокращения к 9-й минуте наблюдения достоверно увеличилась с 0,642692±0,138308 g до 0,689685±0,153139 g (р<0,05). Исходные значения силы сокращения изолированных полосок миокарда предсердий до введения в рабочий раствор блокатора М-ХР атропина в концентрации 10-3 М равнялась 0,515242±0,128222 g. На 1-й минуте значения силы сокращения полосок миокарда увеличились до 0,559186±0,137339 g (р<0,05). К заключительной минуте наблюдения значения силы сокращения полосок увеличились и равнялись 0,844583±0,208516 g (р<0,01). Добавление в рабочий раствор блокатора М-ХР в концентрации 10-6 М не изменяло силу сокращения полосок миокарда желудочков 6-ти недельных крысят. Атропин в концентрации 10-5 М не оказывал влияния на силу сокращения полосок миокарда. Добавление в перфузируемый карбогеном рабочий раствор атропина в концентрации 10-4 М не вызывало изменения силы сокращения полосок миокарда. Исходное значение силы сокращения изолированных полосок миокарда желудочков до введения в рабочий раствор атропина в концентрации 10-3 М равнялось 0,616121±0,141313 g. На 1-й минуте сила сокращения полосок миокарда увеличивалась до 0,648157±0,142056 g (р<0,05), а к последней минуте - до 0,982457±0,187295 g (р<0,01).
карда предсердий крысят 3-х недельного возраста. Добавление в перфузируемый карбогеном рабочий раствор атропина в концентрации 10-4 М привело к увеличению силы сокращения с 0,242413±0,068894 g до 0,276445±0,077491 g(p<0,05). Атропин в концентрации 10-3 М вызывал увеличение с 0,25635±0,051111 g до 0,423548±0,065719 g (р<0,01) (рис.4). Исходная сила сокращения изолированных полосок миокарда желудочков до добавления в рабочий раствор блокатора М-ХР в концентрации 10-6 М равнялась 0,151935±0,029743 g. К 9-й минуте эксперимента сила сокращения полосок уменьшилась и равнялась 0,143103±0,027474 g. Атропин в концентрации 10-5 М приводил к некоторому уменьшению силы сокращения с 0,089908±0,023477 g до 0,078465±0,021188 g на заключительной минуте эксперимента. Атропин в концентрации 10-4 М приводил к увеличению силы сокращения. Исходные значения составили 0,308774±0,11549 g, и на заключительной минуте равнялись 0,323469±0,107597 g (р<0,05). Атропин в концентрации 10-3 М приводил к увеличению силы сокращения с 0,110658±0,021066 g до 0,206237±0,015529 g (р<0,01) (рис.5).
Дозозависимый эффект атропина на силу сокращения предсердия и желудочков 3 недельных крысят
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
□ пред
□ жел
10-3 М 10-4 М 10-5 М 10-6 М
Примечание: Р<0,05(*), Р<0,01(**).
Рис.3.
Атропин в концентрации 10-6 10-5 М не оказывал влияния на силу сокращения полосок мио-
Примечание: Р<0,05(*), Р<0,01(**).
Рис.4.
У новорожденных крысят исходные значения силы сокращения изолированных полосок миокарда предсердий до введения в рабочий раствор блокатора М-ХР атропина в концентрации 10-6 М равнялись 0,098784±0,022865 g. На 1-й минуте значения силы сокращения полосок миокарда не изменились. К заключительной минуте наблюдения значения силы сокращения полосок уменьшились до 0,097486±0,021652 g. Сила сокращения изолированных полосок миокарда предсердий до добавления в рабочий раствор блокатора М-ХР в концентрации 10-5 М уменьшилась с 0,130388±0,04082 g до 0,126637±0,037982 g. Значения силы сокращения изолированных полосок миокарда предсердий после добавления в перфу-зируемый карбогеном рабочий раствор блокато-
ра М-ХР атропина в концентрации 10-4 М не изменились. Введение в рабочий раствор блокатора М-ХР атропина в концентрации 10-3 М приводил к увеличению силы сокращения изолированных полосок миокарда предсердий с 0,21532±0,058788g до 0,271368±0,02818 g (р<0,01) (рис. 5). Сила сокращения изолированных полосок миокарда желудочков при добавлении в рабочий раствор блокатора М-ХР в концентрации 10-6 М не изменилась. Амплитуда сокращения полосок миокарда желудочков до введения в рабочий раствор атропина в концентрации 10-5 М равнялась 0,168393±0,030074 g и увеличилась до 0,174763±0,031638 g. Исходные значения силы сокращения изолированных полосок миокарда до добавления неселективного блока-тора М-ХР атропина в концентрации 10-4 М равнялись 0,518824±0,081726 g. На следующих минутах эксперимента сила сокращения полосок миокарда желудочков равнялась
0,504141±0,075982 g. Сила сокращения изолированных полосок миокарда до введения в рабочий раствор блокатора М-ХР атропина в концентрации 10-3 М равнялась 0,072398±0,006176 g. Сила сокращения достоверно увеличивалась до 0,117175±0,017151 g (р<0,01), а на последней минуте составила 0,173503±0,008643 g (р<0,01) (рис.5).____________________________________________
Дозозависимый эффект атропина на силу сокращения предсердия и желудочков 1 недельных крысят
140 т--------------------------------------
-20 J—10-3 М 10-4 М 10-5 М 10-6 М
Примечание: Р<0,05(*), Р<0,01(**).
Рис.5.
Таким образом, атропин не вызывал ожидаемого по классическим представлениям отрицательного эффекта на сократимость полосок миокарда предсердий и желудочков крыс. Самая высокая доза (10-3 М) вызывала положительную инотропную реакцию предсердий и желудочков крыс всех исследованных возрастов. Атропин в концентрации 10-4 М также приводил к увеличению сократимости предсердий и желудочков животных 3-х и 6-ти недельного возраста. Возможно, что более высокая чувствительность к атропину у крысят данного возраста связана с созре-
ванием в данный период симпатической регуляции сердечной деятельности.
1. Peralta E.G., Ashkenazi A., Winslow J.W., Smith D.H. Distinct primary structures, ligand-binding properties and tissue-specific expression of four human muscarinic acetylcholine receptors // Ramachandran J and Capon DJ. - 1987. - 3929 р.
2. Caulfield M.P. Muscarinic receptors: Characterization, coupling and function. - 1993. - 379 р.
3. Hulme E.C., Birdsall N.J.M., Buckley N.J. Muscarinic receptor subtypes // Annu Rev Pharmacol Toxicol 30. - 1990. - P.663-673.
4. Mery P.F., Abi-Gerges N., Vandecasteele G., Jure-vicius J., Eschenhagen T., Fischmeister R. Muscarinic regulation of L-type calcium current in isolated cardiac myocytes // Life Sci 60. - 1997. -P.1113-1120.
5. Giessler C., Wangemann T., Zerkowski H.R., Brodd O.E. Age-dependent decrease in the negative inotropic effects of carbachol on isolated human right atrium // Eur J Pharmacol. - 1998. - P.199-202.
6. Giraldo E., Martos F., Gomez A. Characterization of muscarinic receptor subtypes in human tissue // Giraldo. - 1988. - P.1507-1515.
7. Anger T., Klintworth N., Stumpf C., Daniel W.G. RGS protein specificity towards Gq- and Gi/o-mediated ERK 1/2 and Akt activation, in vitro // J Biochem Mol Biol. - 2007. - Vol.30; 40(6). - P.899-910.
8. Ganzinelli S., Joensen L., Borda E., Bernabeo G., Sterin-Borda L. Mechanisms involved in the regulation of mRNA for M2 muscarinic acetylcholine receptors and endothelial and neuronal NO synthases in rat atria // Br J Pharmacol. - 2007. - P.175-185.
9. Hang P.Z., Zhao J., Wang Y.P. Reciprocal regulation between M3 muscarinic acetylcholine receptor and protein kinase C-epsilon in ventricular myocytes during myocardial ischemia in rats // Naunyn Schmiede-bergs Arch Pharmacol. - 2009. - P.443-450.
10. Hussain R.I., Qvigstad E., Birkeland J.A., Eikemo H. Activation of muscarinic receptors elicits inotropic responses in ventricular muscle from rats with heart failure through myosin light chain phosphorylation // Br J Pharmacol. - 2009. - P.575-586.
11. Myslivecek J., Klein M., Novakova M., Ricny J. The detection of the non-M2 muscarinic receptor subtype in the rat heart atria and ventricles // Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. - 2008. - P. 103-116.
12. van Borren M.M., Verkerk A.O., Wilders R., Hajji N., Zegers J.G., Bourier J., Tan H.L. Effects of muscarinic receptor stimulation on Ca2+ transient, cAMP production and pacemaker frequency of rabbit sinoatrial node cells // Basic Res Cardiol. - 2010. - P.73-87.
13. Vieira C., Duarte-Araujo M. Muscarinic M (3) facilitation of acetylcholine release from rat myenteric neurons depends on adenosine outflow leading to activation of excitatory A(2A) receptors // Neurogas-troenterol Motil. - 2009. - P.1118-1195.
DOSE-DEPENDENTE EFFECT OF NON SELECTIVE M-ACETYLCHOLINE RECEPTORS BLOCKADE ON RATS MYOCARDIUM CONTRACTILITY IN POSTNATAL ONTOGENESIS
N.I.Ziyatdinova, A.M.Sergeeva, R.E.Dementieva, T.L.Zefirov
Dose-dependent actions of non selective blockade M-acetylcholine receptors on contractility of rat’s myocardium in postnatal ontogenesis were studied. Atropine didn't cause a negative effect on contractility activity of a myocardium of auricles and ventricles of rats. The maximal dose (10-3) caused positive inotropic reaction of auricles and ventricles of rats of all investigated age. Atropine in concentration of 10-4 M also led to increase contractility auricles and ventricles of animals 3 and 6 week age. Probably that higher sensitivity to atropine at rats of this age is connected with maturing of heart sympathetic regulation.
Key words: heart, contractility, M-acetylcholine receptors, myocardium, rat, postnatal ontogenesis.
Зиятдинова Нафиса Ильгизовна - кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: [email protected]
Сергеева Анна Михайловна - кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: [email protected]
Дементьева Рената Евгеньевна - аспирант кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: [email protected]
Зефиров Тимур Львович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии, физиологии и охраны здоровья человека Института физической культуры и восстановительной медицины Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 25.04.2011
