ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ БЛОКАДА ВЫСОКОПОРОГОВЫХ КАЛЬЦИЕВЫХ КАНАЛОВ L-ТИПА КАРДИОМИОЦИТОВ ВОССТАНАВЛИВАЕТ АКТИВНОСТЬ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ, НАРУШЕННУЮ ВИБРАЦИЕЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Перенос ионов кальция через клеточную мембрану кардиомиоцита сопряжен с преодолением высокого энергетического барьера и может быть нарушен воздействием вибрации. Поскольку лекарственные препараты группы блокаторов кальциевых каналов способны уменьшать повреждение митохондрий и клеточных мембран, оценено действие блокаторов кальциевых каналов нифедипина (адалата) в дозе 7.5 мг/кг на энергетический обмен кардиомиоцитов в условиях вибрационно-опосредованной (56 сеансов вибрации с частотой 44 Гц и амплитудой 0.5 мм) модели клеточной гипоксии. Функциональные состояния митохондрий в составе 30% гомогената ткани миокарда левого желудочка сердца кролика изучали полярографическим методом с помощью закрытого кислородного датчика гальванического типа в термостатируемой кювете объемом 1 мл при содержании белка в ячейке 2.4 ± 0.5 мг, измеренного модифицированным микробиуретовым методом. У животных, подвергнутых вибрации на фоне блокаторов кальциевых каналов, скорость эндогенного дыхания (V э) удержалась на уровне интактных животных и составила 16.4 ± 4.1 [нг-атом О] мин–1мг–1 белка, чувствительность к амиталу возросла на 39%, а чувствительность к малонату снизилась на 40% по сравнению с показателями животных, подвергнутых вибрации без фармакологической защиты. Показатели соотношения активности митохондриальных ферментных комплексов I и II и процессов регуляции в разных метаболических состояниях митохондрий подтвердили восстановление активности митохондриального ферментного комплекса I, угнетенное воздействием вибрации, и регуляторное ограничение митохондриального ферментного комплекса II. Выявленное энергопротективное действие блокаторов кальциевых каналов повысило виброустойчивость ткани, предотвратив развитие в ней некротических изменений.

Об авторах

В. В Воробьева

Институт экспериментальной медицины

Email: v.v.vorobeva@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

О. С Левченкова

Смоленский государственный медицинский университет

Смоленск, Россия

П. Д Шабанов

Институт экспериментальной медицины

Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Ertel Е. А., Campbell К. Р., Harpold М. М., Hofmann F., Mori Y., Perez-Reyes E., Schwartz А., Snutch T. P., Tanabe Т., Birnbaumer L., Tsien R. W., and Catterall W. A. Nomenclature of voltage-gated calcium channels. Neuron, 25, 533 (2000).
  2. Ткачук В. А. и Авакян А. Э. Молекулярные механизмы сопряжения G-белков с мембранными рецепторами и системами вторичных посредников. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 94 (12). 1478 (2008).
  3. Catterall W. A. Structure and regulation of voltage-gated CaM channels. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 16, 521 (2000).
  4. Foell J. D., Balijepalli R. C., Delisle B. P., Yunker A. M. R., Robia S. L., Walker J. W., McEnery M. W., January C. T., and Kamp T. J. Molecular heterogeneity of calcium channel β-subunits in canine and human heart: evidence for differential subcellular localization. Physiol. Genomics, 17, 183 (2004).
  5. Hrynevich S. V., Waseem T. V., and Fedorovich S. V. Еstimation of the mitochondrial calcium pool in rat brain synaptosomes using rhod-2 am f luorescent dye. Biophysics, 62 (1), 75 (2017). DOI: 10.1134/ S0006350917010079
  6. Leung A. W., Waranyuwatana P., and Halestrap A. P. The mitochondrial phosphate carrier interacts with cyclophillin D and may play a key role in the permeability transition. J. Biol. Chem., 283, 26312 (2008). doi: 10.1074/jbc M805235200
  7. Hirabayashi Y., Kwon S.K., Paek H., Pernice W.M., Paul M.A., Lee J., Erfani P., Raczkowski A., Petrey D.S., Pon L.A., Polleux F. ER-mitochondria tethering by PDZD8 regulates Ca dynamics in mammalian neuros. Science, 358, 623 (2017). doi: 10.1126/science.aan6009
  8. Зинченко В. П., Каймачников Н. П., Долгачева Л. П. и Черных А. М. Регуляция и функциональное значение рецепторзависимого Са сигнала митохондрий. В сб. Матер. симп. «Митохондрии, клетки и активные формы кислорода» (Пущино, 2000), 179.
  9. Palty R., Silverman W. F., Hershfinkel М., Caporale T., Sensi S. L., Parnis J., Nolte С., Fishman D., Shoshan-Barmatz V., Herrmann S., Khananshvili D., and Sekler I. NCLX is an essential component of mitochondrial Na/Ca exchange. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107, 435 (2010).
  10. Коломиец В. В. О патофизиологической роли нарушений обмена кальция в развитии ангиодистонического синдрома вибрационной болезни. Гигиена труда и проф. заболевания, 10, 21 (1987).
  11. Костюк И. Ф. и Капустник В. А. Роль внутриклеточного обмена кальция в развитии вазоспастических реакций при вибрационной болезни. Медицина труда и пром. экология, № 7, 14 (2004).
  12. Кирьяков В. А., Павловская Н. А., Лапко И. В., Богатырева И. А., Антошина Л. И. и Ошкодеров О. А. Воздействие производственной вибрации на организм человека на молекулярно-клеточном уровне. Медицина труда и пром. экология, № 9, 34 (2018). doi: 10.31089/1026-9428-2018-9-34-43
  13. Корзенева Е. В. и Синева Е. Л. Заболевание сердечно-сосудистой системы у рабочих ведущих профессий горнорудной и машиностроительной промышленности. Медицина труда и пром. экология, № 10, 26 (2007).
  14. Мелентьев А. В., Серебряков П. В. и Жеглова А. В. Влияние шума и вибрации на нервную регуляцию сердца. Медицина труда и пром. экология, № 9, 19 (2018).
  15. Vorobieva V. V. and Shabanov P. D. Exposure to whole body vibration impairs the functional activity of the energy producing system in rabbit myocardium. Biophysics, 64 (2), 337 (2019). DOI: 10.1134/ 2FS0006350919020210
  16. Vater W., Kroneberg G., and Hoffmeister F. Pharmakologie von 4-(2 Nitrophenyl)-2, 6-dimethyl-1,4-dihidropyridin-3, 5-dicarbonsauredim ethylester (Bay a 1040, Nifedipine). Arzneim. Forsch., 22, 1 (1972).
  17. Abernethy D. R. and Soldatov J. Structure-functional diversity of human L-type Ca2+ channel: perspective for new pharmacological targets. J. Pharmacol. Exp. Ther., 300 (3), 724 (2002). doi: 10.1124/jpet.300.3.724
  18. Pogzig H. and Becher C. Voltage-dependent cooperative in interactions between Сa-channel blocking drugs in intact cardiac cell. Ann. N.Y. Acad. Sci., 560, 306 (1994).
  19. Clarc R. E., Christieb I. Y., Henry P. D., Fischer A. E., Nora J. D., Williamson J. R., Sobel B. E. Nifedipine: a miocardial protective agent. Amеr. J. Cardiol., 44 (5), 825–831 (1979). doi: 10.1016/0002-9149(79)90204-2
  20. Воробьева В. В. и Шабанов П. Д. Вибрационная модель гипоксического типа клеточного метаболизма, оцененная на кардиомиоцитах кролика. Бюл. эксперим. биологии и медицины, 147 (6), 712 (2009).
  21. Солодовникова И. М., Морфофункциональные характеристики митохондрий кардиомиоцитов изолированных кусочков миокарда при инкубации в условиях гипоксии. Дис. …канд. биол. наук (Москва, 2007).
  22. Захарченко М. В., Хундерякова Н. В. и Кондрашова М. Н. Важность сохранения биофизической организации выделенных митохондрий для выявления физиологической регуляции их функций Биофизика, 56 (5), 840 (2011).
  23. Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом, под ред. Г. М. Франка и М. Н. Кондрашовой (Наука, М., 1973).
  24. Никольс Д. Биоэнергетика. Введение в хемиосмотическую теорию (Мир, М., 1985).
  25. Коваль А. Н., Грицук А. И. и Свергун В. Т. Параметры тканевого дыхания миокарда белых крыс при продолжительной инкорпорации радиоцезия. В сб. Матер. Всерос. раб. сов. «Митохондрии в патологии» (Пущино, 2001), с. 125.
  26. Chance B. and Williams G. Respiratory enzymes in oxidative phosphorylation. J. Biol. Chem., 217 (1), 324 (1955).
  27. Chance B. and Hollunger G. The interaction of energy and electron transfer reactions in mitochondria. J. Biol. Chem., 236 (5), 1534 (1961).
  28. Маевский Е. И., Розенфельд А. С., Гришина Е. В. и Кондрашова М. Н. Коррекция метаболического ацидоза путем поддержания функций митохондрий (Пущино, 2001).
  29. Akopova O. V., Nosar V. I., Mankovskaya I. N., and Sagach V. F. Еffect of potential-dependent potassium uptake on production of reactive oxygen species in rat brain mitochondria. Biochemistry, 73, (10), 1429 (2008). doi: 10.1134/s0006297914010076
  30. Brustovetsky N. N., Maevsky E. I., Kolaeva S. G., Danilova L. S., and Solomonov N. G. Regulation of the degree of coupling of oxidation with phosphorylation in rat liver mitochondria: relation to thermogenesis Biochem. Physiol., 82 (3), 545 (1985).
  31. Koves T. R., Noland R. C., Bates A. L., Henes S. T., Muoio D. M., and Cortright R. N. Subsarcolemmal and intermyofibrillar motochondria play distinct roles in regulating skeletal muscle fatty acid metabolism. Am. Physiol. Cell. Physiol., 288, (l), 1074 (2005). doi: 10.1152/ajpcell.00391.2004
  32. Grishina E. V., Maevsky E. I., Brustovetsky N. N., and Okon M. S. Energy efficiency of anaerobic substrate transformation in mitochondria in rats. Hypoxia Med. J., 2, 30 (1996).
  33. Vorobieva V. V. and Shabanov P. D., Tissue-specific peculiarities of vibration-induced hypoxia in rabbit liver and kidney. Bull. Experim. Biol. Med., 167 (5), 621 (2019) DOI: 101007/s10517-019-04583-0
  34. Лукьянова Л. Д. Проблемы гипоксии: молекулярные, физиологические и медицинские аспекты (Медицина, М., 2004).
  35. Воробьева В. В. и Шабанов П. Д. Тканеспецифические особенности вибрационно-опосредованной гипоксии сердца, печени и почки кролика. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии, 14 (1), 46 (2016). doi: 10.17816/RCF14146-62
  36. Погорелов А. Г., Погорелова В. Н. и Дубровкин М. И. Активация специфических мембранных механизмов мышечной клетки сердца на начальной стадии ишемии. Биофизика, 47, 744 (2002).
  37. Дерябина Ю. И., Исакова Е. П. и Звягильская Р. А. Са-транспортирующие системы митохондрий: свойства, регуляция, таксономические особенности. Биохимия, 69 (1), 114 (2004).
  38. Авдонин П. В. и Ткачук В. А. Рецепторы и внутриклеточный кальций (Наука, М., 1994).
  39. Белостоцкая Л. И., Чайка Л. А. и Гомон О. Н. Влияние циннаризина на митохондриальную систему окисления мозга, антиоксидантную активность крови и поведение крыс при гипоксии. Эксперим. клин. фармакология, 66 (6),16 (2003).
  40. Кудюков Д. Н. и Векшин Н. Л. О «набухании» митохондрий под действием пальмитиновой кислоты, кальция и гипотонии. Биофизика, 61 (4), 736 (2016).
  41. Chastukhin D. S., Borodin A. V., and Khodorov B. I. Mathematical modeling of delayed calcium deregulation in brain neurons caused by hyperstimulation of glutamate receptors. Biophysics, 59 (2), 236 (2014). doi: 10.1134/s0006350914020067.
  42. Facundo H. T. F., de Paula J. G., and Kowaltowski A. J. Mitochondrial ATP-Sensitive K+ Channels Prevent Oxidative Stress, Permeability Transition and Cell Death. J. Bioenerg. Biomembr., 37, 75–82 (2005). doi: 10.1007/s10863-005-4130-1.
  43. Катцунг Б. Г. Базисная и клиническая фармакология, в 2-x томах (Бином, Диалект, М., 2004).

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах