Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль транспорта ионов хлора в регуляции объема иннервированных и денервированных мышечных волокон млекопитающих

ВАК РФ 03.00.22, Криобиология

Автореферат диссертации по теме "Роль транспорта ионов хлора в регуляции объема иннервированных и денервированных мышечных волокон млекопитающих"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РСФСР КАЗАНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ имени С. В. КУРАШОВА

(Г> :г■ А'

На правах рукописи

СИТДИКОВ РУСТЕМ ФАРИТОВИЧ

УДК 612. 815

РОЛЬ ТРАНСПОРТА ИОНОВ ХЛОРА В РЕГУЛЯЦИИ ОБЪЕМА ИННЕРВИРОВАННЫХ И ДЕНЕРВИРОВАННЫХ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН МЛЕКОПИТАЮЩИХ

03. 00. 22 — медицинская биология

А втореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

КАЗАНЬ - 1992

Работа выполнена в Казанском государственном медицинском институте им. С. В. Курашова

Научный руководитель: доктор медицинских наук,

профессор Г. И. ПОЛЕТАЕВ

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор Е. Е. НИКОЛЬСКИЙ; кандидат биологических наук, доцент С. С. ХИРУГ

Ведущее учреждение — институт общей патологии и патофизиологии (г. Москва)

Защита состоится ,_"_1992 г.

в_час. на заседании специализированного Совета Д 084. 29. 03

при Казанском ордена Трудового Красного Знамени государственном медицинском институте им. С. В. Курашова (420012, г. Казань, ул. Бутлерова, 49).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке института (ул. Бутлерова, 496).

Автореферат разослан ,__*_1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат медицинских наук

Р. X. АЛМЕДЗЯНОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Известно, что на трансмембранных перемощениях ионов натрия, калия и хпора основана способность некоторых клеток млекопитающих восстанавливать сбой объем при изменениях осмолярности наружной среды (Верепинов A.A., Марахова И.И.,1988). Так, н кпет-ках крови и в нейрогпиальйых клетках млекопитающих существует система Ыча+, К+, 2С1--снмпорта, акгизносгь которой зависит от осмотического давления в наружном растворе ( Hoßßflicthn. BJ(.t ). Работа этого переноса приво-

дит к накоплению п цитоплазме клеток осмотически активных ионов натрия, калия и хпора, что, в свою очередь, вызывает трансмембранные перемещения воды и изменение клеточного объема ^Веренинов A.A., Марахова И.И., 1988).

Несмотря на интенсивное изучение транспорта ионов в скелетных мышцах, механизмы регуляции объема мышечных волокон, основанные на грансмембрапных перемещениях электролитов, остаются практически неизученными. Неясно, способны пи мышечные волокна млекопитающих, подобно некоторым другим клеткам, поддерживать свой объем при изменении осмотического давления в наружной среде. Неизвестны конкретные ионные механизмы регуляции объема мышечных волокон в неизо тонических средах, а также влияние двигательной иннервации на работу этих механизмов.

Транспорт ионов через мышечную мембрану находится под контролем со стороны мотонейронов ( tycAxdfe J.J., 1983). Поскольку грансмембраннью перемещения осмотически активных ионов натрия, калия и хпора лежат в основе регуляции внутриклеточного содержания воды, и, следовательно, объема клеток, закономерно предположить, что нарушение нейрогрофического контроля может привести к нарушению регуляции объема мышечных волокон в неизоуонических средах. Изменения в работе механизмов, ответственных за перераспределение электролитов между саркоплазмой и средой при изменении осмолярности раствора, могут играть важную роль в развитии постденерзационного синдрома. В связи со всем вышесказанным, вопрос об ионных механизмах регуляции объема мышечных волокон в неиэотоничных средах и их

контроле со стороны нервной системы приобретает особую актуальность.

В скелетных мышечных волокнах млекопитающих показано существование натрий- и капийзависимого механизма аккумуляции попов хлора, аналогичного системам активного транспорта С обнаруженным в клетках крови и нейрогли-альпых клетках млекощтщЩШГТУразаев А.Х. и соавт.,1987 ¡U '11 С 5 C¡. i,., áet$~W- ~J.t 1987). Возможно,

что в мышечных волокнах млекопитающих активный транспо ионов хлора играет определенную роль в регуляции объема поды в саркоплазме при изменениях осмотического давлеит в наружной среде.

Цель и задачи исследования. Целью работы было выяв' ленне механизма регуляции объема мышечных волокон мпек< питающих в неизотоннчпых средах и научение влияния лвигл тельного нерва на этот механизм. В этой связи были поста пены конкретные задачи исследования:

1) изучить динамику изменения объема мышечных болс кон в неизотопичных средах;

2) .зучпть роль хлорного транспорта в регуляции обье ма мышечных волокон;

3) изучить влияние перерезки двигательного нерва на механизм регуляции обьема мышечных волокон.

] 1аучная _нОЕУ1зна. В работе впервые установлено, что скелетные мышечные волокна млекопитающих способны восстанавливать свой объем, сниженный в среде с повышенным осмотическим давлением. Повышение осмопярности раствора приводит в иннервированных мышечных волокнах к актиоанш фуроеомидчувсгвитепьиого №а+, К+, 2С1~-симпорга, что вызывает увеличение содержания осмотически активных частиц и воды п саркоплазме.

Впервые показано, что механизм регуляции объема мы шечных волокон млекопитающих находится под контролем со стороны двигательного нерва. Депервированные мышечные в ломка не восстанавливают свой объем, сниженный в гиперо-смолярном растворе из-за того, что активный хлорный трап спорт в них утрачивает способность усиливать свою работу в отпет на повышение осмолярпости наружной среды.

Показано, что иннервированные мышечные волокна не восстанавливают свой объем, увеличенный в среде с пониженным осмотическим давлением. Денервированные мышечные волокна способны снижать свой объем, увеличенный в гипоосмо-1ярном растворе. Понижение осмотического давления в наружной среде нарушает способности С1~-симлорта контролировать концентрацию осмотически активных ионов в саркоплазме де-шрвированных мышечных волокон. Этот эффект связан с повышением хлорной проводимости мышечной мембраны, шунтирующей работу хлорного транспорта, который, как известно, активируется после перерезки двигательного нерва ^Ураза-эв А.Х. и соавт., 1987).

Положения^ выносимые на защиту.

1) Волокна диафрагмальной мышцы крысы способны восстанавливать сниженный в гнперосмолярной среде объем. Механизмом восстановления объема мышечных волокон является активация фуросемидчувствигельного хлорного транспорта в этвет на повышение осмоляриости среды.

2) Способность мышечных волокон крысы поддерживать :вой объем при изменении осмотического давления в наружной среде находится под влиянием со стороны двигательного нерва, которое осуществляется через регуляцию фуросемпд-^увствитепьного хлорного транспорта.

Научно-практическая ценность. Выявлен механизм поддержания внутриклеточного объема воды в мышечных волокнах млекопитающих при повышении осмоляриости наружной зреды. Таким механизмом является активный фуросемидчув-итвительный хлорный транспорт, способный усиливать свою работу в ответ на повышение осмотического давления в наружном растворе.' Получены новые данные о функциональных свойствах мышечных волокон, находящихся под влиянием двигательного нерва. Выяснено, что механизм регуляции объема мышечных волокон в пеизотоническпх средах находится под контролем со стороны двигательной шшермацни. Доказано, *то влияние мотонейронов на способность мышечных волокон поддерживать свой объем при повышении или понижении осмоляриости среды осуществляется через регуляцию хлорного транспорта. Получены данные, раскрывающие механизмы ¡ю-гуляции хлорного переноса. Практическая ценность работы

'заключается в том, что полученные данные могут быть использованы при объяснении патогенеза и разработке способов печения врожденных и приобретенных нейрогенных мио-дистрофий. '

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на Всесоюзном симпозиуме по биофизике и биохимии биологической подвижности ( Тбилиси, 1990); на Всесоюс ном симпозиуме по ионным каналам в биологических мембра. нах (Москва, 1990;; на Всесоюзной конференции по физиологии и биохимии медиагорных процессов (Москва, 1990); на Всесоюзном симпозиуме по физиологии медиаторов и периферического синапса (Казань, 1991); на Международном конгре сс по патофизиологии (Москва, 199]); на совместном заседа иии кафедр биологии' и нормальной физиологии Казанского ме> дшшнского института (Казань, 1991).

Реализация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 7 работ. Материалы диссертации включены в лекционный курс по биологии и нормальной физиологии для студентов Казанского медицинского института.

Струкгура_ и объем диссертации. Диссертация, объемом 112 страниц, состоит из. введения, обзора литературы, глав "Объект и методы исследования", "Результаты исследования и их обсуждение", заключения и выводов. Список литературы включает 188 названия, из них - 180 иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 10 рисунками и 15 таблицами.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Опыты проводили на шшервированной и денервированной д пафрагмапыюй мышце белых лабораторных крыс массой 150— 200 г. Крыс забивали декапитациел под эфирным наркозом не^ посредственно перед началом эксперимента.

Перерезку двигательного нерва.производили в полости грудной клетки на расстоянии 1-1,5 см от места его вхождения в мышцу. С этой целью у находящихся под глубоким эфи{ ним наркозом крыс в стерильных условиях по межреберному промежутку вскрывали левую половину грудной клетки, находили и перерезали диафрагмальный нерв. Рану послойно зашивали п крыс помешали в изолированные клетки. Через 6 дней поело операции извлекалась левая полудпачфагмальная мышца.

В качестве контроля служила иитактпая правая половина диафрагмальной мышцы тех же животных.

Как шшервированные, гак и денервированные препараты помещались в ванночку для эпектрофизиологических исследований, содержащую проточный раствор Ринге pa или модифицированные растворы. Базовый раствор нмоп следующий ионный состав: NsaCl - 150,0; КС1 - 5,0; СаС12 - 2,5; М^ С1., - 1,0; TRIS -малеатный буфер - 10,0; глюкоза - 11,0 (в ммопь/л>. Осмолярпосгь раствора Рннгоря составляла 338 мосмопь/л, Модификация, растворов заключалась в повышении осмолярности до 500 мосмопь/л за счет сахарозы, снижении ос.мопярности до 197 мосмоль/л путем уменьшения концентраций ионов №а+ ii С1~ I QxinsieÍK eí di., 1082), в замене ноаов С1~ на ионы 50^ в растворах различной осмолярности и т.д. Изменения концентраций потопциапобрлзуы-щих ионов производили с учетом постоянства ионной сипы и осмолярности растворов. Все растворы насыщались в течение 40 мин смесью газов О^ и СС^, (05% и 5°6 соответствен но). рН растворов поддерживались в пределах 7,2 - 7,-1 при 3G°C. В части опытов в растворы добавляли бпокатор активного хлорного транспорта фуросомнд СI• 10 ^ мопь/л, MoQc/ís't, Индия) (Верешшов М.М., Марахова И.И., 1086).

Об активности хлорного транспорта в растворах рпгныгч— ной осмолярности судили по величине гипорполяризашш мембраны иннервировааных иди деиервированных мышечных волокон в ответ на удаление из раствора донов хлора или добавление фуросемида» Изучение эпектрофизиологических хара:\те-ристик мышечной мембраны осуществлялось с помощью стандартной микроэлектродной техники (Крастс И.В., 1975). Измерение мембранного потенциала покоя (.МПП) проводили в экстрасинаптической эone поверхностно расположенных мышечных волокон ( Caid 3),, 1977) по скачку электрического потенциала в момент вкола микроэлектрода. Внутриклеточные стеклянные микроэлектроды, заполненные 2,5 моль/л раствором ацетата калия имели сопротивление 10-15 мОм и потенциал кончика не более 3 мВ.

Входное сопротивление мембраны мышечных волокон измеряли методом падения напряжения нп ней ( Ü'AS¿edor CJ.A-, TflQSCefjfj •$., 1874). Постоянную длины мембраны

определяли методом, предложенным Нем,С. еК Н., ¿.'1Сfiat J., 1065. Проводимость рассчитывали как величину, обратную удепышму сопротивлению мышечной мембраны по формуле, предложенной Q<xgg Р:, Sí-Se/l&excf R., 1909. Разделение проводимости мембраны мышечных волокон для ионов хлора и ионов натрия и ка пня осуществляли путем понижения pH раствора до 5,6 или удалением С1~ из раствора ( Halle х. 0., Wat net А.', 1967).

Об объеме мышечных волокон судили по площади поперечного сечения ( S свч). Криосгатные поперечные срезы мышц окрашивали гемОтоксилиц-эозином. -5сеч мышечных волокон измеряли методом планиметрии ( Wcí6e£ 1979).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием параметрического Í -критерг Стьюдента tПлохинский H.A.,1970).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Ч ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА ИННЕРВИРОВАННЫХ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН В НЕИЗОТОНИЧЕСКИХ СРЕДАХ

Сразу после повышения осмотического давления в наружной среде наблюдается уменьшение Sсеч мышечных волокон примерно на 25% (р<0,001) иэ-за выхода воды и.з са| коплазмы. Через 45 мин инкубации мышцы в том же раство] >£сеч ¡¡опокой восстанавливается до исходного уровня. В ср< де с пониженным осмотическим давлением SceH мышечных волокон в течение 5 мин увеличивается на 28% tp<0,001) и при дальнейшей инкубации.в гипоосмолярном растворе не изменяется. Через 5 и 45 мин перфузии мышцы в растворе Ри: гера нормального ионного состава-5сеч вопокоп не отличаются от исходных значений. ' - :

Таким образом, волокна диафрагмальной мышцы крысы способны восстанавпявагь свой объем, сниженный в гиперо-смолярной среде, подобно тому, что имеет место в эритроцитах птиц и человека, эпителиальных клетках амфибий,нейро глиаль£1ых клетках млекопитающих. В гипоосмопярном расгвс ре мышечные волокна не способны восстанавливать увеличен

-6 -

ый объем.

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ОБЪЕМА ИННЕРВИРОВАННЫХ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН В СРЕДЕ С ПОВЫШЕННЫМ ОСМОТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ

Способность некоторых кпеток млекопитающих сохранять нутрикпеточное содержание воды при изменении осмотическо-о давления в наружной среде основана на регуляции трянс-¡ембранных перемещений электролитов (, Веренипов А.А.,Ма-' ахова И.И., 1986). Так, в клетках крови и нсйроглиальных летках млекопитающих процессы водного гомеостаза осущест-ляются при участии фуросемидчувствигельного №а+, К+,2С1~-импорта ( НГ71а//п С.1986), активность которого за-исит от клеточного объема. В мембране скелетных мышечных олокон, в т.ч. диафрагмальиой мышце крысы, также обнару-:ен активный транспорт хпора, направленный из среды в са1>-оплазму (Уразаев А.Х. и соавт.,1987; Нй11!$ ОМ.,

1987). Не исключено, что перенос С1~ в еке-етных мышцах участвует в регуляции объема волокон в гино-осмолярных средах.

Следующим этапом работы была попытка выяснить,верно и это предположение. С этой целью изучали влияние удаления онов хлора из раствора и добавления фуросемида - специфического блокатора М?а+, К+, 2С1~-симнорта - на величину МГ1Г1 объем волокон диафрагмальиой мышцы крысы.

Значение активного транспорта С1- в механизме деполяризации мышечной мембраны после повышения осмоляриости среды

Сразу после выделения мышцы с длинной культей ин-ервнрующего ее, нерва величина МПП в эксграсинаптичоской бласги, измеряемая в растворе Рингера, составляет 76 мВ. 'деление ионов хлора из раствора или добавление фуросемида е влияют на трансмембранную разность погешшапов.

Полученные результаты подтверждают продет ¿тпение о ом, что в волокнах диафрагмальиой мышцы крысы равповес-:ый потенциал для ионов хлора равен величине МПП, а фуро-емидчувствительный перенос С1- не участвует в генезе МПП Уразаев А.Х.^и соавт.,1987; А.Р-, 1078).

Повышение осмоляриости наружного раствора до 500 !0см0ль/л в течение 30 мин деполяризует мышечную момбрп-

- 7 - '•

ну на 7-8 мВ (р<0,001), причем в последующие 45 мин траисмембраиная разность потенциалов не изменяется.В другой серии опытов, после того как исходные знанения МПП в среде с повышенным осмотическим давлением в течение 30 кит снижались, удаляли из раствора ионы С1~ или добавляли фуросемид. Показано, "что и удаление хлора из раствора, и фуросемид повышают МПП мышечных волокон диафрагмы крысы на 2,5-3,5 мВ (р <0,001).

Следовательно, в условиях, когда осмолярность наружно го раствора повышена, а концентрация С1~ в нем нормальна, МПП мышечных волокон устанавливается на значениях между более высоким равновесным калиевым потенциалом (Ек) и низким равновесным хлорным потенциалом (Е^-ц). Удаление С1~ из раствора с повышенной осмолярностью приводит к смещению грансмемб.ранной разности потенциалов в сторону более высокого Ек. То, что в гиперосмолярном растворе EQ и МПП не равны, свидетельствует о работе в этих условиях специальной транспортной системы, контролирующей концентрацию ионов хлора в саркоплазме. Поскольку равновесный хлорный потенциал в гиперосмолярном растворе становится меньше потенциала покоя, транспорт хлора направлен внутрь мышечного волокна. То, что деполяризующий эффект среды с повышенной осмопярностью частично снимается фуросемидом, означает, что деполяризация мембраны мышечных волокон вызывается смещением Ес1 в позитивную сторону из-за работы фуросемидчувствительного хлорного транспорта.

Остается невыясненным, происходит ли увеличение концентрации С1~ в саркоплазме после повышения осмолярности среды из-за активации хлорного транспорта, или же данный механизм действует и в нормальных условиях, а гиперосмо-лярность лишь способствует его выявлению.

Так, показано, что в червеобразной мышце крысы существует активный транспорт хлора, направленный в саркоплазму, работа которого в обычных условиях шунтируется относительно высокой хлорной проницаемостью мышечной мембраны. Снижение хлорной проницаемости разными методами приводит б червеобразной мышце крысы к увеличению ■ внутриклеточной концентрации ионов хлора, смещению Е^} от иоситолыю МПП в позитивную сторону ( Асск/'п С-С е1 ав.,

- 8. - '

1980; HdVLiS Q.L., tietz &J. 1987).

Не исключено, что и в волокнах диафгармальной мышцы крысы хлорный транспорт работает и в нормальных условиях, но малая его активность и относительно высокая хлорная проницаемость мембраны не способствуют выявлению переноса С1~. Поскольку в литературе имеются данные о зависимости хлорной проницаемости плазматической мембраны от клеточного объема (QiinsteL/l S. etvf-, 1982), можно предположить,что уменьшение объема мышечных волокон в гипе роемо парной среде вызывает снижение хлорной проводимости мембраш. Это, в свою очередь, может привести к увеличению внутриклеточной концентрации С1~, смешению Eqj в позитивную сторону, подобно тому как это происходит в червеобразной мышце крысы (Уагг/s Q.L., Betz WJ. 1987). С цепью проверки этого предположения быпо изучено влияние повышения осмолярности среды на хлорную проводимость мембраны волокон диафраг-мальной мышцы крысы.

Как показали эксперименты, хлорная проводимость мембраны иннервированных мышечных волокон в изоосмоляряом растворе составляет 310 <S/cm2. Увеличение осмолярности наружной среды не влияет на хлорную проводимость мышечной мембраны.

Таким образом, можно однозначно утверждать, что повышение осмотического давления в наружной среде приводит в волокнах диафрагмалыюй мышцы к активации фуросемидчуост-вителыюго хлорного транспорта, направленного в саркоплазму.

Роль активного транспорта С1~ в механизме восстановления объема мышечных волокон

Механизм аккумуляции ионов способен увеличивать осмотическое давление внутри клетки, что, d свою очередь, может вызывать трансмомбраниые перемещении воды и увеличение клеточного объема (Воренинов A.A., Марахова И.И.,1 980).Не исключено.что транспорт хпора п волокнах диафрагмальной мышцы крысы, способный активироваться в ответ на новы тонне осмолярности среды, играет важную роль в процессе fv.;-гуляцни объема волокон. С целью проверки этого предположения была проведена серия опытов по изучению блокады транспорта хпора на ¿"сеч мышечных волокон в гиперосмопирной средг*.

Как уже говорилось выше, через 5 мин после повышения осмолярпости среды 5сеч мышечных волокон составляют 75*; от исходного уровня (р<0,001). Через 45 мин инкубации пре-п арат а в гинеросмолярной 5сеч волокон увеличиваются до исходного уровня. В случае, если в растворе отсутствуют, ионы хлора или содержится фуросемпд, мышечные волокна полностью утрачивают способность восстанавливать <5сеч, сниженный в гинеросмопярном растворе.

.Можно предположить, что фуросемид или бесхлорный раствор могут уменьшать объем мышечных волокон,Контрольные эксперименты показали, что удаление из раствора Ринге-ра ионов хлора или добавление фуросемида не приводят к снижению 5сеч волокон. Иначе говоря, мышечные волокна теряют способность восстанавливать свой объем в гиперосмоляр-ном растворе из-за блокады активного транспорта С1~ фуро-семидом или удалением ионов хлора.

Таким образом, усиление работы транспорта С1~ в ответ на повышение осмотического давления в наружной среде приводит к восстановлению сниженного объема мышечных волокон

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ОБЪЕМА ДЕНЕРВИРОВАН-НЫХ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН

Влияние повышения осмопярности среды на МПП и объем денервированных мышечных волокон

Известно, что активность фуросемидчувствнгельного хлорного транспорта в волокнах диафрагмальной мышцы крысы находится под угнетающим влиянием со стороны мотонейронов (Уразаев А.Х, и соавт.,1987). Не исключено, что способность мышечных: волокон восстанавливать свой объем в гинеросмолярной среде аа счет активации транспорта С1~ также находится под контролем со стороны двигательного нерва. '

Сразу после повышения осмотического давления во внешней среде ■ $сеч иннервированных и денервированных мышечных волокон уменьшается на 25-28% 1р<0,001),. При дальнейшей инкубации, мышцы в том же растворе £сеч иннервирован-пых волокон полностью восстанавливается, а денервированных-- не изменяется. Таким обргизом, перерезка двигательного нерва приводит к нарушению способности мышечных волокон восстанавливать свой объем, сниженный в гиперосмопярной

:реде. Можно думать, что нервный контроль механизмов юддержалия объема мышечных волокон осуществляется чор^з Регуляцию работы активного хлорного транспорта. С целью троверки этого предположения изучали влияние блокады хлор-юго переноса фуросемндом на величину МГ1П и 5гоч допер-шровапных мышечных волокон.

Через 6 суток после денервапии МПП мышечных волокон завей.59,7 мВ. После повышения осмоляриости раствора трапс-лембранная разность потенциалов в течение 30 мин снижается, 1 в последующие полчаса не изменяется. В другой серии оиы-ов, после того как в гнперосмолярном растворе злачения 4ПП снижались в течение 30 мин с 60 до 53,3 мВ (р <0,001), | раствор добавляли фуросемил. Показано, что блокада хлор-юго транспорта на фоне повышенной осмоляриости среды при-юднт к гиперполярпзалии мембраны денсрвированных волокон :а 5,6 мВ (р<0,001). В раство)« Рингера нормального поико-'О состава фу|юсемид гиперполяризовал мембрану попервиро-анных мышечш,1х волокон па 3,6 мВ (р<0,001). Иначе говоря, в среде с повышенным осмотическим давлением хлорный еренос в большой степени влияет на МПП денорвкропанных олокои дняфрагмнцьной мышпы крысы, чем в нзоосмопярной редо. Из. этого следует, что возникающая в гипертонической реде депопяризащи мембраны денервнрованных волокон иыоч-ается смещением Е(~| в позитивную сторону из-за активации уросемидчувствительного хлорного переноса.

В денервированной мышце деполяризация мембраны," сни-)аемая фуросемидом, составляет 2 мВ, а в шшервировашшх, . ак угке говорилось выше, -5 мВ. Таким образом, в денерви-ованных мышцах усиление работы активного хлорного трансорта, вызванное повышением осмотического давления во внеш-ей среде, приводит к меньшему, чем в интактных волокнах, ниженикэ Е(31 и МПП, из-за меньшего увеличении внутрикле-очной концентрации С1-. Следовательно, блокада активного ранспорта С1~ должна в меньшей степени блиять на £>Сеч енервированных волокон. Действительно, фуросемид снижал |сеч в иннервированных мышечных волокнах на 30%, (р< 0,001), в денервированных - не влиял на 5 сеч» .В изотопическом астворо'фуросемид не влиял на 5сеч иннервированных и енервированных волокон.

Таким образом, способность скелетных мышечных волокон крысы поддерживать внутриклеточное содержание воды пр повышении осмотического давления во внешней среде находится иод контролем со стороны двигательного нерва. Иннервиро ванные мышцы подлостью восстанавливают сниженный в гипер смолярном растворе клеточный объем вследствие компенсатор ного усиления {»боты хлорного переноса. В денервированных мышцах хлорный транспорт активируется в значительно меньшой те не. ни при повышении осмотического давления в раство-I«', ч го нарушает способность мышечных волокон восстанавли-г,.-ль объем в гиперосмолярной среде. По-видимому, это связе но с тем, что в денервированных мышечных волокнах хлорныГ транспорт уже активирован (.Уразаев А.Х. и соавт., 1887),что 1 заметной степени исчерпывает его компенсаторные возможности. Изменения в работе механизма, поддерживающего пост! япство объема мышечных волокон в нензогонических с родах, м< гут иметь важнор значение в развитии постденервацнонного сшш|юма в скелетных мышцах.

Влияние понижения осмолярности среды на МПП и обьем денервированных мышечных волокон

Че)1ез 5 мин после понижения осмотического давления в наружной среде Б сеч нпиервнрованных мышечных волокон составляют 130% (р<0,001), а денервированных - 111% (р<. 0,001) от исходной величины. .Мри дальнейшей инкубации мышцы п том же растворе Б сеч ипнервщюванных волокон не из-м'-чыются, в то и ром я как денервированных - уменьшаются. и чер^з 45 мин составляют 82% (р-^0,001) от начального уровн:

Таким образом, нинервированные мышечные волокна не способны восстанавливать свой объем, увеличенный в гипотоническом растворе, о то время как в денервированных волокнах существует механизм, способный уменьшать внутриклеточный объем воды в среде с пониженной осмолярносгью.

Известно, что нарушение ненротрофического контроля пр! 'поднг в подокнах диафрагмальной мышцы крысы к активации фуросомидчувстоптепыюго № а+, К+, 2С1 ~-с им л о рт а ^.Уразаев А., и еоазт., 1 987). Усиление работы этой транспортной системы , может увеличивать внутриклеточное содержание воды. Не иски чено, что способность денервированных мышечных волокон сш: жагь свой объем в гипоосмолярной сродо связана с изменение

)абохы хлорного транспорта. С целью проверки этого иред-голожения были проведены опыты по изучению влияния пони-кенного осмотического давления и фуросемида на МПП иннер-(ированных и денервированных мышечных волокон.

Понижение осмолярности среды приводит в течение 40 лин и снижению мембранного потенциала покоя иннервирован-1ых мышечных волокон на 7 мВ (р<0,001). Фуросемид не вли-1ет на МПП иннервированных волокон ни в изоосмолярноп сре-1е, ни в гилоосмолярном растворе. Следовательно, в нннерви-эованных мышечных волокнах хлорный транспорт не принимает частия в образовании МПП как в изотонических, так и гипо-•смолярных средах.

В денервированных мышцах понижение осмолярности рас-'вора приводит в течение 15 мин к гиперпоцяризации момбра-1ы волокон на 4,7 мВ (р <0,001). В последующем трансмем-5равная разность потенциалов снижается и через 20 мин ста-шпизируется на значениях 60-61 мВ. Добавление в раствор фуросемида (после стабилизации МПП) не влияет на трансмем-¡ранную разность потенциалов. В изоосмопорном растворе фу{ю-:емид гиперполяризует мембрану мышечных волокон на 4 мВ. "о, что на фоне пониженной осмолярности среды фуросемид не щияет на МПП денервированных волокон, означает, что акгив-гый транспорт ионов хлора не участвует в генезе МПП в этих 'словиях. В то же время в изоосмолярном растворе перенос

поддерживает в денервированных волокнах повышенную кон-[ентранию ионов хлора, что смещает Е^ и МПП в позитивную :торону. Блокала этой транспортной системы фуросемидом при-юдит к гиперполяризации мышечной мембраны.

Таким образом, после понижения осмолярности среды иро-юходит уменьшение вклада активного транспорта С1~ в потен-шал покоя денервированных мышечных волокон.

Известно, что в некоторых клетках млекопитающих, спо-:обных поддерживать внутриклеточное содержание воды в пе-!ЗОгонических средах, понижение осмолярности раствора приво-щт к увеличению.хлорной проводимости мембраны. Не искпю-[ено, что и в мышечных волокнах крысы снижение осмолярнос-среды вызывает увеличение хлорной проводимости мембраны, [то может шунтировать работу активного хлорного переноса.

Действительно, как показали наши опыты, после лонижо-шя осмотического давления л наружной среде происходит уао—

- 13 -

личение хлорной проводимости мышечной мембраны на 60% i р <0,001).

Нельзя также исключать, что снижение осмолярности раствора способно уменьшать активность хлорного транспорта,

Необходимо отметить, что в опытах по изучению влияния пониженного осмотического давления на МГ1П мышечных волокон в растворе приходится снижать концентрации ионов натрда и хлора, .что, возможно, . приводит к' уменьшению активности хлорного переноса. Контрольные эксперименты показали, что в нормоосмодярном растворе, содержащем сниженные количества №а+ и С1~ мембрана деиервированных волокон поляризуется в ответ на добавление в среду фуросемида. Это озне чает, что в изоосмолярном растворе с ндженным содержанием ионов №а+ и С1~ активный транспорт С1~ принимает участие в образовании МПП денервнрованлых мышечных водокон.Сле-коватеньно, уменьшение вклада хлорного переноса в потенциал покоя деперапрованных мышц в гипоосмолярной среде не связано со снижением концентраций №а+ и С1~ в растворе.

Не исключено, что объем деиервированных мышечных волокон может уменьшаться в гипоосмолярном растворе из-за того, что активный транспорт С1~ утрачивает способность контролировать концентрации осмотически активных ионов в саркоплазме после понижения осмолярности среды. С цепью проверки этого предположения изучали изменение объема деиервированных мышечных волокон в среде с пониженной осмо-лярпостью на фоне блокированного хлорного транспорта.

Как показали опыты, в условиях блокады хлорного переноса обьем деиервированных мышечных волокон в течение 5 мин после понижения осмолярности раствора увеличиваются на 12% (р<0,00.1) и в последующие 45 мин не изменяются.

Таким образом, денерви рованные мышечные волокна способны уменьшать свой объем, увеличенный в гипоосмолярной среде. Как известно, в.деиервированных мышцах активный транспорт С1~ поддерживает повышенную концентрацию ионов хлора в саркоплазме (Уразаев А.Х. и ооавт.,1987). После понижения осмолярности среды хлорный перенос утрачивает способность контролировать концентрацию осмотически активных частиц в мышечном волокне из-за повышения хпорной проводимости мембраны. Это, по-видьмому, и приводит к трансмембранным' перемещениям воды и уменьшению объема воло-

■ кои денервированных мышц в гипоосмолярных средах.

ЗАКЛЮЧЕНИИ

На регуляции трансмембранных перемещений осмотически активных ионов №а+,К + и С1~ основана способность некоторых клеток млекопитающих поддерживать свой объем при изменении осмолярности наружной среды.Мышечные волокна млекопитающих способны восстанавливать свой обьем, увеличенный в гиперосмолярной среде. Механизмом восстановления объема мышечных вопокон явняется усиление работы фуросемидчувствительного транспорта ионов хлора в ответ на повышение осмотического давления в наружной среде. Работа активного транспорта С1~ приводит к увеличению концентрации С1-. №?а+,К+ в саркоплазме, трансмембранным леремсщп-ниям воды и увеличению объема мышечных волокон.

Механизм регуляции объема мышечных волокон находится под контролем со стороны двигательного нерва. Контроль со стороны мотонейронов осуществляется через ¡к?гуняиию способности хлорного транспорта активироваться в ответ на повышение осмотического давления в наружной среде, а также способности поддерживать повышенную концентрацию ионов С1~ в саркоплазме.

Нарушение регуляции объема мышечных волокон после перерезки двигательного нерва может играть важную роль в развитии денервационного синдрома.

ВЫВОДЫ

1. Волокца диафрагмалыюй мышцы крысы способны полностью восстанавливать свой объем, сниженный в гиперосмолярной среде.

о. Повышение осмолярности среды приводит к усилению работы активного фуросемидчувствигельного хлорного транспорта в мышечных волокнах. Активация хлорного симпорта является механизмом восстановления объема мышечных волокон в среде с повышенным осмотическим давлением.

3. Перерезка двигательного нерва приводит к нарушению способности мышечных волокон восстанавливать сниженный в гиперосмолярной среде объем.

4. В денервированных мышцах повышение осмопярности среды б меньшой степени активирует "хлорный транспорт, чем в нннервнрованных волокнах. Это является причиной нарушения способности денервированных мышечных волокон восстанавливать свой объем в среде с повышенной осмоляр-ностью.

5. Иннервированные волокна диафрагмальной мышцы крысы не способны восстанавливать свой объем, увеличенный в среде с пониженной осмолярностью.

6. Депервированные мышечные волокна способны умень шать свой объем в гипоосмолярной среде.

7. В денервированных мышечных волокнах активный транспорт С1~ не участвует в генеае потенциала покоя в среде с пониженной осмолярностью.

8. Понижение осмотического давления в наружной срвдс увеличивает хлорную проводимость мембраны денервированных мышечных волокон.

9. Контроль объема мышечных волокон при изменении осмотического давления в наружной среде осуществляется через регуляшио активности фуросемидчувствительного №а+, К+, 2С1--симпорга, находящегося под влиянием двигательного нерва. .

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМП ДИССЕРТАЦИИ

1. Ситдиков Р. Ф„ Уразаев А.Х., Волков Е.М. и др. Влияние гиперосмопярности фуросемида на мембранный потенциал покоя и объем скелетных мышечных волокон крысы. - Бюлл. эксп.биол. и мед., 1989, т. 8,№ 11, с.563-565.

2. Ситдиков Р.Ф., Уразаев А.Х.| Волков Е.М. и др. Деве вационные нарушения механизмов регуляции объема в скелет ных мышечных волокнах кр:>юы. - В кн.: Биофизика и биохимия биологической подвижности. Материалы Всесоюзного симпозиума. Тбилиси, 1990, с.128.

3. Ситдиков Р.Ф., Уразаев А.X., Волков Е.М. и др. Роль калиевых и хлорных каналов в регуляции объема иннервиро-

- 16 -

»энных и пене рви рованцых мышечных волокон крысы. - В кн.: 1онные каналы в биологических мембранах. Материалы Все-ююзного симпозиума. Москва, 1990, с.82.

4. Ситдиков Р.Ф., Ураэаев А.Х., Волков Е.М. и др.Учлс-4ie ионов хлора в регуляции объема иннервированных и до-[ервированных мышечных волокон млекопитающих. - В кн.: физиология и биохимия медиаторных. процессов. Материалы Зсесоюзной конференции. Москва, 1990, с.270.

5. Ситдиков Р.Ф., Уразаев А.Х., Волков Е.М. и др.Роль 'ранспорта ионов хлора в регуляции объема иннервированных [ денервированных мышечных волокон крысы. - Нейрофизно-[огия, 1991, т.23, № 5, с.625-628,

6. Ситдиков Р.Ф., Уразаев А.Х., Волков Е.М. и др. Роль 'ранспорга ионов хлора в регуляции объема иннервированных [ денервированных мышечных волокон к|ысы. - В кн. Фитология медиаторов. Периферический синапс. Материалы Зсесоюзного симпозиума. Казань, 1 991, с.96.

7. VoSHov ЕМ., potet аеу Q.l, Siidikov Ц.П, itazaay A.M. tonic mechanisms oft vofa/m teguCation in dene'traied musctes °6

г at. - I Congress !nie%aai. P ziAopfiysioi\ Moscow, Ш, P- 73.