Stimulation of Alpha-2 Adrenoreceptors against the Background of Hyperpolarization-Activated Current Blockade at Different Formation Stages of Cardiac Adrenergic Innervation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In different periods of postnatal development, the components of the autonomic nervous system, including specific receptors and neurotransmitters involved in controlling the functions of the cardiovascular system, are characterized by significant dynamics and variability. In humans and animals, α2-adrenergic receptors (α2-AR) and hyperpolarization-activated current (If) are widespread and participate in the regulation of many functions, but their modulating role at the stages of formation and development of adrenergic regulation of the developing heart has not been sufficiently studied. The study was conducted on isolated hearts of 1-, 3-week-old and adult sexually mature white rats. The heart rate and coronary flow (CF) of a Langendorff isolated rat heart were studied upon activation of α2-AR clonidine hydrochloride (10-6 M) against the background of If block ZD7288 (10-9 M, 10-5 M). In the group of newborn rat pups, α2-AR activation causes a multidirectional change in CF, and against the background of If blockade (10-9 M) causes a significant increase in CF, and against the background of If blockade (10-5 M), a multidirectional change in CF is observed. In the group of 3-week-old rat pups, α2-AR stimulation reduces CF, and against the background of preliminary If blockade, CF dynamics changes to positive. In adult rats, activation of α2-AR against the background of If blockade causes a decrease in CF. The α2-AR agonist causes a multidirectional change in heart rate in groups of newborn and adult rats, only in 3-week-old rats there is a decrease in heart rate. Stimulation of α2-AR against the background of If blockade does not change the dynamics of heart rate in the group of 3-week-old rats, and cancels only multidirectional changes in adult and newborn rat's heart rate, causing a decrease in heart rate, and an increase in heart rate in newborn rats. The obtained results show that α2-adrenergic regulation of the heart is modulated by If, the degree and direction of effects depends on the level of formation of sympathetic innervation of the heart.

About the authors

A. M Kuptsova

Kazan (Volga Region) Federal University

Email: amita0285@mail.ru
Kazan, Russia

N. I Ziyatdinova

Kazan (Volga Region) Federal University

Kazan, Russia

A. L Zefirov

Kazan State Medical University

Kazan, Russia

N. G Iskakov

Volga Region State University of Physical Culture, Sports and Tourism

Kazan, Russia

T. L Zefirov

Kazan (Volga Region) Federal University

Kazan, Russia

References

  1. Zefirov TL, Ziatdinova NI, Khisamieva LI, Zefirov AL (2011) Comparative analysis of the impact of ( alpha_1 ) and ( alpha_2 )-adrenoceptor blockade on cardiac function in rats during postnatal ontogeny. Bull Exp Biol Med 151(6): 664–666. https://doi.org/10.1007/s10517-011-1410-0
  2. Taylor EW, Leite CAC, Sartori MR, Wang T, Abe AS and Crossley DA (2014) The phylogeny and ontogeny of autonomic control of the heart and cardiorespiratory interactions in vertebrates. J Exp Biol 217: 690–703. https://doi.org/10.1242/jeb.086199
  3. Maltsev AV, Evdokimovskii EV, Kokoz YM (2019) ( alpha_2 )-Adrenoceptor signaling in cardiomyocytes of spontaneously hypertensive rats starts to impair already at early age. Biochem Biophys Res Commun 512: 908e913. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.03.117
  4. Robinson RB (1997) Developmental change in the voltage dependence of the pacemaker current, if, in rat ventricle cells. Pflugers Arch 433(4): 533–535. https://doi.org/10.1007/s004240050309
  5. Lipp JA, Rudolph AM (1982) Sympathetic nerve development in the rat and guinea-pig heart. Biol Neonate 21: 76–82. https://doi.org/10.1159/000240497
  6. Hongo M, Fujisawa S, Adachi T, Shimbo T, Shibata S, Ohba T, Ono K (2016) Age-related effects of dexmedetomidine on myocardial contraction and coronary circulation in isolated guinea pig hearts. J Pharmacol Sci 131(2): 118–125. https://doi.org/10.1016/j.jphs.2016.05.002
  7. Maltsev AV, Kokoz YM, Evdokimovskii EV, Pimenov OY, Reyes S, Alekseev AE (2014) Alpha-2 Adrenoceptors and Imidazoline Receptors in Cardiomyocytes Mediate Counterbalancing Effect of Agmatine on NO Synthesis and Intracellular Calcium Handling. J Mol Cell Cardiol 68: 66–74. https://doi.org/10.1016/j.ymcc.2013.12.030
  8. Bao N, Tang B (2020) Organ-Protective Effects and the Underlying Mechanism of Dexmedetomidine. Mediat Inflammat 6136105. https://doi.org/10.1155/2020/6136105
  9. Rump LC, Riera-Knorrenschild G, Schwertfeger E, Bohmann C, Spillner G, Schollmeyer P (1995) Dopaminergic and ( alpha )-adrenergic control of neurotransmission in human right atrium. J Cardiovasc Pharmacol 26: 462–470. https://doi.org/10.1097/00005344-199509000-00017
  10. Dudek M, Knutelska J, Bednarski M, Nowiński L, Zygmunt M, Mordyl B, Głuch-Lutwin M, Kazek G, Sapa J, Pytka K (2015) Comparison of the anorectic effect and safety of the alpha2-adrenoceptor ligands guanfacine and yohimbine in rats with diet-induced. PLoS One 10(10): 1327-1371. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141327
  11. Kraus AE, Muhig V, Schickinger S, Moura E, Beetz N, Glisbach R, Hein L (2007) Alpha2-adrenoceptor subtypes-unexpected functions for receptors and ligands derived from gene-targeted mouse models. Neurochem Int 51(5): 277–281. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2007.06.036
  12. Zefirov TL, Ziyatdinova NI, Khisamieva LI, Zefirov AL (2014) Effect of ( alpha_{2} )-adrenoceptor stimulation on cardiac activity in rats. Bull Exp Biol Med 157(2): 154–157. https://doi.org/10.1007/s10517-014-2523-z
  13. Ziyatdinova NI, Kuptsova AM, Fashhutdinov LI, Zefirov AL, Zefirov TL (2018) Effect of ( alpha_{2} )-adrenoceptor stimulation on functional parameters of langendorff-isolated rat heart. Bull Exp Biol Med 165(5): 593–596. https://doi.org/10.1007/s10517-018-4220-9
  14. Kokoz YM, Evdokimovskii EV, Maltsev AV (2019) Urregulation of ( alpha_{2} )-adrenoceptor synthesis in SHR cardiomyocytes: Recompense without sense - Increased amounts, impaired commands. Arch Biochem Biophys 674: 108109. https://doi.org/10.1016/j.abb.2019.108109
  15. Yoshikawa Y, Hirata N, Kawaguchi R, Tokinaga Y, Yamakage M (2018) Dexmedetomidine maintains its direct cardioprotective effect against ischemia/reperfusion injury in hypertensive hypertrophied myocardium. Anesthesia and Analgesia 126(2): 443–452. https://doi.org/10.1213/ANE.000000000002452
  16. DiFrancesco D (2010) The role of the funny current in pacemaker activity. Circ Res 106(3): 434–446. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.109.208041.
  17. Stillitano F, Lonardo G, Zicha S, Varro A, Cerbai E, Mugelli A, and Nattel S (2008) Molecular basis of funny current (If) in normal and failing human heart. J Mol Cell Cardiol 45: 289–299. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2008.04.013
  18. Sartiani L, Mannaioni G, Masi A, Romanelli MN, Cerbai E (2017) The Hyperpolarization-Activated Cyclic Nucleotide-Gated Channels: from Biophysics to Pharmacology of a Unique Family of Ion Channels. Pharmacol Rev 69: 354–395. https://doi.org/10.1124/pr.117.014035
  19. Romanelli MN, Sartiani L, Masi A, Mannaioni G, Manetti D, Mugelli A, Cerbai E (2016) HCN Channels Modulators: The Need for Selectivity. Current Top Med Chem 16: 1764–1791. https://doi.org/10.2174/1568026616999160315130832
  20. Schweizer PA, Yampolsky P, Malik R, Thomas D, Zehelein J, Katus HA, Koenen M (2009) Transcription profiling of HCN-channel isotypes throughout mouse cardiac development. Basic Res Cardiol 104: 621–629. https://doi.org/10.1007/s00395-009-0031-5
  21. Mackiewicz U, Gerges JY, Chu S, Duda M, Dobrzynski H, Lewartowski B, Mączewski M (2014) Ivabradine protects against ventricular arrhythmias in acute myocardial infarction in the rat. J Cell Physiol 229: 813–823. https://doi.org/10.1002/jcp.24507
  22. Yampolsky P, Nauck S, Koenen M, Mosqueira M, Witzenberger M, Brueh C, Schwoerer AP, Ehmke H, Thomas D, Katus HA, Schweizer PA, Geschwill P, Seyler C, Fink T, Kruska M, Fink RHA, Draguhn A (2019) Augmentation of myocardial If dysregulates calcium homeostasis and causes adverse cardiac remodeling. Nature Commun 10: 3295. https://doi.org/10.1038/s41467-019-11261-2
  23. Zefirov TL, Ziyatdinova NI, Zefirov AL (2003) Effects of blockade of hyperpolarization-activated ion currents (Ih) on autonomic control of the heart in rats: Age-related peculiarities. Neurophysiology 35(6): 415–421. https://doi.org/10.1023/B:NEPH.0000024602.05250.f1
  24. Ziyatdinova N, Kuptsova A, Sungatullina M, Galieva A, Zefirov T (2019) Comparative analysis of the influence of If blockade on newborn and adult rats Langendorf-isolated heart. Eur J Clin Inv 49: 144.
  25. Zefirov TL, Gibina AE, Sergejeva AM, Ziyatdinova NI, Zefirov AL (2007) Age-Related Peculiarities of Contractile Activity of Rat Myocardium during Blockade of Hyperpolarization-Activated Currents. Bull Exp Biol Med 144(3): 273–275. https://doi.org/10.1007/s10517-007-0308-3
  26. Bucchi A, Baruscotti M, Robinson RB, DiFrancesco D (2007) Modulation of rate by autonomic agonists in SAN cells involves changes in diastolic depolarization and the pacemaker current. J Mol Cell Cardi 43: 39–48. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2007.04.017
  27. Qu J, Cohen IS, Robinson RB (2000) Sympathetic innervation alters activation of pacemaker current (If) in rat ventricles. J Physiol 526: 561–569. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00561.x
  28. Robinson RB (1996) Autonomic receptor–effector coupling during postnatal development. Cardiovasc Res 31: 68–76.
  29. Benzoni P, Bertoli G, Giannetti F, Piantoni C, Milanesi R, Pecchiari M, Barbuti A, Baruscotti M, Bucchi A (2021) The funny current: Even funnier than 40 years ago. Uncanonical expression and roles of HCN/f channels all over the body. Progr Biophys Mol Biol 166: 189e204. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2021.08.007
  30. Kraus A, Zong X, Beetz N, Jahns R, Lohse MJ, Biel M, Hein L (2007) Direct Inhibition of Cardiac Hyperpolarization-Activated Cyclic Nucleotide–Gated Pacemaker Channels by Clonidine. Arrhythmia/Electrophysiol 115: 872–880. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.106.667675
  31. Ying-cong Y, Qing-tao M, Xia P, Zhong-yuan X, Xiang-dong C (2014) Dexmedetomidine produced analgesic effect via inhibitionof HCN currents. Eur J Pharmacol 740: 560–564. http://dx.doi.org/10.1016/j.ejphar.2014.06.031

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».