CC BY
46
УДК 616.248: 612.017.32: [612.217.1+612.741.91+612.816] Е2
ВОЗМОЖНОЕ УЧАСТИЕ АДЕНОЗИНТРИФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ В МЕХАНИЗМАХ ВЛИЯНИЯ БЕЛКОВОЙ СЕНСИБИЛИЗАЦИИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ДИАФРАГМЫ И СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ
Александр Юрьевич Теплое1, Альберт Мансурович Фархутдинов1*,
Сергей Николаевич Гришин2, Марсель Миргаязович Миннебаев1, Владимир Иванович Торшин3
‘Казанский государственный медицинский университет,
2Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева,
3Российский университет дружбы народов, г. Москва
Реферат
Цель. Изучение влияния аденозинтрифосфорной кислоты на сократительную функцию и неквантовую секрецию ацетилхолина в зоне концевой пластинки (Н-эффект) изолированных мышц мыши на фоне белковой сенсибилизации.
Методы. Эксперименты выполняли на белых мышах. Сенсибилизацию осуществляли яичным альбумином с гелем гидроксида алюминия. Механомиографические исследования проводили на препаратах изолированной диафрагмы и двух мышц голени в условиях изометрии. Сокращение регистрировали фотоэлектрическим преобразователем. Для изучения состояния постсинаптической мембраны мышечного волокна измеряли неквантовую секрецию ацетилхолина. Сравнивали показатели сокращения мышц до и после 5-минутной перфузии раствором аденозинтрифосфорной кислоты.
Результаты. У диафрагмы и камбаловидной мышцы динамика вектора силы мышечного сокращения коррелировала с изменениями Н-эффекта во всех изучаемых экспериментальных моделях. Однако степень этих изменений у сенсибилизированных животных менее выражена.
Вывод. Возможно, аденозинтрифосфорная кислота влияет на функциональные свойства обеих мышц при белковой сенсибилизации; изменение силы сокращения длинного разгибателя пальцев при сенсибилизации не связано с механизмами возбуждения мышцы, опосредованными аденозинтрифосфорной кислотой.
Ключевые слова: сократительные свойства, неквантовая секреция ацетилхолина, диафрагма, камбаловидная мышца, длинный разгибатель пальцев, белковая сенсибилизация, аденозинтрифосфорная кислота.
POSSIBLE INVOLVEMENT OF ADENOSINE TRIPHOSPHATE IN THE MECHANISMS OF PROTEIN SENSIBILIZATION EFFECT ON THE FUNCTIONAL PROPERTIES OF THE DIAPHRAGM AND SKELETAL MUSCLES A.Yu. Teplov‘, A.M. Farkhutdinov‘, S.N. Grishin2, M.M. Minnebaev1, V.I. Torshin3. ‘Kazan State Medical University,2Kazan State Technical University named after A.N. Tupolev,3Russian Peoples' Friendship University, Moscow city. Aim. To study the effect of adenosine triphosphate on the contractile function and non-quantum secretion of acetylcholine at the endplate zone (H-effect) of isolated mouse muscles on the background of protein sensibilization. Methods. The experiments were performed on white mice. Sensibilization was carried out by ovalbumin with an aluminum hydroxide gel. Mechanomyography studies were performed on isolated preparations of the diaphragm and of two leg muscles in isometric conditions. The contractions were recorded by a photoelectric converter. In order to study the condition of the postsynaptic membrane of the muscle fibers measured was the non-quantum secretion of acetylcholine. Compared were the parameters of muscle contraction before and after 5 min of perfusion with a solution of adenosine triphosphate. Results. In the diaphragm and in the soleus muscle the dynamics of the force vector of the muscular contraction correlated with the changes in the H-effect in all the studied experimental models. However, the extent of these changes in the sensibilized animals is less pronounced. Conclusion. It is possible that adenosine triphosphate affects the functional properties of both muscle during protein sensibilization; the change in the contraction force of the long extensor digitorum muscle during sensibilization is not related to the mechanisms of muscle excitation, mediated by adenosine triphosphate. Keywords: contractile properties, non-quantum secretion of acetylcholine, diaphragm, soleus muscle, long extensor digitorum muscle, protein sensibilization, adenosine triphosphate.
Бронхиальная астма сопровождается изменением функционального состояния дыхательных мышц, в первую очередь диафрагмы. При изучении патогенеза аллергии часто применяют модель белковой сенсибилизации мышей [5, 6]. Ранее установлено, что при белковой сенсибилизации сократительные свойства полоски диафрагмы (состоящей из «быстрых» и «медленных» мышечных волокон) и «быстрой» скелетной мышцы голени мыши in vitro претерпевают разнонаправленные изменения, основную роль отводят холиноопосредованным процессам возбуждения постсинаптической мембраны [9]. Также была показана способность экзогенной аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) обратимо изменять
Адрес для переписки: a.farkutdinov@gmail.com
© S. «Казанский мед. ж.», №1.
сократительную функцию и величину неквантовой секреции ацетилхолина мышц несенсибили-зированных мышей [1, 4]. В качестве кофактора синаптической передачи АТФ влияет на процессы возбуждения мышечного волокна. В литературе есть указания на участие АТФ в иммунном ответе [10].
Цель работы — изучение влияния экзогенной АТФ на сократительный ответ, вызываемый хо-линомиметиком карбахолом (карбахолином), и величину неквантовой секреции ацетилхолина в зоне концевой пластинки изолированных поперечнополосатых мышц: «медленной» камбаловидной, «смешанной» диафрагмальной и «быстрой» (длинного разгибателя пальцев) интактных и сенсибилизированных мышей.
Эксперименты выполняли на белых мышах
обоего пола с массой тела 17-22 г. Сенсибилизацию осуществляли яичным альбумином с гелем гидроксида алюминия («Sigma», США), контроль — по методике И.С. Гущина и соавт. Ме-ханомиографические исследования проводили на препарате изолированной мышцы в условиях изометрии, которой достигали растяжением скелетной мышцы в течение 20 мин с помощью подвешивания груза массой 0,5 г, при постоянной перфузии раствором Кребса и температурном режиме 20-21°С. Сокращение регистрировали фотоэлектрическим преобразователем. Карбахо-лин применяли в субмаксимальных концентрациях, которые составляли для камбаловидной мышцы 5х10-4М, для диафрагмальной мышцы — 2х10-4М, для длинного разгибателя пальцев — 7х10-4М. Оценивали силу (Рос) сокращения мышцы в ответ на карбахолин.
Для изучения состояния постсинаптичес-кой мембраны мышечного волокна в области концевой пластинки с помощью стеклянных микроэлектродов (с сопротивлением 8-12 МОм, заполненных 2,5 М раствором калия хлорида) измеряли неквантовую секрецию ацетилхолина [3]. Предварительно этилнитрофенилэтилфосфона-том (армином, «Татхимфармпрепараты», Россия) устраняли действие ацетилхолинэстеразы, после чего на мышцу в течение 8-12 мин апплицирова-ли блокатор Н-холинорецепторов d-тубокурарин (ТБК) в концентрации 10-5 М. Разность значений мембранного потенциала до и после аппликации ТБК соответствует величине неквантовой секреции ацетилхолина (Н-эффект).
Влияние АТФ («Boehringer Mannheim Gmbh», Германия) оценивали путём сравнения показателей сокращения до и после 5-минутной перфузии 1х 10-4 М раствором АТФ; время действия на мышцу определялось длительностью перфузии.
Полученные результаты подвергали статистической обработке с помощью пакета статистических программ («Biostatistica», S.A. Glantz, McGraw Hill).
У камбаловидной мышцы несенсибилизи-рованной мыши инкубация с АТФ достоверно увеличивает Рос, та же тенденция отмечена при белковой сенсибилизации. Изучение неквантовой секреции ацетилхолина интактной мыши показало, что мембранный потенциал покоя, изначально составляющий -70,9±1,7 мВ (n=150), в присутствии ТБК возрастал до -75,9±1,3 мВ (n=150). После инкубации с АТФ мембранный потенциал покоя в присутствии ТБК возрастал, то есть инкубация с АТФ достоверно снижала Н-эффект. В условиях белковой сенсибилизации мембранный потенциал покоя, изначально составляющий -69,4±0,9 мВ (n=150), в присутствии ТБК возрастал до -72,5±1,0 мВ (n=150). После инкубации с АТФ мембранный потенциал покоя в присутствии ТБК возрастал, то есть при сенсибилизации инкубация с АТФ достоверно снижала Н-эффект.
Инкубация с АТФ достоверно увеличивала Рос диафрагмальной мышцы как у несенсибилизиро-ванных мышей, так и у подвергшихся белковой 114
сенсибилизации. Динамика неквантовой секреции ацетилхолина показала, что мембранный потенциал покоя, изначально составляющий -70,7±1,9 мВ (п=150), в присутствии ТБК возрастал. После инкубации с АТФ мембранный потенциал покоя в присутствии ТБК увеличивался до -71,5±0,5 мВ, таким образом, Н-эффект у диафрагмы несенсибилизированной мыши при инкубации с АТФ достоверно снижался. При белковой сенсибилизации мембранный потенциал покоя, изначально составляющий -70,0±1,5 мВ (п=150), в присутствии ТБК возрастал до -74,4±0,6 мВ (п=150). При инкубации с АТФ мембранный потенциал покоя в присутствии ТБК повышался до -71,5±0,6 мВ (п=150), то есть при белковой сенсибилизации инкубация с АТФ достоверно снижала Н-эффект.
У длинного разгибателя пальцев несенсибили-зированной мыши инкубация с АТФ достоверно снижала Р . В условиях белковой сенсибилиза-
ос ^
ции инкубация с АТФ приводила к достоверному снижению Рос. Изучение неквантовой секреции ацетилхолина несенсибилизированной мышцы показало, что мембранный потенциал покоя, изначально составляющий -72,3±0,6 мВ (п=150), в присутствии ТБК возрастал до -77,4±1,6 мВ (п=150). После инкубации с АТФ мембранный потенциал покоя в присутствии ТБК увеличивался до -77,3±1,1 мВ (п=150), то есть Н-эффект длинного разгибателя пальцев несенсибилизированной мыши при инкубации с АТФ практически не изменялся. Изучение неквантовой секреции аце-тилхолина в условиях сенсибилизации показало, что мембранный потенциал покоя, изначально составляющий -73,9±0,5 мВ (п=150), в присутствии ТБК повышался до -79,7±1,7 мВ (п=150). После инкубации с АТФ мембранный потенциал покоя в присутствии ТБК возрастал до -79,3±1,4 мВ (п=150). Инкубация с АТФ в условиях белковой сенсибилизации практически не изменяла значения Н-эффекта.
Обсуждая результаты исследования, хотелось бы указать на разный характер изменения сократительной функции всех трёх мышц («быстрой», «смешанной» и «медленной») мыши при сенсибилизации. Причины этого заключаются как в исходных различиях их морфофункционального статуса, так и в механизмах, обеспечивающих эти изменения в процессе аллергической перестройки организма. Необходимо отметить, что у мышей нет поперечнополосатых мышц, состоящих только из «медленных» мышечных волокон. Если длинный разгибатель пальцев на 97-100% состоит из «быстрых» мышечных волокон, камбаловидная содержит 50-60% «медленных», то диафрагма содержит 88,6% «быстрого» миозина, занимая промежуточное положение.
При белковой сенсибилизации сила сокращения «быстрой» мышцы в ответ на карбахо-лин снижается, «смешанной» и «медленной» — возрастает. Обнаруженные различия, вероятно, отражают состояние поверхностной мембраны и холиноопосредованные процессы её возбуждения.
Подтверждением этому служит корреляция динамики силы сокращения и уровня неквантовой секреции ацетилхолина в зоне концевой пластинки (Н-эффекта). Логично предположить, что у «смешанной» и «медленной» мышц увеличение силы сокращения в ответ на карбахолин — следствие повышения чувствительности постсинапса к холиномиметику, отражением чего является снижение Н-эффекта. Уменьшение неквантовой секреции ацетилхолина в зоне синапса вызывает снижение интенсивности механизмов десенси-тизации холинорецепторов постсинаптической мембраны. Соответственно, у «быстрой» мышцы наблюдается обратная картина. Снижение силы сокращения в ответ на карбахолин — следствие уменьшения чувствительности её постсинапса к холиномиметику, что проявляется в увеличении Н-эффекта.
Причины обнаруженной вариабельности функциональных свойств изучаемых мышц при белковой сенсибилизации, возможно, заключаются в механизмах выделения кофакторов синаптической передачи. Исходя из данных Tsai T.L. и соавт. [10], показавших роль АТФ в иммунном ответе, мы предположили возможное участие пуринов в процессах изменения функционирования скелетных мышц при белковой сенсибилизации. Это привело нас к идее изучения (в рамках выбранных экспериментальных моделей) динамики функциональных свойств мышц сенсибилизированных и интактных мышей до и после их инкубации с АТФ.
Наши исследования подтвердили, что при белковой сенсибилизации влияние АТФ на динамику функциональных свойств у всех мышц демонстрирует ту же направленность, что указывает на отсутствие принципиальных различий в механизмах влияния пуринов на поперечнополосатые мышцы интактных и сенсибилизированных мышей.
Однако если АТФ увеличивала силу сокращения диафрагмальной мышцы интактных животных на 26,8%, то у сенсибилизированных — лишь на 15,1%. Н-эффект у этой мышцы несенсибилизи-рованных мышей после влияния АТФ снижался до 28,8% исходного, у сенсибилизированных же — лишь до 54,5%. Менее выраженная динамика функциональных свойств диафрагмы, вызванная АТФ у сенсибилизированных мышей в сравнении с контролем, позволяет предполагать её участие в механизмах функциональных изменений дыхательных мышц при белковой сенсибилизации.
Динамика функциональных свойств «медленной» мышцы имеет сходную картину. Сила сокращения камбаловидной мышцы интактных животных возрастала на 24,3%, у сенсибилизированных — лишь на 12,2%. Н-эффект у этой мышцы несенсибилизированных мышей после влияния АТФ снижался до 20% исходного значения, у сенсибилизированных — лишь до 67,7%.
У длинного разгибателя пальцев интактных животных снижение силы сокращения после влияния АТФ (до 72,6%) практически не отличалось
от таковой у сенсибилизированных (до 74,8%). Н-эффект после влияния АТФ достоверно не менялся ни у интактных, ни у сенсибилизированных мышей. Отсутствие различий в изменении силы сокращения и уровня неквантовой секреции ацетилхолина после влияния АТФ у обеих групп животных отвергает гипотезу о влиянии пуринов на сократительную функцию «быстрой» мышцы мыши в условиях сенсибилизации.
Влияние АТФ в наших экспериментальных моделях включает прямое действие пуринов на сократительные структуры, секрецию медиатора, системы внутриклеточных посредников [1] и работу АТФ-зависимых калиевых каналов [10]. Оно осуществляется через Р2-рецепторы, что подтверждается способностью сурамина устранять влияние АТФ во всех экспериментальных моделях. Кроме того, замена АТФ на аденозин, реализующий своё действие через аденозиновые Р1-рецепторы [2], не изменяет ни параметров вызванного карбахоли-ном сокращения мышц, ни величины Н-эффекта.
Различия в реакции на АТФ мышц интакт-ных и сенсибилизированных мышей позволяют предположить её участие в иммунном ответе. В частности, в литературе показано, что АТФ, увеличивая синтез интерлейкина-1, может усиливать специфическое звено иммунитета [7]. Внеклеточная АТФ при генерации иммунного ответа помогает образованию активной каспазы-1, что в свою очередь обеспечивает секрецию биологически активных форм интерлейкина-1. Гиперэкспрессия рецептора Р2Х7 приводит к секреции зрелого интерлейкина-1р [8].
Таким образом, белковая сенсибилизация как экспериментальная модель позволила выявить некоторые механизмы изменения в дыхательной мышце при скрытой аллергизации организма.
ВЫВОДЫ
1. Снижение функциональных свойств диафрагмы мыши при белковой сенсибилизации, вызванное экзогенной АТФ, свидетельствует о развитии ранней резистентности дыхательных мышц к внешним нагрузкам, которая появляется при обструктивных формах нарушения внешнего дыхания.
2. Отсутствие сходной динамики у «быстрой» мышцы (длинного разгибателя пальцев) мыши показывает, что обнаруженные компенсаторные механизмы у основной дыхательной мышцы при бронхиальной астме определяются «медленными» мышечными волокнами. В изменении сократительной функции «быстрой» мышцы при белковой сенсибилизации можно ожидать участия иных, не связанных с АТФ механизмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фархутдинов А.М., Теплов А.Ю. Механизмы влияния экзогенной АТФ на сократительную функцию изолированных поперечнополосатых мышц мыши // Вестн. С.-Петерб. унив. Серия 11. Медицина. — 2010. — Вып. 2. — С. 238-244.
2. Burnstock G. Historical review: ATP as a neurotransmitter // Trends Pharm. Sci. — 2006. — Vol. 27. — P. 166-176.
3. Galkin A.V., Giniatullin R.A., MukhtarovM.R., Svando-va I. ATP but not adenosine inhibits nonquantal acetylcholine release at the mouse neuromuscular junction // Eur. J. Neur. — 2001. — Vol. 13. — P. 2047-2053.
4. Grishin S., Teplov A., Galkin A. et al. Different effects of ATP on the contractile activity of mice diaphragmatic and skeletal muscles // Neurochem. Int. — 2006. — Vol. 49. — P. 756-763.
5. Ji W, Chen X., Zhengrong C. et al. Therapeutic effects of anti-B7-1 antibody in an ovalbumin-induced mouse asthma model // Int. Immunopharmacol. — 2008. — Vol. 8. — P. 1190-1195.
6. Kim S.H., Lee Y.C. Piperine inhibits eosinophil infiltration and airway hyperresponsiveness by suppressing T cell activity and Th2 cytokine production in the ovalbumin-induced asthma model // J. Pharmacol. — 2009. —
Vol. 61. - P. 353-359.
7. Mariathasan S., Monack M.Inflammasome adaptors and sensors: intracellular regulators of infection and inflammation // Nat. Rev. Immunol. — 2007. — Vol. 7. — P. 31-40.
8. Solle M, Labasi J., Perregaux D. et al. Altered cytokine production in mice lacking P2X(7) receptors // J. Biol. Chemist. — 2001. — Vol. 276. — P. 125-132.
9. Teplov A., Grishin S., Mukhamedyarov M. et al. Ovalbumin-induced sensitization affects non-quantal acetylcholine release from motor nerve terminals and alters contractility of skeletalmuscles inmice// Experim. Physiol. — 2009. — Vol. 94. — P. 264-268.
10. Tsai T.L., Chang S.Y., Ho C.Y. et al. Role of ATP in the ROS-mediated laryngeal airway hyperreactivity induced by laryngeal acid-pepsin insult in anesthetized rats // J. Applied Physiol. — 2009. — Vol. 106. — P. 1584-1592.
УДК 616.441-008.64: 612.084: 612.015.11: [615.252+615.272] E3
АКТИВНОСТЬ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ И ПРОЦЕССЫ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ГИПОТИРЕОЗЕ И КОРРЕКЦИИ ТИРЕОИДНЫХ СДВИГОВ ЙОДИРОВАННЫМ ПОЛИСАХАРИДНЫМ КОМПЛЕКСОМ
Феликс Хусаинович Камилов1, Александр Николаевич Мамцев2, Валерий Николаевич Козлов2, Гузель Маратовна Абдуллина1, Ольга Владимировна Лобырева2*
‘Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа,
2Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского
Реферат
Цель. Определение активности антиокислительных ферментов в ткани печени крыс на фоне тиамазолового гипотиреоза, а также после его коррекции йодосодержащим органоминеральным комплексом.
Методы. Исследования проводили на крысах, которые были разделены на четыре группы: первая — контрольная, у животных второй, третьей и четвёртой групп вызывали гипотиреоз ежедневным внутрижелудочным введением тиамазола в дозе 2,5 мг на 100 г массы тела в течение 3 нед. Начиная с 22-го дня эксперимента, животные четвёртой группы в течение месяца получали биологически активную добавку в дозе, обеспечивающей суточную потребность крыс в йоде, а животные третьей группы находились на стандартной диете вивария. Активность супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы определяли с помощью реактивов набора «RANSOD Randox» фирмы «Laboratories Ltd.», активность каталазы оценивали по методу М.А. Королюк.
Результаты. Экспериментальный гипотиреоз у крыс характеризовался снижением концентрации свободного тироксина, повышением содержания общего трийодтиронина и тиреотропного гормона. У животных, получавших тиамазол, активность супероксиддисмутазы составляла 85,6% уровня активности у контрольных животных, глутатионпероксидазы — 77,3% уровня интактных животных. Активность каталазы при гипотиреозе снижалась значительно — до 40% уровня контроля (p <0,001). В гомогенате печени крыс, принимавших после воспроизведения гипотиреоза в течение 1 мес «йодбиополимер», активность супероксиддисмутазы почти достигла контрольных значений и составляла 95,5% активности интактных животных. Активность глутатионпероксидазы и каталазы даже несколько превышала контрольные значения, достигая соответственно 115,6 и 112,7% уровней активности в контроле (р <0,05). В то же время у животных, находившихся на стандартном рационе, активность исследованных ферментов оставалась ниже контрольных значений, причём каталазы — значительно ниже (49,9% контроля, p <0,001).
Вывод. Введение йодосодержащего биологически активного соединения на фоне гипотиреоза способствовало восстановлению активности тиреоидзависимых антиоксидантных ферментов, нормализации функционального состояния гипофизарно-тиреоидной системы и ингибированию процессов перекисного окисления липидов в печени животных.
Ключевые слова: экспериментальный гипотиреоз, тиреоидные гормоны, супероксиддисмутаза, глутатионпе-роксидаза, каталаза, хемилюминесценция, йодированный полисахаридный комплекс.
ACTIVITY OF ANTIOXIDANT ENZYMES AND PROCESSES OF FREE RADICAL OXIDATION IN EXPERIMENTAL HYPOTHYROIDISM AND CORRECTION OF THYROID SHIFTS WITH IODIZED POLYSACCHARIDE COMPLEXES
F.Kh. Kamilov‘, A.N. Mamtsev2, V.N. Kozlov2, G.M. Abdullina‘, O.V. Lobyreva2. ‘Bashkir State Medical University, Ufa city, 2 Moscow State University of Technologies and Management named after K.G. Razumovsky. Aim. To determine the activity of antioxidant enzymes in rat liver tissue on the background of thiamazole hypothyroidism, and also after its correction with iodine-containing organo-mineral complexes. Methods. Studies were conducted on rats, which were divided into four groups: the first group — the control, in animals of the second, third and fourth groups hypothyroidism was induced by daily intragastric administration of thiamazole at a dose 2.5 mg per 100 g body weight for the duration of 3 weeks. Beginning
Адрес для переписки: bioritom@mail.ru 116
