Сезонные особенности ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих и роль инсулина в их регуляции

Чумаева, Надежда Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Сезонные особенности ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих и роль инсулина в их регуляции
ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Сезонные особенности ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих и роль инсулина в их регуляции"

На правах рукописи

Чумаева Надежда Анатольевна

СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РИТМОИНОТРОПНЫХ ОТНОШЕНИЙ СЕРДЦА ЗИМНЕСПЯЩИХ И РОЛЬ ИНСУЛИНА В ИХ РЕГУЛЯЦИИ

Биофизика 03.00.02

Автореферат диссертации на соискание ученой степенн кандидата биологических наук

Пущино - 2004

Работа выполнена в Институте биофизики клетки РАН

Научные руководители: кандидат медицинских наук

С. Г. Колаева

кандидат биологических наук О.В. Накипова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

З.А. Подлубная

кандидат биологических наук В.Г. Сафронова

Ведущая организация - НИИ экспериментальной кардиологии ГУ Российского кардиологического научно-производственного комплекса МЗ и МП РФ

Защита диссертации состоится « £ » 9 р^р 2004 г. в /$ ч.

на заседании Диссертационного совеиД 002.03^.01 в Институте биофизики клетки РАН по адресу: 142290, г. Пущино Московской обл , ул. Институтская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБК РАН

Автореферат разослан « 30 »

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук (

.И. Смолихина

lfm

г (я 9 ооо

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследования. Известно, что большинство патологий сердца (сердечная недостаточность, гипертоническая и ишемическая болезни) сопряжены с перегрузкой клеток по кальцию, которая связана с изменением активности кальций-транспортирующих систем (Bers, 2001). При этих же заболеваниях наблюдаются значительные метаболические нарушения, важнейшую часть которых составляют нарушения углеводного обмена, обусловленные снижением чувствительности тканей к инсулину (инсулинорезистентность) (Le Roith and Zick. 2001; Choi et al., 2002; Зимин, 1998; Дедов, 2003). При изучении патологий миокарда эти два явления - нарушения кальциевого гомеостаза и инсулинорезистентность - рассматриваются в большинстве случаев независимо. Вопрос о наличии причинно-следственной связи между ними практически не исследован.

Согласно литературным данным, инсулин в сердце разных видов животных регулирует работу кальциевых каналов, Са2+- АТФ-азы, натрий-кальциевого обменника сарколеммы, Са2+-АТФ -азы саркоплазматического ретикулума (Steffen, 1988, Jordan et al, 1989, Hiraoka, 2003], однако детали распространения нарушения чувствительности тканей к инсулину на функционирования данных систем пока точно не установлены.

В этой связи обращают на себя внимание зимнесгопцие животные, которые обладают уникальной устойчивостью функционирования не только в условиях гипотермии и гипоксии, но и в условиях сезонной изменчивости кальциевого гомеостаза (Johansson, 1996; Wang et al., 2002), и чувствительности тканей к инсулину (Florant et al., 1991,Yeh et al., 1995).

Важным показателем кальциевого гомеостаза является зависимость силы сокращения сердечной мышцы от частоты стимуляции - ритмоинотропные отношения (Pieske et al., 1996; Bers, 2001). Ведущее место в механизме ритмоинотропии отводят скоростям трансмембранного обмена кальция и источникам (путям доставки) кальция в клетку (Koch-Weser, Blinks, 1963; Penefsky, 1994; Bers, 2001). В норме в сердце большинства видов теплокровных животных и

РОС. HAli^u-nJIbHA* БИБЛИОТЕКА С. Петербург

амбРк

человека сила сокращения зависит преимущественно от внеклеточного кальция и имеет положительный тип ритмоинотропии (увеличение частоты стимуляции приводит к росту силы сокращения). Исключением является сердце взрослых крыс, у которых сокращение зависит в большей степени от внутриклеточного источника кальция и характеризуется отрицательным типом ритмоинотропии (увеличение частоты стимуляции вызывает снижение амплитуды сокращений). При заболеваниях сердца зависимость ЧС приобретает на начальных стадиях поликомпонентную форму (положительно-отрицательную), а по мере углубления процесса становится полностью отрицательной (Pieske et al., 1996; Bers, 2001). В последние годы уделяется большое внимание идентификации различных типов ритмоинотропии (Мархасин и др., 1994; Соловьева и др., 1999) и поиску механизмов, лежащих в основе их трансформации (Pieske et al., 1996; 2002). В какой мере процесс трансформации ритмоинотропных отношений является компенсаторным, а в какой патологическим, пока остается неясным.

Уникальной особенностью миокарда зимнеспящих животных является изменение вклада различных источников кальция в регуляцию сокращения при смене функционального состояния животных: в период активности основная роль в сокращении принадлежит внеклеточному кальцию, а в период спячки (гибернации) - внутриклеточному (Kondo, 1986; Wang et al., 2002). В связи с этим в миокарде зимнеспящих обнаружен как положительный, так и отрицательный тип ритмоинотропии (Kondo, Shibata, 1984). Таким образом, процесс трансформации ритмоинотропных отношений в миокарде зимнеспящих является обычным сезонным явлением и не связан с нарушениями в работе сердца (Johansson, 1996; Milsom et al., 2001).

В последнее время накоплено много данных о специфических особенностях структуры и функции аппарата электромеханического сопряжения в миокарде зимнеспящих животных. Однако имеющиеся данные крайне противоречивы и не раскрывают полной картины сезонных изменений ритмоинотропных характеристик сердца зимнеспящих животных. Большинство работ посвящено изучению

особенностей электромеханического сопряжения в кардиомиоцитах зимнеспящих в состоянии спячки. В то же время очень мало работ, в которых была бы представлена достаточно полная информация о ритмоинотропных характеристиках миокарда гибернирующих животных в активном состоянии. Роль инсулина в регуляции сократимости миокарда зимнеспящих животных ранее не исследовалась.

Цель работы заключалась в изучении особенностей ритмоинотропных характеристик миокарда зимнеспящих (якутского суслика СЬеПш ипйиШю) и роли инсулина в их регуляции. Задачи:

1. Исследовать ритмоинотропные характеристики в папиллярных мышцах (ПМ) сердца активных сусликов в разные сезоны года в контроле и под влиянием инсулина:

• Исследовать зависимость амплитуды сокращения от частоты стимуляции (зависимость "частота-сила") в диапазоне от 0,1 до 1 Гц.

• Оценить роль внутриклеточного кальция в сократительной активности миокарда зимнеспящих методом эффекта паузы.

2. Оценить вклад внеклеточного кальция в сокращение в миокарде активных сусликов в разные сезоны.

3. Исследовать временную и концентрационную зависимости действия инсулина на сократимость миокарда зимнеспящих.

Научная новизна исследований. Полученные результаты впервые дают полную картину сезонных изменений ритмоинотропных характеристик миокарда зимнеспящих в течение годового цикла. Впервые показано, что инсулин модифицирует характер ритмоинотропных отношений в сердце зимнеспящих. Установлено, что в разные сезоны у зимнеспящих животных изменяется чувствительность кардиомиоцитов к инсулину.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные расширяют и уточняют представления о характере ритмоинотропных отношений в сердце человека и животных. Результаты работы вносят вклад в изучение механизмов гормональной регуляции клеточных процессов и молекулярных механизмов сократимости. Полученные результаты показывают, что сердце

зимнеспящих животных можно использовать в качестве модели для изучения механизмов действия инсулина и для поиска кардиопротекторных соединений, способствующих устранению сердечных патологий. Изменения, наблюдающиеся в сердце зимнеспящих в осенний период, могут быть рассмотрены как подсказанная природой стратегия для выживания в условиях гипотермии и служить рекомендацией для прикладных выходов в кардиологию.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на IV-й Пущинской конференции молодых ученых (Пущино, 1999); П-м съезде биофизиков России (Москва, 1999); международном симпозиуме "Biological motility: new trends in research" (Пущино, 1999); XVI1I-m съезде физиологов России (Казань, 2001); международном симпозиуме "Biological motility: new trends in research" (Пущино, 2004); Ш-м биофизическом конгрессе (Воронеж, 2004).

Структура работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, которая включает описание методов и результатов исследования, обсуждение результатов и выводы, а также список литературы, состоящий из источников. Работа изложена на/£/ страницах, содержит рисунков и У таблицы. По материалам работы опубликовано публикаций, в том числе У статьи.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Исследования выполнены на папиллярных мышцах (ПМ) правого желудочка сердца зимнеспящих животных якутских сусликов Citellus undulatus и проводились в следующие сезоны: лето (июнь - июль); осень (октябрь - ноябрь); зима (декабрь -февраль). Зимних активных сусликов брали в условиях их естественного пробуждения в промежутках между баутами спячки. Изолированные препараты ПМ помещали в термост атируемую камеру с раствором Рингера следующего состава (в мМ): 150 Na+; 4.0 К+; 1,8 Са2+; 1,0 Mg2+; 12 НС03"; 1,8 Н2Р04'; 148,4 СГ; 11,0 глюкозы; рН раствора составлял 7,4. Раствор оксигенировали карбогеном: 02 (95 %) и С02 (5 %). Температуру поддерживали в интервале 30 ± 1° С. Диаметр препаратов ПМ варьировал от 0,4 до 0,8 мм, длина - от 1,5 до 4 мм.

Сократительную активность ПМ регистрировали в режиме, близком к изометрическому. Для достижения стабильной сократительной активности препараты ПМ стимулировали в течение 1,5 часов импульсами прямоугольной формы длительностью 5 мс, подаваемыми с частотой 0,3 Гц. Смену частоты стимуляции осуществляли скачком с шагом 0,1 Гц. Амплитуду изометрического сокращения на частоте 0,1 Гц принимали за 100 %. Обработка данных проводилась с помощью стандартных статистических программ. Оценка достоверности результатов проводилась по критерию Стьюдента. Данные представлены в виде средних значений исследуемых параметров, полученных не менее чем в 6-ти независимых экспериментах каждой серии. Сократительную активность миокарда оценивали по следующим параметрам: зависимость «частота-сила» (ЧС) в области частот от 0,1 до 1 Гц, которая определяется как зависимость между частотой стимуляции и соответствующей амплитудой стационарных сокращений; эффект паузы (ЭЛ) - оценивается по изменению амплитуды первого сокращения после паузы (Ai) к амплитуде стационарного сокращения (Ао); переходный процесс после внесения паузы - подразумевает динамику восстановления амплитуды сокращений после периода покоя на фоне стационарных сокращений; механическая реституция - зависимость между длительностью паузы и амплитудой первого после паузы сокращения (АО к величине базового сокращения (Ао).

Действие инсулина на сократимость ПМ миокарда животных исследовали в диапазоне концентраций 0,1 - 100 нМ, нифедипина - 1 мкМ. Время действия инсулина от момента подачи гормона составляло 20 - 30 мин, нифедипина - не менее 40 мин. В работе использовали кристаллический бычий Zn-инсулин (Calbiochem) и нифедипин (Sigma).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

Глава 1. Исследование ритмоинотропных отношений в миокарде зимнеспящих животных.

1.1. Возможные варианты проявления зависимости «частота-сила» в миокарде активного суслика. Согласно существующим представлениям,

ритмоинотропные характеристики сердца зимнеспящих в состоянии активности не отличаются от обнаруженных в миокарде незимнеспящих теплокровных животных (с положительной зависимостью ЧС), а в состоянии спячки миокард зимнеспящих приобретает свойства, подобные миокарду крысы (с отрицательной зависимостью ЧС) (СЬатоск е! а1., 1983; Копёо, 8ЫЬаШ, 1984). Показано, что в сердце активных сусликов зависимость амплитуды сокращения от частоты стимуляции претерпевает значительные изменения в течение годового цикла (рис. 1). В осенний период кривая зависимости ЧС в большинстве случаев имеет полифазный характер. Положительная компонента кривой обычно находится в узкой области частот, диапазон которой варьирует от 0,2 до 0,5 Гц. Такой характер зависимости ЧС появляется в октябре и сохраняется в сердце большинства зимних активных животных, взятых в декабре. При увеличении частоты стимуляции до 0,4 Гц амплитуда сокращения увеличивается до 120 %, а при уменьшении до 1 Гц снижается до 61,4 ± 4,7%. (п = 6). В январе-первой половине февраля сохраняется полифазный тип зависимости ЧС, но положительная компонента смещается в область высоких частот (0,5 - 0,8 Гц - рис 1Б). Миокард животных периода гибернации, взятых в первой половине февраля, отличается особыми характеристиками ритмоинотропии. В целом зависимость силы сокращения от частоты стимуляции в ПМ сердца таких животных очень слабая. По мере приближения периода весеннего пробуждения (конец февраля-март) выраженность положительной фазы кривой ЧС уменьшается, а ее местоположение смещается в область низких частот (0,1 + 0,3 Гц). К началу марта зависимость ЧС становится отрицательной. Для ПМ сердца животных этого периода характерна резко отрицательная зависимость ЧС (рис. 1Б). В летний период (июнь-начало июля) выраженность отрицательной зависимости уменьшается (рис. 1А). Амплитуда сокращения при частоте стимуляции 1 Гц снижается незначительно, до 62,9 ± 7,7 % (п = 6). Во второй половине июля и в августе снова встречаются животные с резко выраженной отрицательной зависимостью ЧС в миокарде (рис. 1А). При частоте стимуляции 1 Гц амплитуда сокращения снижается в среднем до 36,5 ± 5,4 %.

Такой тип зависимости ЧС сохраняется также у части осенних животных. Таким образом, для миокарда активных сусликов в разные сезонные периоды выявлено 2 типа зависимости ЧС: 1) отрицательный и 2) полифазный (рис. 1В). Для миокарда летних животных характерна только отрицательная зависимость ЧС, для миокарда животных периода гибернации - полифазная. В сердце животных переходных периодов (осень, весна) обнаружены оба типа зависимости ЧС (рис. 1).

Обсуждение результатов. Известно, что характер ритмоинотропных отношений определяется скоростью трансмембранного обмена кальция и вкладом внеклеточного и внутриклеточного кальция в сокращение (Penefsky, 1994; Bers,

2001). Было установлено, что в миокарде зимнеспящих в активном состоянии основная роль в сокращении, как и у высших теплокровных животных, принадлежит внеклеточному кальцию, а в состоянии спячки, как у крыс, -внутриклеточному (поступающему из СР) (Charnock et al., 1983; Kondo, Shibata, 1984). Для миокарда зимнеспящих в состоянии активности была показана положительная зависимость ЧС, а в состоянии спячки - отрицательная. (Kondo, Shibata, 1984). Разнообразие полученных нами ритмоинотропных характеристик связано, скорее всего, с обратимыми сезонными изменениями в работе кальций-транспортирующих систем клетки (Johansson, 1996). Примечательно, что типы зависимости ЧС, обнаруженные в миокарде активного суслика в разные сезоны, сходны с теми, которые наблюдаются в миокарде больных врожденными и приобретенными пороками сердца (Pieske et al., 1996, Somura et al., 2001). Показано, что зависимость ЧС патологического миокарда человека является двухфазной (Brown et al., 1996; Pieske et al., 1996, Somura et al., 2001). При тяжелых заболеваниях сердца обнаружена отрицательная зависимость ЧС (Pieske et al., 1996;

2002). Установлено, что одной из причин инвертирования характера зависимости ЧС при заболеваниях сердца является изменение соотношения вклада внеклеточного и внутриклеточного кальция в сокращение (Pieske et al., 1996; Bers, 2001). Таким образом, сердце зимнеспящих животных может служить удобной

моделью для изучения механизмов трансформации ритмоинотропных отношений и поиска путей их восстановления в условиях патологий.

Октябрь Декабрь-Фе*раы Апрель - Июль

Б Частота ствмуляцяа, Гц

Янеарь Фарам Февраль - Март

Частота стимуляции, Гц

Рис. 1. Типы зависимости ЧС, обнаруженные в миокарде активного суслика. А, Б° Типичные примеры зависимости амплитуды стационарного изометрического сокращения от частоты стимуляции в ПМ миокарда суслика в разные периоды активности. По оси ординат-, амплитуда стационарного изометрического сокращения. За 100 % принимали значение амплитуды сокращения при частоте стимуляции 0,1 Гц. По оси абсцисс: частота стимуляции, Гц. Справа от кривых указаны даты проведения экспериментов. В' Среднестатистические кривые зависимости ЧС двух типов, обнаруженные нами в миокарде активного суслика в течение годового цикла: I -отрицательный тип зависимости ЧС; II - полифазный. За 100 % принимали значение амплитуды сокращения при частоте стимуляции 0,1 Гц. Данные представлены как средние значения ± среднеквадратичная ошибка (*Р < 0,05).

1.2. Эффект потенциации сокращения паузок Механическая реституция. Известно, что поведение сокращения после паузы отражает способность саркоплазматического ретикулюма (CP) поглощать и удерживать иопы кальция. Так, прирост амплитуды сокращения (потенциирующий эффект) в ответ на прекращение стимуляции связывают с тем, что во время паузы происходит накопление кальция в СР. Поэтому при возобновлении стимуляции амплитуда первого после паузы сокращения (At) превышает амплитуду базового сокращения (Ао). Таким образом, потснциация сокращения паузой определяется емкостью кальциевого пула CP сердечной клетки (Lukas, Bose, 1986; Pieske et al., 1996; Maicr et al., 2000). Значение Ai после паузы показывает, какое количество кальция поступает в саркоплазму клетки из CP и будет использовано в сокращении (Bers, 2000; 2001). Следовательно, чем больше Ai, тем больше кальция поступает из СР. В миокарде животных со слаборазвитым CP (типично для желудочка кролика, морской свинки, лягушки) потенциирующий эффект проявляется при длительности паузы не более 1 сек, а затем исчезает. У животных с высокоразвитым CP (типично для крысы) наблюдается значительный потенциирующий эффект паузы, который медленно развивается во времени (максимум достигается к 30 - 90 с), и снижается при длительности паузы свыше 240 с (Koch-Weser and Blinks, 1963; Lukas and Bose, 1986; Bers, 1986; Piske et al., 1996; Maier et a!, 2000). Согласно данным работы Жоу с соавторами (1991) в сердце спящего и активного суслика (Spermophilus richardsonii) наблюдается значительный эффект потенциации сокращения паузой, сходный с таковым в миокарде крысы (Zhou et al., 1991).

В настоящей работе показано впервые, что внесение паузы на фоне базовой частоты стимуляции вызывает два принципиально различных типа сократительных ответов ПМ в миокарде суслика (рис. 2А, Б). Для удобства сравнения на рис. 2В (врезка) представлены типы переходных процессов после паузы, описанные для миокарда высших теплокровных животных и обнаруженные нами в ПМ сердца активных сусликов.

В области частот с положительной фазой зависимости ЧС в сердце суслика (рис.2А) амплитуда первого сокращения после паузы (АО незначительно превышает базовый уровень только при 3 с паузе. При более длительных паузах амплитуда А1 почти равна амплитуде базового сокращения Ао, Фактически, эффект потенциации сокращения паузой в данных случаях отсутствует. Амплитуда второго сокращения (А2) при этом намного превышает А]. Начиная с третьего сокращения, амплитуда сокращений постепенно снижается до уровня Ао. Подобный характер эффекта паузы практически не зависит от ее длительности.

В области отрицательной фазы зависимости ЧС в ПМ сердца суслика (рис. 2Б) обнаружен выраженный эффект потенциации сокращения паузой, сходный по характеру переходных процессов с миокардом крысы (рис.2В, врезка): А| намного превышает уровень базового сокращения, причем, А2 всегда меньше А). В течение последующих 5-6 сокращений амплитуда возвращается к базовой величине (рис. 2Б). Рис. 2В демонстрирует изменение максимума прироста амплитуды после паузы (А|/А0) в зависимости от частоты стимуляции в ПМ миокарда животных летнего и осеннего периодов, различающихся выраженностью отрицательной зависимости ЧС. Можно видеть, что в миокарде животных осеннего периода с резко выраженной отрицательной зависимостью ЧС эффект паузы и его зависимость от частоты стимуляции проявляются значительно сильнее, чем в миокарде летних животных, имеющих более пологую зависимость ЧС. Особенно наглядно эти различия показывают кривые механической реституции, приведенные на рисунке 3.

Одним из параметров ритмоинотропии миокарда является механическая реституция - зависимость изменений амплитуды первого после паузы сокращения по отношению к его базовой величине (А1/А0) от продолжительности паузы (Вегз, 2000). Как известно, кривые механической реституции отражают способность СР аккумулировать и выбрасывать кальций. На рисунке ЗА приведены 2 типа механической реституции, обнаруженные в миокарде суслика летнего и осеннего периодов со слабой (тип I) и сильной (тип П) отрицательной зависимостью ЧС. Для сравнения, на рис. ЗБ представлены 2 типа механической реституции, характерные

0,5 Гц

I 1ДО с

ЙММ

3 с 5 с 7 с 10 с 1 СМ - 2и С

15 с 30 С

0,8 см - «О с

0,8 Гв

1с 2с Зс 4с 5с 7 С ДО с

1 С!И - 20 С

А,/Ао

КРОЛИК

I -

крыс*

А1А1А2 Ао А1А2

суслик

—I—

0.2

—I—

0,4

—I— 0,6

—I— 0,8

—I— 1,0

0.0

Частота стимуляции, Гц

Рис. 2, Характеристики поведения сокращения после паузы, обнаруженные нами в миокарде суслика. Вверху Типы переходных процессов после паузы в миокарде сусликов с полифазной зависимостью ЧС. А - тип I переходных процессов после внесения паузы (от 3 до 30 сек) в области положительной фазы кривой зависимости ЧС. Приведен типичный пример для частоты стимуляции 0,5 Гц. Б - тип 2 переходных процессов после внесения паузы в области отрицательной фазы зависимости ЧС Типичный пример для частоты стимуляции 0,8 Гц. Внизу Среднестатистические кривые зависимости амплитуды первого после паузы максимального сокращения к базовому сокращению (А1/А0 - ось ординат) от частоты стимуляции для ПМ с отрицательной зависимостью ЧС (в сердце летних и осенних животных). Приведены средние значения ± среднеквадратичная ошибка (*Р < 0,05; **Р < 0,01). На врезке Типы поведения сокращения ПМ сердца после паузы в зависимости от вида животных (общая схема, основанная на данных наших экспериментов). Обозначения: Ао - величина стационарных сокращений; А! -первое сокращение после паузы; А2 - второе сокращение после паузы. В каждом из случаев схематически показана лестница из первых 8-ми сокпашений после паузы.

для миокарда высших теплокровных животных с низким (на примере кролика) и высоким (на примере крысы и ежа) вкладом СР в регуляцию сокращения.

.Можно видеть (рис.ЗА), что тип 1 и тип П кривых механической реституции практически сходны у животных летнего и осеннего периодов. Тип I характеризуется быстрым нарастанием А1/А0. Потенциация паузой максимальна в интервале 5-7 сек в ПМ сердца летних животных, в интервале 4 -5 сек в ПМ сердца осенних (рис. 3), и 1 - 2 сек в ПМ сердца зимних животных (данные не приводятся). Характерным проявлением данного типа реституции является последующее снижение А| и длительное сохранение (до 60 сек и выше) на уровне, превышающем уровень базового сокращения. В отличие от типа I, тип II механической реституции характеризуется медленным нарастанием А^Ао и достигает максимума в интервале пауз от 15 -30 сек в миокарде летних животных и 10-15 сек в миокарде осенних, после чего длительно (до 600 сек) не меняется.

Из анализа кривых механической реституции следует, что в миокарде животных летнего и осеннего периодов с резко выраженной отрицательной зависимостью ЧС (тип И) потенциирующий эффект выражен намного сильнее, чем у животных с пологой зависимостью (тип I) при всех значениях паузы.

Характерно, что в миокарде активных зимних животных обнаружено значшельное снижение потенциирующего эффекта паузы (п = 9), причем, практически полное отсутствие его в миокарде животных с положительной фазой зависимости ЧС в области высоких частот (0.5 - 0.8 Гц, п = 5).

Обсуждение результатов. Показано, что в области частот стимуляции, соответствующей положительной компоненте зависимости ЧС, потенциация сокращения паузой отсутствует, а характер переходных процессов после паузы принципиально отличается от известных для сердца других видов животных (рис 2А,В, врезка). Для него характерно, что внесение паузы (1 до 180 сек) практически не изменяет величину А], Такой тип переходных процессов является преобладающим в ПМ сердца зимних активных животных (февраль) с положительной компонентой кривой ЧС в области высоких частот. Известно, что потенциирующий эффект в миокарде отсутствует при избыточных количествах наружного кальция (Lukas and Bose, 1986). По нашим предварительным данным, аналогичная ситуация наблюдается в присутствии агентов, повышающих внутриклеточный уровень ц-АМФ (изопротеренол, норадреналин). По-видимому, в данных условиях содержание кальция во внутриклеточных депо приближается к максимальным величинам. Следовательно, во время покоя не происходит накопления кальция в CP и дополнительного выброса его в саркоплазму при тестовом сокращении. В таких случаях не наблюдается роста амплитуды тестовых сокращений.

В области частот стимуляции с отрицательной зависимостью ЧС в сердце суслика наблюдается значительная потенциация сокращения паузой. Характер переходного процесса после паузы на препаратах суслика внешне сходен с таковым в сердце крысы (рис.2, врезка). Однако, как следует из анализа кривых механической реституции, приведенных на рисунке 3, эффект паузы в сердце суслика имеет ряд особенностей. У летних животных со слабой отрицательной зависимостью ЧС, а также у осенних и зимних животных с полифазной зависимостью ЧС тип механической реституции (тип I, рис.3) принципиально отличается от описанных ранее для других видов животных (рис.3, врезка). Максимум реституции в данном случае достигается медленнее (в интервале пауз от 2 до 7 сек), но сопоставимо с интервалом пауз (около 1 сек) в миокарде теплокровных животных, основной вклад в регуляцию сокращения которых вносит

внеклеточный кальций (показано для кролика на рис ЗБ) Однако, в сердце кролика более продолжительные паузы (свыше 2 сек) приводят к быстрому снижению амплитуды А; до уровня, ниже чем Ао. В сердце суслика при более продолжительных паузах (в интервале от 4-до 10 сек в разные сезоны) также намечается тенденция к снижению Ai, но этот процесс быстро останавливается и амплитуда А] стабилизируется на уровне, значительно превышающем уровень базального сокращения во всем интервале исследованных пауз (до 600 сек) Примечательно, что блокатор кальциевых каналов, нифедипин, не устраняет быструю фазу механической реституции, но даже усиливает (данные не приводятся) Можно предположить, что ее появление связано с функционированием инвертированной формы Ыа+-Са2+-обментгого механизма, которая, как известно, тоже является триггером сокращения (Pogwizd et al., 2003).

Величина и динамика механической реституции (рис 3, тип II) показывают, что СР миокарда животных с выраженной отрицательной зависимостью ЧС способен поглощать и удерживать наибольшие количества кальция Примечательно, что у животных летнего и осеннего периодов с подобной зависимостью ЧС в миокарде эффект паузы (рис 2В, ЗА, тип II) намного выше, чем у животных с пологой зависимостью ЧС в миокарде (рис 2В, ЗА, тип I). Сходство кривых механической реституции в ПМ с резко отрицательной зависимостью ЧС у животных летнего и осеннего периодов (рис ЗА, тип И) позволяет предположить, что данные животные по функциональному состоянию могут бьггь объединены в одну группу, условно обозначенную нами, как группа животных переходного периода от летней активности к сезону спячки Согласно данным литературы, процесс подготовки к спячке действительно начинается во второй половине летнего периода, задолго до впадения животного в зимнюю спячку (Ikomi-Kumm et al.„ 1994, Johansson, 1996). Обнаруженное нами значительное усиление потенциации паузой с ростом частоты стимуляции в ПМ миокарда животных осеннего периода (рис 2В) может быть связано с увеличением вместимости СР в сердечных клетках осенних животных (Belke et al, 1991) Увеличение вместимости СР приводит к тому, что

при возрастании частоты стимуляции в саркоплазму клетки из СР поступают дополнительные количества кальция, что приводит к росту амплитуды сокращений.

Известно, что в миокарде суслика (Tang et al., 1995) и хомяка (Skepper, Navaratnam, 1995) в состоянии спячки наблюдается увеличение объема продолговатого СР, содержащего Са2+-АТФ-азу и выполняющего кальций-аюсумулирующую функцию. Показано, что везикулы СР, изолированные из сердца спящего суслика, обнаруживают высокий уровень накопления кальция по сравнению с везикулами СР, изолированными из сердца активного суслика, независимо от сезонного периода (Belke et al., 1991). Исследования миокарда активных животных показали, что максимальный уровень аккумуляции кальция обнаружен в СР миокарда осенних животных, в сравнении с миокардом летних и активных зимних живсггных (Belke et al., 1991). Поэтому в миокарде активных животных зимнего периода обнаружено значительное снижение потенциирующего эффекта паузы по сравнению с животными периода подготовки к спячке.

Показано, что содержание кальция в СР сердца суслика даже в состоянии активности намного выше, чем в СР сердца крыс (Liu et al., 1997). По нашим данным, принципиальным отличием сердца сусликов является то, что потенциация паузой, независимо от типа механической реституции (I или II), сохраняется при длительности паузы от 600 до 900 сек (данные не приводятся), в то время как для сердец других видов животных показано снижение этого параметра после паузы 240 сек (Bers 1986; Pieske et al., 1996). Увеличение поглотительной способности и вместимости СР в клетках зимнеспящих связывают с увеличением экспрессии кальций-связывающего белка кальцеквестрина во время гибернации. Кальцеквестрин обладает высокой скоростью связывания кальция, тем самым существенно увеличивает вместимость СР. Поглощение кальция в СР облегчается благодаря снижению концентрации свободного кальция в люменах СР (Sitsapesan & Williams, 1997). У двух видов сусликов в изолированном СР сердца была идентифицирована новая изоформа кальцеквестрина, которая имеет молекулярную массу, на 7% большую, чем масса сердечного кальцеквестрина, изолированного из

сердец незимнеспящих животных (М11пег й а1., 1991). Установлено, что эта молекулярная модификация имеет повышенную способность к связыванию кальция (МНпег е1 а1., 1991).

Рис. 3. Среднестатистические кривые механической реституция - зависимость амплитуды первого после паузы максимального сокращения к базовому сокращению (А¡/А», %- ось ординат) от длительности паузы (ось абсцисс) в сердце сусликов летнего и осеннего периодов при частоте стимуляции 0,8 Гц. Приведены среднестатистические значения ± среднеквадратичное отклонение (Р < 0,05). I - в ПМ сердца со слабой отрицательной зависимостью ЧС, II - в ПМ сердца с выраженной отрицательной зависимостью ЧС. На врезке вверху, кривые механической реституции для ПМ сердца кролика, крысы и ежа при частоте стимуляции 1 Гц (Liu et al., 1990).

1.4. Роль Сс?*-каналов Ь-типа сарколеммы в сократительной функции миокарда активных сусликов. Обнаружено, что в ПМ сердца активных сусликов летнего периода в области низких частот стимуляции нифедипин действует значительно слабее, чем в области высоких частот. При частоте стимуляции 0,1 Гц эффект нифедипина составляет 22.6 ± 9.3 % (п = 5), а при 1,0 Гц - 58 ± 18 % (п = 5, Р < 0.05), т.е. при частотах свыше 0,3 Гц практически 50 % сокращения подавляется в результате действия нифедипина (рис. 4). В миокарде осенних животных

отмечается тенденция к усилению ингибирующего эффекта нифедипина в области низких частот, которая сохраняется и в зимний период (рис. 4). Можно видеть, что действие нифедипина не изменяет характер зависимости ЧС (рис. 4, 5Аа) и тип переходного процесса после паузы (рис. 5А6). Напротив, блокирование выхода кальция из CP рианодином в низких концентрациях устраняет положительную фазу зависимости, а в высоких приводит к подавлению сокращения при низких частотах стимуляции (рис. 5Аа). В ПМ миокарда животных со слабой отрицательной зависимостью ЧС нифедипин значительно усиливает отрицательную фазу зависимости ЧС (рис. 5Ба) и увеличивает зависимость эффекта паузы от частоты стимуляции (рис. 5Б, В).

Обсуждение результатов. Ранее было показано, что сократимость кардиомиоцитов зимнеспящих в состоянии спячки обнаруживает гораздо меньшую чувствительность к действию антагонистов Ь-Са2+-каналов, таких как нифедипин и ионы кадмия, по сравнению с сердцами пробуждающихся и активных животных (Kondo, 1986; Wang et al., 1995). Указывается, что во время спячки вход кальция через Ь-Са2+-каналы редуцируется (Alekseev et al., 1996). Были показаны очень слабые эффекты нифедипина на сократимость миокарда зимнеспящих (бурундуки) в состоянии активности, в миокарде спящих животных эффект нифедипина практически не проявлялся (Kondo, 1986; 1988). Однако наряду с этим имеются и другие данные. В частности, показано, что Ь-Са2+-каналы сарколеммы играют существенную роль в сократимости сердца зимнеспящих при 5°С, т.е., в состоянии спячки (Zhou et al., 1987; 1991). Наличие ингибирующего эффекта нифедипина на сократимость ПМ миокарда суслика во все сезоны активности предполагает, что вклад внеклеточного кальция в сокращение кардиомиоцитов остается значительным на протяжении годового цикла.

Сохранение исходного характера кривых ЧС после действия нифедипина показывает, что изменения в работе Ь-Са2+-каналов сарколеммы не влияют на появление или исчезновение положительной компоненты зависимости ЧС в миокарде зимнеспящих. Однако, увеличение выраженности отрицательной

потенциации сокращения паузой, предполагает, что в условиях блокады внешнего кальция в период подготовки к спячке постепенно возрастает роль внутриклеточного кальция в сокращении. Снижение активности кальциевых каналов предшествует значительному повышению эффективности работы СР с наступлением периода подготовки к спячке О возможности увеличения способности СР закачивать кальций в условиях пониженного поступления кальция из внешней среды свидетельствуют данные (ТгайЪгс! е! а1, 2001)

Рис. 4. Действие иифедипина на амплитуду сокращения ПМ миокарда активных сусликов в разные сезоны.

А - летом; Б - осенью, В - зимой во время пробуждений между баутами спячки Данные представлены как средние значения ± среднестатистическое отклонение (*Р < 0,05, **Р < 0,01).

0,3 Гц (у! Гц 0,8 Гц

0,3 Гц 0,5 Ги МГц

КС и 04 О-в 0-8 »Л » Частота сткнулацян, Гц Ц контроль

А1/А0

0.1 г»

4> Продолжительность паузы, с

Рис. 5. Действие нифедипина на характер ритмоинотропных отношений и потенциацию сокращения паузой в миокарде активных сусликов с полифазной зависимостью ЧС (Аа, б) и слабой отрицательной зависимостью ЧС (Ба, б) Представлены типичные примеры для серии экспериментов (п = 6) В - кривые механической реституции для ПМ сердца со слабой отрицательной зависимостью ЧС в контроле и под действием нифедипина Обозначения' Ао - амплитуда стационарных сокращений, А] - амплитуда первого сокращения после паузы

Часть 2. Влияние инсулина на сократимость ПМ сердца зимнеспящих животных. Изменение характера ритмоинотропных отношений в миокарде зимнеспящих под действием инсулина.

2.1. Концентрационная и временная зависимости развития эффектов инсулина на ПМ сердца суслика в разные периоды активности. Традиционно считается, что инсулин является положительным инотропным агентом (Farah, Aloisi, 1981; Freestone et al., 1996; Brownsey et al, 1997 и др) Однако в миокарде активных сусликов нами выявлено два типа ответных реакций ПМ на инсулин (0,1 -100 нМ) Наиболее характерной реакцией является уменьшение амплитуды сокращений ПМ При действии инсулина (0,1 нМ) амплитуда сокращения начинает уменьшаться через 9-12 мин от начала воздействия и достигает стационарного уровня к 20 мин (рис 6А) Увеличение концентрации гормона до 1, 10, 50 нМ приводит к дальнейшему снижению амплитуды сокращений Наибольшее уменьшение сократимости (максимальный эффект) отмечается при действии инсулина в концентрации 50 нМ Удаление инсулина из состава перфузирующег о раствора приводит к медленному увеличению амплитуды сокращения до контрольного уровня только после длительной (более 1 часа) отмывки препарата ПМ контрольным раствором (рис 6А) В некоторых случаях инсулин вызывает кратковременный положительный инотропный эффект Через 5-7 минут от начала действия гормона в низких концентрациях (0,1 - 0,5 нМ) амплитуда сокращения начинает увеличиваться (рис 6Б) достигает максимума к 10 - 12 мин, а к 20 мин возвращается к контрольному уровню Увеличение концентрации инсулина до 1 нМ на этих препаратах приводит к развитию ингибирующего эффекта, который также достигает максимума при действии инсулина в концентрациях 50 нМ Обнаружено, что при смене сезонных периодов меняется чувствительность папиллярных мышц к инсулину В группе весенне-летних и осенних сусликов пороговая концентрация инсулина составляет 0,1 - 0,5 нМ, а в группе зимних -10 нМ.

0,1 пМ 1„и ШвМ 50 иМ Отхибс* * ♦ ♦ ♦ ♦

го 40 во

>40 1«

Время (мин)

Врмм(|пш)

весна-лето

осень

зима

3? 10

а «о

Инсулин

ц,

Инсулин

Рис. 6. Концентрационная и временная зависимости

действия инсулина на силу сокращений ПМ сердца активных сусликов

Типичные примеры

однонаправленного (А)

(отрицательного) и (Б) разнонаправленного (положительного при низких дозах и отрицательного при более высоких) инотропного действия инсулина Измерения силы сокращений проводились при частоте стимуляции препарата 0,5 Гц Смену концентраций производили на фоне установившейся ответной реакции препарата ПМ на предыдущую дозу. Момент подачи инсулина указан стрелками. Числа над стрелками - концентрации гормона В - инотропное действие инсулина на сократимость ПМ сердца сусликов в разные периоды активности По оси ординат - средняя величина амплитуды сокращения (в % по отношению к контрольному значению, принятому за 100 %) и среднеквадратичное

отклонение (*Р < 0,05)

2.2. Действие инсулина на сократимость миокарда активного суслика при разных частотах стимуляции Показано, что при низких частотах стимуляции (от 0,1 до 0,3 - 0,5 Гц) инсулин (0,1 -1 нМ) может вызывать рост силы сокращения ПМ (на 20 ± 5,1 %, п = 8) (типичный пример приведен на рис 7, вверху) В большинстве случаев положительный изотропный эффект инсулина при низких частотах является кратковременным и после 20 мин действия гормона не регистрируется При частотах стимуляции свыше 0,5 Гц инсулин (10-50 нМ) приводит только к подавлению силы сокращения Таким образом, в зависимости от дозы гормона и

времени его действия можно выделить следующие эффекты инсулина на сократимость ПМ сердца активных зимнеспящих животных положительный инотропный эффект, который проявляется на первых минутах его действия при низких частотах стимуляции в случае применения низких доз гормона (0,1-1 нМ), двухфазный, проявляющийся также при низких частотах стимуляции в случае

применения низких доз гормона (0,1 - 1 нМ) и отрицательный в случае применения высоких доз инсулина (1-50 нМ)

МГц 12Гц 0.3 Гц МП МГ»

Рис. 7. Влияние инсулина на силу сокращения ПМ сердца активного суслика при разных частотах стимуляции.

Вверху: Привезены суперпозиции оригинальных записей сократительных ответов ПМ при частотах стимуляции 0,1; 0,2; 0,3,0,5 и 1 Гц в контроле (1) и через 20 мин действия инсулина в концентрациях 0,1 нм (2) и 10 пМ (3)

Слева. Действие инсулина на ритмоинотропные характеристики (зависимость ЧС) сократимости ПМ сердца активного якутского суслика в разные сезоны. А - лето (июнь - июль), Б - осень (октябрь - ноябрь), В -зима (декабрь - февраль). Светлые кружки -контроль, темные кружки - инсулин в концентрации 10 нМ За 100 % принята амшоиуда сокращения ПМ на частоте стимуляции 0,1 Гц в контроле Представлены средние значения ± среднеквадратичное отклонение (*Р < 0,05, ** Р <■ 0,05).

Обнаруженные нами эффекты инсулина на сократимость ПМ сердца зимнеспящих имеют сезонные отличия Показано, что при низких частотах (0,1 - 0,3 Гц) в сердце сусликов осеннего и зимнего периодов (рис 7А, Б) инсулин (10 нМ) практически не оказывает влияния на сократимость, а в области частот выше 0,3 Гц снижает амплитуду сокращения ПМ Уменьшение амплитуды при 0,5 Гц и 1,0 Гц в

осенний период составляет 26,6 ± 5,0 и 14,4 ± 4,7 %, соответственно, а в зимний период - 22,4 ± 7,3 и 17,5 ± 3,6 %, соответственно У летних животных (рис 7В) отрицательный инотропный эффект инсулина на сократимость ПМ сердца регистрируется при более низких частотах, чем в осенний и зимний периоды (рис 7А, Б) и составляет 21,9 ± 7,3 % при 0,2 Гц, 20,9 ± 8,8 % при 0,5 Гц и 17,6 ± 7,2 % при 1 Гц В результате действия инсулина положительная фаза зависимости ЧС редуцируется, и зависимость в большинстве случаев приобретает отрицательный характер Сезонные различия зависимостей ЧС в сердце активного суслика, обнаруженные в контроле, после действия инсулина практически исчезают (рис 7).

2.7. Зависимость инотропного эффекта инсулина от типа ритмонотропии. Показано, что ритмоинотропные характеристики миокарда зимнеспящих сущесгвенно изменяются не только при смене сезонов активности, но и внутри одной и той же сезонной группы животных (рис 1) Эффект инсулина на силу сокращения ПМ сердца животных при этом также значительно варьирует На начальных этапах исследования это обстоятельство крайне затрудняло статистический анализ и интерпретацию полученных результатов Увеличение объема накопленных данных показало существование определенной взаимосвязи между характером инотропного действия инсулина и исходным типом ритмоинотропии миокарда животных.

На рисунке 8 показано различие величины ингибирующего действия инсулина в группе летних и осенних животных на препаратах ПМ сердца со слабой отрицательной зависимостью (I) и с выраженной отрицательной зависимостью ЧС (II) Можно видеть, что отрицательный инотропный эффект инсулина проявляется значительно сильнее в ПМ миокарда с более выраженной отрицательной зависимостью ЧС (П) (рис 8) Инсулин-индуцируемое снижение сократимости в этих случаях всегда сопровождается значительным усилением потенциации сокращения паузой Из данных, представленных на рисунке 9, можно видеть, что эффект паузы при частотах свыше 0 4 Гц достоверно выше в ПМ миокарда животных осеннего периода с резкой отрицательной зависимостью ЧС по

сравнению с ПМ миокарда животных летнего периода с пологой зависимостью ЧС

0,3 Гц 0,8 Гц

□ - лето ш - осень

Рис. 8. Зависимость инотропного эффекта инсулина от типа ритмонотропии в сердце <усликов летнего и осеннего периодов. Представлены результаты

экспериментов для ПМ сердца животных со слабой отрицательной зависимостью ЧС (I) и с выраженной отрицательной зависимостью ЧС в миокарде(П)

По оси ординат. величина отрицательного инотропного эффекта инсулина на сократимость ПМ сердца суслика, в % к контрольным значениям амплитуды сокращения при 0,3 и 0,8 Гц Цифрами указано число экспериментов каждой серии Представлены средние значения ± среднеквадратичное отклонение (Р < 0,05).

В ПМ сердца активных зимних сусликов также показано значительное различие в проявлении эффектов инсулина в зависимости от исходного типа ритмоинотропии Так, в миокарде животных с положительной компонентой зависимости ЧС в области частот от 0,2 до 0,5 Гц и отрицательной свыше 0,5 Гц эффект инсулина при частоте стимуляции 1,0 Гц в среднем составляет 33 6 ± 12 4 % (п = 6) Среди активных животных периода гибернации (февраль) обращают на себя внимание животные с максимумом положительной фазы зависимости ЧС в области высоких частот от 0 5 до 0 8 Гц (рис 1) В ПМ миокарда таких животных инсулин даже в высоких концентрациях (10 нМ) оказывает слабый отрицательный иногропный эффект Величина эффекта при частоте стимуляции 1,0 Гц не превышает 11 1 ± 1.9 % (п = 6).

I и —- «»

им» 12)01' 12Я5£ 1СММ 115*5« ЧИЧ7 !!)<!( 1гМ56Г 123«

Номер стимул* после паузы

А1/А0

3-. А1/А»

I ■ I 1 I ' I ' I ад да Ц4 М Д8 Ц)

(б)

' I ' I I I-- I I—г-

50 32 Ц4 Сф V 10

Частоте схнмулацкн, Гц

Рис. 9. Влияние инсулина на эффект паузы. Действие инсулина на характер переходного процесса после паузы (А) и на зависимость эффекта паузы (Б) от частоты стимуляции в ПМ сердца суслика в разные сезоны активности (Б)' слева - осень (октябрь), справа - лето (июнь - июль) Светлые кружки - контроль, темные кружки - инсулин в концентрации 10 нМ Представлены средние значения ± среднеквадратичное отклонение (Р < 0,05). А1- амплитуда первого максимального сокращения после паузы, Ао- амплитуда сокращения при базовой частоте стимуляции.

2.5. Изучение роли Са^каналов Ь-типа сарколеммы в механизме инотропного действия инсулина. Сильный отрицательный инотропный эффект инсулина после обработки ПМ нифедипином, значительно превышающий эффект инсулина в контрольной группе, обнаружен в ПМ миокарда летних животных практически во всем диапазоне частот (рис 10 ) В ПМ сердца зимних активных животных предварительная обработка ПМ нифедипином устраняет или

значительно уменьшает величину ингибирующего действия инсулина на сократимость

Лето

«О т.

40 •

я Ш

я §■

8 5

а я

ад

£ к <о

О I.

0 1-

0,3

0,5

0,8

10 6

0,3

6 5

9 6

Зима

8 5

9 5

0,5 0,8

7 5

1 Гц

8 3 п

1 Гц

7 4 п

( | Инсулин (10 иМ)

Инсулин + Нифедипяи (1 мкМ)

Рис.10. Ингибироваиие сократительной активности ПМ сердца суслика при действии инсулина и

нифсднпина.

Вверху цифрами указана частота стимуляции (в Гц), внизу - число экспериментов каждой серии (п) Данные представлены как

средние значения + среднеквадратичная ошибка (*Р< 0,05).

2.6. Обсуждение результатов. Таким образом, инсулин оказывает как кардиодепрессивное, так и кардиостимулирующее действие на сократимость миокарда суслика Направление инотропного действия инсулина на сократимость ПМ сердца зимнеспящих зависит от концентрации, продолжительности действия гормона и исходного состояния животных Положительный инотропный эффект инсулина можно наблюдать при действии низких доз гормона (0,1 - 0,5 нМ) и обычно не позже, чем через 20 минут после начала воздействия При

продолжительном воздействии положительный инотропный эффект сменяется отрицательным (рис 6) Высокие концентрации гормона (1 - 50 нМ) вызывают отрицательный инотропный эффект, степень проявления которого зависит от исходного типа ритмоинотрогши (рис 8) Таким образом, наиболее характерной реакцией на инсулин во всех группах активных животных является угнетение сократимости, отличающееся в разных сезонных группах лишь концентрационной зависимостью (рис 6) На первый взгляд, этот факт находится в противоречии с существующими представлениями об инсулине, как исключительно положительном инотропном агенте (Farah et al., 1981, Brownsey et al., 1997, Freestone et al, 1996) Исходя из наших данных, можно предположить, что способность инсулина существенно подавлять силу сокращений кардиомиоцитов характерна только для миокарда зимнеспящих животных Однако данные о том, что инсулин подавляет медленный входящий кальциевый ток, который играет основную роль в инициации сокращения, на клетках предсердия лягушки (Накипова и др, 1987; 1988) и на изолированных миоцитах крысы (Wu, Zierler, 1989) не исключают того, что при определенных условиях отрицательный инотропный эффект может иметь место и в клетках миокарда других видов животных В ряде работ показано, что инсулин и инсулиноподобные вещества либо не влияют на сократимое гь (Airaksinen et al, 1985, Ren et al, 1999), либо оказываю! двухфазный эффект (Downing, Lee, 1979) Обнаружено, чю характер действия инсулина изменяется при патологических состояниях миокарда (Ren et al, 1999), зависит от возраста животных (Downing, Lee, 1979) и условий проведения эксперимента (Shah et al., 1995; Schmidt, Koch, 2002).

Неоднозначность эффектов инсулина на сократимость миокарда может определяться сложностью физиологического сигнала гормона, включающего как изменения состояния системы тирозинового фосфорилирования белков, так и активности различных кальций-транспортирующих систем клетки, а также неоднородностью популяции инсулиновых рецепторов Особенности функционирования инсулин-зависимой рецепторной системы не только не

исключают, но подразумевают возможность разнонаправленных эффектов гормона на физиологические параметры клеток Известно, что ключевым звеном в механизме действия инсулина является изменение активности ферментов тирозиновых киназ (ТК) и тирозиновых фосфатаз (ТФ) (Cohen et al., 1997; Johnston et al, 2003) Можно предположить, что изменение соотношения ТК/ТФ является одной из возможных причин разнонаправленного действия инсулина и на миокард зимнесшпцих Согласно литературным данным, значение ТК/ТФ меняется в процессе развития ответной реакции клеток на инсулин Первым событием, происходящим после связывания гормона с рецептором, является активация тирозиновой киназы, которой является сам инсулиновый рецептор (Hiraoka, 2003). Процесс активации ТФ более медленный и зависит от концентрации и продолжительности действия инсулина' чем выше концентрация гормона, тем быстрее активируется фосфатазный механизм (Chan et al, 1988; Johnston et al., 2003) В наших экспериментах положительный инотропный эффект развивается при низких концентрациях инсулина в первые 5-6 минут от начала действия и, вероятно, опосредуется через активацию рецепторной ТК Наши предварительные данные по изучению роли тирозинового фосфорилирования в механизме действия инсулина показывают, что блокатор ТК тирфостин-51 (50 - 100 нМ) модифицирует эффекты инсулина в области низких частот (0,1 - 0,5 Гц), в которой мы обычно наблюдаем положительное действие инсулина на сократимость Обнаружено, в частности, отсутствие положительной фазы действия инсулина под влиянием тирфостина-51 (п = 5) Мы показали, что отрицательный инотропный эффект при относительно низких концентрациях инсулина развивается через 9-12 мин, а при высоких - через 5-6 мин от начала действия гормона Это близко к интервалу времени, в течение которого в клетках разных типов происходит активация ТФ, опосредуемая образованием внутриклеточных мессенджеров (Chan et al., 198&; Johnston et al, 2003) Так как кардиопрессивный эффект является наиболее характерным для ПМ сердца зимнесшпцих, можно предположить, что фосфатазный механизм играет определяющую роль в формировании ответной реакции на

инсулин в кардиомиоцитах зимнесшпцих Наши предварительные эксперименты с использованием блокатора ТФ ортованадата натрия (100 мкМ) показывают, что ортованадат натрия в ПМ сердца летних животных (п = 5) частично подавляет развитие ингибирующего эффекта инсулина в области высоких частот В ПМ сердца осенних животных с полифазной зависимостью ЧС (п = 11) ортованадат натрия в ряде случаев также инвертирует ингибирующий эффект инсулина (п = 4), но в большинстве случаев оказывает инсулиноподобное действие (п = 7).

Известно, что популяция инсулиновых рецепторов в сарколемме представлена двумя формами, обладающими высоким и низким сродством к инсулину (Gupta et al., 1987; Russ et al, 1992) Можно предположить, что изменение соотношения разных форм рецепторов в их общей популяции на разных стадиях активности животного (Castex et al, 1987) является одной из возможных причин изменения пороговых концентраций гормона и чувствительности к нему ПМ в наших экспериментах (рис. 6В).

Известно, что инсулин способен изменять работу кальций-транспортирующих систем клетки и скорость транспорта различных ионов, что оказывает непосредственное влияние на уровень внутриклеточного кальция и, следовательно, на величину сократительного ответа мышцы (Zierler, 1977; Farah, Aloisi, 1981) Показано, что инсулин оказывает стимулирующее действие на работу Na+-Ca2'-обменного механизма в кардиомиоцитах собаки (Gupta et al, 1986) Кроме того, было обнаружено дозо-зависимое стимулирующее действие инсулина (100 нМ - 10 мкМ) на кальциевый ток (ICa, L) в изолированных миоцитах предсердия человека (Maier et al., 1999) и кардиомиоцитах крысы (Aulbach et al, 1999) В исследованиях как нормального (Gupta et al, 1989), так и диабетического миокарда было показано, что инсулин стимулирует активность Са2*-АТФазы CP (Yu et al, 1994, Choi et al, 2002).

Обнаруженная нами зависимость эффектов инсулина от типа ритмоинотропии в миокарде зимнеспящих (рис 8, 9) свидетельствует о наличии общего звена в механизме действия инсулина на сократимость и механизмах ритмоинотропии

Предположительно, таким звеном является Са2+-АТФ-аза CP Инсулин-ивдуцируемое снижение сократимости в этих случаях всегда сопровождалось значительным усилением эффекта потенциации паузой в миокарде осенних сусликов (рис.9А) Это позволяет предположить, что отрицательный инотропный эффект инсулина может обуславливаться увеличением содержания кальция в CP, за счет возможного повышения активности Са2+-АТФ-азы CP (Yu et al., 1994; Choi et al., 2002). С этим предположением согласуются данные о том, что Са2+-АТФ-аза взаимодействует с субстратами инсулинового рецептора, в частности, IRS-1 и IRS-2 (Algenstaedt et al., 1997) Такое взаимодействие характерно для изоформы-2 Саг*-АТФ-азы, которая находится в сердечных клетках

Проведенные нами исследования эффектов нифедипина и инсулина на сократимость могут выявить некоторые общие механизмы в действии этих веществ, а также полнее раскрыть картину участия Ъ-Са2+-каналов сарколеммы в сокращении миокарда зимнеспящих Полученные данные позволяют предположить, что в условиях блокады Ь-Са2+-каналов нифедипином усиление ингибирующего эффекта инсулина на сократимость миокарда летних животных также может быть обусловлено увеличением скорости закачки кальция в CP за счет увеличения активности Са2+-АТФ-азы СР.

Показано, что в миокарде зимних активных животных сочетанное действие нифедипина и инсулина не вызывает усиления потенциации паузой, что говорит о незначительной роли CP в инсулин-зависимых изменениях сократимости. Можно предполагать, что в период зутермии между баутами спячки сила сокращения ПМ сердца зависит в основном от внешних источников кальция и определяется согласованным функционированием Ь-Са2+-каналов сарколеммы и инвертированной формы №+-Са2+-обменного механизма (Pogwizd et al., 1999; Steven et al., 2002).

Выявленные закономерности сезонных перестроек ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих животных и роли инсулина в их регуляции могут способствовать пониманию главного принципа адаптивных явлений в миокарде, в

соответствии с которым происходит реорганизация клеточных процессов,

способствующих выживанию клеток под действием повреждающих факторов

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что ритмоинотропные характеристики (зависимость ЧС) в миокарде зимнеспящих животных претерпевают значительные изменения в течение годового цикла В сердце активного суслика обнаружены отрицательный и полифазный типы зависимости ЧС. В миокарде летних животных показана отрицательная зависимость ЧС, в миокарде зимних активных - полифазная В сердце животных переходных периодов (осень, весна) обнаружены оба типа зависимости ЧС

2. Показано, что в области частот стимуляции, соответствующей положительной компоненте зависимости ЧС, потенциация сокращения паузой отсутс!вуег, а характер переходных процессов после паузы принципиально отличается сп известных для сердца других видов животных

3. В области частот стимуляции с отрицательной зависимостью ЧС наблюдается значительная потенциация сокращения паузой Максимальный эффект паузы отмечен в сердце животных с сильной отрицательной зависимостью ЧС, которая встречается в период подготовки к спячке и выхода из нее В миокарде зимних активных животных эффект паузы выражен значительно слабее, чем в миокарде осенних Это показывает, что роль внутриклеточного источника кальция (СР) в сократительной активности сердца активных животных максимальна в период подготовки к спячке

4. Показано, что действие нифедипина (блокада Са2+'каналов сарколеммы) не влияет на появление или исчезновение положительной компоненты зависимости ЧС в миокарде зимнеспящих В сердце животных в состоянии подготовки к спячке действие нифедипина увеличивает выраженность отрицательной зависимости ЧС и приводит к усилению потенциации сокращения паузой Снижение активности кальциевых каналов предшествует значительному повышению эффективности работы СР с наступлением периода подготовки к спячке

5. Установлено, что направление инотропного действия инсулина на миокард зимнеспящих зависит от частоты стимуляции, концентрации гормона, а также времени его действия Наиболее характерным для сердца зимнеспящих является кардиодепрессивный эффект инсулина на сократимость Обнаружена зависимость эффектов инсулина от исходного типа ритмоинотропии миокарда животных

6. Показано, что инсулин устраняет положительную лестницу силы и приводит к усилению отрицательной При этом наблюдается увеличение потенциации сокращения паузой Это указывает на то, что действие инсулина на сократимость кардиомиоцитов связано с увеличением содержания кальция в СР

7. Обнаружено изменение чувствительности миокарда зимнеспящих к инсулину Пороговая концентрация для ПМ сердца животных весенне-летнею и осеннего периодов составляет 0,1 - 0,5 нМ, активных зимних животных - 10 нМ, гибернирующих животных - 50 - 100 нМ

Исследование поддержано грантами РФФИ M 01-04-48-199, M 00-04-48200

и Федеральной центральной программой «Интеграция», проекты А0055 и

Б0024.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Андреева JIА, Накипова О В , Чумаева H А, Косарский Л С , Колаева С Г, Кукушкин H И, Соломонов H Г Сезонные особенности зависимости «частота-сила» в миокарде суслика Citellus undulatus ДАН 2001 т. 377, № 1, с 108 - 110.

2. Накипова О В, Андреева Л.А., Чумаева H А, Ануфриев А И, Косарский Л С , Колаева С Г, Кукушкин H И , Соломонов H Г Частотно-зависимое действие инсулина на сократимость миокарда активного суслика Citellus undulatus в разные сезоны ДАН 2001. Т 380. № 6 С 825 - 827.

3. Накипова О В, Андреева Л А, Чумаева H А, Гайнуллин Р 3 , Ануфриев А И , Косарский Л С, Колаева С Г, Кукушкин H И Особенности ритмоинотропных отношений в миокарде суслика Citellus undulatus // Биофизика 2002 Т 47 (4) С. 735 - 747.

4. Накипова О В, Андреева Л А , Чумаева H. А, Ануфриев А И, Косарский Л С, Колаева С Г, Соломонов H Г Влияние инсулина на ритмоинотропные отношения в миокарде суслика Citellus undulatus. //ДАН. 2004 (в печати)

5. Чумаева НА , Накипова О В, Андреева JIА, Колаева С Г Роль рецепторной тирозинкиназы в механизме действия инсулина на сократимость миокарда сусликов Citellus undulatus. // Материалы IV-й Путинской конференции молодых ученых Физиология и биомедицина Клеточная биология Пущино 1999 С 23-24.

6. Чумаева НА., Накипова О В., Андреева Л.А, Колаева С Г Возможные механизмы действия инсулина на сократимость миокарда сусликов Citellus undulatus // Материалы IV-й Пущинской конференции молодых ученых Физиология и биомедицина Клеточная биология Пущино 1999 С 24 - 25.

7. Накипова ОВ, Андреева JIA, Чумаева НА, Косарский JIC, Колаева СГ, Кукушкин Н И Влияние инсулина на сократительную активность миокарда суслика Citellus undulatus // П-й съезд биофизиков России Тезисы докладов TomI М , 1999 С. 243 - 244.

8. Накипова О.В, Андреева ЛА, Чумаева НА, Косарский ЛС, Колаева С Г, Кукушкин Н И Роль рецепторной тирозинкиназы в механизме действия инсулина на сократимость миокарда суслика Citellus undulatus. // П-й съезд биофизиков России Тезисы докладов TomI М,1999 С 244-245.

9. Накипова О В, Андреева Л А, Чумаева Н А, Косарский Л С, Колаева С Г, Кукушкин Н И Частотный характер действия инсулина на сократимость папиллярных мышц суслика Citellus undulatus. // П-й съезд биофизиков России Тезисы докладов Том I. М., 1999 С. 245 - 246.

10. Andreeva L. A., Nakipova О. V., Chumaeva N. A., Kolaeva S. G., Kukushkin N. I. The Seasonal Peculiarities ofForce-Frequency Relations in the Myocardium of Ground Squirrel Citellus undulatus. Internat. symp. "Biological motility: new trends in research". Pushchino. 2001. p. 9 -11.

11 .Nakipova O.V, Andreeva L.A., ChumaevaN.A., Kosarskii L.S., Kolaeva S.G., Kukushkin N.I. The effects ofinsulin on the contractility of active ground squirrels myocardium: a possible mechanism. Internat. symp. "Biological motility: new trends in research". Pushchino. 2001. p. 102- 103.

12. Andrejeva LA., Chumaeva N.A., Nakipova O.V., Kolaeva S.G., Andrejev Y.A. The role of nitric oxide in insulin-dependent regulation of rat heart contractility Internat. symp. "Biological motility: new trends in research". Pushchino. 2001. p. 8 - 9.

13. Андреева Л.А., Накипова O.B., Чумаева H.A., Колаева С.Г., Андреев ЛА., Кукушкин Н.И. Влияние инсулина на сократимость миокарда суслика Citellus undulatus XVIU-й съезд физиологов России Тезисы докладов Казань 2001 с 300 - 302.

14. Накипова ОВ, Андреева Л А, Чумаева Н.А., Колаева С.Г Особенности ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих и роль инсулина в их регуляции // 1П-Й съезд биофизиков России Тезисы докладов Воронеж 2004 с 266 - 267.

15.0.V Nakipova, L.A. Andreeva, N.A. Chumaeva, S.G. Kolaeva. The force-frequency relationship in ground squirrel myocardium: effects of insulin Intemat. symp. "Biological motility: new trends in research". Pushchino. 2004. p. 48 - 50.

16.N.A. Chumaeva, O.V. Nakipova, L.A. Andreeva, S.G. Kolaeva. The role of extracellulary derived calcium in seasonal FFR changes in (he heart of active hibernating animals. Intemat. symp. "Biological motility: new trends in research". Pushchino. 2004. p. 120- 121.

Принято к исполнению 28/10/2004 Исполнено 29/10/2004

Заказ №413 Тираж: 75 экз

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 (095) 318-40-68 ■\отт.а!йогеГега1 ги

РНБ Русский фонд

2006-4 17786

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Чумаева, Надежда Анатольевна

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. ВВЕДЕНИЕ.3.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.6.

2.1. Ритмоинотропные явления в миокарде как отражение состояния кальциевого гомеостаза клеток.6.

2.1.1. Общие представления о механизмах сокращения скелетных и сердечных мышечных клеток.6.

2.1.2. Ритмоинотропные явления в миокарде. Параметры ритмоинотропии.9.

2.1.3. Ритмоинотропные отношения в миокарде теплокровных незимнеспящих животных.12.

2.1.4. Ритмоинотропия миокарда крысы.13.

2.1.5. Ритмоинотропные явления в миокарде при патологических состояниях.16.

2.2. Особенности ритмоинотропных отношений в миокарде зимнеспящих животных.19.

2.2.1. Особенности сердца и сердечно-сосудистой системы зимнеспящих животных в сравнении с незимнеспящими.19.

2.2.2. Адаптивные механизмы поддержания гомеостаза кальция в сердечных клетках зимнеспящих животных.24.

2.2.3. Ритмоинотропные отношения в миокарде зимнеспящих животных.30.

2.3. Влияние инсулина на сократительную активность сердца.

Возможные механизмы действия инсулина на сокращение.33.

2.3.1. Некоторые аспекты функционирования инсулин-зависимой рецепторной системы.33.

2.3.2. Роль G-белков в механизме действия инсулина.37.

2.3.3. Действие инсулина на сократительную активность сердца.39.

2.3.4. Влияние инсулина на работу кальций-транспортирующих систем клетки.40.

2.3.5. Содержание инсулина в плазме крови зимнеспящих в различные сезоны активности.43.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.46.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.52.

4.1. Исследование ритмоинотропных отношений в миокарде зимнеспящих животных.52.

4.1.1. Варианты зависимости «частота-сила» в миокарде активного суслика.52.

4.1.2. Изменение времени достижения максимума изометрического сокращения и времени полурасслабления ПМ миокарда активных сусликов в разные сезоны.58.

4.1.3. Исследование эффекта паузы и переходных процессов после паузы.61.

4.1.4. Механическая реституция.66.

4.1.5. Обсуждение результатов.69.

4.2. Роль Са2+-каналов L-типа сарколеммы в сократительной функции миокарда активных сусликов.78.

4.3. Действие инсулина на сократительную активность сердца зимнеспящих животных. Изменение характера ритмоинотропных отношений в сердце под действием инсулина.83.

4.3.1. Концентрационная и временная зависимости развития эффектов инсулина на сокращение ПМ сердца суслика в разные периоды активности.83.

4.3.2. Частотно-зависимое действие инсулина на сокращение ПМ миокарда суслика в разные периоды активности.85.

4.3.3. Поведение сокращения после паузы под действием инсулина в ПМ сердца зимнеспящих животных в разные периоды активности.88.

4.3.4. Зависимость инотропного эффекта инсулина от типа ритмонотропии миокарда.94.

4.3.5. Изучение роли Са "каналов L-типа сарколеммы в механизме инотропного действия инсулина.97.

4.3.6. Обсуждение результатов.98.

5. ВЫВОДЫ.106.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Сезонные особенности ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих и роль инсулина в их регуляции"

Известно, что большинство патологий сердца (сердечная недостаточность, гипертоническая и ишемическая болезни) сопряжены с перегрузкой клеток по кальцию, которая связана с изменением активности кальций-транспортирующих систем [Bers, 2001]. При этих же заболеваниях наблюдаются значительные метаболические нарушения, важнейшую часть которых составляют нарушения углеводного обмена, обусловленные снижением чувствительности тканей к инсулину (инсулинорезистентность) [Зимин, 1998; Le Roith, Zick, 2001; Дедов, 2003]. При изучении патологий миокарда эти два явления -нарушения кальциевого гомеостаза и инсулинорезистентность - рассматриваются в большинстве случаев независимо. Вопрос о наличии причинно-следственной связи между ними практически не исследован.

Механизм действия инсулина на сократимость сердца остается неустановленным. К настоящему времени известно, что инсулин затрагивает работу кальций-транспортирующих систем клетки, оказывает влияние на вторичные мессенджеры, включенные в процесс электромеханического сопряжения, посредством чего может изменять концентрацию внутриклеточного кальция в кардиомиоцитах [Brownsey et al., 1997; Choi et al., 2002]. Установлено, что инсулин оказывает влияние на работу кальций-транспортирующих систем, локализованных как в сарколемме, так и в мембране саркоплазматического ретикулума саркоплазматического ретикулума (CP). Согласно литературным данным, инсулин влияет на активность Ыа+-Са2+-обмена сарколеммы, регулирует работу кальциевых каналов, Са2+-АТФ -азы сарколеммы, а также Са -АТФ-азы саркоплазматического ретикулума [Steffen, 1988; Choi et al., 2002; Hiraoka, 2003]. Однако взаимосвязь нарушения чувствительности тканей к инсулину с функционированием данных систем не установлена.

Перспективной моделью для решения этого вопроса может служить сердце зимнеспящих животных, которое сохраняет сократительную активность в условиях сезонной изменчивости в работе кальций-транспортирующих систем клетки [Johansson, 1996; Wang et al., 2002]. Изменение чувствительности клеток, в том числе и сердечных, к инсулину является естественным механизмом адаптации зимнеспящих и не сопровождается нарушениями в работе сердца [Florant et al., 1991; Yeh et al., 1995; Johansson, 1996].

Важным показателем кальциевого гомеостаза является зависимость силы сокращения сердечной мышцы от частоты стимуляции - ритмоинотропные отношения [Pieske et al., 1996; Bers, 2001]. Ведущее место в механизме ритмоинотропии отводят скоростям трансмембранного обмена кальция и путям доставки кальция в клетку [Koch

Weser, Blinks, 1963; Penefsky, 1994; Bers, 2001]. В норме в сердце большинства видов теплокровных животных и человека сила сокращения зависит преимущественно от поступления внеклеточного кальция и имеет положительный тип ритмоинотропии (увеличение частоты стимуляции приводит к росту силы сокращения). Исключением является сердце взрослых крыс, у которых сокращение зависит в большей степени от поступления внутриклеточного кальция и характеризуется отрицательным типом ритмоинотропии (увеличение частоты стимуляции вызывает снижение амплитуды сокращений). При заболеваниях сердца зависимость частота-сила приобретает на начальных стадиях поликомпонентную форму (положительно-отрицательную), а по мере углубления процесса становится полностью отрицательной [Pieske et al., 1996; Alpert et al., 2000; Bers, 2001]. Идентификации различных типов ритмоинотропии и поиску механизмов, лежащих в основе их трансформации, уделяется большое внимание [Мархасин и др., 1994; Соловьева и др., 1999; Alpert et al., 2000; Pieske et al., 1996; 2002]. В какой мере процесс трансформации ритмоинотропных отношений является компенсаторным, а в какой патологическим, пока остается неясным.

Известно, что в кардиомиоцитах зимнеспящих вклад различных источников кальция в сокращение изменяется при смене функционального состояния животных: в период активности основная роль в сокращении принадлежит внеклеточному кальцию, а в период спячки (гибернации) - внутриклеточному [Kondo, 1986; Wang et al., 2002]. В связи с этим для миокарда зимнеспящих показан как положительный, так и отрицательный тип ритмоинотропии [Kondo, Shibata, 1984]. Установлено, что для зимнеспящих процесс трансформации ритмоинотропных отношений в миокарде является обычным сезонным явлением и не связан с нарушениями в работе сердца [Johansson, 1996; Milsom et al., 2001]. Показано, что сердце зимнеспящих животных способно функционировать без аритмий и кальциевых перегрузок в условиях снижения температуры тела от 37 до 0°С [Калабухов, 1985, Johansson, 1996; Ray et al., 2000], в то время как у незимнеспящих животных снижение температуры тела до 32°С вызывает фибрилляцию предсердий [Nattel, 1999], а ниже 20°С - экстрасистолию и фибрилляцию желудочков [Тимофеев, 1988; Johansson, 1996]. Сердечно-сосудистая система гибернирующих животных имеет ряд адаптивных механизмов, позволяющих ей функционировать в условиях глубокой гипотермии и гипоксии [Milsom et al., 1999, 2001], а также в условиях повышенной аритмогенности [Johansson, 1996]. Одним из таких механизмов являются сезонные обратимые изменения в работе систем транспорта ионов кальция [Wang et al., 2002]. Причины уникальной устойчивости миокарда зимнеспящих остаются неустановленными.

В последнее время накоплено много данных о специфических особенностях структуры и функций аппарата электромеханического сопряжения в миокарде зимнеспящих животных [Wang et al., 2002]. Однако имеющиеся данные не раскрывают полной картины сезонных изменений ритмоинотропных характеристик сердца зимнеспящих. Большинство работ посвящено изучению особенностей электромеханического сопряжения в кардиомиоцитах зимнеспящих в состоянии спячки. В то же время очень мало работ, в которых была бы представлена достаточно полная информация о параметрах ритмоинотропии миокарда гибернирующих животных в активном состоянии. Роль инсулина в регуляции сократительной активности миокарда зимнеспящих животных остается мало изученной.

Поэтому цель данной работы заключалась в изучении сезонных особенностей ритмоинотропных характеристик миокарда зимнеспящих (якутского суслика Citellus undulatus) и роли инсулина в регуляции ритмоинотропных отношений. В рамках этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать особенности ритмоинотропных отношений сердца активных сусликов в разные сезоны в контроле и под влиянием инсулина:

• Получить зависимость амплитуды сокращения от частоты стимуляции (зависимость "частота-сила") в диапазоне частот от 0,1 до 1 Гц.

• Оценить роль внутриклеточного кальция в сокращении изолированных мышц сердца зимнеспящих методом эффекта паузы.

2. Оценить вклад внеклеточного кальция в сокращение в миокарде активных сусликов в разные сезоны.

3. Получить временную и концентрационную зависимости действия инсулина на сокращение изолированных сердечных мышц.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Чумаева, Надежда Анатольевна

5. ВЫВОДЫ

1. Установлено, что ритмоинотропные отношения (зависимость ЧС) в миокарде зимнеспящих животных претерпевают значительные изменения в течение годового цикла. Для сердца активного суслика получены отрицательный и полифазный типы зависимости ЧС. Для миокарда летних животных показана отрицательная зависимость ЧС, для миокарда зимних активных - полифазная. Для сердца животных переходных периодов (осень, весна) получены оба типа зависимости ЧС.

2. Показано, что в области частот стимуляции, соответствующей положительной фазе зависимости ЧС, потенциация сокращения паузой отсутствует, а характер переходных процессов после паузы принципиально отличается от известных для сердца других видов животных.

3. В области частот стимуляции с отрицательной зависимостью ЧС наблюдается значительная потенциация сокращения паузой. Максимальный эффект паузы отмечен в миокарде с сильной отрицательной зависимостью ЧС, которая встречается в период подготовки к спячке и выхода из нее. В миокарде зимних активных животных эффект паузы выражен слабее, чем в миокарде осенних. Это показывает, что роль внутриклеточного источника кальция (CP) в сокращении сердца активных животных максимальна в период подготовки к спячке.

4. Показано, что действие нифедипина (блокада Са "каналов сарколеммы) не влияет на появление или исчезновение положительного компонента зависимости ЧС в миокарде зимнеспящих. В сердце животных в состоянии подготовки к спячке действие нифедипина увеличивает выраженность отрицательной зависимости ЧС и приводит к усилению потенциации сокращения паузой. Снижение активности кальциевых каналов предшествует значительному повышению эффективности работы CP с наступлением периода подготовки к спячке.

5. Установлено, что направление инотропного действия инсулина на миокард зимнеспящих зависщс от частоты стимуляции, концентрации гормона, а также времени его действия. Наиболее характерным для сердца зимнеспящих является ингибирующий эффект инсулина на сокращение. Обнаружена зависимость эффекта инсулина от исходного типа ритмоинотропии миокарда животных.

6. Показано, что инсулин устраняет положительную лестницу силы и приводит к усилению отрицательной. При этом наблюдается увеличение потенциации сокращения паузой. Это показывает, что действие инсулина на сокращение связано с увеличением содержания кальция в СР.

7. Обнаружено изменение чувствительности миокарда зимнеспящих к инсулину. Пороговая концентрация для ПМ сердца животных весенне-летнего и осеннего периодов составляет 0,1 - 0,5 нМ, активных зимних животных - 10 нМ.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Чумаева, Надежда Анатольевна, Пущино

1. Авдонин П.В., Ткачук В.А. Рецепторы и внутриклеточный кальций. М., Наука, 1994.-288 с.

2. Бляхман Ф.А., Мархасин B.C. Нафиков Х.М. Активационные и механические детерминанты скорости изометрического расслабления сердечной мышцы // Физиол. журнал СССР. 1987. Т. 73. № 12. С 1485 1493.

3. Браунвальд Е., Росс Дж., Зонненблик Е.Х. Механизмы сокращения сердца в норме и при недостаточности. — М., Медицина, 1974. 175 с.

4. Быков B.JI., Желамский С.В. Способ отбора препаратов миокарда для исследования сократимости в физиологических и фармакологических условиях // Физиол. Журнал СССР. 1982. Т. 68. № 3. с 425 428.

5. Ворновицкий Е.Г., Игнатьева В.Б. Кайдаш А.Н., Арапов А.Д., Могилевский И.Б. Влияние охлаждения на ритмо-инотропные отношения в патологически измененном миокарде // Физиол. Журнал СССР. 1982. Т. 67. № I.e. 10-13.

6. Дедов И.И. Диабет как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний // Сердечная недостаточность. 2003. Т. 4. № 1, с. 15 19.

7. Жегунов Г.Ф. Электрофизиологические параметры функционирования сердца суслика в процессе пробуждения от зимней спячки // Криобиология. 1986. № 1. с. 31 34.

8. Жегунов Г.Ф. Роль сердца в разогреве тела зимнеспящих при пробуждении // Физиол. журнал. СССР. 1989. № 1. 105 109.

9. Жегунов Г.Ф., Рязанцев В.В. Возможный механизм регуляции АТФ-азной активности плазматических мембран миоцитов сердца // Физиол. журнал. СССР. 1991. Т. 77. № 3. 130 133.

10. Жегунов Г.Ф., Вонг JL, Джордан М., Белке Д. Электрофизиологические параметры функционирования сердца и активность Са2+-насоса мембран CP миокарда сусликов и крыс во время длительной гипотермии // Физиол. журнал. 1993.Т. 79. № 1. 73 81.

11. П.Зимин. Ю.В. Происхождение, диагностическая концепция и клиническое значение синдрома инсулинорезистентности или метаболического синдрома X // Кардиология. 1998. №6. с. 71 -81.

12. Изаков В.Я., Бляхман Ф.А., Мархасин B.C. Нафиков Х.М. Влияние частоты стимуляции на скорость изометрического расслабления миокарда млекопитающих // Физиол. журнал СССР. 1989. Т. 73. № 1. с 45-51.

13. Калабухов Н.И. Спячка млекопитающих. М., Наука, 1985.

14. Колаева С.Г. Зимняя спячка // Вестник Российской Академии наук. 1993. т. 63. № 12. с. 1076- 1081.

15. Мархасин B.C., Изаков В.Я., Шумаков В.И. Физиологические основы нарушения сократительной функции миокарда. СПб., Наука, 1994. - 256 с.

16. Наследов Г.А., Катина И.Е., Житникова Ю.В. Особенности функционирования электромеханического сопряжения поперечно-полосатых мышц у высших и низших позвоночных // Биофизика. 2002. т. 47 (4). с. 716 727.

17. Накипова О.В., Кокоз Ю.М., Лазарев А.В., Фрейдин А.А., Крупенин В.А. Модификация циклогексимидом эффектов инсулина на транспорт кальция сарколеммой миокарда // Физиологический журнал СССР. 1988. Т. 74. № 3. с. 420 427.

18. Накипова О.В. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. — Пущино, 1990.- 140 с.

19. Плеснева С.А., Шпаков А.О., Кузнецова J1.A., Перцева М.Н. // Роль аденилатциклазной сигнальной системы в механизме действия инсулина // Российск. физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2001. VI, 1106-1117.

20. Соловьева О.Э., Мархасин B.C., Цывьян П.Б., Келлер Б.Б. Экпериментально-теоретическое исследование связи интервал-сила в развивающемся миокарде цыпленка // Биофизика. 1999. Т. 44, Вып. 2. с. 337 349.

21. Тимофеев Н.Н. Искусственный гипобиоз. М.; 1988. 247 с.

22. Aasum E, Larsen TS. Different tolerance to hypothermia and rewarming of isolated rat and guinea pig hearts. Cryobiology. 1999. May; 38. (3): 243 9.

23. Abe К, Oka M, Kubo K, Takenoshita Y, Frey R. Response of isolated guinea pig myocardium to insulin therapy during normothermia and graded hypothermia. Resuscitation. 1986. Jan;13. (2):107 13.

24. Abe T, Ohga Y, Tabayashi N, Kobayashi S, Sakata S, Misawa H, Tsuji T, Kohzuki H, Suga H, Taniguchi S, Takaki M. Left ventricular diastolic dysfunction in type 2 diabetes mellitus model rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002 Jan; 282 (1): H138 48.

25. Airaksinen J, Lahtela JT, Ikaheimo MJ, Sotaniemi EA, Takkunen JT. Intravenous insulin has no effect on myocardial contractility or heart rate in healthy subjects. Diabetologia. 1985. Sep; 28. (9):649 52.

26. Algenstaedt P, Antonetti DA, Yaffe MB, Kahn CR.Insulin receptor substrate proteins create a link between the tyrosine phosphorylation cascade and the Ca2+-ATPases in muscle and heart. J Biol Chem. 1997 Sep 19;272(38):23696-702.

27. Alekseev, A.E., Markevich, N.I., Korystova, A.F., Terzic, A. and Kokoz, Y.M. Comparative analysis of the kinetic characteristics of L-type calcium channels in cardiac cells of hibernators. Biophys. J. 1996. 70, 786 797.

28. Alessi, D.R. and Downes, С P. 1998. The role of PI 3-kinase in insulin action. Biochim. Biophys. Acta. 1436:151-164.

29. Alien DO. Orchard CH. Myocardial contractile function during ischemia and hypoxia. Circ Res 1987:60:153-168.

30. Alpert NR, Hasenfuss G, Leavitt BJ, Ittleman FP, Pieske B, Mulieri LA. A mechanistic analysis of reduced mechanical performance in human heart failure. Jpn Heart J 2000 Mar; 41 (2): 103 15.

31. Antonelli. DA. Algpnsra.-Hr, P, and Kahn, R 1996 Insulin receptor substrate 1 binds two novel splice variants of the regulatory subunit of phosphatidylinositol 3-kinase in muscle and brain. Afoi CdiBiol. 16:2195-2203.

32. Anderson K, Lai FA, Lin QY, Rousseau E, Erickson HP, Meissner G. Structural and functional characterization of the purified cardiac ryanodine receptor- Ca2* release channel complex. J Biol Chem. 1989; 204:1329-1331.

33. Angus J A, Sarsero D, Fujiwara T, Molenaar P, Xi Q. Quantitative analysis of vascular to cardiac selectivity of L- and T-type voltage-operated calcium channel antagonists in human tissues. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2000. Dec; 27. (12):1019 21.

34. Aronson R.S., Capasso J.M. Negative inotropic effect of elevated extracellular calcium in rat myocardium. J. Mol. Cell Cardiol. 1980. V. 12. pp. 1305 - 1309.

35. Aulbach F, Simm A, Maier S, Langenfeld H, Walter U, Kersting U, Kirstein M. Insulin stimulates the L-type Ca2+-current in rat cardiac myocytes. Cardiovasc Res. 1999. Apr; 42. (1):113 -20.

36. Ballard C, Mozaffari M, Schaffer S. Signal transduction mechanism for the stimulation of the sarcolemmal Na(+)-Ca2+exchanger by insulin. Mol. Cell. Biochem. 1994. Jun. 15; 135. (1):113 9.

37. Bassani JW, Bassani RA, Bers DM. Relaxation in rabbit and rat cardiac cells: species-dependent differences in cellular mechanisms. J Physiol. 1994 Apr 15;476(2):279-93.

38. Bassani JW, Yuan B, Bers DM. Fractional SR-Ca2+-release is regulated by trigger Ca2+ and SR-Ca2+-content in cardiac myocytes. Am. J. Physiol. 1995. 268. C1313 C1319.

39. Barry WH, Bridge JH. Intracellular calcium homeostasis in cardiac myocytes. Circulation. 1993 Jun;87. (6): 1806-15.

40. Belke, D. D., Milner, R. E. and Wang, L. С. H. Seasonal variations in the rate and

41. Ф capacity of cardiac SR calcium accumulation in a hibernating species. Cryobiol. 1991.28,354- 363.

42. Benitah JP, Gomez AM, Virsolvy A, Richard S. New perspectives on the key role of calcium in the progression of heart disease. J. Muscle Res. Cell. Motil. 2003; 24. (4-6): 275 83.

43. Berridge, M. J., Lipp, P. and Bootman, M. D. The versatility and universality of calcium signalling. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2000. 1,11 -21.

44. Bers DM. Ca influx and sarcoplasmic reticulum Ca release in cardiac activation in post-rest recovery. Am. J. Phys. 1985. 248. H366 H381.

45. Bers DM, Bridge JHB, MacLeod KT: The mechanisms of ryanodine action in rabbit cardiac muscle evaluated with Ca2+-sensitive microelectrodes and rapid cooling contractures. Can J Physiol. Pharmacol. 1987; 65: 610-618.

46. Bers DM, Bridge JHB: Relaxation of rabbit ventricular muscle by Na-Ca exchange and sarcoplasmic reticulum. Circ. Res. 1989; 65: 334 342.

47. Bers, D. M. Calcium fluxes involved in control of cardiac myocyte contraction. Circ. Res. 2000. 87, 275 -281.

48. Bers D. Excitation-contraction coupling, and cardiac contractile force. Kluwer Acad.1. Publ. 2001.

49. Bers DM, Perez-Reyes E. Ca channels in cardiac myocytes: structure and function in Ca influx and intracellular Ca release. Cardiovasc Res. 1999 May;42(2):339-60.

50. Bidasee KR, Dincer UD, Besch HR Jr. Ryanodine receptor dysfunction in hearts of streptozotocin-induced diabetic rats. Mol. Pharmacol. 2001. Dec; 60. 6:1356 64.

51. Bjornstad H, Tande PM, Refsum H. Mechanisms for hypothermia-induced increase in contractile force studied by mechanical restitution and post-rest contractions in guinea-pig papillary muscle. Acta Physiol. Scand. 1993. Jul; 148. 3: 253 64.

52. Bluhm WF, Meyer M, Swanson EA, Dillmann WH. Post-rest potentiation of active force in mouse papillary muscles is greatly accelerated by increased stimulus frequency. Ann N Y Acad. Sci. 1998. Sep. 16; 853: 304 7.

53. Boswell T, Woods SC, Kenagy GJ. Seasonal changes in body mass, insulin, and glucocorticoids of free-living golden-mantled ground squirrels. Gen. Сотр. Endocrinol. 1994. Dec; 96.3:339-46.

54. Brown RA, Lee MM, Sundareson AM, Woodbury DJ, Savage AO. Influence of calcium channel blocker treatment on the mechanical properties of diabetic rat myocardium. Acta Diabetol. 1996. Mar; 33.1:7-14.

55. Brown RA, Petrovski P, Savage AO, Ren J. Influence of ATP-sensitive K+-channel modulation on the mechanical properties of diabetic myocardium. Endocr. Res. 2001. Aug; 27.3:269- 81.Ф

56. Brownsey RW, Boone AN, Allard MF. Actions of insulin on the mammalian heart: metabolism, pathology and biochemical mechanisms. Cardiovasc. Res. 1997. Apr; 34. 1: 3-24.

57. Buck CL, Barnes BM. Effects of ambient temperature on metabolic rate, respiratory quotient, and torpor in an arctic hibernator. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Сотр. Physiol.2000. Jul; 279. l:R255 -62.

58. Burlington RF, Darvish A. Low-temperature performance of isolated working hearts from a hibernator and a nonhibernator. Physiol Zool 1988.61:387-395.

59. Cala SE, Jones LR: Phosphorylation of cardiac and skeletal muscle calsequestrin isoforms by casein kinase II. J Biol Chem. 1991; 266: 391 398.

60. Cannel MB, Cheng H, Lederer WJ. The control of calcium release in heart muscle. Science. 1995. 268. 1045 1049.

61. Carafoli E: The Ca2+ pump of the plasma membrane. 1992. J. Biol. Chem. 1992. 267: 2115 -2118

62. Castex C, Tahri A, Hoo-Paris R, Sutter ВС. Glucose oxidation by adipose tissue of the edible dormouse (Glis glis) during hibernation and arousal: effect of insulin. Comp Biochem Physiol A. 1987;88. (l):33-6.

63. Catterall WA: Functional subunit structure of voltage-gated calcium channels. Science 1991;253:1499-1500

64. Chan CP, McNall SJ, Krebs EG, Fischer EH. Stimulation of protein phosphatase activity by insulin and growth factors in 3T3 cells. Proc Natl Acad Sci USA. 1988 Sep;85(17):6257-61

65. Chao, I. The recovery of dogs from deep hypothermia. Acta. Sci. Nat. Univ. Pekinensis 1959. 5, 99 102.

66. Chattou S, Diacono J, Feuvray D. Decrease in sodium-calcium exchange and calcium currents in diabetic rat ventricular myocytes. Acta Physiol. Scand. 1999. Jun; 166. (2): 137-44.

67. Chen H, Nystrom FH, Dong LQ, Li Y, Song S, Liu F, Quon MJ. Insulin stimulates increased catalytic activity of phosphoinositide-dependent kinase-1 by a phosphorylation-dependent mechanism. Biochemistry. 2001. Oct 2; 40 (39): 118-51.

68. Choi KM, Zhong Y, Hoit BD, Grupp IL, Hahn H, Dilly KW, Guatimosim S, Lederer WJ, Matlib MA. Defective intracellular Ca(2+) signalling contributes to cardiomyopathy in Type 1 diabetic rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002 Oct;283(4):H 1398-408.

69. Collins TJ, Lipp P, Berridge MJ, Bootman MD. Mitochondrial Ca(2+) uptake depends on the spatial and temporal profile of cytosolic Ca(2+) signals. J. Biol. Chem. 2001. Jul. 13; 276 (28): 26411 20. Epub 2001 May 01.

70. Cooper 1С, Fry CH. Mechanical restitution in isolated mammalian myocardium: species differences and underlying mechanisms. J. Mol. Cell. Cardiol. 1990. Apr; 22 (4): 439 -52.

71. Currie S, Loughrey CM, Craig MA, Smith GL. Calcium/calmodulin dependent protein kinase II delta associates with the ryanodine receptor complex and regulates channel function in rabbit heart. Biochem. J. 2003. Oct. 14.

72. Davia K, Harding SE. Post-rest contraction amplitude in myocytes from failing human ventricle. Basic Res. Cardiol. 1998; 93. Suppl. 1: 33 7.

73. Delgado C, Artiles A, Gomez AM, Vassort G. Frequency-dependent increase in cardiac Ca2+ current is due to reduced Ca2+ release by the sarcoplasmic reticulum. J. Mol. Cell. Cardiol. 1999. Oct; 31 (10): 1783 93.

74. Dipla K, Mattiello JA, Margulies КБ, Jeevanandam V, Houser SR. The sarcoplasmic reticulum and the Na+/Ca2+ exchanger both contribute to the Ca2+ transient of failing human ventricular myocytes. Circ Res 1999 Mar 5; 84 (4): 435 44.

75. Dobrunz LE, Berman MR. Effect of temperature on Ca(2+)-dependent and mechanical modulators of relaxation in mammalian myocardium. J Mol Cell Cardiol 1994. Feb; 26 (2): 243 50.

76. Downing SE, Lee JC, Rieker RP. Mechanical and metabolic effects of insulin on newborn lamb myocardium. Am J Obstet Gynecol 1977. Mar 15; 127 (6): 649 56.

77. Eagles DA, Jacques LB, Taboada J, Wagner CW. Diakun ТА. Cardiac arrhythmias during arousal from hibernation in three species of rodents. Am J Physiol I988;254:R102-R 108.

78. Edman K., Johansson M. The contractile state of rabbit PM in relation to stimulation frequency. J. Physiology. 1976. 254. 565 581.

79. Egdell RM, De Souza AI, Macleod KT. Relative importance of SR load and cytoplasmic calcium concentration in the genesis of aftercontractions in cardiac myocytes. Cardiovasc. Res. 2000. Sep; 47 (4): 769 77.

80. Egdell RM, MacLeod KT. Calcium extrusion during after-contractions in cardiac myocytes: the role of the sodium-calcium exchanger in the generation of the transient inward current. J Mol Cell Cardiol. 2000. Jan; 32 (1): 85 93.

81. Endoh M, The Effects of various Drugs on the myocardial inotropic response. Gen. Pharmac., 1995. V. 26. (1). pp 1 31.

82. English ТЕ, Storey KB. Enzymes of adenylate metabolism and their role in hibernation of the white-tailed prairie dog, Cynomys leucurus. Arch. Biochem. Biophys. 2000. Apr. 1; 376(1): 91 100.

83. Fabiato, A. and Fabiato, F. Contractions induced by a calcium-triggered release of calcium from the sarcoplasmic reticulum of single skinned cardiac cells. J. Physiol. (London). 1975. 249, 469 495.

84. Fabiato A. Calcium induced release of calcium from the cardiac sarcoplasmic reticulum. Am J Physiol. 1983; 245: CI C14.

85. Fabiato A. Appraisal of the physiological relevance of two hypotheses of the mechanism of Ca2* release from the cardiac sarcoplasmic reticulum: Calcium-induced release versus charge coupled release. Mol Cell Biochem. 1989: 89: 135 143.

86. Fantl W.J., Johnson D.E., Williams L.T. Signalling by receptor tyrosine kinases. // Annu. Rev. Biochem. 1993 Vol. 62. P. 453-481.

87. Farah A. Aloisi A. The actions of insulin on cardiac contractility. Life Sci., 1981. V. 29. 975 1000.

88. Ferraz SA, Bassani JW, Bassani RA. Rest-dependence of twitch amplitude and sarcoplasmic reticulum calcium content in the developing rat myocardium. J Mol Cell Cardiol. 2001. Apr; 33. (4): 711 22.

89. Florant GL, Richardson RD, Mahan S, Singer L, Woods SC. Seasonal changes in CSF insulin levels in marmots: insulin may not be a satiety signal for fasting in winter. Am J

90. Physiol. 1991. Apr; 260/ (4 Pt 2): R712 6.

91. Ficher E.H., Charbonneau H., Tonks N.K. Protein tyosine phsphatases: a diverse family of intracellular and transmembrane enzymes. // Science. 1991. Vol. 253. N. 5018. P. 401406.

92. Forester C.V., Mainwood G.W. Interval-dependent inotropic effects in the rat myocardium and the effects of calcium. Pflugers Arch., 1974, v. 352. pp. 189 - 196.

93. Freestone NS, Ribaric S, Mason WT. The effect of insulin-like growth factor-1 on adult rat cardiac contractility. Mol Cell Biochem. 1996. Oct-Nov; 163 164: 223 - 9.

94. Gao, T. L., Huang, Y. Z. and Wang, J. The resistance to ischemia-reperfusion injury of the isolated heart from hibernator Citellus dauricus. Acta Sci. Nat. Univ. Pekinensis. 1996. 32, 527-533.

95. Gomez, A. M., Guatimosim, S., Dilly, K. W., Vassort, G. and Lederer, W. J. Heart failure after myocardial infarction: altered excitation-contraction coupling. Circulation. 2001. 104, 688-693.

96. Gupta MP, Makino N, Khatter K, Dhalla NS. Stimulation of Na+-Ca2+ exchange in heart sarcolemma by insulin. Life Sci. 1986. Sep. 22; 39 (12): 1077 83.

97. Gupta MP, Innes IR, Dhalla NS. Characterization of insulin receptors in cardiac sarcolemmal and sarcoplasmic reticular membranes. J Cardiovasc Pharmacol 1987 Sep; 10 (3): 259 67.

98. Gupta MP, Lee SL, Dhalla NS. Activation of heart sarcoplasmic reticulum Ca++-stimulated adenosine triphosphatase by insulin. J Pharmacol Exp Ther 1989 May; 249 (2): 623 30.

99. Harker CT, Webb RC. Potassium-induced relaxation in vascular smooth muscle of ground squirrels and rats. Am J Physiol. 1987 Jan;252(l Pt 2):R134-9.

100. Hasenfuss G, Reinecke H, Studer R, Pieske B, Meyer M, Drexler H, Just H Calcium cycling proteins and force-frequency relationship in heart failure. Basic Res Cardiol. 1996; 91. Suppl. 2: 17 22.

101. Hasenfuss G, Pieske B, Castell M, Kretschmann B, Maier LS, Just H. Influence of the novel inotropic agent levosimendan on isometric tension and calcium cycling in failing human myocardium. Circulation. 1998 Nov 17;98(20):2141-7.

102. Herve, J. C., Yamaoka, K., Twist, V. W., Powell, Т., Ellory, J. C. and Wang, L. C. H. Temperature dependence of electrophysiological properties of guinea pig and ground squirrel myocytes. Am. J. Physiol. 1992. 263, R177 R184.

103. Hiraoka M. A novel Action of Insulin on Cardiac Membrane. Circ. Res. 2003. 92. 707 709.

104. Hochachka PW. In: Living without Oxygen. Closed and Open Systems in Hypoxic Tolerance. London: Harvard Univ Press 1980.

105. Hoit BD, Kadambi VJ, Tramuta DA, Ball N, Kranias EG, Walsh RA. Influence of sarcoplasmic reticulum calcium loading on mechanical and relaxation restitution. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2000. Mar; 278 (3): H958 63.

106. Holden CP, Storey KB. Protein kinase A from bat skeletal muscle: a kinetic study of the enzyme from a hibernating mammal. Arch. Biochem. Biophys. 1998. Oct. 15; 358 (2): 243 50.

107. Holgado-Madruga, M., Emlet, D.R, Moscatello, O.K., Godwin, AK., and Wong, AJ. 1996. A Grb2-associaced docking protein in EGF- and insulin-recepror signalling. Nature.379:560-563.

108. Hoo-Paris R, Castex Ch, Sutter ВС. Plasma glucose and insulin in the hibernating hedgehog. Diabete Metab. 1978. Mar; 4 (1): 13 8.

109. Hoste AM, Sys SU, De Clerck NM, Brutsaert DL. Effects of ryanodine on relaxation in isolated myocardium from different animal species. Pflugers. Arch. 1988. May; 411 (5): 558 63.

110. Hove-Madsen L, Bers DM.Sarcoplasmic reticulum Ca2+ uptake and thapsigargin sensitivity in permeabilized rabbit and rat ventricular myocytes. Circ Res. 1993 Nov;73(5): 820-8.

111. Howlett SE, Bobet J, Gordon T. Force-interval relation in normal and cardiomyopathic hamster atria. Am. J. Physiol. 1991. Nov; 261. (5 Pt 2): H1597 602.

112. Howlett SE, Zhu JQ, Ferrier GR. Contribution of a voltage-sensitive calcium release mechanism to contraction in cardiac ventricular myocytes. Am. J. Physiol. 1998. Jan; 274. (1 Pt2): H155 70.

113. Hunter T. Protein kinases and phosphatases: the Yin and Yang of protein phosphorylation and signaling // Cell. 1995. Vol. 80. N2. P. 225-236.

114. Hunter T. Tyrosine phosphorylation: past, present and future // Bioch. Soc. Trans. 1996. Vol. 24. Pt. 2. P. 307-327.

115. Huttunen M, Johansson BW. The influence of the dietary fat on the lethal temperature in the hypothermic rat. Acta Physiol Scand 1963:59:7-11.

116. Johansson BW. Heart and circulation in hibernators. In: Fischcr КС, Dawe AR. Lyman CP. Schonbaum E, South FE. Mammalian Hibernation III. New York: Oliver & Boyd Ltd and American Elsevier 1967:200-218.

117. Johansson, B. W. The hibernator heart — nature's model of resistance to ventricular fibrillation. Cardiovasc. Res. 1996. 31, 826 832.

118. Johnston AM, Pirola L, Van Obberghen E. Molecular mechanisms of insulin receptor substrate protein-mediated modulation of insulin signalling. FEBS Lett. 2003 Jul 3;546(l):32-6.

119. Ikomi-Kumm J, Monti M, Hanson A, Johansson BW. Microcalorimetric study on myocardial metabolism in a hibernator and two nonhibernators at 20 degrees С and 37 degrees C. Cryobiology. 1994 Apr;31(2): 133-43.

120. Ishikawa, Y, and Homey, C.J. 1997. Circul. Res, 80.297-304.

121. Kamiyma A., Matsuda K. Elektrophysiological properties of the canine ventricular fiber. Jap. J. Physiol., 1966, 407 420.

122. Kashihara H, Shi ZQ, Yu JZ, McNeill JH, Tibbits GF. Effects of diabetes and hypertension on myocardial Na+-Ca2+ exchange. Can J Physiol Pharmacol 2000., Jan; 78(1): 12-9.

123. Khromov, A. S., Srebnitskaya, L. K. and Rogdestvenskaya, Z. E. Low-temperature-induced calcium sensitivity changes in ground squirrels skinned trabeculae muscle. Cryo. Lett. 1990. 11, 331 336.

124. Koch-Weser J, Blinks JR. The influence of the interval between beats on the vyocardisl contractility. Pharmacol. Rew. 1963. 15. 601 -652.

125. Kimura J, Noma A, Irisawa H: Na-Ca exchange current in mammalian heart cells. Nature 1986; 319: 596-599.

126. Kondo, N. Shibata, S. Calcium source for excitation-concentration coupling in myocardium of nonhibernating and hibernating chipmunks. Science 1984. 225, 641 -643.

127. Kondo, N. Excitation-contraction coupling in myocardium of nonhibernating and hibernating chipmunks: effects of isoprenaline, a high calcium medium and ryanodine. Circ. Res. 1986.59,221 -228.

128. Kondo, N. Electrophysiological effects of Ca antagonists, tetrodotoxin, Ca.0 and [Na]0 on myocardium of hibernating chipmunks: possible involvement of Na-Ca exchange mechanism. Br. J. Pharmacol. 1987. 91, 315-319.

129. Kotsanas G, Delbridge LM, Wendt IR. Stimulus interval-dependent differences in Ca2+ transients and contractile responses of diabetic rat cardiomyocytes. Cardiovasc Res. 2000. Jun; 46 (3): 450 62.

130. Kurihara S., Allen P.G. Intracellular Ca transients and relaxation in mammalian cardiac muscle. Jap. Circulation J., 1982, v. 46, No 1, pp. 39 - 43.

131. Kuznetsova, L, Plesneva, S., Derjabina, N. Omeljaniuk, E., and Pertseva, M. 1999. Regul. Peptides, 80,33-39.

132. Lakatta, E. G. Functional implications of spontaneous sarcoplasmic reticulum Ca2+ release in the heart. Cardiovasc. Res. 1992. 26, 193-214.

133. Lakatta, E. G. and Guarnieri, T. Spontaneous myocardial calcium oscillations: are they linked to ventricular fibrillation? J. Cardiovasc. Electrophysiol. 1993. 4, 473 489.

134. Laurila M, Suomalainen P. Studies in the physiology of the hibernating hedgehog. 19. The changes in the insulin level induced by seasons and hibernation cycle. Ann Acad Sci Fenn Biol. 1974; (201): 1-40.

135. Lavan, B.E., Lane, W.S., and Lienhard, G.E. 1997. The 60-kDa phospho-tyrosine protein in insulin-creaced adipocytes is a new member of the insulin receptor substrate family./ Biol. Chem. 272:11439-11443.

136. Le Roith D. Zich Y. Recent advances in our understanding of insulin action and insulin resistance. Diabetes Care. 2001 Mar; 24 (3): 588 97.

137. Lederer WJ, Niggli E, Hadley RW: Na*-Ca2* exchange in excitable cells: Fuzzy space. Science 1990; 248: 283 290.

138. Lee JC, Downing SE. Effects of insulin on cardiac muscle contraction and responsiveness to norepinephrine. Am J Physiol. 1976. May; 230 (5): 1360 5.

139. Lee S. L., Mainwood G. W., Korecky B. The electrical and mechanical response of rat papillary muscle to paired pulse stimulation. Can. J. Phys. Pharm., 1970. V. 48, pp. 216 - 225.

140. Lehnart SE, Schillinger W, Pieske B, Prestle J, Just H, Hasenfuss G. Sarcoplasmic reticulum proteins in heart failure. Ann N Y Acad Sci 1998 Sep 16; 853: 220 30.

141. Leoty C, Huchet-Cadiou C, Talon S, Choisy S, Hleihel W. Caffeine stimulates the reverse mode of Na/Ca2+ exchanger in ferret ventricular muscle. Acta Physiol Scand 2001 May; 172 (l):27-37.

142. Lewartowski B. Excitation-contraction coupling in cardiac muscle revisited. J Physiol Pharmacol 2000 Sep;51 (3): 371 86.

143. Lin, W-W, Chang, S.-H., and Wang, S.-M. 1999. Br. J. Phamacol., 128,1189-Ц98.

144. Lipp P, Laine M, Tovey SC, Burrell KM, Berridge MJ, Li W, Bootman MD. Functional InsP3 receptors that may modulate excitation-contraction coupling in the heart. Curr Biol. 2000 Jul 27-Aug 10;10(15):939-42.

145. Lipp P, Egger M, Niggli E. Spatial characteristics of sarcoplasmic reticulum Ca2+ release events triggered by L-type Ca2+ current and Na+ current in guinea-pig cardiac myocytes. J Physiol. 2002 Jul 15; 542 (Pt 2): 383-93.

146. Liu D, Zhang Q, Liu L, Zheng J, Tang S, Zhang Y, Din Y, Zhang P. Effect of temperature on the heart function of the five-strip eyebrow squirrel. Sheng Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi. 2003 Mar;20(l): 101-3.

147. Liu, В., Wohlfart, B. and Johansson, B. W. Effects of low temperature on contraction in papillary muscles from rabbit, rat and hedgehog. Cryobiology 1990. 27,539 -546.

148. Liu, В., Arlock, P., Wohlfart, B. and Johansson, B. W. Temperature effects on the Na and Ca currents in rat and hedgehog ventricular muscle. Cryobiology 1991a. 28, 96104.

149. Liu, В., Wang, L. С. H. and Belke, D. D. Effect of low temperature on the cytosolic free Ca2+ in rat ventricular myocytes. Cell Calcium 1991b. 12,11 -18.

150. Liu B. Thesis: Cardiac function and regulation of intracellular Caat low temperature in hibernating and non-hibernating mammals. University of Alberta, Department of Zoology, 1993.

151. Liu, В., Wang, L. С. H. and Belke, D. D. Effects of temperature and pH on cardiac myofilament Ca2+ sensitivity in rat and ground squirrel. Am. J. Physiol 1993. 264, R104 -R108.

152. Liu, В., Belke, D. D. and Wang, L. С. H. Ca2+ uptake by cardiac sarcoplasmic reticulun at low temperature in rat and ground squirrel. Am. J. Physiol. 1997. 272, R1121 -R1127.

153. Lukas A, Bose R. Mechanism of frequency-induced potentiation of contractions in isolated rat atria. N-S Arch. Pharmacol. 1986. V. 334. p. 480 487.

154. Lyman, C. P., Willis, J. S., Malan, A. and Wang, L. С. H. (eds). Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. London: 1982. Academic Press.

155. MacLeod KT, Bers DM. Effects of rest duration and ryanodine on changes of extracellular Ca. in cardiac muscle from rabbits. Am J Physiol 1987 Sep; 253 (3 Pt 1): C398 407.

156. Maier LS, Barckhausen P, Weisser J, Aleksic I, Baryalei M, Pieske B. Ca(2+) handling in isolated human atrial myocardium. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2000 Sep; 279 (3): H952 8.

157. Maier LS, Bers DM, Pieske B. Differences in Ca(2+)-handling and sarcoplasmic reticulum Ca(2+)-content in isolated rat and rabbit myocardium. J Mol Cell Cardiol 2000 Dec;32(12):2249-58.

158. Maier LS, Schwan C, Schillinger W, Minami K, Schutt U, Pieske B- Gingerol, isoproterenol and ouabain normalize impaired post-rest behaviour but not force-frequency relation in failing human myocardium. Cardiovasc Res 2000 Ma*;45(4):913-24.

159. Maier LS, Braunhalter J, Horn W, Weichert S, Pieske B. The role of SR Ca(2+)-content in blunted inotropic responsiveness of failing human myocardium. J Mol Cell Cardiol 2002 Apr;34(4):455-67.

160. Maier S, Aulbach F, Simm A, Lange V, Langenfeld H, Behre H, Kersting U, Walter U, Kirstein M. Stimulation of L-type Ca2+ current in human atrial myocytes by insulin. Cardiovasc Res 1999 Nov;44(2):390-7.

161. Maier S, Lange V, Simm A, Walter U, Kirstein M. Insulin fails to modulate the cardiac L-type Ca2+ current in Type II diabetes patients—a possible link to cardiac dysfunction in diabetes mellitus. Diabetologia 2001 Feb;44(2):269.

162. Milner, R. E., Michalak, M. and Wang, L. С. H. Altered properties of calsequestrin and the ryanodine receptor in the cardiac sarcoplasmic reticulum of hibernating mammals. Biochim. Biophys. Acta. 1991. 1063,120 -128.

163. Milsom WK, Zimmer MB, Harris MB. Regulation of cardiac rhythm in hibernating mammals. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 1999 Dec; 124(4) :3 83-91.

164. Milsom WK, Zimmer MB, Harris MB Vagal control of cardiorespiratory function in hibernation. Exp Physiol 2001 Nov;86(6):791-6.

165. Mortensen ER, Drachman J, Guidotti G. Guanosine nucleotides regulate hormone binding of insulin receptors. Biochem J. 1992 Feb 1;281 ( Pt 3):735-43.

166. Mulieri LA, Leavitt BJ, Wright RK, Alpert NR. Role of cAMP in modulating relaxation kinetics and the force-frequency relation in mitral regurgitation heart failure. Basic Res Cardiol 1997;92 Suppl 1:95-103.

167. Nattel S, Ionic Determinants of Atrial Fibrillation and Ca2+ Channel Abnormalities. Circulation Research 1999; 85: 473-476.

168. Nelson OL, McEwen MM, Robbins CT, Felicetti L, Christensen WF. Evaluation of cardiac function in active and hibernating grizzly bears. J Am Vet Med Assoc. 2003 Oct 15;223(8):1170-5.

169. Netticadan T, Temsah RM, Kent A, Elimban V, Dhalla NS. Depressed levels of Ca2+-cycling proteins may underlie sarcoplasmic reticulum dysfunction in the diabetic heart. Diabetes 2001 Sep;50(9):2133-8.

170. Niggli E, Lederer WJ: Voltage-independent calcium release in heart muscle. Science 1990;250:565-568

171. Oblonczek G, Szymanski G. Influence of ryanodine on the mechanical restitution and on the post-extrasystolic potentiation of the guinea-pig ventricular myocardium. Mol Cell Biochem 1997 Oct;175(l-2):213-23.

172. Okamoto, J., Okamoto. Т., Murayama, Y, Hyayschi, Y, Ogata E., and Nishimoto, I. 1993. FEBS Lett., 334,143-148.

173. Opthof T, Rook MB. The hibernators heart. Nature's response to arrhythmogenesis? Cardiovasc Res 2000 Jul;47(l):6-8.

174. Orchard C.H., Lakatta E.G. Intracellular calcium transient and developed tension in rat heart muscle. J. Gen. Physiol., 1975, v. 86, No 5, pp. 637-653.

175. Ortmann S, Heldmaier G. Regulation of body temperature and energy requirements of hibernating alpine marmots (Marmota marmota). Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2000 Mar;278(3):R698-704.

176. Patti ME, Kahn CR. The insulin receptor—a critical link in glucose homeostasis and insulin action. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 1998;9(2-4):89-109.

177. Pelicci, G., et al. 1992. A novel transforming protein (SHC) which an SH2 domain is implicated in mitogenic signal transduction. Cell. 70:93-104.

178. Penefsky Z.I. The determinants of contractility in the heart. Сотр. Biochem. Physiol. 1994. V. 109A., 1. 1-22.

179. Pieske B, Schlotthauer K, Schattmann J, Beyersdorf F, Martin J, Just H, Hasenfuss G. Ca(2+)-dependent and Ca(2+)-independent regulation of contractility in isolated human myocardium. Basic Res Cardiol 1996;92 Suppl 1:75-86.

180. Pieske B, Maier LS, Bers DM, Hasenfuss G. Ca2+ handling and sarcoplasmic reticulum Ca2+ content in isolated failing and nonfailing human myocardium. Circ Res 1999 Jul 9;85(l):38-46.

181. Pieske B, Maier LS, Schmidt-Schweda S. Sarcoplasmic reticulum Ca2+ load in human heart failure. Basic Res Cardiol 2002;97 Suppl 1:163-71.

182. Pogwizd SM, Qi M, Yuan W, Samarel AM, Bers DM. Upregulation of Na(+)/Ca(2+) exchanger expression and function in an arrhythmogenic rabbit model of heart failure. Circ Res. 1999 Nov 26;85(11):1009-19.

183. Pogwizd SM, Bers DM. Na/Ca exchange in heart failure: contractile dysfunction and arrhythmogenesis. Ann N Y Acad Sci. 2002 Nov;976:454-65.

184. Pogwizd SM, Bers DM.Calcium cycling in heart failure: the arrhythmia connection.: J Cardiovasc Electrophysiol. 2002 Jan;13(l):88-91.

185. Posner I., Levitzki A. Kinetics of phosphorylation of the SH2-containing domain of phospholipase Су 1 by the epidermal growth factor receptor // FEBS Lett. 1994. Vol. 353. N. 2. P. 155-161.

186. Ragnarsdottir K, Wohlfart B, Johannsson M. Mechanical restitution of the rat papillary muscle. Acta Physiol Scand 1982 Jun; 115(2): 183-91.

187. Rasmussen CAP Jr, Sutko JL, Barry WH: Effects of ryanodine and caffeine on contractility, membrane voltage, and calcium exchange in cultured heart cells. Circ Res 1987;60:495-504

188. Ravens U, Mahl C, Ohler A, Hardman SM, Noble MI. Mechanical restitution and recirculation fraction in cardiac myocytes and left ventricular muscle of adult rats. Basic Res Cardiol 1996 Mar-Apr;91 (2): 123-30.

189. Ravens U, Gath J, al Hussaini M, Himmel H. Mechanical restitution in atrial muscle from human and rat hearts: effects of agents that modify sarcoplasmic reticulum function. Pharmacol Toxicol 1997 Aug;81(2):97-104.

190. Ray M, Srivastava S, Maitra SC, Dubey MP. The hamster heart is resistant to calcium paradox. Pharmacol Res 2000 Apr;41(4):475-81.

191. Ren J, Sowers JR, Natavio M, Brown RA. Influence of age on inotropic response to insulin and insulin-like growth factor I in spontaneously hypertensive rats: role of nitric oxide. Proc Soc Exp Biol Med 1999a May;221(l):46-52.

192. Ren J, Walsh MF, Hamaty M, Sowers JR, Brown RA. Augmentation of the inotropic response to insulin in diabetic rat hearts. Life Sci 1999b;65(4):369-80.

193. Reiter M: Calcium mobilization and cardiac inotropic mechanisms. Pharmacol Rev 1988;40:189-217

194. Reuter H, Zobel C, Brixius K, Bolck B, Schwinger RH. The force-frequency relationship is dependent on Ca(2+)-influx via L-type- and SR-Ca(2+)-channels in human heart. Basic Res Cardiol 1999 Jun;94(3): 159-70.

195. Reuter H, Henderson SA, Han T, Mottino GA, Frank JS, Ross RS, Goldhaber JI, Philipson KD. Cardiac excitation-contraction coupling in the absence of Na(+)-Ca2+-exchange. Cell Calcium. 2003 Jul;34(l): 19-26.

196. Rieker RP, Lee JC, Downing SE. Positive inotropic action of insulin on piglet heart. Yale J Biol Med 1975 Nov;48(5):353-9.

197. Ritchie RH, Wuttke RD, Hii JT, Jarrett RG, Carey AL, Horowitz JD. The force-interval relationship of the left ventricle: a quantitative description in patients with ischemic heart disease. J Card Fail 1995 Sep;l(4):273-84.

198. Robertson SP, Johnson JD, Patter JD: The time course of Ca: exchange with calmodulin, troponin, parvalbumin, and myosin in response to transient increases in Ca2*. Biophys J 1981:34:559-569

199. Rosenquist, Т. H. Ultrastructural changes in the plasma membrane and SR of myocardial cells during hibernation. Cryobiol. 1970. 7, 14 18.

200. Rousseau E, Smith JS, Meissner G: Ryanodine modifies conductance and gating behavior of single Ca2+ release channels. Am J Physiol 1987;253:C364-C368

201. Saitongdee P, Milner P, Becker DL, Knight GE, Burnstock G. Increased connexin43 gap junction protein in hamster cardiomyocytes during cold acclimatization and hibernation. Cardiovasc Res 2000 Jul;47(l):108-15.

202. Saltiel A.R. Diverse signaling pathways in the cellular actions of insulin // Amer. J. Physiol. 1996. Vol. 270. N. 3. Pt. 1. P. E375-E385.

203. Sambandam N, Lopaschuk GD, Brownsey RW, Allard MF. Energy metabolism in the hypertrophied heart. Heart Fail Rev 2002 Apr;7(2): 161-73.

204. Sasaki T, Incis M, Kimura Y, Kuzuya T, Tada M: Molecular mechanism of regulation of Ca2+"pump ATPase by phospholamban in cardiac safcoplasmic reticulum. J Biol Chem 1992; 267: 1674-1677

205. Satoh H, Mukai M, Urushida T, Katoh H, Terada H, Hayashi H. Importance of Ca2+ influx by Na+/Ca2+ exchange under normal and sodium-loaded conditions in mammalian ventricles. Mol Cell Biochem. 2003 Jan;242(l-2):ll-7.

206. Schaffer SW, Nguyen K, Ballard C, Gardner N, Azuma J. Regulation of Ca2+ transport by insulin and taurine. Interaction at the level of the Na(+)-Ca2+ exchanger.

207. Adv Exp Med Biol 1996;403:551-60.

208. Schmidt HD, Koch M. Influence of perfusate calcium concentration on the inotropic insulin effect in isolated guinea pig and rat hearts. Basic Res Cardiol 2002 Jul;97(4):305-ll.

209. Schmidt U, Hajjar RJ, Gwathmey JK. The force-interval relationship in human myocardium. J Card Fail 1995 Sep; 1(4):311-21.

210. Schouten VJ, van Deen JK, de Tombe P, Verveen AA. Force-interval relationship in heart muscle of mammals. A calcium compartment model. Biophys J 1987 Jan;51(l):13-26.

211. Segawa D, Sjoquist PO, Nordlander M, Wang QD, Gonon A, Ryden L. Cardiac inotropic vs. chronotropic selectivity of isradipine, nifedipine and clevidipine, a new ultrashort-acting dihydropyridine. Eur J Pharmacol. 1999 Sep 10;380(2-3): 123-8.

212. Shorofsky SR, Balke CW. Calcium currents and arrhythmias: insights from molecular biology. Am J Med. 2001 Feb 1;110(2): 127-40.

213. Sims C, Chiu J, Harvey RD. Tyrosine phosphatase inhibitors selectively antagonize beta-adrenergic receptor-dependent regulation of cardiac ion channels. Mol Pharmacol 2000 Dec;58(6): 1213-21.

214. Sitsapesan, R. and Williams, A. J. Regulation of current flow through ryanodine receptors by luminal Ca2+. J. Membr. Biol. 1997. 59,179 -185.

215. Skepper, J. N. and Navaratnam, V. Ultrastructural features of left ventricular myocytes in active and torpid hamsters compared with rats: a morphometric study. J. Anat. 1995. 186,585-592.

216. Skolnik, E.Y. et al. 1993 The function of GRB2 in linking the insulin receptor to ras signaling pathways. Science. 260:1953-1955.

217. Snow TR. Study of the characteristics of the inotropic effect of insulin in rabbit papillary muscle. Experientia 1976 Dec 15;32(12): 1550-1.

218. Somura F, Hideo I et al., Reduced myocardial SR Ca-ATP-ase mRNA expression and biphasic FFR in patients with hypertrophic cardiomyopathy. Circulation. 2001. V. 104 (6). 658-664.

219. Spencer CI, Morner SE, Noble MI, Seed WA. Effects of nifedipine and low Ca2+. on mechanical restitution during hypothermia in guinea pig papillary muscles. Basic Res Cardiol 1993 Mar-Apr;88(2):111-9.

220. Spencer CI, Morner SE, Noble MI, Seed WA. Influences of stimulation frequency and temperature on interval-force relationships in guinea-pig papillary muscles. Acta Physiol Scand 1994 Jan; 150(1): 11-20.

221. Steenaart NAE, Ganim JR, DiSalvo J, Kranias EG: The phospholamban phosphatase associated with cardiac sarcoplasmic reticulum is a type 1 enzyme. Arch Biochem Biophys 1992;293:17-24

222. Steffen JM. Glucose, glycogen, and insulin responses in the hypothermic rat. Cryobiology 1988 Apr;25(2):94-101.

223. Steven M., Pogwizd MD, Bers M. Calcium Cycling in Heart Failure: the Arrhytmia Connection. J. of Cardiovasc. Electrophys. 2002, v. 13, N. 1.88-91.

224. Suga H. Global cardiac function: mechano-energetico-informatics. J Biomech. 2003 May;36(5):713-20.

225. Sun, X.J, et al. 1992. The expression and function of IRS-1 in insulin signal transmission. Biol. Chem. 267:22662-22672.

226. Sun, X.J., et al. 1995. Role of IRS-2 in insulin and cytokine signalling. Nature. 377:173-177.

227. Sun H., Tonks N.K. The coordinated action of protein tyrosine phosphatases and kinases in cell signaling // Trends Biochem. Sci. 1994. Vol. 19. P. 480-485.

228. Sutko JL, Willerson JT: Ryanodine alteration of the contractile state of rat ventricular myocardium: Comparison with dog, cat, and rabbit ventricular tissues. Circ Res 1980;46:332-343

229. Sutko JL, Bers DM, Reeves JP. Post-rest inotropy in rabbit ventricle: Na+-Ca2+ exchange determines sarcoplasmic reticulum Ca2+ content. Am J Physiol 1986 Apr;250(4 Pt 2):H654-61.

230. Suzuki S, Araki J, Morita T, Mohri S, Mikane T, Yamaguchi H, Sano S, Ohe T, Hirakawa M, Suga H. Ventricular contractility in atrial fibrillation is predictable by mechanical restitution and potentiation. Am J Physiol 1998 Nov;275(5 Pt 2):H1513-9.

231. Tameyasu T. Regulation of contraction in heart muscle. A Ca2+ gradient model for the Ca(2+)-induced Ca(2+)-release of the sarcoplasmic reticulum. Adv Exp Med Biol 1998;453:209-17.

232. Tang, Y. J., Wang, S. Q. and Zhou, Z. Q. Seasonal variation in ultrastructure and Ca2+ uptake rate of cardiac sarcoplasmic reticulum in ground squirrels. Acta Physiol. Sinica 199. 547, 478 -483.

233. Terracciano CM, MacLeod KT Measurements of Ca2+ entry and sarcoplasmic reticulum Ca2+ content during the cardiac cycle in guinea pig and rat ventricular myocytes. Biophys J 1997 Mar;72(3): 1319-26.

234. Toker, A, and Cantley, L.C. 1997. Nature, 387,673-676.

235. Trafford AW, Diaz ME, Eisner DA. Coordinated control of cell Ca(2+) loading and triggered release from the sarcoplasmic reticulum underlies the rapid inotropic response to increased L-type Ca(2+) current. Circ Res. 2001 Feb 2;88(2): 195-201.

236. Щ, 245. Trost SU, Belke DD, Bluhm WF, Meyer M, Swanson E, Dillmann WH.

237. Overexpression of the sarcoplasmic reticulum Ca(2+)-ATPase improves myocardial contractility in diabetic cardiomyopathy. Diabetes 2002 Apr;51 (4): 1166-71.

238. Ullrich, A., et al. 1985. Human insulin receptor and its relationship to the tyrosine kinase family of oncogenes. Nature. 313:756-761.

239. Ullrich A., Schlessinger J. Signal transduction by receptors with tyrosine kinase activity. // Cell. 1990. Vol. 61. P. 203-212.

240. Van Breukelen F, Martin SL. Invited review: molecular adaptations in mammalian hibernators: unique adaptations or generalized responses? J Appl Physiol 2002 Jun;92(6):2640-7.

241. Van Wagoner DR, Pond AL, Lamorgese M, Rossie SS, McCarthy PM, Nerbonne JM. Atrial L-type Ca2+ currents and human atrial fibrillation. Circ Res. 1999 Sep 3; 85 (5): 428-36.

242. Virkamaki A, Ueki K, Kahn CR. Protein-protein interaction in insulin signaling and the molecular mechanisms of insulin resistance. J Clin Invest. 1999 Apr;103(7):931-43.

243. Vornnanen M, Shepherd N. Restitution of contractility in single ventricular myocytes of guinea pig heart. Cardiovasc Res 1997 Mar;33(3):611-22.

244. Wagerle LC, Kim SJ, Russo P. Protein tyrosine kinase signaling in cold-stimulated contraction of newborn lamb cerebral arteries. Am J Physiol. 1996 Feb;270(2 Pt 2):H645-50.

245. Wang, L. С. H. Mammalian hibernation: an escape from the cold. In Advances in Comparative and Environmental Physiology, 1988. pp. 1-45. Berlin: Springer-Verlag.

246. Wang, S. Q., Feng, Q. Zhou, Z. Q. Experimental analysis of the calcium source for cardiac excitation-contraction coupling in ground squirrel. Acta Physiol. Sinica 1995. 47, 551 558.

247. Wang, S. Q., Cao, H. Zhou, Z. Q. Temperature dependence of the myocardial excitability of ground squirrel and rat. J. Thermal Biol. 1997a. 22,195 -199.

248. Wang, S. Q., Huang, Y. H., Liu, K. S. and Zhou, Z. Q. Dependence of myocardial hypothermia resistance on sources of activator calcium. Cryobiology 1997b 35,193 —200.

249. Wang, S. Q. Zhou, Z. Q. Medical significance of cardiovascular function in hibernating mammals. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 1999a. 26,837 -839.

250. Wang, S. Q. Zhou, Z. Q. Alpha-stat calibration of indo-1 fluorescence and ^ measurement of intracellular free calcium in rat ventricular cells at differenttemperatures. Life Sci. 1999b. 65,871 -877.

251. Wang, S. Q., Hong, Q. Zhou, Z. Q. Temperature dependence of intracellular free calcium in cardiac myocytes from rat and ground squirrel measured by confocal microscopy. Sci. China С Life Sci. 1999c. 42,293 -299.

252. Wang, S. Q., Hong, Q. Zhou, Z. Q. Recording of calcium transient and analysis of calcium removal mechanisms in cardiac myocytes from rats and ground squirrels. Sci. China С Life Sci. 2000. 43,191 -199.

253. Wang, S. Q., Song, L. S., Lakatta, E. G. Cheng, H. Ca2+ signaling between single L-type Ca2+ channels and ryanodine receptors in heart cells. Nature 2001. 410, 592 -596.

254. Wang SQ, Lakatta EG, Cheng H, Zhou ZQ. Adaptive mechanisms of intracellular calcium homeostasis in mammalian hibernators. J Exp Biol. 2002 Oct;205(Pt 19):2957-62.

255. Ward CW, Reiken S, Marks AR, Marty I, Vassort G, Lacampagne A. Defects in ryanodine receptor calcium release in skeletal muscle from post-myocardial infarct rats. FASEB J. 2003 Aug;17(l l):1517-9. Epub 2003 Jun 03.

256. Ward ML, Cooper PJ, Hanley PJ, Loiselle DS. Species-independent metabolic response to an increase of Ca(2+).(i) in quiescent cardiac muscle. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2003 Aug;30(8):586-9.

257. Weir WG: Cytoplasmic Ca2+. in mammalian ventricle: Dynamic control by cellular processes. AnnuRev Physiol 1990;52:467-485

258. Weisser J, Martin J, Bisping E, Maier LS, Beyersdorf F, Hasenfuss G, Pieske B. Influence of mild hypothermia on myocardial contractility and circulatory function. Basic Res Cardiol 2001 Apr;96(2): 198-205.

259. Weisser-Thomas J, Piacentino V, Gaughan JP, Margulies K, Houser SR. Calcium entry via Na/Ca exchange during the action potential directly contributes to contraction of failing human ventricular myocytes. Cardiovasc Res. 2003 Mar 15;57(4):974

260. White M.F. The IRS-signaling system in insulin and cytokine action. // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1996. Vol. 351. N1336. P. 181-189.

261. White M.F., Kahn C.R. The insulin signaling system // J.Biol. Chem 1994. Vol. 269. P. 1-5.

262. White, M.F. The IRS-signalling system: a network of docking proteins that mediate insulin action. Mol. Cell. Biochem. 1998.182:3-11.

263. Williams DA, Delbridge LM, Cody SI I, Harris PJ, Morgan TO: Spontaneous and propagated calcium release in isolated cardiac myocytes viewed by confocal microscopy. Am J Phvsiol 1992:262: C731-C742.

264. Willis, J. S. Hibernation: cellular aspects. Annu. Rev. Physiol. 1979. 41,275 -286.

265. Willis, J. S., Xu, W. and Zhao, Z. Diversities of transport of sodium in rodent red cells. Сотр. Biochem. Physiol. 1992. 102,609 -614.

266. Wohlfart B. Interval-strength relations of mammalian myocardium interpreted as altered kinetics of activator calcium during the cardiac cycle. Sweden, Lund. Dissertation, 1982.

267. Wolowyk, M. W., Howlett, S., Gordon, T. and Wang, L. С. H. Smooth muscle contractility and calcium channel density in hibernating and nonhibernating animals. Can. J. Physiol. Pharmacol. 1990. 68, 68 70.

268. Wolska BM, Lewartowski B: Calcium in the in situ mitochondria of rested and stimulated myocardium. J Mol Cell Cardiol 1991; 23: 217-226

269. Wu F-S, Zierler K. Calcium currents in rat myoballs and their inhibition by insulin. Endocrinol. 1989. V. 125. p. 2563 2572.

270. Yu JZ, Tibbits GF, McNeill JH. Cellular functions of diabetic cardiomyocytes: contractility, rapid-cooling contracture, and ryanodine binding. Am J Physiol 1994 May;266(5 Pt 2):H2082-9.

271. Yu JZ, Rodrigues B, McNeill JH. Intracellular calcium levels are unchanged in the diabetic heart. Cardiovasc Res 1997 Apr;34(l):91-8.

272. Zaugg CE, Kojima S, Wu ST, Wikman-Coffelt J, Parmley WW, Buser PT. Intracellular calcium transients underlying interval-force relationship in whole rat hearts: effects of calcium antagonists. Cardiovasc Res 1995 Aug;30(2):212-21.

273. Zhegunov GF, Mykulinsky YE, Kudokotseva EV. Hyperactivation of protein synthesis in tissues of hibernating animals on arousal. Cryo-Lett. 1988. V. 9 (4). 236 -245.

274. Zhong Y, Ahmed S, Grupp IL, Matlib MA. Altered SR protein expression associated with contractile dysfunction in diabetic rat hearts. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2001. Sep; 281 (3): HI 137 47.

275. Zhong Y, Hoit BD, Grupp IL, Hahn H, Dilly KW, Guatimosim S, Lederer WJ, Matlib MA. Defective intracellular Ca(2+) signalling contributes to cardiomyopathy in Type 1 diabetic rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2002. Oct; 283 (4): H1398 408.

276. Zhou, Z. Q., Dryden, W. F. and Wang, L. С. H. Seasonal and temperature dependent differensec in the staircase phenomenon of the heart tissues from Richardson's ground squirrel. J. Therm. Biol. 1987. V. 12. # 2. p. 167 169.

277. Zhou, Z. Q., Liu, В., Dryden, W. F. and Wang, L. С. H. Cardiac mechanical restitution in active and hibernating Richardson's ground squirrel. Am. J. Physiol. 1991. 260, R353 R358.

278. Zierler KL Possible mechanisms of insulin action on membrane potential and ion fluxes. Am J Med. 1966. May; 40 (5): 735 9.

279. Zimmer MB, Milsom WK. Ventilatory pattern and chemosensitivity in unanesthetized, hypothermic ground squirrels (Spermophilus lateralis). Respir Physiol Neurobiol. 2002. Oct. 23; 133 (1 2): 49 - 63.

Информация о работе

Чумаева, Надежда Анатольевна
кандидата биологических наук
Пущино, 2004
ВАК 03.00.02

Диссертация

Сезонные особенности ритмоинотропных отношений сердца зимнеспящих и роль инсулина в их регуляции - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы