Hibernation is an important adaptive strategy for survival in adverse environmental conditions, including temperature reduction. The heart of hibernating animal species is quite resistant to cold-induced arrhythmia. However, the cellular basis of hibernating mechanisms has not been fully studied. One of the possible mechanisms of protection from cold-induced arrhythmias during hibernation is the remodeling of ion channels in cardiomyocytes, which can be accompanied by remodeling of the T-system. Therefore, the aim of this work was to compare the electrophysiological parameters of the heart of the little ground squirrel S. pygmaeus during the periods of activity and hibernation. To achieve this goal, extracellular action potentials (eAPs) were recorded. The eAPs of the ground squirrel heart are signals of two types: eAP1 from the sarcolemma areas free of the T-tubule openings, and eAP2 from the areas including the T-tubule openings. During the hibernation period statistically significant changes in the eAPprofiles are observed, manifested in a decrease in the amplitude of the second peak of eAP2, an increase in the duration of the decay to 90% (T90) in eAP1 and its shortening in eAP2. In addition, in hibernating ground squirrels, the profiles of both eAP types are accompanied by a significantly increased phase of afterhyperpolarization (AHP). Substantial changes during hibernation are also observed in the ratio of the eAP1 and eAP2 towards an increase in the number of eAP1. Similar changes in the ratio of different types of eAPs, shown by us for rats with type I diabetes mellitus, were associated with changes in the T-tubule system. However, preliminary results of studying ground squirrel hearts with confocal microscopy did not reveal visible differences in the organization of the T-system. This presumably indicates that hibernating ground squirrels have a considerably lower density of functional T-tubules due to a decrease in the density of ion channels in the T-system membrane.
Гибернация является важной адаптивной стратегией для выживания животных в неблагоприятных условиях окружающей среды, включая снижение температуры. Сердце гибернирующих видов животных весьма устойчиво к холодовым аритмиям при значительном снижении температуры тела во время входа в гибернацию и при ее повышении во время пробуждения. Однако клеточные основы адаптивных механизмов у таких животных не изучены в полной мере. Одним из возможных механизмов защиты от холодовых аритмий при гибернации рассматривается ремоделирование ионных каналов кардиомиоцитов, которое может сопровождаться изменением Т-системы кардиомиоцитов. Поэтому цель данной работы заключалась в сравнении электрофизиологических параметров сердца малого суслика Spermophilus pygmaeus в периоды активности и гибернации. Для достижения поставленной цели осуществлялась регистрация внеклеточных потенциалов действия (вПД). Как и ранее для крысиного сердца, показано, что вПД субэпикардиальных кардиомиоцитов суслика представляют собой сигналы двух типов: вПД1 от участков сарколеммы, свободных от устьев Т-трубочек, и вПД2 от участков, включающих выходы Т-трубочек на поверхность клеточной сарколеммы. Помимо этого, показано, что в период гибернации по сравнению с периодом активности наблюдается достоверные изменения формы вПД, проявляющиеся в снижении амплитуды второго пика вПД2, увеличении длительности спада до 90% (Т90) у вПД1 и его укорочении у вПД2. Кроме того, у гибернирующих сусликов профили обоих типов вПД сопровождаются значительно увеличенной фазой следовой гиперполяризации (СГ). Существенные изменения в период гибернации наблюдаются также и в соотношении частоты встречаемости ответов первого и второго типов в сторону повышения числа вПД1. Ранее аналогичные изменения в частоте встречаемости разных типов вПД, показанные нами для крыс с сахарным диабетом I типа, были ассоциированы с изменениями в системе Т-трубочек. Однако предварительные результаты исследования сердец сусликов при помощи конфокальной микроскопии с применением флуоресцентного красителя DI-8-ANEPSРS не выявили видимых различий в организации Т-системы у гибернирующих животных в сравнении с активными. Это, предположительно, свидетельствует в пользу того, что гибернирующие суслики имеют существенно более низкую плотность функциональных Т-трубочек за счет снижения плотности ионных каналов в мембране Т-системы.