Роль TNF-α в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс

Тянь Бо

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль TNF-α в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Роль TNF-α в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс"

На правах рукописи

48591М

Тянь Бо (Пап Во)

РОЛЬ ТОТ-а В РЕГУЛЯЦИИ МЕХАНОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ В ПРАВОМ ПРЕДСЕРДИИ КРЫС

03.03.01 - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

10 НОЯ 2011

Москва-2011

4859153

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

доктор медицинских наук, профессор

Ведущая организация:

Камкин Андрей Глебович

Смирнов Виктор Михайлович Мирзоян Рубен Симонович

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова».

Защита состоится «28» ноября 2011 года в 14:00 на заседании Диссертационного Совета Д 208.072.05 при ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздравсоцразвития по адресу: 117869, г. Москва, ул. Островитянова, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздравсоцразвития по адресу: 117869, г. Москва, ул. Островитянова, д.1.

Автореферат разослан «_» октября 2011 года

Ученый секретарь Диссертационного Совета кандидат медицинских наук, доцент

Т.Е. Кузнецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Механоэлектрическая обратная связь (МЕР) в сердце является причиной возникновения механоиндуцированных аритмий, нередко заканчивающихся фибрилляцией. Ключевую роль в развитии этого явления играют механоуправляемые ионные каналы (МССб), активирующиеся растяжением клеток сердца (Каткш е1 а1., 2000; Каткт е1 а1, 2003). Среди известных соединений, прямо или опосредованно влияющих на сердце, известны некоторые цитокины. Для направления исследований цитокинов применительно к сердцу Л.В. Ковальчук и О.П. Шевченко (2010) ввели термин «кардиоиммунология». Среди цитокинов фактор некроза опухолей (ТТЧ!:-а) представляет интерес по многим причинам. Главное биологическое действие ТШ:-а заключается в том, что он является одним из наиболее значимых провоспалительных цитокинов (см. например, БтЫЛвеу апс! Ког1оу, 2011/2012). Кроме того, ТОТ-а представляет значительный интерес, поскольку в культуре ткани кардиомиоцитов показано увеличение его продукции при длительном цикличном растяжении клеток (см. например, Коуа1сЬик а1 а1., 2011/2012), однако сам эффект ТЫИ-а на электро-физиологические свойства кардиомиоцитов практически не исследован. Существуют лишь 2-3 работы, в которых частично затрагивается этот вопрос. Что же касается роли ТЫР-а в регуляции МЕР, то этот вопрос вообще не изучен. Обсуждается, что некоторые цитокины могут оказывать влияние через оксид азота (N0). Недавние исследования, проведенные под руководством профессора А.Г.Камкина показали, что N0 - низкомолекулярное эндогенное соединение, обладающее широким спектром физиологических эффектов - может модулировать работу МОСя клеток сердца (Казанский и соавторы, 2010; Кагапэк! й а!., 2011). Так, в исследованиях на изолированных кардиомиоцитах показано, что доноры N0 активируют МОСз недеформированных клеток, в то время как у растянутых клеток с активированными МйСэ, доноры N0, напротив, вызывают их инактивацию. Связывание эндогенного N0 приводит к полному ингибированию токов через МОСэ. Было показано, что ЫО-синтаза 3 типа наиболее важна, как источник N0 в реализации ответа кардиомиоцитов на растяжение. Вместе с тем,

несмотря на выраженные эффекты, полученные методом patch-clamp на изолированных клетках, отсутствуют данные о влиянии N0 на биоэлектрическую активность кардиомиоцитов на тканевом уровне и участии N0 в реализации MEF в сердце с позиций возникновения механоиндуцированных аритмий. Также нет данных о влиянии TNF-a на MGCs. Поскольку в организме продукция NO активируется целым рядом эндогенных регуляторов, профессором А.Г.Камкиным было сделано предположение, что представители цитокинов, например TNF-a, могут осуществлять регуляцию работы MGCs, предположительно через цепи продукции N0, и, следовательно, могут быть природными регуляторами MEF в сердце, т.е. вызывать или ингибировать аритмии. Исследованию этого вопроса посвящена представленная работа.

Цель настоящей работы - изучение роли TNF-a в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс.

Задачи исследования

1. Физиололгическое моделирование пикообразной механоиндуциро-ванной деполяризации, которая возникает на фоне фазы реполяризации потенциала действия (hump-like stretch-induced depolarization - hump-like SID) у кардиомиоцитов предсердия крыс в ответ на его дозированное растяжение.

2. Изучение возникновения TNF-a-зависимой пикообразной деполяризации у кардиомиоцитов предсердия крыс в условиях его стандартного предрастяжения и доказательство того, что этот феномен является аналогом пикообразной механо-индуцированной деполяризации.

3. Изучение влияния растяжения предсердия крыс на TNF-a-зависимую пикообразную деполяризацию кардиомиоцитов.

4. Изучение роли NO в механизме возникновения TNF-a-зависимой пикообразной деполяризации кардиомиоцитов

5. Исследование влияния донора NO SNAP на биоэлектрическую активность кардиомиоцитов предсердия крыс и доказательство, что пикообразная деполяризация при генерации потенциалов действия, вызванная SNAP, является аналогом пикообразной механоиндуцированной деполяризацией и определяется работой MGCs.

6. Исследование зависимости активации MGCs от концентрации N0 при дискретном увеличении концентрации SNAP.

7. Исследование зависимости активации MGCs от концентрации N0 при активации NO-синтаз посредством растяжения правого предсердия крыс.

8. Исследование влияния SNAP на MGCs и MG-токи у нерастянутых и растянутых изолированных кардиомиоцитов.

9. Изучение влияния SNAP на вызванную TNF-a-зависимую пикообразную деполяризацию кардиомиоцитов.

10. Изучение влияния TNF-a на биоэлектрическую активность кардиомиоцитов предсердия крыс на фоне неселективного блокатора NO-синтаз L-NAME в условиях предрастяжения и дискретного растяжения ткани.

Научная новизна

Впервые в мире на препаратах правого предсердия крыс с использованием микроэлектродной техники и техники patch-clamp в конфигурации whole-cell было показано следующее. TNF-a осуществляет эффективную модуляцию MEF в сердце, вызывает hump-like деполяризацию на уровне APD50 и APD90, которая может переходить в устойчивые аритмии, если hump-like деполяризация достигает Ес. Комплекс экспериментов показывает, что механизм, лежащий в основе подобного влияния TNF-a, может заключаться в том, что TNF-a активирует NO-синтазы, например, NOS3, в результате чего увеличивается внутриклеточная концентрация N0, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like деполяризации на уровне APD90, которая, достигая порога, вызывает генерацию экстра-потенциалов действия. Дальнейшее увеличение внутриклеточной концентрации N0 является ингибирующим фактором для MGCs и устраняет hump-like деполяризацию.

Положения, выносимые на защиту

(1) Растяжение ткани предсердия вызывает у кардиомиоцитов hump-like деполяризацию на уровне APD90 или на уровне APD50 фазы реполяризации потенциала действия. Если hump-like деполяризация на уровне APD90 достигает Е„ генерируются экстра-потенциалы действия. Эта hump-like деполяризация, вызванная растяжением, определяется работой MGCs поскольку ингибируется

40 мкМ/л Gd3+ и, следовательно является stretch induced деполяризацией (SID), или hump-like SID.

(2) В условиях стандартного предрастяжения (1 мН) фрагмента правого предсердия крыс 50 нг/мл TNF-a через 20 мин вызывает hump-like деполяризацию на уровне APD50 и APD90, а через 25 минут устойчивые аритмии, если hump-like деполяризация достигает Ес. Hump-like деполяризация, вызванная TNF-a, является аналогом SID и определяется работой MGCs, поскольку 40 мкМ/л Gd3+ee ингибирует.

(3) Дискретное растяжение ткани устраняет вызванную 50 нг/мл TNF-a hump-like деполяризацию на уровне APD90 или на уровне APD50 и в том числе аритмии, возникающие у кардиомиоцитов.

(4) Эффект 50 нг/мл TNF-a реализуется через цепь NO, поскольку донор NO - SNAP в концентрации ЗхЮ"4 М/л вызывает формирование hump-like деполяризации и аритмий, аналогичных тем, которые вызывал TNF-a. Humplike деполяризация, вызванная SNAP, является аналогом SID и определяется работой MGCs, поскольку Gd3+ в концентрации 40 мкМ/л ингибировал вызванные SNAP изменения.

(5) Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации NO посредством введения ЗхЮ"4 М/л SNAP, устраняется дополнительным повышением концентрации NO, вызванным вторичным введением ЗхЮ"4 М/л SNAP. Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации NO посредством введения ЗхЮ"4 М/л SNAP, устраняется также дополнительным повышением концентрации NO, вызванным растяжением ткани, которое активирует NOS.

(6) SNAP в концентрации 100 мкМ/л активирует MGCs без растяжения изолированных клеток и ингибирует, активированные растяжением MGCs у растянутых изолированных клеток.

(7) 50 нг/мл TNF-a активирует MGCs, вызывая hump-like деполяризацию на уровне APD50 и APD90, а последующее добавление ЗхЮ"4 М/л SNAP устраняет эффект.

(8) Неселективный блокатор NO-синтаз L-NAME в концентрации Ю"4 М/л ингибирует hump-like деполяризации на уровне APD50 и APD90, вызванные

введением 50 нг/мл TNF-a.

(9) Механизм, лежащий в основе влияния TNF-a, может заключаться в том, что TNF-a активирует NO-синтазы, например, NOS3, в результате чего увеличивается внутриклеточная концентрация NO, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like деполяризации на уровне APD90, которая, достигая порога, вызывает генерацию экстра-потенциалов действия. Дальнейшее увеличение внутриклеточной концентрации N0 является ингибирующим фактором для MGCs и устраняет hump-like деполяризацию.

Практическая значимость результатов

Исследования представляют собой существенную основу для поиска методов ранней доклинической диагностики механоиндуцированных аритмий и фибрилляции и могут быть направлением разработки принципиально новых фармакологических препаратов с целью лечения этих.

Внедрение результатов исследований

Результаты диссертационного внедрены в учебный процесс и научно-исследовательскую работу на кафедры фундаментальной и прикладной физиологии МБФ, на кафедре фармакологии и лаборатории электрофизиологии ГБОУ ВПО РНИМУ имени Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития РФ.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов 2011" (Москва, МГУ им. Ломоносова, 11-15 апреля 2011 года).

Диссертация апробирована на объединенной научной конференции кафедры фундаментальной и прикладной физиологии МБФ и лаборатории электрофизиологии ГБОУ ВПО РНИМУ имени Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития РФ 20 июня 2011 года.

Публикации по теме диссертации

По теме опубликовано 5 научных работ и одна находится в печати.

Структура и объем диссертации

Диссертация написана по стандартному принципу и состоит из обзора литературы, описания материалов и методов, изложения полученных результатов с их обсуждением, заключения, выводов и списка цитированной

литературы. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 28 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 159 источников.

СОДЕРЖАНЕ РАБОТЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объект исследований

Работу выполняли на кардиомиоцитах, расположенных во фрагментах ткани правого предсердия сердца самцов крыс линии Вистар (290-300г) и на свежеизолированных кардиомиоцитах.

Перфузионные растворы Для жизнеобеспечения ткани предсердий при исследованиях с помощью микроэлектродной техники (мМ/л): NaCl 137, KCl 5.4, СаС12 1.0, MgCl2 0.5, HEPES 5.0, глюкоза 5.5. Раствор постепенно барбатировался кислородом (100% 02). Осмолярность 290±5 мосМ, рН=7.4±0.02, t=37±0.2 °С.

Для получения изолированных клеток по Лангендорфу Изолированное сердце промывали через коронарные сосуды в течение 5 мин свободным от Са2+ раствором, (мМ/л): 150 - NaCl, 5.4 - KCl, 1.2 - MgCl2, 20 - глюкоза, 5 -HEPES/NaOH (pH 7.4). Далее, в раствор добавляли коллагеназу 0.1% (type II, Worthington, Lakewood, N.J., USA) и 20 мкМ/л СаС12 и в течение 15 мин осуществляли перфузию по замкнутому кругу (36 °С). В заключении сердце еще раз промывали раствором без коллагеназы, ткань разрезали на полоски и встряхивали их в растворе, в результате чего клетки отделялись друг от друга.

Для исследований методом patch-clamp изолированные клетки перфузировали раствором (мМ/л): 150 - NaCl, 5.4 - KCl, 1.8 - СаС12, 1.2 - MgCl2, 20 - глюкоза, 5 - HEPES/NaOH, pH 7.4). Раствор patch-пипеток содержал (мМ/л): 140 - KCl, 5.5 - MgCl2, 5 - Na2ATP, 0.05 - EGT А, 10 - HEPES/KOH (pH 7.2).

Используемые соединения Использовали 50 нг/мл TNF-a, донор NO - SNAP (S-Nitroso-N-acetylpenicillamine) в концентрации ЗхЮ"4 М/л для ткани предсердий и в концентрации 100 мкМ/л для изолированных клеток, неселективный блокатор NO-синтаз - L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl ester (hydrochloride) в

концентрации 10"4 М/л. В качестве блокатора MGCs применяли 40 мкМ/л Gd3+. Все реактивы получали от «Sigma».

МЕТОДЫ РАБОТЫ IIA ТКАНИ ПРЕДСЕРДИЙ Система жизнеобеспечения ткани предсердия

Система жизнеобеспечения работала на основе открытой системы подачи раствора в перфузионную камеру при помощи насоса-оксигенатора так, что пузырьки кислорода, движущиеся по трубке, увлекали за собой физиологический раствор и оксигенировали его.

Метод микроэлектродной техники Для работы на спонтанно сокращающихся фрагментах ткани правого предсердия был использован метод внутриклеточного исследования биопотенциалов кардиомиоцитов с помощью стандартных «плавающих» микроэлектродов, которые изготовляли из стекла марки "Пирекс" используя капилляры диаметром 1.0-1.1 мм с пятью филаментами внутри при помощи прибора МЭ-4 (СССР, Киев). Для заполнения использовали 2.5 М/л раствор KCl. Электрическое сопротивление лежало в диапазоне 7-10 МОм.

Использовали промышленную установку МИ-1 (СССР, МБПО), работающую в режиме current clamp, обеспечивающем регистрацию потенциалов клеток. Данные оцифровывались и сохранялись на персональном компьютере с аналого-цифровым преобразователем (L-card Е-154, 10 кГц). Данные были проанализированы с помощью коммерческой программы PowerGraph 3.3. Анализу подвергали величину потенциала покоя клетки (RP), амплитуду потенциала действия (АР) и величины APD25, APD50, APD90 (длительность потенциала действия на уровне 25%, 50% и 90% фазы реполяризации потенциала действия).

Метод регистрации силы сокращений препарата и его растяжения Ткань предсердия укрепляли между механоэлектрическим преобразователем Plugsys system 603 (Hugo Sachs Elektronik, Германия) и микроманипулятором для растягивания ткани (МР 285, Sutter, Novato, США, шаг двигателя - 0.2 мкм). Ткань растягивали, регистрируя степень растяжения в

микрометрах и одновременно фиксируя посредством механоэлектрического преобразователя изменение величины resting force (RF) и active force (AF).

Протокол каждого эксперимента начинался с предварительного растяжении нерастянутой ткани до 1 мН (preload), что отражалось в увеличении AF, которая на этом уровне растяжения была 0.30+ 0.01 мН. Чтобы избежать обсуждения величин RF, связанного с лимитацией, определяемой жесткостью препаратов мы растягивали препарат, пока AF не достигала превышения на 0.1±0.01 мН величины AF на фоне предрастяжения (в данном случае -0.30 мН + -0.10 мН = -0,4 мН), превышения на 0.2+0.02 мН, 0.3+0.02 мН и 0.4+0.02 мН. Суммарные величины AF при этом равны -0,5 мН, -0,6 мН, -0,7 мН, соответственно.

РАБОТА НА ИЗОЛИРОВАННЫХ КАРДИОМИОЦИТАХ Метод patch-clamp и метод растяжения клеток

Часть экспериментов была выполнена на свежеизолированных кардиомиоцитах методом patch-clamp в конфигурации whole-cell. После присасывания к мембране клетки patch-пипетки и получения whole-cell на расстоянии 40 мкм от первой подводили другую, оплавленную patch-пипетку, которая прилипала к мембране. При помощи цифрового микроманипулятора с шаговым двигателем (MP 285, Sutter, Novato, США, шаг двигателя - 0.2 мкм) оплавленной patch-пипеткой осуществляли дозированное растяжение клетки.

Ток регистрировали при помощи patch-уеилителя RK-300 (Biologic, Франция), оцифровывая при помощи системы PowerCED (Cambridge Instruments, Великобритания). Для оценки зависимости мембранных токов от потенциала использовали вольт-амперные характеристики (I-V кривые). Для инактивации Nav-каналов поддерживаемый потенциал (Vhp) был равен -45 мВ. Для исключения вклада Сау-каналов потенциал на мембране фиксировали сначала на +50 мВ в течение 50 мс, после чего клетку реполяризовали от +50 мВ до -100 мВ со скоростью -100 мВ/с.

Методы обработки результатов всех экспериментов

Из общего числа выполненных опытов в обработку и анализ было введено 182 эксперимента, которые были выполнены на сердцах от 182 крыс и полнос-

тью соответствовали планируемому протоколу.

Статистическую обработку для микроэлектродных исследований проводили при помощи коммерческой программы PowerGraph 3.3. Статистическую обработку экспериментов, выполненных методом patch-clamp проводили, как это принято, с помощью тестов ANOVA и Бонферрони. Все данные представлены в виде: среднее ± SD. (п - количество крыс, от которых получены изолированные кардиомиоциты или количество крыс, от которых получены образцы фрагментов ткани правого предсердия).

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Характеристики ткани предсердия в контрольных условиях

Стандартное предрастяжение препарата вызывало стандартную величину AF, равную 0.3 мН. При контрольной регистрации на фоне предрастяжения препарата (0.1 мН), перфузия ткани физиологическим раствором в течение 60 мин (п=15) не приводила к изменениям RF, AF (0,3+0,01 мН), RP (-86,4±1,6 мВ), АР (113,8+2,4 мВ), APD25 (5,50+1,00 мс), APD50 (8,92±1,57 мс) и APD90 (27,47±4,72 мс). Не менялся исходный ритм сокращений, и не возникали изменения на уровне APD50 или/и APD90.

Растяжение ткани предсердия вызывает механоиндуцированные изменениям на уровне APD90 или APDS0

Дозированное растяжение ткани как и в работах Kamkin et al. (2000, 2003, 2010) проявляется в виде увеличения AAF и индуцирует удлинение APD90 (-65%) и, реже - APD50 (-35%), с последующим формированием на уровне APD90 и APD50 hump-like SID (Рис. 1) (n=15). Hump-like SID на уровне APD90 достигая Ес вызывали экстра-потенциалы действия (экстра-АР). На рис.1 А (предрастяжение) показан фрагмент регистрации АР и AF до растяжения ткани (RF = 0.1 мН). В этом случае AF было равно 0,3±0,01 мН. В отсутствии растяжения величины основных параметров АР были следующие: RP = -86,47±1,88 мВ, АР = 114,07±2,60 мВ, APD25 = 5,50+1,00 мс, APD50 = 8,82+1,39 мс и APD90 = 28,20±2,38 мс при п=15 для каждого значения. Растяжение препарата до тех пор пока величина AF не превышала исходного уровня

(0,3±0,01 мН) на 0,1+0.01 мН, т.е. примерно на 33% (Рис.1, Step 1, AAF=0,1 мН) не вызывало никаких изменений в конфигурации АР. Прирост AF на 0.2±0.02 мН (на 66%), вызванный следующей ступенью растяжения (Рис.1, Step 2, AAF=0,2 мН) не приводил к заметным изменениям RP (-86,60+1,84 мВ), АР (113,73±2,30 мВ), APD25 (5,53±0,92 мс), но APD50 немного уменьшалась (8,57±1,41 мс), a APD90 слегка увеличивалась (30,48±2,30 мс). Прирост AF на 0.3±0.02 мН, т.е. примерно на 100% (Рис.1, Step 3, AAF=0,3 мН) вызывал характерное удлинение APD90=37,3±2,0 мс. При этой величине растяжения RP (-84,00±2,03 мВ), амплитуда АР (111,40±2,10 мВ), APD25 (5,53±0,91 мс) и APD50 (8,26±1,39 мс) не претерпевали принципиальных изменений. Дальнейшее растяжение препарата до тех пор, пока величина AF не превышала исходные значения на 0.4±0.02 мН (на 133%) (Рис.1: Step 4, AAF=0,4 мН) вызывало появление hump-like SID, причем его амплитуда начинала самостоятельно увеличиваться, несмотря на отсутствие дальнейшего растяжения, и при достижении Ее возникал экстра-АР. Этот прирост AAF вызывал дальнейшее удлинение APD90 до 44,1±3,1 мс вместе с длительностью hump-like SID. Все эти эффекты были обратимы после устранения растяжения. (Рис.1: AAF=0 мН, Preload=0,3±0,0lMH). В целом RP (-81,0012,40 мВ) также как амплитуда АР (110,07±2,22 мВ) и APD25 (5,20±0,73 мс) не значительно менялись под действием растяжения ткани, однако имела место незначительная деполяризация, равная примерно 5 мВ. Несколько менялось APD50 (7,80+1,15 мс), но APD90 менялась существенно, преимущественно за счет добавления длительности от hump-like SID. Увеличение APD90 вызвано из-за развития stretch-induced деполяризации (SID). Это развитие изменений в виде hump-like SID продемонстрировано на уровне APD90 на рисЛБ в виде 5 панелей, развернутых во времени (рис.1Б, панели: a,b,c,d,e) и на уровне APD50 на рис.1В также в виде 5 панелей, развернутых во времени (рисЛВ, панели: a,b,c,d,e).

Резюме. Результаты экспериментов демонстрируют развитие SID у кардиомиоцитов в ответ на растяжение ткани. Растяжение препарата предсердия крыс приводит к изменениям формы АР: (1) если SID развивается на уровне APD90, то растяжение ткани уменьшает APD50, но увеличивает APD90; (2)

step 4

U и

VIVm

} к I

t\ I preload 0.3 mN

4-----.^BdUbtitAi

preload 0.3 mN f f TT

4AF=0.1mN AAF=0.2mN 4AF=0.3mN ¿AF=0.4 mN

_Л___Л_ 10.3 mN

AAF=0.1 mN ÄAF=0.2 mN MF=0.3 mN

Рис.1. Реакция фрагмента ткани правого предсердия, содержащего SA узел, перфузируемого физиологическим раствором, на дозированное растяжение, заключающаяся в появлении электрофизиологических изменений на фоне прироста величины AF. А - Дозированное растяжение ткани (маркировано как |) проявляется в виде увеличения AAF и приводит к механоиндуцированным электрофизиологическим изменениям, возникающим на уровне APD90. (Preload) - фрагмент непрерывной записи силы (F) и потенциала действия (АР) образца ткани во время перфузии физиологическим раствором с уровнем предрастяжения в 1 мН. (Step 1) фрагмент регистрации на фоне растяжения, которое приводит к увеличению исходного значения AF на 0,1 мН (AAF = 0,1 мН). (Step 2) Величина AAF = 0,2 мН. (Step 3) Величина AAF = 0,3 мН. (Step 4) Величина AAF = 0,4 мН. Показано четыре панели при данном, не меняющемся растяжении ткани. (Preload ) Снятие растяжения (маркировано как AAF = 0 мН) ведет к исчезновению абнормальностей, вызваных растяжением. Представленные на рисунке фрагмента регистрации были получены от непрерывных записей, длящихся 15 сек после каждого шага растяжения или снятия растяжение. Б - АР, развернутые во времени, и альтерации АР на уровне APD90 при различных значениях AAF. В - АР, развернутые во времени, и альтерации АР на уровне APD50 при различных значениях AAF.

если SID развивается на уровне APD50, то увеличивается и APD50 и APD90, что приводит к выраженному увеличению длительности АР; (3) SID, развивающа-

яся на уровне APD90, может вызывать экстра-АР.

Hump-like деполяризация, вызванная растяжением, является SID

Предположим, что регистрируемая нами на фоне растяжения ткани humplike деполяризация представляет собой SID, изученную в предыдущих работах группой профессора А.Г. Камкина (Kamkin et al., 2000; 2003; 2010), механизм развития которой связан с активацией MGCs. Нашей задачей был ответ на вопрос: является ли эта hump-like деполяризация, вызванная растяжением ткани, SID? Использовали блокатор MGCs - 40 мкМ/л Gd3+.

В первой серии экспериментов Gd3+ добавляли в раствор после появления вызванной растяжением ткани hump-like деполяризации и развивающихся на этом фоне аритмий. Показано, что hump-like деполяризация блокировалась Gd3+ в течение 10 мин. Возникающие под действием растяжения аритмии также устранялись (n=15; P=NS).

Во второй серии экспериментов Gd3+ добавляли в раствор сразу после контрольной регистрации, а через 10 мин проводили растяжение ткани. Растяжение ткани на фоне перфузии раствором с исходным добавленным Gd3+ не приводило к появлению SID на уровне APD90 или APD50, и, тем более, не вызывало появлений аритмий (п=8).

Резюме. Таким образом, Gd3+ в обоих случаях ингибировал hump-like деполяризацию, вызванную растяжением ткани, и, следовательно эта hump-like деполяризация, определяется активацией MGCs и является hump-like SID.

TNF-a вызывает элмстрические изменения APD90 или APD50 по типу hump-like деполяризации

Исследовали возникновение APD90 и APD50 у кардиомиоцитов на фоне перфузии ткани раствором, содержащим TNF-a (50 нг/мл). TNF-a вызывал удлинение APD90 и появление hump-like деполяризации на уровне APD90. На рис.2 (Смотри также Табл. 1, колонки 3, 4, 5, 6, 7) продемонстрирована динамика возникновения изменений APD90, вызванных перфузией ткани раствором, содержащим TNF-a. На рис. 2А представлен фрагмент регистрации после введения микроэлектрода в клетку. Рис.2Б демонстрирует возникновение, а рис.2В развитие изменений, заключающихся в увеличении APD90 и возникновении hump-like деполяризации через 15 и 18 мин перфузии,

соответственно. Эти измененные возникали паттернами, в промежутках между которыми наблюдались кратковременные паттерны типичной формы. Рис.2Г демонстрируег начало развития экстра-АР, которые чередуются с увеличением APD90 и возникновением hump-like деполяризации. Это происходит примерно на 20 минуте перфузии.

L 1 L 1 L L L L 1 l U 1 i LA- L

L 1 г i i

llj L L 1 L 11 i v_ 1 L l . 1 L L u l u L u

г" mV

300 ms

Рис.2. Динамика возникновения электрофизиологических абнормальностей на уровне АРБ90, вызванных перфузией ткани физиологическим раствором, содержащим 50 нг/мл ТИР-а на уровне предрастяжения, равного 1 мН. А - Регистрация после введения микроэлекторода в клетку - контроль, регистрация через 5 мин после введения микоэлектрода в клетку, Б - регистрация после 15 мин перфузии препарата раствором Т№-а, В - после 18 мин, Г -после 20 мин.

Резюме. Поскольку отсутствует фактор растяжения, можно предположить, что изменения на уровне APD50 и APD90, которые проявляются в виде hump-like деполяризации, связаны с активацией NOS, вызванной TNF-a, и это приводит к увеличению концентрации NO. Последнее может приводить к активации MGCs и возникновению изменений в генерации АР. Но является ли TNF-a-зависимая hump-like деполяризация аналогом SID, механизм которой связан с активацией MGCs?

Hump-like деполяризация, вызванная TNF-a, являются аналогом SID Для проверки этой гипотезы был использован 50 нг/мл TNF-a и раствор

блокатора MGCs Gd3+B концентрации 40 мкМ/л.

В первой серии экспериментов Gd3+ добавляли в раствор после появления вызванной TNF-a hump-like деполяризации или развивающихся на этом фоне аритмий и он блокировал hump-like деполяризацию через 10 мин. Возникающие под действием TNF-a аритмии также блокировались Gd3+ (п=8).

Во второй серии экспериментов Gd3+ сразу добавляли в раствор, а через 5 мин начинали перфузию ткани раствором, содержащим TNF-a (п=8). Эти эксперименты Fie приводили к изменениям биоэлектрической активности.

Резюме. Таким образом, Gd3+ ингибировал электрофизиологические эффекты, вызванные TNF-a, и это предшествовало изменениям в механической активности препарата. Следовательно hump-like деполяризация, вызванная TNF-а, по механизму аналогична S ID.

Растяжение ткани устраняет hump-like SID, возникающие у кардиомиоцитов под действием TNF-a Растяжение ткани на фоне ее предварительной перфузии в течение 20 мин физиологическим раствором, содержащим 50 нг/мл TNF-a, полностью устраняет механоиндуцированные электрические изменения, вызванные TNF-a, т.е. устраняет аритмии и hump-like SID на уровне APD90. При этом на рис.ЗА показаны фрагменты непрерывной регистрации, а на рис.ЗБ они же в увеличенном виде. На рис.ЗА-Preload (ДАР=0 мН) показан фрагмент регистрации АР и AF до растяжения ткани (RF=0.1 мН). Фрагмент записи демонстрирует типичные экстра-АР, вызванные TNF-a. AF было равно 0,3±0,01 мН. В отсутствии растяжения величины основных параметров АР были следующие: RP=-81,00±2,40 мВ, АР=110,07±2,22 мВ, APD25=5,20±0,73 мс, APD50 = 7,80±1,15 мс и APD90 = 44,1±3,1 мс (Смотри Таблицу 2, Колонку 3). Растяжение препарата до тех пор, пока величина AF не превышала исходного уровня (0,3±0,01мН) на 0,1±0.01 мН, т.е. примерно на 33% (Рис.3, Step 1, AAF=0,1 мН) сразу устраняло аритмию, но высокоамплитудные hump-like SID сохранялись. (Смотри Таблицу 2, колонку 4). Дальнейшее растяжение препарата, вызванное последующими ступенями растяжения рис.3, Step 2, AAF=0,16 мН; Step 3, AAF=0,20 мН) устраняло высокоамплитудные hump-like SID, однако при AAF=0.20±0.02 мН (увеличение на 66%) низкоамплитудные

Таблица 1. Исследование механических и электрофизиологических характеристик фрагмента правого предсердия крыс при перфузии препаратов физиологическим раствором, содержащим рекомбинантный ТОТ-а крыс в концентрации 50 нг/мл

Параметры n Контроль (5 мин после введения микроэлектрода) Время перфузии препарата физиологическим раствором, содержащим 50 нг/мл рекомбинантного ТЫР-и крыс (мин)

0 5 10 15 20 25

1 2 3 4 5 6 7 8

RF; mN- preload 15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Одиночные экстра-АР и аритмия

AF;mN 15 0,3 ± 0,01 0,3 ±0,01 0,3 + 0,01 0,3 + 0,01 0,3 + 0,01 Одиночные экстра-АР и аритмия

RP; mV 15 -86,4+1,6 -86,4±1,6 -86,4±1,6 -84,1±2,8 -81,6±4,8 Одиночные экстра-АР и аритмия

АР; raV 15 113,8±2,4 113,8+2,4 113,8+2,4 109,8±3,0 106,2±3,9 Одиночные экстра-АР и аритмия

APD25; ms 15 5,50±1,00 5,50±1,00 5,50±1,00 5,26±1,16 5,26+1,16 Одиночные экстра-АР и аритмия

APD50; ms 15 8,92±1,57 8,92±1,57 8,92+1,57 9,06±1,38 9,06±1,38 Одиночные экстра-АР и аритмия

APD90; ms 15 27,47±4,72 27,47±4,72 27,47+4,72 52,66± 9,61 Hump-like SID 75,00+ 11,49 Ншпр-like SID и одиночные экстра-АР Одиночные экстра-АР и аритмия

step 1 step 2 step 3 ^step step 5 step 6 step 7

АР \

VJUVJ

! i

v. JVJ

ПГ-„-л-i

R F ^ --J

л^ д_л J^_Д ^Д

preload 0.3mn | } 4 } ♦ a ♦

АД1Г-Л 1 mlj A AC—П 1С artftl Л А Г-—Л <VI А «С-Л wLl ' h fc -»Г»_к I ' i 1С ^.kl *

rO mV

0.3 mN

rj'ceo.smN

AAF=Q.1mN AAF=0.1SWN fiAF=0.20mN flAF=0.26mN AAF=C-30mlM AAF=0.35 mN ¿AF=0.40 mN Г*

preload 0.3 mN

_V~V_ и

AAF=0.10mN aAF=0.20mN ¿AF=o.30mN AAF=0.-tOmN preload 0.3 mN

Piic.3. Растяжение препарата, перфузируемого раствором TNF-a, устраняет humplike деполяризацию, вызванную TNF-a. Запись сделана через 21 мин. А - Дозированное растяжение ткани (|) проявляется в виде увеличения ДАР и приводит к устранению humplike деполяризации на уровне APD90. (Preload) - фрагмент продолжающейся регистрации силы (F) и потенциалов действия (АР) от фрагмента ткани, перфузируемого раствором с TNF-a на уровне предрастяжения = 1 мН. (Step 1) фрагмент регистрации на фоне растяжения, которое приводит к увеличению исходного значения AF на 0,1 мН (AAF = 0,1 мН). (Step 2) Величина AAF = 0,16 мН. (Step 3) Величина AAF = 0,20 мН. (Step 4) Величина AAF = 0,26 мН. (Step 5) Величина ДАР = 0,30 мН. (Step 6) Величина ДАР = 0,35 мН. (Step 7) Величина AAF = 0,40 мН. (Preload*) Устранение растяжения (1; AAF = 0 мН) ведет к восстановлению исходной hump-like деполяризации и появлению экстра-АР. Фрагменты регистрации получены от непрерывных записей, длящихся 15 сек после каждого шага растяжения или снятия растяжение. Б - АР, развернутые во времени.

hump-like SID еще сохранялись. Дальнейший прирост AF до 0,26 (0.25+0.02 мН) (Рис.3, Step 4) всегда устранял SID (Смотри Таблицу 2, Колонку 5). При приросте AAF на 0.30 ± 0.02 мН, т.е. примерно на 100% и выше (Рис.3, Step5, AAF=0,30 мН; Step 6, AAF=0,35 мН; Step 7, AAF=0,40 мН: 0.40 ± 0.02 мН -на133%) SID никогда не регистрировали. (Смотри Таблицу 2, Колонки 6 и 7). То есть, растяжение ткани ингибирует SID, вызванные перфузией в течение 20 мин раствором TNF-a. Но как только растяжение устраняли, вновь появлялись hump-like SID и развивались экстра-АР (Рис.3, Offset; Preload, AAF=0 мН).

Таблица 2. Растяжение ткани устраняет механоиндуцированные электрические абнормальности, возникающие у кардиомиоцитов под действием 50 иг/мл рекомбинантного ТЫР-а крыс.

50 нг/мл рекомбинантного TNF-a крыс; 25 мин

Параметры п Предрастяже-ние ОД мН Растяжение , Step I Растяжение, Step 4 Растяжение, Step 5 Растяжение , Step 7

1 2 3 4 5 6 7

AF; мН 10 экстра-АР, Аритмия 0,3±0,01 +0,10±0,01 0,3± 0,01 +0,25+ 0,02 0,3± 0,01 +0,30+ 0,02 0,3+0,01 +0,40+ 0,02

RP; мВ 10 экстра-АР, Аритмия -82,0+3,2 -85,0±4,1 -85,0±4,1 -85,0±4,1

АР; мВ 10 экстра-АР, Аритмия 109,8±4,7 113,9±3,9 113,9±3,9 113,9±3,9

APD25; мс 10 экстра-АР, Аритмия 5,30±1,00 5,60±1,00 5,60±1,00 5,60±1,00

APD50; мс 10 экстра-АР, Аритмия 8,70±1,63 8,90+1,52 8,90+1,52 8,90+1,52

APD90; мс 10 экстра-АР, Аритмия 55,70± 5,75 Hump-like SID 29,3014,96 29,30+4,96 29,30+4,96

Резюме. Мы полагаем, что TNF-a активирует NO-синтазы, что повышает концентрацию N0 и возникает N0 зависимая активация MGCs, а она ведет к возникновению абнормальности в генерации АР. На этом фоне растяжение ткани дополнительно активирует NOS, что далее повышает концентрацию N0, а значительное повышение концентрации N0 ведет к ингибированию работы MGCs и, следовательно, к устранению абнормалыюстей в генерации АР.

Донор NO вызывает формирование hump-like деполяризации Для доказательства того, что N0 вызывает формирование hump-like деполяризации была проведена серия экспериментов (п=10), в которых в отсутствии каких либо изменений в предрастяжении, осуществли перфузию ткани раствором, содержащим донор NO SNAP в концентрации ЗхЮ"4 М/л. На рис.4 показано изменение электрической и механической активности фрагмента

С 0.3 mN

с 0.3 mN

Рис. 4. Аритмии, возникающие примерно через 20 мин у препаратов правого предсердия при перфузии ткани физиологическим раствором, содержащим 3x10"4 М SNAP на уровне предрастяжения, равного 1 мН. А - 5 мин после введения микроэлектрода. Б В Г - аритмия, возникающая при перфузии фрагментов ткани SNAP, зарегистрированные у разных клеток на 21 мин перфузии SNAP.

ткани, которое наблюдается через 20 мин перфузии. Рис.4А иллюстрирует биоэлектрическую активность в контроле, тогда как рис.4Б демонстрирует изменения в APD90, которые происходят примерно через 20 мин перфузии, после которых следует устойчивые пароксизмы (рис.4В), чередующиеся с абнормальными или нормальными потенциалами действия (рис.4Г).

Резюме. Эти эксперименты свидетельствуют о том, что SNAP действительно приводит к изменению в APD90 по типу hump-like деполяризации, аналогичные тем, которые вызывал TNF-a, и это увеличение hump-like деполяризации ведет к возникновению выраженных аритмий. Но сразу возникает вопрос, являются ли индуцированная SNAP hump-like деполяризация аналогом SID.

Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, является аналогом stretch induced деполяризации Hump-like деполяризация, вызванная SNAP в концентрации ЗхЮ"4 М/л, может быть аналогом SID, механизм возникновения которой связан с активацией MGCs. Для проверки был использован раствор 40 мкМ/л Gd3+.

В первой серии экспериментов Gd3+ добавляли в раствор после появления вызванной SNAP hump-like деполяризации или развивающихся на этом фоне аритмий. Было показано, что Gd3+ блокировал hump-like деполяризацию через 10 мин. Возникающие под действием SNAP аритмии также блокировались Gd3+ (п=8).

Во второй серии экспериментов Gd3+ добавляли в перфузионный раствор в начале эксперимента, а через 5 мин вводили SNAP. Перфузия ткани раствором, содержащим SNAP, с исходным добавленным Gd3+ никогда не приводила к появлению изменений в развитии биоэлектрической активности (п=8).

Резюме. Таким образом, hump-like деполяризация, вызванная SNAP в отсутствии растяжения ткани, определяется активацией MGCs и, следовательно, является аналогом SID. Но сразу же встает вопрос: если N0 в одной концентрации активирует MGCs, что произойдет при повышении концентрации N0 в два раза.

Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, устраняется дополнительным введением SNAP

В этой серии SNAP в концентрации ЗхЮ"4 М/л добавляли в раствор и после появления вызванной увеличением концентрации NO hump-like деполяризации повышали концентрацию SNAP до 6x10"4 М. Такое увеличение концентрации SNAP, приводящее к увеличению уровня N0, устраняло аритмии и затем и hump-like деполяризацию, которая возникала в ответ на ЗхЮ"4 М/л (п=10). Исходя из этого, мы полагали, что двойное увеличение концентрации NO, вызванное введением 6х10"4 М/л SNAP, приводит к инактивации MGCs.

Но что произойдет, если на фоне введения в раствор ЗхЮ"4 М/л SNAP растягивать ткань предсердия, вызывая тем самым активацию NOS и, следовательно, увеличение концентрации N0?

Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, устраняется растяжением ткани

Растяжение ткани на фоне перфузии 50 нг/мл TNF-a приводило к полному устранению аритмии, а затем и индуцированных TNF-a hump-like SID. С учетом того, что эффект TNF-a может модулироваться через повышение концентрации

N0, мы вызывали SNAP-индуцированное появление hump-like SID и аритмий, а затем растягивали клетки для дополнительной активации NO-синтаз. Уже через 15 мин мы получили вызванную SNAP hump-like SID, а через 20 мин получили устойчивую аритмию. Растяжение ткани, при котором AF=0,4 мН полностью устраняло не только аритмии, но и эту hump-like SID (n=10).

SNAP активирует MGCs без растяжения изолированных клеток

Представленное в предыдущих разделах заключение о том, что SNAP может активировать MGCs без растяжения ткани и, следовательно, без растяжения клеток, требовало прямого доказательства на изолированных кардиомиоцитах. Для этого с использованием метода patch-clamp в конфигурации whole-cell регистрировали изменения позднего тока, являющегося отражением механосенситивных токов. В контроле кардиомиоциты имели типичные I-V кривые (1с: имеет N-образную форму и V0=-85±4 мВ, n=8). SNAP в концентрации 100 мкМ/л индуцировал появление MG-подобного тока, и уже через 2 мин V0 составлял -28±4 мВ. Возникающий через 2 мин MG-подобный ток был аналогичен току через MGC, возникающему при растяжении клетки на 10 мкм. Разностный ток IMGC (Isnap-c) при перфузии SNAP был равен -0.38 нА (1Мос(-45мВ)=-0.39±0.02 нА, Erev=l±lMB, п=8). Линейность дифференциальной кривой Isnap-c связана с AGns, а ее отклонение от прямой линии можно приписать механоиндуцированной деактивации GKI. Уже через 2 мин отмывания наблюдается уменьшение эффекта SNAP, а через 5 мин I-V кривая (wIsnap) практически совпадала с контрольной.

Резюме. Поскольку перфузия SNAP в отсутствии механической деформации клетки индуцирует появление MG-тока, мы полагаем, что наличие NO критично для активации MGCs, и увеличение концентрации NO при помощи SNAP достаточно для их активации. Мы заключаем, что NO в низких концентрациях открывает MGCs без деформации клеток. Тогда мы должны были доказать, что растяжение клеток, которое активирует параллельно и MGCs и NOS (что вызывает увеличение внутриклеточной концентрации NO), а это в совокупности приводит к возникновению MG-токов, должно устраняться дополнительным увеличение концентрации NO из-за введения SNAP.

SNAP ингибирует MGCs у растянутых изолированных клеток

Исследовали может ли SNAP впрямую ииактивировать MGCs растянутого изолированного кардиомиоцита. До растяжения I-V кривая 1с имела N-образную форму (V0 =-85+4 мВ). Растяжение клетки смещало кривую в область отрицательных значений и деполяризовало клетку, сдвигая V0 до -40+5 мВ (п=8). Разностный ток Imgc (Is-c) был равен -0.46 нА (Imgc(-45mB)=-0.42±0.02 нА, Erev=8±2 мВ, п=8). Растяжение увеличивает MG-ток и деполяризует клетку. Отклонение IS-c от прямой линии можно трактовать как механоиндуцирован-ную деактивацию Gri- На фоне растяжения клетки в раствор добавляли 100 мкМ/л SNAP. Несмотря на продолжающееся растяжение клетки (Is), SNAP возвращает I-V кривую (Is.snap) к состоянию, близкому к исходному, причем кривая вновь приобретает N-образную форму (V0 =-87±4 мВ). Разностный ток Imgc 0s-s,snap), который через 3 мин был равен +0.53 нА (Imgc(-45mB)=+0.48+0.05 нА. Таким образом, перфузия раствором SNAP на фоне растяжения клетки приводит к ингибированию MG-тока за счет блокирования MGCs.

TNF-a активирует MGCs, а добавление SNAP снимает эффект Исследовали вопрос, может ли ЗхЮ"4 М/л SNAP, введенного после начала действия 50 нг/мл TNF-a, устранить его эффект. Было показано, что TNF-a активирует MGCs, вызывая hump-like SID и аритмию, а последующее добавление SNAP их устраняет (п=8).

Роль NO-синтаз в реализации эффекта TNF-a В заключении решали вопрос о роли NO-синтаз в реализации эффекта 50 нг/мл TNF-a. Для этого выполнили две серии экспериментов, используя неселективный блокатор NOS - L-NAME в концентрации 10 4 М.

В первой серии экспериментов исследовали вопрос, может ли TNF-a вызывать hump-like SID, если предварительно ввести L-NAME. Исходно ткань перфузировали раствором L-NAME в течение 30 мин, после чего добавляли TNF-a и перфузировали еще 30 мин на фоне L-NAME. Общее время инкубации L-NAME составляло 60 мин. Эта перфузия ткани раствором L-NAME не приводит к появлению hump-like SID и аритмий. Однако более важный факт заключается в том, что после инкубации с L-NAME, TNF-a, введенный на фоне L-NAME не вызывает появление или развитие hump-like деполяризации (п=8). Во второй серии экспериментов исследовали вопрос, будет ли растя-

жение ткани на фоне TNF-a вызывать hump-like SID, если предварительно ввести L-NAME. В этой серии через 30 мин инкубации с L-NAME проводили растяжение ткани, которое не привело к появлению hump-like SID. Через 30 мин инкубации с L-NAME в раствор дополнительно вводили TNF-a, и еще через 30 мин растягивали препарат. Принципиально важно, что растяжение не вызывало появление или развитие hump-like SID (n=10).

Заключение

Механизм, лежащий в основе влияния TNF-a, может заключаться в том, что TNF-a активирует NO-синтазы, например, NOS3, в результате чего увеличивается внутриклеточная концентрация N0, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like деполяризации на уровне APD90, которая, достигая порога, вызывает генерацию экстра-потенциалов действия. Дальнейшее увеличение внутриклеточной концентрации N0 является ингибирующим фактором для MGCs и устраняет hump-like деполяризацию.

ВЫВОДЫ

1. В наших экспериментальных условиях на препарате правого предсердия крыс было подтверждено наличие механоэлектрической обратной связи. Растяжение ткани в физиологическом диапазоне до 2 мН вызывает humplike деполяризацию на уровне APD90 или APD50. В первом случае hump-like деполяризация перерастает в экстра-потенциалы действия, во втором случае -развитие hump-like деполяризации совпадает с периодом абсолютной рефрактерности клетки и экстра-потенциалы действия возникают после фазы рефрактерности. Снятие растяжения устраняет hump-like деполяризацию. В обоих случаях hump-like деполяризация, вызванная растяжением, является stretch induced деполяризацией (SID) и определяется активацией MGCs, поскольку ингибируется неселективным блокатором MGCs - Gd3+ или предотвращается предварительным введением Gd3+. В обоих случаях Gd3+ 40 мкМ/л ингибирует вызванную растяжением hump-like SID, но не затрагивает форму потенциала действия и величину AF.

2. В условиях стандартного предрастяжения (1 мН) фрагмента правого предсердия крыс без его дальнейшего растяжения TNF-a в концентрации 50 нг/мл через 20 мин вызывает hump-like деполяризацию на уровне APD50 и

APD90. Через 25 минут после введения TNF-pt возникали устойчивые аритмии, поскольку hump-like деполяризация достигала Ес. На активность потенциал-управляемых ионных каналов, определяющих форму АР, TNF-a за время эксперимента влияния не оказывал.

3. Hump-like деполяризация, вызванная 50 нг/мл TNF-a, является аналогом hump-like SID, и определяется работой MGCs, поскольку Gd3+ в концентрации 40 мкМ/л ингибировал hump-like деполяризацию, но не затрагивал форму АР и величину AF, а предварительное введение Gd3+ предотвращало развитие hump-like деполяризации.

4. Аналоги hump-like SID и аритмии, вызванные действием 50 нг/мл TNF-а, устранялись дискретным растяжением ткани.

5. Донор NO SNAP (3x10"4 М/л) вызывает формирование hump-like деполяризации и аритмий, аналогичных тем, которые вызывает 50 нг/мл TNF-a. Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, является аналогом S1D и определяется работой MGCs, поскольку Gd3+ (40 мкМ/л) ингибировал вызванную SNAP hump-like деполяризацию, но не затрагивал форму потенциала действия и величину AF, а его предварительное введение предотвращало развитие hump-like деполяризации.

6. Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации NO посредством введения SNAP (ЗхЮ"4 М/л), устраняется дополнительным повышением концентрации NO, вызванным вторичным введением SNAP до суммарной концентрации бхЮ"4 М/л.

7. Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации NO посредством введения SNAP (ЗхЮ-4 М/л), устраняется растяжением ткани, которое вызывает дополнительную продукцию NO за счет активации NO-синтаз.

8. У изолированных кардиомиоцитов SNAP (100 мкМ/л) активирует MGCs и вызывает появление MG-токов без растяжения изолированных клеток и ингибирует MGCs у растянутых изолированных клеток.

9. TNF-a (50 нг/мл) активирует MGCs, вызывая hump-like SID и аритмии, а последующее добавление SNAP в концентрации ЗхЮ"4 М/л их устраняет.

10. При предварительном введении в физиологический раствор неселективного блокатора NO-синтаз L-NAME в концентрации 10"4 М/л и последующее введение TNF-a (50 нг/мл) не приводит к появлению hump-like SID. На этом фоне растяжение ткани также не приводит к появлению hump-like SID.

11. Механизм, лежащий в основе влияния TNF-a на биоэлектрическую активность кардиомиоцитов, может заключаться в том, что этот цитокин активирует NO-синтазы, в результате чего увеличивается внутриклеточная концентрация N0, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like деполяризации с последующей аритмией.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Казанский В.Е., Камкнн А.Г., Макаренко Е.Ю., Сутягин П.В., Тянь Бо, Киселева И.С. Роль оксида азота в регуляции активности механо-сенситивных ионных каналов кардиомиоцитов: исследование с использованием NO-доноров. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2010, Т. 7, С. 4-8.

2. Kuzmin V.S., Abramochkin D.V., Mitrochin V.M., Tian В., Makarenko E.Yu., Kovalchuk L.V., Khoreva M.V., Nikonova A., Kalugin L., Lysenko N.N., Lozinsky I., Rozanov A., Arutyunov G., Kiseleva I., Kamkin A. The Role of Proinflammatory Cytokines in Regulation of Cardiac Bioelectrical Activity: Link to Mechanoelectrical Feedback. Mechanosensitivity in Cells and Tissues, 2011/2012. V. 5, P. 107-154.

3. Abramochkin D.V., Makarenko E.Yu., Mitrochin V.M., Tian В., Kuzmin V.S., Kalugin L., Kovalchuk L.V., Khoreva M.V., Nikonova A., Lozinsky I., Kamkin A. An Antiinflammatory Cytokine Interleukin-13: Physiological Role in the Heart and Mechanoelectrical Feedback. Mechanosensitivity in Cells and Tissues. 2011/2012, V. 5, P. 155-164.

4. Тянь Бо, Митрохин B.M. TNF-a вызывает механоиндуцированную аритмию предсердий крыс, а растяжение ткани ее устраняет. Материалы XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов 2011", 2011, М: Макс Пресс, С. 271-272.

5. Митрохин В.М., Тянь Бо. NO-зависимый аритмогенный эффект TNF-a у предсердий крыс. Материалы XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов 2011", 2011, М: Макс Пресс, С. 241.

Подписано в печать 24.10.2011 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 1155 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Тянь Бо

Список сокращений.

Введение.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

§1.1. Механическая стимуляция сердца как причина аритмий.

1.1.1. Кратковременная механическая стимуляция сердца.

1.1.2. Длительная механическая стимуляция сердца.

1.1.3. Резюме.

§ 1.2. Механизмы, лежащие в основе механоэлектрической обратной связи.

1.2.1. Механоэлектрическая обратная связь у кардиомиоцитов при внутриклеточной регистрации биопотенциалов в условиях растяжения ткани.

1.2.1.1. Исследования влияния растяжения кардиомиоцитов предсердий здоровых животных.

1.2.1.2. Исследования кардиомиоцитов предсердий животных с сердечными патологиями.

1.2.2. Ионные механизмы механоэлектрической обратной связи.

1.2.2.1. Моделирование роли МвС в модуляции АР кардиомиоцитов.

1.2.2.2. Исследование механосенситивных ионных токов у изолированных кардиомиоцитов при механическом воздействии.

- Влияние растяжения изолированных кардиомиоцитов на потенциал покоя и потенциал действия.

- Модуляция базового мембранного тока растяжением клетки.

- Ток, активируемый растяжением клетки (1мсс ).

- Зависимость механочувствительности кардиомиоцитов от возраста животных и наличия у них гипертензии.

1.2.3. Резюме.

§1.3. Цитокины как потенциальные регуляторы механоэлектической обратной связи.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

§2.1. Объект исследований.

§ 2.2. Метод получения препарата правого предсердия.

§ 2.3. Перфузионная среда.

§ 2.4. Факторы воздействия на клетки.

2.4.1. Механические раздражители.

2.4.2. Химические соединения.

§ 2.5. Метод исследования микроэлектродной техникой.

§ 2.6. Экспериментальная установка для микроэлектродных исследований клеток возбудимых тканей.

2.6.1. Система жизнеобеспечения изолированного препарата правого предсердия.

2.6.2. Электронно-измерительная система для регистрации биопотенциалов клеток.

2.6.3. Электронно-измерительная аппаратура для регистрации сократи-тельной активности фрагментов предсердий и их механической стимуляции.

§ 2.7. Метод patch-clamp.-.

§ 2.8. Характеристика регистрируемых параметров.

§ 2.9. Протоколы исследований.

§2.10. Обоснование применения многоклеточного препарата и current-clamp для исследований.

§ 2.11. Методы обработки результатов экспериментов.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

§3.1. Исследование характеристик фрагмента правого предсердия крыс без каких либо воздействий (контрольные условия).

§3.2. Растяжение ткани предсердия вызывает механоиндуцированные электрические абнормальности кардиомиоцитов.

§3.3. Деполяризация, вызванная растяжением, является SID.

§ 3.4. TNF-o: вызывает электрические изменения фазы реполяризации АР по типу hump-like деполяризации кардиомиоцитов.

§3.5. Hump-like деполяризация, вызванная TNF-o; являются аналогом stretch induced деполяризации (SID):.

§ 3.6. Растяжение ткани устраняет механоиндуцированные электрические изменения, возникающие у кардиомиоцитов под действием,TNF-O!.

§ 3.7. Потенциально возможный механизм действия TNF-o;.ЮГ

§3.8. Донор NO SNAP вызывает формирование hump-like деполяризации.

§ 3.9. Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, является аналогом stretch.induced деполяризации.

§3.10. Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, устраняется дополнительным введением SNAP.

§ 3.11. Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, устраняется растяжением ткани.

§ 3.12. SNAP активирует MGCs без растяжения изолированных клеток.

§3.13. SNAP ингибирует MGCs у растянутых изолированных клеток.

§3.14. Механизм действия SNAP.

§3.15. TNF-o; активирует MGCs, а последующее добавление SNAP снимает эффект.

§ 3.16. Роль 1"Ю-синтаз в реализации эффекта ТКР-о;.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль TNF-α в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс"

Механизмы аритмий, угрожающие жизни человека, изучаются во многих лабораториях мира. Одним из видов аритмий, часто заканчивающихся фибрилляцией, являются, так называемые, механоиндуцированные аритмии. Этот вид нарушений сердечного ритма и его возможные причины уже частично изучены, однако эти исследования далеки от завершения. В основе механизма механоиндуцированных аритмий лежит теория механоэлектри ческой обратной связи (mechano-electrical feedback: MEF) в сердце, которая подразумевает, что механическая стимуляция сердечной, ткани должна вызывать электрические изменения в клетках и, соответственно, изменения сокращения сердца. Эта, относительно новая, теория уходит своими корнями в далекое прошлое.

Феноменологическое описание влияния механической, стимуляции на сердце дали Frank и Starling. Закон Франка-Старлинга утверждает, что «энергия сокращений, независимо от способа измерений, является функцией длины мышечных волокон», предшествующей сокращению [49,118,119,139]. Полученные в дальнейшем экспериментальные и клинические данные косвенно свидетельствовали о том, что, помимо хорошо известного электромеханического сопряжения, в сердце может существовать и механо-электрическая обратная связь, в результате которой механические воздействия на сердечную мышцу приводят к изменению электрических процессов в миокарде. Тем не менее, эти данные долгое время не вызывали должного интереса ни у физиологов, ни у клиницистов. Только в 1968 году английский физиолог М. Дж. Лаб (M.J.Lab, 1968) в короткой работе «Есть ли механическая обратная связь в сердце?» [99] высказал предположение о наличии в сердце механоэлектрической обратной связи, но из-за несовершенства экспериментальных методов того времени не смог убедительно доказать ее наличие. Последователи Лаба во многих странах пытались доказать этот феномен и изучить его механизм, поскольку именно он должен был лежать в основе возникновения целого ряда аритмий и фибрилляции, но дальше единичных и весьма спорных данных эти исследования не продвинулись.

Вместе с тем, примеры, косвенно подтверждавшие наличие в сердце механоэлектрической обратной связи и ее роли в формировании аритмий, хорошо известны в клинике. Исследования многих авторов показали, что растяжение миокарда - это важный предрасполагающий фактор в патогенезе предсердных аритмий, таких как, например, предсердная фибрилляция, предсердная пароксизмальная^тахикардия [108]. Развитие аритмий у больных с растяжением или гипертрофией предсердий широко отражено в мировой научной литературе [108,137,154]. В клинике описаны случаи, когда механически индуцированная'аритмия возникала и у больных, у которых не наблюдали патологического растяжения предсердий или увеличения их размеров, однако, предсердия подвергались механическому раздражению при введении катетера в сердце [38]. Клинические наблюдения относительно аритмогенного воздействия острого растяжения дополнены большим количеством данных, полученных на пациентах с различными формами нарушения внутрисердечного давления или объемных перегрузок, которые убеждают, что хронические механические перегрузки могут увеличивать способность сердца к развитию аритмий. Это иллюстрируется высокой частотой возникновения нарушений ритма у пациентов с гипертонией [135], застойной сердечной недостаточностью [6,43,94] и дилятационной кардиомиопатией [66]. Кроме того, хроническое растяжение, как полагают, вносит вклад в развитие фибрилляции предсердий [72,108].

Итак, многочисленные данные косвенно свидетельствовали о том, что помимо хорошо известного электромеханического сопряжения (excitation-contraction coupling), в сердце существует и обратная связь, в результате которой механические изменения в миокарде приводят к изменению в нем электрических процессов. К механическим факторам, модулирующим электрическую активность сердца, относятся растяжение миокарда и/или изменение его сократительной активности. В зависимости от того, на какой период деятельности сердца приходится их влияние, они рассматриваются как пре- или постнагрузка. Вместе с тем, прямых доказательств наличия механо-электрической обратной связи в сердце и ее роли в формировании аритмий и фибрилляции долгое время получено не было.

Исследования клеточных механизмов MEF были начаты в 1980 году под руководством профессора А.Г. Камкина, однако потребовались годы, чтобы не только доказать наличие феномена MEF, но и выяснить её механизмы. В 2000 - 2003 годах на основе серии работ научной группы профессора А.Г. Камкина была сформулирована теория механоэлектри-ческой обратной связи и представлены механизмы, лежащие в основе механоиндуцированных аритмий и фибрилляции.

В целом, ее существо сводится к следующему. Механо-электрическая обратная связь в сердце подразумевает, что механические изменения в миокарде приводят к изменению в нем электрических процессов. Базовым элементом для реализации механоэлектрической обратной связи в сердце являются не только кардиомиоциты, но и сердечные фибробласты. Оба типа клеток имеют механо-управляемые ионные каналы (Mechanically Gated Channels: MGCs), которые активируются при механическом воздействии на ткань, которое передается всем клеткам сердца.

В результате механического стресса кардиомиоциты немного деполяризуются, происходит изменение формы потенциалов действия, что особенно наглядно проявляется на фоне фазы реполяризации: на уровне 50% или 90% амплитуды потенциала действия в, фазу реполяризации возникает, так называемая, механоиндуцированная деполяризация. Появление механоиндуцированной деполяризации связано с работой механосенситивных ионных каналов, и, в частности, с катионнеселективной проводимостью, в основе которой лежит проводимость для ионов натрия. Сегодня детально изучен механизм проводимости через механосенситивные ионные каналы [82,83,84,85]. На фоне механоиндуцированной деполяризации при достижении порога возбуждения возникают экстрапотенциалы действия, что ведет к экстрасистолии, а при стабильной механоиндуцированной деполяризации — ю фибрилляции. В здоровом сердце этот механизм, включающийся при растяжении ткани, работает в области максимальных физиологических границ растяжения, и обратим после снятия воздействия. В патологических условиях, например, при гипертрофии миокарда, происходит повышение чувствительности сердечной мышцы к механическому стрессу. В результате малейшее растяжение ткани приводит к возникновению механоиндуцированной деполяризации; вследствие повышения чувствительности« ткани, к механическому воздействию за счет увеличения тока: через;, механоуправляемые ионные каналы. Это связано с увеличением экспрессии механоуправляемых ионных каналов и, как результат, с увеличением канальной плотности и, следовательно, возрастанием; амплитуды максимального тока через эти- каналы. Интересно отметить, что1 чувствительность кардиомиоцитов к. растяжению сердечной ткани повышается с возрастом как у животного, так и у- человека именно за счет увеличения плотностимеханочувствительных ионных каналов.

Была показана важнейшая роль сердечных фибробластов в процессах регуляции МЕР [84]. Механический стресс сердечных фибробластов приводит к двум реакциям. Первая - деполяризация в виде пиков (возникновение механоиндуцированных потенциалов - М ГР) в результате активации механоуправляемых ионных каналов при сжатии клетки, которое происходит в момент сокращения ткани. Вторая реакция - гиперполяризация в результате инактивации механоуправляемых ионных каналов при растяжении клеток. Детально изучен механизм проводимости ионов через механоуправляемые ионные каналы, [82]. Выраженная" степень реакции фибробластов на механические воздействия позволяет говорить о них, как о природных механоэлектрических преобразователях в сердце [84]. Смещение мембранного потенциала в сторону гиперполяризации может достигать значительных величин за счет электрофизиологических свойств этих клеток.

При патологиях сердца чувствительность фибробластов к механическому стрессу резко возрастает в результате увеличения канальной плотности. Чувствительность фибробластов к растяжению, также как и чувствительность к растяжению кардиомиоцитов, повышается с возрастом [84].

Таким образом, и кардиомиоциты, и, в большей степени, фибробласты эффективно преобразуют механическое воздействие в электрические ответы. Фибробласты могут эффективно модулировать работу кардиомиоцитов в результате взаимодействия этих клеток. Количество фибробластов в сердце достаточно велико. В большом количестве они сосредоточены в предсердиях и, прежде всего, в зоне синоатриального узла, окружая пейсмейкерные клетки со всех сторон [84]. Взаимодействие кардиомиоцитов в сердце, как известно, осуществляется через gap junctions - высокопроницаемые контакты их мембран (нексусы) [84]. Взаимодействие фибробластов в сердце также осуществляется через высокопроницаемые контакты- [84]. Более сложен вопрос взаимоотношений в сердце кардиомиоцитов и фибробластов, которые взаимодействуют друг с другом через single gap junctions channels, то есть через небольшие кластры коннексонов [84].

Итак, растяжение кардиомиоцита приводит к его деполяризации, а растяжение фибробласта - к его гиперполяризации. В физиологичеких условиях установлено равновесие этих процессов. При патологии реакция на растяжение крайне выражена у обоих типов клеток. В этом случае важна степень их межклеточного взаимодействия и степень выраженности реакции на механический стресс у каждого типа клеток. Если гиперполяризация у фибробластов больше, чем деполяризация у кардиомиоцитов (разумеется, прежде всего, у пейсмейкерных клеток) и влияние со стороны фибробластов большее, наблюдается урежение ритма сердца вплоть до его остановки. Если деполяризация у кардиомиоцитов больше, чем переданная от фибробластов гиперполяризация, то наблюдаются аритмии вплоть до фибриляции сердца [84]. Математическое моделирование этих ситуаций полностью подтверждает экспериментальные данные [84].

Эта принципиально новая теория, выдвинутая проф. А.Г. Камкиным (2003), имеет не только фундаментальное значение, открывающее новое представление о работе сердца в норме и патологии, но и клиническую ценность, особенно для случаев медленного хронического растяжения миокарда, например, при увеличении внутрисердечного давления. В этом случае даже изменение позы человека, перенесшего, например, инфаркт миокарда, может привести к известным драматическим последствиям за счет увеличения внутри камерного давления и, следовательно, изменения степени растяжения ткани сердца,

Хотя всегда постулировалось, что механочувствительные каналы могут открываться или закрываться только при изменении натяжения мембран клеток, профессором А.Г.Камкиным на основании косвенных данных было высказано предположение [3], что NO может модулировать работу MGCs. Под его руководством, на изолированных кардиомиоцитах методом patch-clamp в конфигурации whole-cell было показано, что донор оксида азота (DEA-NO) в низких концентрациях вызывают активацию MGCs и появление MG-подобных токов у недеформированных клеток, в то время как у растянутых клеток, где MGCs активированы и активирована NO-синтаза, NO-донор вызывает инактивацию MGCs и ингибируют проводимость каналов. Показано, что у недеформированной клетки связывание эндогенного оксида азота РТЮ необратимо смещает диастолический мембранный потенциал в негативную область, модулирует К1Г каналы, 1Кь и блокирует MGCs. Перфузия клеток РТЮ на фоне растяжения приводит к полному ингибированию MG-токов. Ингибиторы NO-синтаз L-NAME и L-NMMA полностью блокируют механочувствительные каналы. Растяжение кардиомиоцитов, взятых от мышей дикого типа, а также у мышей, нокаутных по NOSr7" и NOS2"7"", приводит к появлению MG-токов, типичных для заданной величины растяжения. Напротив, растяжение кардиомиоцитов мышей, нокаутных по NOS3"/- не вызывает появления механоиндуцированного тока. Результаты свидетельствуют о роли NO в регуляции активности MGCs и демонстрируют, что NOS3 доминирует как источник NO в реализации ответа кардиомиоцитов на растяжение.

Поскольку в организме продукция NO активируется целым рядом эндогенных регуляторов, профессором А.Г. Камкиным было сделано предположение, что, например, цитокины могут осуществлять регуляцию-работы MGCs, предположительно через цепи продукции N0, и, следовательно, могут быть природными?регуляторами MEF в организме, т.е. вызывать или ингибировать аритмии.

В настоящее время цитокины выделяют в новую самостоятельную систему регуляции, существующую для. поддержания гомеостаза наряду с нервной и эндокринной системами. При этом, все три; системы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы: Сейчас известно уже более 250 индивидуальных веществ, принадлежащих к , системе цитокинов. Применительно к функционированию сердца значительный интерес представляет; фактор. некроза опухолей (TNF), поскольку в культуре ткани кардиомиоцитов показано увеличение его продукции? при длительном цикличном растяжении, клеток [96]. Основное; биологическое действие TNF заключается в провоспалительном эффекте,. при этом влияние TNF зависит от его концентрации в тканях.

Хотя в литературе имеется, множество доказательств увеличения продукции TNF при растяжении кардиомиоцитов: [96], влияние фактора некроза опухолей на электрофизиологические свойства клеток сердца практически не изучено. Существуют лишь 2—3 работы, в которых частично затрагивается этот вопрос [22,146]: Что же касается роли?TNF (как, впрочем; и других цитокинов) в регуляции MEF, то этот вопрос до настоящего времени не изучен. Вместе с тем, эффект увеличения продукции TNF при растяжении изолированных кардиомиоцитов, бесспорно должен быть в той или иной степени проанализирован и интерпретирован Именно этой проблеме и посвящена данная работа.

Целью настоящей работы стало изучение роли TNF-a в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс.

Исследование включало решение следующих задач:

1. Физиололгическое моделирование пикообразной механоиндуцированной деполяризации, которая возникает на фоне фазы реполяризации потенциала действия (hump-like stretch-induced depolarization) у кардиомиоцитов предсердия крыс в ответ на его дозированное растяжение.

3. Изучение влияния растяжения предсердия крыс на TNF-су-зависимую пикообразную деполяризацию кардиомиоцитов.

4. Изучение роли NO в механизме возникновения TNF-a-зависимой пикообразной деполяризации кардиомиоцитов

6. Исследование зависимости активации MGCs от концентрации NO при дискретном увеличении концентрации SNAP.

7. Исследование зависимости активации MGCs от концентрации NO при активации NO-синтаз посредством растяжения правого предсердия крыс.

8. Исследование влияния SNAP на MG-токи у нерастянутых и растянутых изолированных кардиомиоцитов.

9. Изучение влияния SNAP на вызванную TNF-a-зависимую пикообразную деполяризацию кардиомиоцитов.

10. Изучение влияния TNF-a на биоэлектрическую активность кардиомиоцитов предсердия крыс на фоне неселективного блокатора N0-синтаз L-NAME в условиях предрастяжения и дискретного растяжения ткани.

В обзоре литературы, в соответствии с намеченной целью исследования, описаны представления о механоэлектрической обратной связи в сердце. Обсуждается- механическое воздействие на сердце как причина аритмий, при этом рассматривается влияние кратковременной и длительной механической, стимуляции сердца. Рассматриваются механизмы, лежащие в основе MEF. Особо обсуждается MEF клеток правого предсердия при внутриклеточной регистрации биопотенциалов кардиомиоцитов в условиях растяжения ткани предсердий здоровых животных и животных с гиперторофией миокарда. Приведены ионные механизмы MEF, причем отдельно рассматриваются исследования механосенситивных потенциалов и механосенситивных ионных токов на изолированных кардиомиоцитах при механическом воздействии. Описываются цитокины и детально рассматриваются данные о действии TNF на кардиомиоциты. Рассматривается N0, как потенциальный регулятор механоэлектической обратной связи.

В главе, посвященной материалам и методам исследований, охарактеризован объект исследований - сердце крысы. Описан метод выделения правого предсердия. Коротко охарактеризован используемый метод микроэлектродной техники в сочетании с методом микромеханических измерений. Представлена использованная в работе экспериментальная установка, состоящая из системы жизнеобеспечения исследуемых тканей, электронно-измерительной системы и системы измерения микромеханических свойств ткани. Даны представления о методе patch-clamp в конфигурации whole-cell и его сочетании с методом растяжения изолированных кардиомиоцитов. Описаны регистрируемые параметры, используемые; растворы. Представлены, протоколы всех экспериментов и методы обработки данных.

В главе, посвященной результатам исследований- и их обсуждению, описаны полученные в соответствии с задачами и конкретными протоколами исследований экспериментальные данные и нроводено их обсуждение:. В частности, в препарате : правого предсердия крыс выявлена механоэлектрическая обратная связь, поскольку растяжение ткани в физиологическом диапазоне вызывает hump-like: деполяризацию7 на уровне APD90 или APD50, а снятие растяжения^устраняет hump-like деполяризацию. Эта деполяризация, является« stretch . induced деполяризацией (SID), и, определяется активацией: MGCs- поскольку ингибируется неселективным блокатором MGCs - гадолинием. В работе показано, что в: условиях, стандартного предрастяжения фрагмента правого предсердия крыс в 1 мН TNF-o! в концентрации 50 нг/мл вызывает hump-like деполяризацию на уровне APD50 и APD90 фазы реполяризации АР, а затем устойчивые аритмии, поскольку hump-like* деполяризация достигала критического уровня. Далее продемонстрировано^ что деполяризация, вызванная TNF-ce, является аналогом hump-like stretch induced деполяризации, и определяется работой MGCs, поскольку также ингибируется гадолинием. Эти аналоги hump-like stretch induced деполяризации и аритмищ вызванные TNF-o; устранялись также дискретным растяжением ткани. Далее в работе изучены NO-зависимые механизмы аналогов hump-like stretch induced деполяризации. В частности, показано, что донор NO SNAP в концентрации вызывает формирование hump-like деполяризации и аритмий, аналогичных тем, которые вызывает TNF-a Деполяризация, вызванная- SNAP, является аналогом stretch induced и определяется работой MGCs, поскольку ингибируется Gd . Деполяризация, вызванная повышением концентрации N0 посредством введения SNAP в концентрации, устраняется повышением концентрации N0, вызванным дополнительным введением SNAP до суммарной концентрации, или растяжением ткани, которое может также вызывать дополнительную продукцию N0 за счет активации NO-синтаз. У изолированных кардиомиоцитов SNAP в концентрации активирует MGCs и вызывает появление MG-токов без растяжения клеток и ингибирует MGCs у растянутых изолированных клеток. Наконец, продемонстрировано, что TNF-а активирует MGCs, вызывая hump-like stretch induced-like деполяризацию и аритмии, а последующее добавление SNAP их устраняет. Кроме того, показано, что при предварительном введении в физиологический раствор неселективного блокатора NO-синтаз L-NAME последующее введение TNF-ce не приводит к появлению деполяризации. На этом фоне растяжение ткани также не приводит к появлению hump-like stretch induced деполяризации. Предполагается, что механизм, лежащий в основе влияния TNF-ct, может заключаться в том, что этот цитокин активирует NO-синтазы, в результате чего увеличивается внутриклеточная концентрация оксида азота, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like деполяризации с последующей аритмией.

Работу заключают выводы, вытекающие из обобщения результатов экспериментов.

Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 28 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 159 источников.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Тянь Бо

выводы

1. В наших экспериментальных условиях на препарате правого предсердия крыс было подтверждено наличие механоэлектрической обратной связи. Растяжение ткани в физиологическом диапазоне до 2 мН вызывает hump-like деполяризацию на уровне APD90 или APD50. В первом случае hump-like деполяризация перерастает в экстра-потенциалы действия, во втором случае - развитие hump-like деполяризации совпадает с периодом абсолютной рефрактерности клетки и экстра-потенциалы действия возникают после фазы рефрактерности. Снятие растяжения устраняет humplike деполяризацию. В обоих случаях hump-like деполяризация, вызванная растяжением, является stretch induced деполяризацией (SID) и определяется активацией MGCs, поскольку ингибируется неселективным блокатором MGCs — Gd3+ или предотвращается предварительным введением Gd3+. В обоих случаях Gd 40 мкМ/л ингибирует вызванную растяжением hump-like SID, но не затрагивает форму потенциала действиями величину AF.

2. В условиях стандартного предрастяжения (1 мН) фрагмента правого предсердия крыс без его дальнейшего растяжения-TNF-ce.B' концентрации 50 нг/мл через 20 мин вызывает hump-like деполяризацию на уровне APD50 и APD90. Через 25 минут после введения TNF-a возникали устойчивые аритмии, поскольку hump-like деполяризация достигала Ес. На активность потенциал-управляемых ионных каналов, определяющих форму АР, TNF-a за время эксперимента влияния не оказывал.

3. Hump-like деполяризация, вызванная 50 нг/мл TNF-o; является

5 I аналогом hump-like SID, и определяется работой MGCs, поскольку Gd в концентрации 40 мкМ/л ингибировал hump-like деполяризацию, но не

Л I затрагивал форму АР и величину AF, а предварительное введение Gd предотвращало развитие hump-like деполяризации.

4. Аналоги hump-like SID и аритмии, вызванные действием 50 нг/мл TNF-a; устранялись дискретным растяжением ткани.

5. Донор NO SNAP (Зх КГ4 М/л) вызывает формирование hump-like деполяризации и аритмий, аналогичных тем, которые вызывает 50 нг/мл TNF-a. Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, является аналогом SID и определяется работой MGCs, поскольку Gd3+ (40 мкМ/л) ингибировал вызванную SNAP hump-like деполяризацию, но не затрагивал форму потенциала действия и величину AF, а его предварительное введение предотвращало развитие hump-like деполяризации.

6. Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации NO посредством введения SNAP (3x10"4 М/л), устраняется дополнительным повышением концентрации NO, вызванным вторичным введением SNAP до суммарной концентрации 6x10"4 М/л.

7. Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации N0 посредством введения SNAP (3x10"* М/л), устраняется растяжением ткани, которое вызывает дополнительную продукцию NO за счет активации NO-синтаз.

9. TNF-a (50 нг/мл) активирует MGCs, вызывая hump-like SID и аритмии, а последующее добавление SNAP в концентрации 3x10"4 М/л их устраняет.

10. При предварительном введении в физиологический раствор неселек-тивного блокатора NO-синтаз L-NAME в концентрации 10"* М/л и последующее введение TNF-a (50 нг/мл) не приводит к появлению hump-like

SID. На этом фоне растяжение ткани также не приводит к появлению humpS like SID.

11. Механизм, лежащий в основе влияния TNF-o; на биоэлектрическую активность кардиомиоцитов, может заключаться в том, что этот цитокин активирует NO-синтазы, в результате чего увеличивается внутриклеточная

127 концентрация NO, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like деполяризации с последующей аритмией.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Прежде всего, я обращаюсь со словами- благодарности к научному руководителю представленной диссертации, заведующему кафедрой фундаментальной и прикладной физиологии ГБОУ ВПО РНИМУ им.

Н.И.Пирогова профессору Камкину А.Г. за предоставленную возможность работать по тематике кафедры, за саму идею работы и помощь на всех этапах ее выполнения. Я также глубоко благодарен рецензентам работы профессору кафедры Дьяконовой И.Н. и доценту кафедры Лозинскому И.Т. за важные замечания при написании диссертации. Я благодарен ведущему научному сотруднику Кузмину B.C. и старшему научному сотруднику Абрамочкину Д.В. за обучение и помощь при работе с системой микроэлектродной регистрации. Я благодарю ведущего научного сотрудника Казанского.В.Е. за обучение и помощь при работе с системой patch-clamp. Я, несомненно, благодарен доценту Макаренко Е.Ю., доценту Лысенко H.H. за любезное согласие отредактировть написнный мной текст. Я хотел- бы поблагодарить старшего научного сотрудника Митрохина В.М. и аспиранта Калугина Л.Ю. за поддержку при выполнении работы.

Настоящее исследование выполнено при поддержке РФФИ (грант 09-04-01277-а), а также финансировано Министерством образования и науки РФ (Приказ №743 от 01.06.2010, Приложение, Мероприятие 4.4).

§ 3.17. Заключение

В целом, в настоящей работе изучена роль TNF-a; в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс, а также как на тканевом, так и на клеточном уровне показаны механизмы через которые реализуется эффект этого цитокина.

В частности, нами показано, что:

1) Растяжение ткани предсердия вызывает у кардиомиоцитов механоиндуцированные электрические абнормальности в виде hump-like деполяризации на уровне APD90 или на уровне APD50 фазы реполяризации АР. Если hump-like деполяризация на уровне APD90 фазы реполяризации АР достигает Ес, генерируются экстра-АР.

2) Hump-like деполяризация, вызванная растяжением, является stretch induced деполяризацией (STD), или hump-like stretch induced деполяризацией, и определяется активацией MGCs поскольку ингибируется неселективным блокатором MGCs Gd3+ и предотвращается предварительным введением Gd . Gd ингибирует вызванные растяжением абнормальности, но не затрагивает форму АР и величину AF.

3) В условиях стандартного предрастяжения (1 мН) фрагмента правого предсердия крыс без его дальнейшего растяжения TNF-ce через 20 мин вызывает электрические абнормальности АР на уровне APD50 и APD90 фазы реполяризации АР, которые проявлялись в виде hump-like деполяризации на фоне фазы реполяризации АР. Эти абнормальные АР возникали длительными или кратковременными паттернами, а в промежутках между которыми изредка наблюдались кратковременные паттерны АР типичной формы. Через 25 минут после введения TNF-a крыс возникали устойчивые аритмии, поскольку hump-like деполяризация достигала Ес. На потенциалуправляемые каналы, определяющие форму АР, TNF-o: за время эксперимента влияния не оказывал.

4) Hump-like деполяризация, вызванная TNF-o; является аналогом stretch induced деполяризации (Hump-like stretch induced-like деполяризация)

7 I и определяется работой MGCs, поскольку Gd ингибировал вызванные TNF-а абнормальности, но не затрагивал форму АР и величину AF, а его предварительное введение предотвращало развитие hump-like stretch induced-like деполяризации.

5) Дискретное растяжение ткани устраняло механоиндуцированные электрические изменения АР, в том числе аритмии, возникающие у кардиомиоцитов под действием TNF-ol

6) В подтверждение предположения, что эффект TNF-a реализуется через цепь N0, было показано, что донор NO - SNAP вызывает формирование hump-like деполяризации и аритмий, аналогичных тем, которые вызывал TNF-a. Hump-like деполяризация, вызванная SNAP, является аналогом stretch induced деполяризации (hump-like stretch induced

• Т ! like деполяризация) и определяется работой MGCs, поскольку Gd ингибировал вызванные SNAP изменения АР, но не затрагивал форму АР и величину AF, а его предварительное введение предотвращало развитие hump-like деполяризации.

7) Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации N0 посредством введения SNAP, устраняется дополнительным повышением концентрации N0, вызванным вторичным введением SNAP.

8) Hump-like деполяризация, вызванная повышением концентрации N0 посредством введения SNAP, устраняется дополнительным повышением 5 концентрации N0, вызванным растяжением ткани, которое активирует NOS.

9) SNAP активирует MGCs без растяжения изолированных клеток и ингибирует MGCs у растянутых изолированных клеток.

10) TNF-0! активирует MGCs, вызывая электрофизиологические изменения в развитии АР, а последующее добавление SNAP устраняет эффект.

11) При предварительном введении в физиологический раствор неселективного блокатора NO-синтазы L-NAME последующее введение TNF-œ не приводит к появлению изменений в развитии АР.

12) При предварительном введении блокатора NO-синтазы L-NAME с последующим введением TNF-a растяжение ткани на фоне этих соединений не приводит к появлению изменений в развитии АР.

Кроме того, изложенные результаты в намках экспериментов, связанных с влиянием NO на MGCs свидетельствуют о том, что оксид азота вовлечен в работу MGCs, причем N0 может открывать MGCs без растяжения клетки, но в его отсутствии проводимость MGCs невозможна даже при эффективном растяжении. Показано, что для реализации ответа клеток сердца на растяжение как источник NO наиболее важна NO-синтаза 3 типа (эндотелиальная NO-синтаза). Вместе с тем, необходимо отметить, что эффекты различных типов- NO-синтаз практически невозможно разделить фармакологически. Решением является использование нокаутных животных. Было показано, что в кардиомиоцитах мышей дикого типа, а также нокаутных по гену N0S1 и N0S2 MG-токи, возникающие на растяжение клеток, одинаковы и типичны для соответствующих значений растяжения. В кардиомиоцитах NOS37" мышей, напротив, деформация не приводила к индукции MG-токов, следовательно, NOS 3 наиболее важна как источник NO для ответа миоцитов на растяжение [88].

Таким образом, механизм, лежащий в основе влияния TNF-q; может заключаться в том, что TNF-o; активирует NO-синтазы, например, NOS3, в результате чего увеличивается внутриклеточная концентрация N0, что приводит к активации MGCs, а это вызывает появление hump-like stretch induced-like деполяризации на уровне APD90, которая, достигая порога, вызывает генерацию экстрапотенциалов, переходящих в стабильные аритмии.

§ 3.18. Технические особенности (ограничения).

Технические особенности исследований подобного плана стандартна и, будучи объективными, мы не можем на ней не остановиться.

1) Растяжение ткани в идет не равномерно.

2) Из-за трехмерной клеточной организации структуры ткани часть клеток при растяжении может растягиваться, а часть сжиматься. На часть клеток при растяжении воздействия может вообще не быть.

3) В большинстве случаев мы регистрируем появление SID на уровне APD90, но из-за наличия щелевых контактов между клетками и определенной возможности выравнивания потенциала, не все клетки достигают порога. Поэтому мы не видим так часто экстрасистолы, как это бывает при работе на изолированной клетке. Более того, в ряде случаев при регистрации в одном препарате на части клеток мы наблюдаем типичные механоиндуцированные альтерации - дополнительные пики и синхронное пролонгирование AF. В том случае, когда большинство клеток в препарате растягивается и SID достигает порога, регистрируется экстрасистола. Но следует отметить, что некоторые клетки в этом же препарате интактны к растяжению. Вероятно, оно до них просто не доходит.

4) В здоровом сердце появление экстрасистол — редкое явление, поскольку существует механизм стабилизации потенциала, основанный на контактах между кардиомиоцитами и фибробластами. При растяжении у кардиомиоцита появляется SID, но одновременно фибробласты гиперполяризуются, и это один из механизмов, противодействующих в норме развитию механоиндуцированных аритмий. Тем не менее, эти проблемы общеизвестны и достаточно легко вычленяются.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тянь Бо, Москва

1. Гмурман В.Е. (1966) Введение в теорию вероятности и математическую статистику М.: Высшая школа, 379 с.

2. Гоффман Б., Крейнфилд П. (1962) Электрофизиология сердца. М.: Иностранная литература, 390 с.

3. Камкин А.Г., Кирищук С.И., Киселева И.С. (2011) Метод «patch clamp». Физиология. Руководство к экспериментальным работам. Под редакцией А.Г.Камкина и И.С.Киселевой. М.: ГЭОТАР-Медиа, 58-97.

4. Камкин А.Г., Киселева И.С. (2000) Механоэлектрическая обратная связь в здоровом сердце и сердце с некоторыми патологиями. Успехи физиологических наук. 31:51-78.

5. Камкин А.Г., Киселева И.С. (2008) Физиология и молекулярная биология мембран клеток. М.: Академия, 586 стр.

6. Камкин А.Г., Киселева И.С., Ярыгин В.Н. (2003) Механоэлектрическая обратная связь в сердце. М.: Натюрморт, 351 стр.

7. Камкин А.Г., Киселева И.С., Ярыгин ВН. (2001) Ионные механизмы механоэлектрической обратной связи у клеток сердца. Успехи физиологических наук. 32 (2): 75-104.

8. Ю.Качалов Ю:П., Гнетов A.B., Ноздрачев А.Д. (1980) Металлический микроэлектрод. Л.: Наука, 160 стр.

9. Ковальчук Л.В., Шевченко О.П. (2010) Кардиоиммунология: новый взгляд на природу кардиоиммунных взаимоотношений. Вестник РГМУ, 1: 6-10.

10. Кожечкин С.Н. (1975) Микроэлектроды. В кн: Приборы и методы для микроэлектродного исследования клеток. Пущино: ИБФ АН СССР, 62-83.

11. Крастс И.В. (1975) Микроинъекция. В кн: Приборы и методы для микроэлектродного исследования клеток. Пущино: ИБФ АН СССР, 136146.

12. Крастс И.В. (1975) Общая блок-схема установки и методы исследования клеток микроэлектродной техникой. В кн: Приборы и методы для микроэлектродного исследования клеток. Пущино: ИБФ АН СССР, 42-62.

13. Митропольский А.К. (1971) Техника статистических вычислений. М.: Наука.

14. Новиков И.И. (1975) Нервы и сосуды сердца. Минск: Наука и техника, 151 стр.

15. Первис Р. (1983) Микроэлектродные методьг внутриклеточной регистрации и ионофореза. М.: Мир; 26-27, 40. (Примечание переводчиков).

16. Червова И.А., Павлович Е.Р. (1979) Морфология основных отделов проводящей сис-темы сердца крысы. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 77 (8): 67-77.

17. Akay М, Craelius W (1993) Mechanoelectrical feedback in cardiac myocytes from stretch-activated ion channels. IEEE-Trans-Biomed-Eng 40(8): 811-816.

18. Alloattia G, Pennaa C, DeMartinoa A et al (1999) Role of nitric oxide and platelet-activating factor in cardiac alterations induced by tumor necrosis factor-a in the guinea-pig papillary muscle. Cardiovasc Res 41:611-619.

19. Anversa P, Beghi C, Kikkawa Y, Olivetti G (1986) Myocardial infarction in rats: infarct size, myocyte hypertrophy, and1 capillary growth. Circ Res 58: 2637.

20. Anversa P, Beghi C, McDonald SL, Levicky V, Kikkawa Y, Olivetti G (1984) Morphometry of right ventricular hypertrophy induced by myocardial infarction in the rats. Am J Pathol 116: 504-513.

21. Aronson RS, Ming Z (1993) Cellular mechanisms of arrhythmias in hypertrophied and failing myocardium. Circulation. 83 (Suppl.VII): 76-83.

22. Befeler B. (1978) Mechanical stimulation of the heart: its therapeutic value in tachyarrhythmias. Chest 73: 832-838.

23. Boluyt MO, Bing OHL, Lakatta EG (1995) The ageing spontaneously hypertensive rat as a model of the transition from stable compensated hypertrophy to heart failure. Europ Heart J 16: 19-30.

24. Bougaki M, Searles RJ, Kida K, Yu J, Buys ES, Ichinose F (2010) NOS3 protects against systemic inflammation and myocardial dysfunction in murine polymicrobial sepsis. Shock 34(3):281-290.

25. Bradley JR (2008). TNF-mediated inflammatory disease. J Pathol 214 (2): 149-160.

26. Brooks C, Lu H (1972) The sinoatrial pacemaker of the heart. Springer Verlag.

27. Cai G, Freeman GJ (2009) The CD 160, BTLA, LIGHT/HVEM pathway: a bidirectional switch regulating T-cell activation. Immunol Rev 229(1 ):244-258.

28. Calabrese V, Cornelius C, Rizzarelli E, Owen JB, Dinkova-Kostova AT, and Butterfield DA (2009) Nitric Oxide in Cell Survival: A Janus Molecule. Antioxid. Redox Signal 11: 2717-2739.

29. Calkins H, Rafel E, Leon A, Kalbfleisch S, Borganelli M^, Langberg J, Morady F (1992) Effect of the atrioventricular relationship on arial refractoriness in humans. PACE 15: 771-778-.

30. Calvert A, Lown B, Gorlin R (1977) Ventricular premature beats and anatomically defined heart disease. Am J-Cardiol 39: 627-634.

31. Chen X, Oppenheim JJ (2011) The phenotypic and functional consequences of tumour necrosis factor receptor type 2 expression on CD4(+) FoxP3(+) regulatory T cells. Immunology 133(4): 426-433

32. Cheng LX, Linz K, Cooper P, Kohl P (1999) Bi-directional stretch of patch-clamped rabbit sino-atrial node cells using hydraulic displacement of horizontally mounted carbon fibres. J Physiol (London) 521: 5P-6P:

33. Conwell JA, Cocalis MW, Erickson LC (1993) EAT to the beat: 'ectopic' atrial tachycardia caused by catheter whip. Lancet 342: 740.

34. Craelius W (1993) Stretch-activation of rat cardiac myocytes. Exp Physiol 78: 411-423.

35. Cranefield PF, Greenspan K (1960) The role of oxygen uptake on quiescent cardiac muscle. J Gen Physiol 44 N (2): 235-249.

36. Cranefield PF(1977) Action potentials, afterpotentials, and arrhythmia's. Circ Res 41: 415-423.

37. Dean JW, Lab MJ (1989) Arrhythmia in heart failure: role of mechanically induced changes in electrophysiology. Lancet 1: 1309-1312.

38. Dinarello C (2000) Proinflammatory cytokines. Chest 118: 503-508.

39. Feron O, Belhassen L, Kobzik L, Smith TW, Kelly RA, Michel T. (1996) Endothelial nitric oxide synthase targeting to caveolae. Specific interactions with caveolin isoforms in cardiac myocytes and endothelial cells. J Biol Chem 271:22810-4.

40. Finkel MS, Oddis CV, Jacob TD, Watkins SC, Hattler BG, Simmons RL (1992) Negative inotropic effects of cytokines on the heart mediated by nitric oxide. Science 257(5068):387-389.

41. Fishbein MC, MacLean D, Maroko PR. (1978) Experimental myocardial infarction in the rat. Am J Pathol 90: 57-70.

42. Frank O (1895) Zur dynamik des herzmuskels. Ztschr Biol 32: 370.

43. Franz MR (1996) Mechano-electrical feedback in ventricular myocardium. Cardiovasc Res 32.: 15-24.

44. Franz MR, Burkhoff D, Yue DT, Sagawa K (1989) Mechanically induced action potential changes and arrhythmia in isolated and in situ canine hearts. Cardiovasc Res 23:213-223.

45. Franz MR, Cima R, Wang D, Profitt D, Kurz R (1992) Electrophysiological effects of myocardial stretch and mechanical determinants of stretch-activated arrhythmias. Circulation 86: 968-978.

46. Franz MR (1996) Mechano-electrical feedback in ventricular myocardium Cardiovasc Res 32: 15-24.

47. Goldberg E (1977) Mechanical factors and the electrocardiogram. Am Heart J 93: 629-644.

48. Goldhaber JI, Kim KH, Natterson PD, Lawrence T, Yang P, Weiss JN (1996) Effects of TNF-alpha on Ca2+.i and contractility in isolated adult rabbit ventricular myocytes. Am J Physiol 271: 1449-1455.

49. Guski H, Meyer R, Fernandez-Britto JE (1991) Morphometric, histochemical and autoradiographic studies on myocardial cells in experimental cardiac hypertrophy and ischemia. Exp Pathol 41: 79-97.

50. Halpern MH (1951) The dual blood supply of the rat heart. Amer J Anat 101. N 1: 1-16.

51. Halpern MH (1955) Sino-atrial node of the rat heart. Anat rec 123 N 4: 425435.

52. Hansen DE, Borganelli M, Stacy GP Jr, Taylor LK (1991) Dose-dependent inhibition of stretch-induced arrhythmias by gadolinium in isolated canine ventricles. Evidence for a unique mode of antiarrhythmic action. Circ Res 69: 820-831.

53. Hansen DE, Stacy GP Jr, Taylor LK, Jobe RL, Wang Z, Denton PK, Alexander J Jr (1995) Calcium- and sodium-dependent modulation of stretch-induced arrhythmias in isolated canine ventricles. Am J Physiol 268: H1803-H1813.

54. Hansen DE (1993) Mechanoelectrical feedback effects of altering preload, afterload and ventricular shortening. Am J Physiol 264: H423-H432.

55. Hart G (1993) The cardiac ventricular myocyte as a substrate for sudden death. The regional lecture in Bath. J R Coll Physicians Lond 27: 428-434.

56. Hart G (1994) Cellular electrophysiology in cardiac hypertrophy and failure. Cardiovasc Res 28: 933-946.

57. Hoffman BE, Cranefield PF, Lepeschkin E, Surawicz B (1959) Comparison of cardiac monophasic action potentials recorded by intracellular and suction electrodes. Am J Physiol 196: 1297-1301.

58. Holmes J, Kubo SH, Gody RJ, Kligfield P (1985) Arrhythmia in ischemic and nonischemic dilated cardiomyopathy: prediction of mortality by ambulatory electrocardiography. Am J Cardiol 55: 146-151.

59. Hu H, Sachs F (1996) Mechanically activated currents in chick heart cells. J Membr Biol 154 (3): 205-216.

60. Hu H, Sachs F (1997) Stretch-activated ion channels in the heart. J Mol Cell Cardiol 29: 1511-1523.

61. Isenberg G, Kazanski V, Kondratev D, Gallitelli MF, Kiseleva I, Kamkin A (2003) Differential effects of stretch and compression on membrane currents and Na+.c in ventricular myocytes. Prog Biophys Mol Biol 82(l-3):43-56.

62. Janse M, Witt A (1989) Electrophysiological mechanisms of ventricular arrhythmias resulting from myocardial ischaemia and infarction. Physiological Reviews 69: 1049-1155.

63. Janse MJ (1992) Reentrant arrhythmias. In: Fozzard HA, Haber E, Jennings RB, Katz AM (Eds.), The Heart and Cardiovascular System. Ravens Press Ltd, New York : 2055-2094.

64. Janse MJ (1997) Why does atrial fibillation occur? European Heart Journal 18: C12-C18.

65. January CT, Moscucci A (1992) Cellular mechanisms of early afterdepolarizations. Ann N Y Acad Sei 644: 23-32.

66. Kamkin A, Kiseleva I, Husse B, Isenberg G (2000) Mechanical activation of currents through non-selective cation channels causes arrhythmias: High sensitivity in myocytes from failing heart. Europ J Physiol 493(6): R308.

67. Kamkin A, Kiseleva I, Isenberg G (2000) Stretch-activated currents in ventricular myocytes: amplitude and arrhythmogenic effects increase with hypertrophy. Cardiovasc Res 48: 409-420.

68. Kamkin A, Kiseleva I, Isenberg G (2003) Ion selectivity of stretch-activated cation currents in mouse ventricular myocytes. Pflugers Arch — Europ J Physiol 446(2): 220-231. . .

69. Kamkin A, Kiseleva I, Wagner KD, Böhm J, Theres H; Günther J, Scholz H (2003) Characterization of stretch-activated ion currents in isolated atrial myocytes from human hearts. Pflugers Arch. 446(3):339-346.

70. Kamkin A, Kiseleva I, Wagner KD, Leiterer KP, Theres H, Gunther J, Lab MJ (2000) Mechano-electric feedback in right atrium after left ventricular infarction in rats. J Mol Cell Cardiol 32: 465-477.

71. Kamkin A, Kiseleva I, Wagner KD, Theres H, Leiterer KP, Gunther J, Lab MJ (1998) Mechanoelectric feedback in right atrium after ventricular infarction in rats. Eur J Physiol 435(6): 020-4/R79.

72. Kamkin A, Kiseleva I, Wagner K.D, Leiterer K.P., Theres H., Gunther J., Lab MJ (2000) Mechano-electric feedback in right atrium after left ventricular infarction in rats. J Mol Cell Cardiol 32: 465-477.

73. Kamkin A, Kiseleva I (2008) Mechanosensitive Ion Channels. Springer: 380.

74. Kamkin A, Kiseleva I (2009) Mechanosensitivity of Nervous System. Springer: 347.

75. Kamkin A, Kiseleva I (2010) Mechanosensitivity of the Heart. Springer: 485.

76. Kamkin A, Kiseleva I (2011) Mechanosensitivity and Mechanotransduction. Springer, (in press)

77. Kamkin A, Kiseleva I, Isenberg G (2000) Stretch-activated currents in ventricular myocytes: amplitude and arrhythmogenic effects increase with hypertrophy. Cardiovasc Res 48: 409-420.

78. Kaufmann RL, Lab MJ, Hennekes R, Kraue H (1971) Feedback ineraction of mechanical and electrical events in the isolated mammalian ventricular myocardium (cat papillary muscle). Eur J Physiol 324: 100-123.

79. Keystone EC, Ware CF (2010) Tumor necrosis factor and anti-tumor necrosis factor therapies. J Rheumatol Suppl 85:27-39.

80. Keystone EC, Ware CF (2010) Tumor necrosis factor and anti-tumor necrosis factor therapies. J Rheumatol Suppl. 85:27-39.

81. Kiseleva I, Kamkin A, Pylaev A,, Kondratjev D, Leiterer KP, Theres H, Wagner KD, Persson PB, Giinther J'(1998) Electrophysiological properties of mechanosensitive atrial fibroblasts from chronic infarcted rat hearts. J Mol Cell Cardiol 30: 1083-1093.

82. Kiseleva I, Kamkin A, Wagner K-D, Theres H, Ladhoff A, Scholz H, Gunther J, Lab MJ (2000) Mechano-electric feedback after left ventricular infarction in rats Cardiovasc Res 45: 370-378.

83. Kjekshus J (1990) Arrhythmias and mortality in congestive heart failure. Am J Cardiol 65: 142-148.

84. Klein LA, Miles WM, Zipes DP (1990) Effect of atrioventricular interval during pacing or reciprocating tachycardia on atrial size, pressure and refractory period: contraction-excitation feedback in human atrium. Circulation 82: 60-68.

85. Kovalchuk LV, Khoreva MY, Nikonova A, Kazanski VE, Lozinsky I, D'iakonova IN, Kamkin A (2012) Mechanical Stretching of Cells of Different Tissues: The Role of Mediators of Innate Immunity. Mechanosensitivity in Cells and Tissues 5: 35-58. (in press)

86. Lab MJ, Dean J (1991) Myocardial mechanics and arrhythmia. J Cardiovasc Pharmacol 18 (Suppl 2): S72-S79.

87. Lab MJ, Dean JW (1989) Mechano-electric feedback: prevalence and relevance. In: Sideman, Bayer, eds. Analysis and Simulation of the Cardiac System. The Hague: Martinus Nijhoff.

88. Lab MJ (1968) Is there mechano-electric transduction in cardiac muscle? The monophasic action potential of the frog ventricle during isometric and isotonic contraction with calcium deficient perfusions. S Afr J Med Sci 33:60.

89. Lab MJ (1978) Depolarization produced by mechanical changes in normal and abnormal myocardium. J Physiol (London). 284: 143P-144P.

90. Lab MJ (1978) Mechanically dependent changes in action potentials recorded from the intact frog ventricle. Circ res 42: 519-528.

91. Lab MJ (1982) Contraction-excitation feedback in myocardium. Circ Res 50: 757-766.

92. Lab MJ. (1996) Mechanoelectric feedback (transduction) in heart: concepts and implications. Cardiovasc Res 32(1): 3-14.

93. Lacampagne A, Gannier F, Argibay J, Gamier D, Le Guennec JY (1994) The stretch-activated ion channel blocker gadolinium also blocks L-type calcium channels in isolated ventricular myocytes of the guinea-pig. Biochim Biophys Acta 1191: 205-208.

94. Lammerich A, Bohm J, Schimke I, Wagner KD, Storch E, Gunther J (1996) Effects of hypoxia, simulated ischemia and reoxygenation on the contractile function of human atrial trabeculae. J Mol Cell Biochem 160/16P: 143-151.

95. Melax FI, Leeson TS>(1970) Fine structure of the sinus node in the rat heart. Canad J Zool 48 N 4: 837-839.

96. Merrillees NCR (1974) The fine structure of the sinus node in the rat. Advances in cardiology 12: 34-44.

97. Murgatroyd F, Camm AJ (1993) Atrial arrhythmias. Lancet 341: 13171322.

98. Nakayama H, Bodi I, Correll RN, Chen X, Lorenz J, Houser SR, Robbins J,f j

99. Schwartz A, Molkentin JD (2009) alpha lG-dependent T-type Ca~ current antagonizes cardiac hypertrophy through a NOS3-dependent mechanism in mice. J Clin Invest 119(12):3787-3796.

100. Nazir SA, Dick DJ, Lab MJ (1995) Mechanoelectric feedback and arrhythmia in the atrium of the isolated, Langendorff-perfused guinea pig hearts and its modulation by streptomycin. J Physiol (London) 483: 24P-25P.

101. Nazir SA, Lab MJ (1996) Mechanoelectric feedback in the atrium of the isolated guinea-pig heart. Cardiovasc Res 32: 112-119.

102. Nazir SA, Murphy CF, Horner SM, Dick DJ, Harrison FG, Lab MJ (1994) Direct evidence for the operation of mechanoelectric feedback in the atrium of the anaesthetised pig heart. J Physiol (London) 479: 131P.

103. Nedwin GE, Naylor SL, Sakaguchi AY, Smith D, Jarrett-Nedwin J, Pennica D, Goeddel DV, Gray PW (1985) Human lymphotoxin and tumor necrosis factor genes: structure, homology and chromosomal localization. Nucleic Acids Res 13 (17): 6361-6373.

104. Nedwin GE, Naylor SL, Sakaguchi AY, Smith D, Jarrett-Nedwin J, Pennica D, Goeddel DV, Gray PW (1985) «Human lymphotoxin and tumor necrosis factor genes: structure, homology and chromosomal localization». Nucleic Acids Res 13 (17): 6361-73.

105. Noble D (1992) OXSOFT HEART program manual. V.3.8. OXSOFT Ltd. Oxford.

106. Old LJ (1985) «Tumor necrosis factor (TNF)». Science 230 (4726): 630632.

107. Pamukcu B, Lip GY, Snezhitskiy V, Shantsila E (2011) The CD40-CD40L system in cardiovascular disease. Ann Med 43(5):331-340.

108. Patterson SW, Piper H, Starling EH (1914) The regulation of the heart beat. J Physiol (London) 48: 465-513.

109. Patterson SW, Starling EH< (1914) On the mechanical factors which determine the output of the ventricles. J Physiol (London) 48: 357-379.

110. Pfeffer JM, Pfeffer MA, Fletcher PJ, Braunwald- E (1991) Progressive ventricular remodeling in rat with myocardial infarction. Am J Physiol 260: H1406-H1414.

111. Pfeffer MA, Braunwald E (1990) Ventricular remodeling after myocardial infarction. Circulation 81: 1161 -1172.

112. Pfeffer MA, Pfeffer JM, Fishbein MC, Fletcher PJ, Spadaro J, Kloner RA, Braunwald E (1979) Myocardial infarct size and ventricular function in rats. CircRes 44: 503-512.

113. Prabhu SD (2004) Cytokine-induced modulation of cardiac function. Circ Res 95(12): 1140-53.

114. Purves RD (1981) Microelectrode methods for intracellular recording and ionophoresis. Acad Press Publ London, NY, Toronto, Sydney, San-Francisco.

115. Pye PM, Cobbe SM (1992) Mechanisms of ventricular arrhythmias in cardiac failure and hypertrophy. Cardiovasc Res 26: 740-750.

116. Qin D, Zhang Z-H, Caref EB, Boutjdir M, Jain P, El-Sherif N (1996) Cellular and ionic basis of arrhythmias in postinfarction remodeled ventricular myocardium. Circ Res 79: 461-473.

117. Reiter MJ (1996) Effects of mechano-electrical feedback: potential arrhthymogenic effect in patients with congestive heart failure. Cardiovasc Res 32:44-51.

118. Rook MB (1991) Gap junctions between heart cells in vitro: electrophysiological, ultrastructural, and immunocytochemical correlates. Doctoral Thesis. Netherlandes, Amsterdam, Academisch Medisch Centrum.

119. Rook MB, Jongsma HJ, Jonge de B (1989) Single channel currents of homo-and heterologous gap junctions between cardiac fibroblasts and myocytes. Eur J Physiol 414: 95-98.

120. Ruknudin A, Sachs F, Bustamante JO (1993) Stretch-activated ion channels in tissue-cultured chick heart. Am J Physiol 264: H960-H972.

121. Sachs F (1994) Modeling mechanical-electrical transduction in the heart. In: Mow VC, Guliak F, Tran-Son-Tay R, Hochmuth RM (Eds). Cell Mechanics and Cellular Engineering. NY: Springer Verlag: 308-328.

122. Sarubbi B, Ducceschi V, Santangelo L, Iacono A (1998) Arrhythmias in patients with mechanical ventricular dysfunction and myocardial stretch: role of mechano-electric feedback. Canadian J Cardiol 14: 245-252.

123. Sasaki N, Mitsuiye T, Noma A (1992) Effects of mechanical stretch on membrane currents of single ventricular myocytes of guinea-pig heart. Jpn J Physiol 42: 957-970.

124. Shepherd N, Vornanen M, Isenberg G,(1990) Force measurements from voltage-clamped guinea pig ventricular myocytes. Am Jn Physiol 258: H452-H459.

125. Sideris DA (1987) The importance of blood pressure in the emergence of arrhythmias. Europ Heart J 8 (SuppI D): 129-131.

126. Sigurdson W, Ruknudin A, Sachs F (1992) Calcium imaging of mechanically induced fluxes in tissue-cultured chik heart: role of stretch-activated ion channels. Am J Physiol 262: HI 110-H1115.

127. Singer D, Ten-Eick R, De-Boar A, Dreifus L, Likoff W (1973) Electrophysiological correlates of human atrial tachyarrhythmias. In: Cardiac Arrhythmias. New York: Grune-Stratton: 97-110.

128. Sokabe M, Nunogaki K, Naruse K, Soga H (1993) Mechanics of patch clamped and intact cell-membranes in relation to SA channel activation. Jpn J Physiol 43 (Suppl. 1): S197-S204.

129. Starling EH (1918) The Linacre Lecture on law of the heart. Given at Cambridge. London. Longmans, Green & Co.

130. Taggart P, Sutton P, Lab M, Runnalls M, O'Brien W, Treasure T (1992) Effect of abrupt changes in ventricular loading on repolarization induced by transient aortic occlusion in humans. Am J Physiol 263(3 Pt 2): H816-H823.

131. Taggart P (1996) Mechano-electric feedback in human heart. Cardiovasc Res 32: 38-43.

132. Tasaki K, Tsukahara Y, Ito S, Wayner MJ, Yu WY (1968) A simple, direct and rapid method for filling microelectrodes. Physiol Behav 3: 10091010.

133. Tavi P, Weckstrom M (1995) Stretch-induced electrophysiological chances in rat atrial myocyies. J Physiol (London) 487: 147P.

134. Taylor JM (1980) Observations on the sinoatrial nodal artery of the rat. J Anat 130 N4: 821-831. .

135. Verstrepen L, Bekaert T, Chau TL, Tavernier J, Chariot A, Beyaert R (2008) TLR-4, IL-1R and TNF-R signaling to NF-kappaB: variations on a common theme. Cell Mol Life Sci 65(19):2964-2978.

136. Wang J, Wang H, Zhang Y, Gao H, Nattel S, Wang Z (2004) Impairment of HERG K+ channel function by tumor necrosis factor-alpha: role of reactive oxygen species as a mediator. J Biol Chem 279(14): 13289-13292.

137. Wang J, Wang H, Zhang Y, Gao II, Nattel S, Wang Z (2004) Impairment of I IERG K+ channel function by tumor necrosis factor-alpha: role of reactive oxygen species as a mediator. J Biol Chem.279(l4): 13289-13292. .

138. Weitbrecht M,. Schaper J, Zankcr K,. Blumel G, Mathes P (1983) Moiphology and mitochondrial function of the surviving myocardium following myocardial infarction in/the cat. Basic Res Cardiol 78: 423-434.

139. West TC (1955) Ultramicroelectrode recording; from the cardiac pacemaker. J Pharmacol Exp Ther 115(3): 283-290.

140. Wit A, Rosen M, Joseophson M, Wellens II (1984) Cellular electrophysiology of cardiac arrhythmias. In: Tachycardias: Mechanisms, Diagnosis, Treatment. Philadelphia:-Lea and Febiger : 9-100.

141. Woodbury JW, Braty AI (1956) Intracellular recording from working tissues with a flexibly mounted ultra-microelectrode. Aceince 123 N 3186: 100.

142. Yamashita T, Oikawa N, Murakawa Y, Nakajima T, Omata M, Inoue H1994) Contraction-excitation feedback in atrial reentry: role of velocity of mechanical stretch. Am J Physiol 267: H1254-H1262.

143. Zabel M, Koller BS, Sachs F, Franz MR (1996) Stretch-induced voltage changes in the isolated beating heart: importance of the timing of stretch and implications for stretch-activated ion channels. Cardiovasc Res 32: 120-130.

144. Zeng T, Bett GCL, Sachs F (2000) Stretch-activated whole cell currents in adult rat cardiac myocytes. Am J Physiol 278(2): H548-H557.

145. Zhang YH, Youm JB, Sung HK, Lee SH, Ryu SY, Lee SH, Ho WK, Earm YE (2000) Stretch-activated and background non-selective cation channels in rat atrial myocytes. J Physiol (London) 523 (3): 607-619.

Информация о работе

Тянь Бо
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 03.03.01

Диссертация

Роль TNF-α в регуляции механоэлектрической обратной связи в правом предсердии крыс - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы