Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние медиаторных аминокислот на электрическую и сократительную активность гладких мышц в онтогенезе

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние медиаторных аминокислот на электрическую и сократительную активность гладких мышц в онтогенезе"

л,

к Г гР^ О

На правах рукописи

УДК 612.73:577.95:547.466

Поддубный Сергей Константинович

ВЛИЯНИЕ МЕДИАТОРНЫХ АМИНОКИСЛОТ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ И СОКРАТИТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ ГЛАДКИХ МЫШЦ В ОНТОГЕНЕЗЕ

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Омск - 1997

Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии Омской государственной медицинской академии

. Научные руководители:

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Д.Ф.Лукьяненко

доктор медицинских наук, профессор А.Г.Патюков

доктор биологических наук, профессор В.Д.Пьяиов

доктор медицинских наук, профессор В.Г.Тристан

Ведущая организация - Тюменская государственная медицинская академия.

Защита состоится "_"_1997г. в_часов на заседании диссертационного совета К. 120.19.01 при Институте ветеринарной медицины Омского агроуниверсите-та (64407, Омск, ул. Октябрьская, 92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ветеринарной медицины Омского агроуниверситета.

Автореферат разослан "_"_1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Ромащенко А.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время одной из актуальных проблем физиологии является всестороннее изучение физиологических свойств гладких мышц (ГМ). обеспечивающих моторную функцию желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей, тонус сосудов.

В результате систематических исследований [Р.С.Орлов, 1961-1984; МФ.Шуба, 1961-1991; П.Г.Богач, 1968-1979; Е.ВиШппд, 1962-1970; Т.Тотна. 1965-1982; Т.В.Вокоп, 1970-1984 и др.] выяснены электрофизиологические и сократительные свойства ГМ зрелых животных, а также влияние на них основных физиологически активных веществ (адреналина, норадреналина, ацетилхолина, гистамина, серотонина, брадикинина).

Несмотря на это. мембранные механизмы функции гладкомышечных клеток (ГМК), а также действие на них ряда факторов гуморальной регуляции до сих пор не изучены. Кроме того, не исследованы электрофизиологические и сократительные свойства ГМК в динамике развития органшма: новорожденности. зрелости и старости.

В литературе имеются сведения, что нейроактивные аминокислоты в свободном виде содержатся в головном и спинном мозге [С.Б.Аничков, 1982; С.А.Дамбинова, 1991; ЭХЕппа, 1981; Р.Рошшт, 1984]. в крови и тканевой жидкости [И.В.Маркова, 1993]. Показано, чго некоторые аминокислоты выполняют медиаторную роль в центральной и периферической нервной системе [О.Я.СиП13, 1974. 1989], влияют на деятельность сердца и тонус сосудов [И.С.Морозов, 1975; Л.А.Годовалова. 1976; В.И.Капелько, 1985], сокращение ГМ матки, кишечника [Л.А.Годовалова. 1976; П.И.Сизов, 1990; 10п§. 1982]. Кроме того, аминокислоты находят применение при лечении различных заболеваний [М.А.Генкин, 1966; И.А.Сытинский, 1972: В.И.Запазнюк. 1982; К.С.Раевский, ¡986: Г.А.Белокрылов. 1987). Вместе с тем. до настоящего времени не проводилось исследовании по выявлению действия медиаторных аминокислот на электрическую и сократительную активность ГМК в указанные периоды развития организма. Не установлены также механизмы влияния аминокислот на ГМК. Это и побудило нас провести исследование в указанном направлении.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование электрофизиологических и сократительных свойств ГМК мочеточника морских свинок в 1 постнатальном онтогенезе, выяснение влияния глицина, гамма-аминомаспяной кислоты (ГА.МК). аспартата. глутамата наннх.

Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить электрофизиологические и сократительные свойства ГМК мочеточника морских свинок в периоды новорожденное™, зрелости и старости организма.

2. Исследовать в указанные периоды развития организма влияние глицина. ГАМК. аспартата. глутамата на электрические свойства и сокращение ГМ.

3. Выяснить механизмы действия глицина на ГМК мочеточника.

Научная новизна. Впервые изучены электрофизиологические и сократительные свойства ГМК мочеточника морских свинок в онтогенезе. Установлено, что с возрастом наблюдаются изменения электрофизиологических и сократительных свойств. В частности, мембранный потенциал и величина потенциалов действия (ПД) ГМК новорожденных ниже, чем зрелых и старых животных, однако длительность плато потенциалов действия больше. Обнаружено, что электрическая проводимость плазматической мембраны клеток с возрастом уменьшается.

Кроме того, впервые показано, что ГМК мочеточника чувствительны к глицину, ГАМК, аспартату и глутамату. Выявлено, что в постнатальном онтогенезе чувствительность ГМК к аминокислотам снижается. Вл1!яние указанных аминокислот проявляется торможением электрогенеза и сокращений ГМК. Обнаружено, что глицин оказывает воздействие на функциональные свойства ГМ мочеточника уменьшением входа Са2~ через цитоплазматическую мембрану в период генерации ПД, которое опосредуется циклическим аденозинмонофосфатом (цАМФ).

Теоретическое и практическое значение. Работа является фундаментальным исследованием. Полученные данные позволят понять механизм возникновения и взаимосвязь электрических и сократительных свойств ГМК в онтогенезе, выяснить влияние на указанные клетки глицина. ГАМК, аспартата, глутамата, оценить функциональные возможности их в различные периоды развития организма, раскрыть патогенез возрастных моторных нарушений и прогнозировать возникающие побочные эффекты, вызываемые медиа-торными аминокислотами и их фармакологическими аналогами.

Основные положения работы могут быть использованы в учебном процессе кафедр физиологии, фармакологии, патофизиологии медицинских и биологических ву5ов, клинической практике и научно-исследовательской работе.

В процессе выполнения диссертации получено 8 удостоверений на рацпредложения.

Основные положения работы, выносимые на защиту:

1. В процессе развития и старения организма происходят количественные и качественные изменения электрофизиологических и сократительных свойств ГМК мочеточника

морских свинок, связанные с возрастными особенностями электрогенеза. а также ионной проницаемости плазматической мембраны.

2. Глицин, ГАМК, аспартат, глутамат угнетают электрическую и сократительную активность ГМК во все возрастные периоды.

3. В механизме действия глицина на ГМК мочеточника большая роль принадлежит внеклеточному катьцию и аденилатциклазной системе.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 1 съезде физиологов России (Пущино, 1993), конференции ученых России и стран СНГ "Биоритмы пищеварительной системы и гомеостаз" (Томск, 1994), 2 съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995), юбилейной научной сессии, посвященной 75-летию Омской государственной медицинской академии (Омск, 1995), заседаниях Омского отделения Всероссийского физиологического общества (Омск. 1994. 1995, 1996).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения, выводов и списка литературы (320 источников, из них 143 зарубежных). Материалы диссертации изложены на 128 листах компьютерного текста. Работа иллюстрирована 23 рисунками и 9 таблицами.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проведены на 150 морских свинках в различные периоды развития: новорожгенности (1-3 суток), зрелости (12-18 мес.) и старости (42-52 мее.).

Применялись гладкомышечные препараты мочеточника толщиной 0,1-1.0 мм. длиной 10,0-12,0 мм. Препаровка их проводилась анормальном растворе Кребса.

Использовался нормальный раствор Кребса (мМ/л): NaCl-133: %'аНСОз-16.3: КС1-5.0: \аН;РО^-1.38: СлС1;-2,$: МаСЬ-ОЛ: глюкоза-7.38. В ходе исследований применялись модифицированные растворы: 1. Гиперкалиевый, с повышенной концентрацией КС1 (-0 мМ) в растворе Кребса. 2. Гиперкальциевый. с повышенной концентрацией СаСЬ МО мМ) в растворе Рингера-Локка (.ч.М/.т: NaCl-154; N'aHCOj-l.S: КС1-5.6: СаСЬ-2.2; глюкоза-5.6). Растворы готовились на бидистиллированной воде из химически чистых солей непосредственно перед опытом. Изотонический раствор сахарозы готовился на деионизированной воде, в которой растворялось 108.8 г/л химически чистого препарата. Удельное сопротивление его было не менее 10" Ом • см.

Тестирующие растворы готовились на основе норматьного раствора Кребса с использованием глицина. ГАМК, аспартата. гллтамата. стрихнина обзидана. кавинтона.

Исследование электрофизиологических свойств ГМ проводилось методом двойного сахарозного мостика с одновременной регистрацией сократительной активности ГМК механотроном. Ширина тестирующей секции камеры двойного сахарозного мостика составляла 0,7-1,0 мм, сахарозных - 3,0 мм. Скорость потоков раствора Кребса и сахарозы равнялась 2 мл/мин. Электрический сигнал с неполяризующихся хлорсеребряных электродов поступал на вход предварительного усилителя, а затем на потенциометр КСП-4 и осциллограф С!-69, имеющий фоторегистрирующее устройство. Раздражение ГМК проводилось импульсами постоянного тока при помощи' универсального электростимулятора ЭСУ-2. ■

Данные экспериментов выражались в абсолютных и относительных величинах. Проведена статистическая обработка результатов, достоверность различий оценивалась по 1-критершо Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Период новорожденности. Мембранный потенциал ГМК мочеточника новорожденных морских свинок равнялся 23,64+0,63 мВ. В 80% случаев регистрировалась непродолжительная (5-10 мин) спонтанная электрическая активность мышечных клеток. Она имела вид спонтанных ПД без волн деполяризации. Частота их варьировала в пределах 110 в мин, амплитуда - 5-10 мВ. Потенциалы действия сопровождались фазными сокращениями ГМК силой 20-50 мкН.

При действии на изолированные препараты поляризующим током в ГМК возникали электротонические потенциалы. Повышение силы тока вызывало увеличение их амплитуды, выключение - в ряде случаев сопровождалось анодразмыкательными ответами. Гиперполяризующий ток большой силы угнетал спонтанную электрическую и сократительную активность ГМК. -

Деполяризующий ток силой 0,05-0,10 мкА вызывал незначительное уменьшение мембранного потенциала ГМК. Усиление тока до 0,10-0,20 мкА сопровождалось увеличением деполяризации мембраны клеток и появлением в начале катэлектротонического потенциала препотенциапа. Ток пороговой величины (0,37+0,03 мкА) вызывал генерацию ПД, которые состояли из относительно быстрой фазы деполяризации и плато, длительностью 900-1800 мс. Причем' на плато генерировались осцилляции. При увеличении силы деполяризующего тока до 1,00-2,00 мкА наблюдалось повышение частоты осцилляции на плато ПД.

Установлено, что мембрана клеток обладает выпрямительными свойствами. Величина анэлекгротонических потенциалов при той же силе тока была больше амплитуды ка-тэлектротонических потенциалов. Амплитуда их увеличивалась пропорционально силе тока. Вместе с тем, для катэлектротонических потенциалов линейная зависимость соблюдалась только при деполяризующих токах допороговой силы. При действии более сильных токов (0,30-3,00 мкА) зависимость между амплитудой катэлектротонических потенциалов и силой тока становилась нелинейной.

Амплитуда ПД ГМК, вызванная током пороговой силы, составляла 10,65+0,58 мВ, длительность плато - 1223,04±69,99 мс. Количество осцилляции на плато равнялась 3,86+0,24, частота генерации - 10,09±0,42 Гц. После генерации ПД возникала следовая деполяризация мембраны клеток длительностью 3-7 с.

Амплитуда и продолжительность фазных сокращений находились в прямой зависимости от величины, длительности плато ПД и частоты генерации осцилляции на его вершине. Сила сократительных ответов ГМК новорожденных животных в среднем составляла 25,81±3,22 мкН, длительность - 3,16±0,21 с.

Глицин. В концентрации 10'6 М глицин не вызывал изменения уровня мембранного потенциала мышечных клеток. Наблюдалось увеличение латентного периода ПД, уменьшение длительности плато. Сила сокращений ГМК на 3 мин действия глицина составляла 75,03±6,63%(Р<0,05) от исходной величины.

Глицин в концентрации 10"3 М на 3 мин действия вызывал гиперполяризацию мембраны (0,25-0,5 мВ), уменьшал количество осцилляции на плато ПД и сопротивление мембраны клеток. При этом амплитуда ПД и сила сокращений ГМК составляли соответственно 31,08110,30% (Р<0,05) к 25,67+8,72% (Р<0,05) от исходных величин.

ГАМК. В концентрации 10"6 М ГАМК вызывала увеличение латентного периода ПД, уменьшение сопротивления мембраны клеток, амплитуды и силы сократительных ответов ГМК.: На 3 мин действия препарата сила сокращений составляла 83,76+3,21% (Р<0,05) от исходной величины.

При концентрации ГАМК 10'3М наблюдалось снижение количества осцилляции на плато ПД, уменьшение сопротивления мембраны клеток. На 3 мин действия препарата амплитуда ПД и сила сокращений мышечных клеток составляли соответственно 25,33±11,00% (Р<0,05) и 27,80±11,70% (Р<0,05) от исходных величин.

Аспартат. Влияние аспартата в концентрации сопровождалось увеличением

латентного периода ПД, снижением количества спайковых осцилляции на плато. Одно-

временно с этим отмечалось ослабление сократительных реакций мышечных клеток на 20% (Р<0,05) по сравнению с контролем.

Повышение концентрации аспартата до 10'3 М вызывало усиление угнетающего влияния препарата. На фоне снижения сопротивления мембраны клеток наблюдалось увеличение латентного периода ПД, снижение частоты генерации осцилляции на плато. На 3 мин действия аспартата амплитуда ПД и сила сокращений ГМК составляли от исходного уровня соответственно 40,68+11,26% (Р<0,05) и 37,84110,60% (Р<0,05).

Глутамат. В концентрации 10'6М глутамат незначительно уменьшал сопротивление мембраны клеток, амплитуду и длительность ПД, количество осцилляции на плато. Сила сократительных ответов ГМК на 3 мин действия препарата составляла 83,73±3,06% (Р<0,05) от исходной величины.

В концентрации 10'3 М глутамат вызывал угнетение электрической активности и сокращений ГМК мочеточника. Оно проявлялось снижением сопротивления мембраны клеток, увеличением латентного периода и уменьшением количества спайков на плато ПД. На 3 мин действия глутамата амплитуда ПД составляла 66,23+9,68% (Р<0,05), сила сокращений - 53,73±8,82% (Р< 0,05) от исходных величин (рис. 1).

глицин ГАМК аспартат глутамат

Рис. 1, Влияние медиаторных аминокислот на амплитуду потенциалов действия и силу сокращений гладкомышечных клеток мочеточника новорожденных морских свинок.

Период зрелости. Мембранный потенциал ГМК мочеточника зрелых морских свинок равнялся 34,17+0,72 мВ. В 50% случаев регистрировалась непродолжительная (2-5 мин) спонтанная электрическая активность ГМК. Одновременно с генерацией ПД регист-рировачнсь фазные сокращения мышечных клеток силой 50-150 мкН.

Под действием гиперлоляризующего тока в ГМК регистрировался анэлектротоническнй потенциал. Увеличение силы тока сопровождалось повышением его амплитуды. Величина анэлектротонического потенциала находилась в линейной зависимости от силы тока в диапазоне 0,20-1,90 мкА. Ток большей силы (2,00-3,00 мкА) вызывал снижение прироста амплитуды электротонического потенциала и одновременно появление гиперполяризационного "взлета" на плато. Выключение тока сопровождалось непродолжительной следовой деполяризацией мембраны и в ряде случаев появлением анодразмыкательных ответов.

Деполяризующий ток вызывал уменьшение мембранного потенциала клеток и возникновение катэлектротонического потенциала. Действие тока 0,10-0,30 мкА сопровождалось небольшой деполяризацией мембраны клеток. При токе 0,30-0,50 мкА на плато появлялся препотенциал. Ток силой более 0,80 мкА в большинстве ГМК мочеточника вызывал генерацию ПД и сократительные реакции. При пороговой силе поляризующего тока (0.95:0.06 мкА) кат- и анэлекгротокическне потенциалы имели линейную зависимость и одинаковые амплитудные характеристики.

Прирост амплитуды катэлектротона в ответ на увеличение силы тока от 0,20 до 1.50 мкА имел линейную зависимость. При повышении силы тока до 2,00-3,00 мкА он практически отсутствовал. Это свидетельствует о выпрямительных свойствах мембраны клеток. Деполяризующий ток от пороговых величин до 2.00 мкА вызывал рост частоты генерации осцилляции на плато ПД, увеличение силы сокращений мышечных клеток. Дальнейшее возрастание силы раздражающего тока не вызываю заметного роста частоты осцилляций на плато и сократительных ответов.

Потенциалы действия мышечных клеток мочеточника, вызванные током пороговой силы, имели вид плато с 8-12 пиковыми потенциалами на вершине. Амплитуда их в среднем равнялась 17,40±0,66 мВ, длительность - 818.29±41.83 мс. После фазы реполяризацин ПД возникала следовая гиперполяризация мембраны длительностью 5-7 с.

Потенциалы действия вызывали сокращения ГМК. Они начинались в конце быс|-рой фазы деполяризации ПД. Период расслабления ГМК несколько превышал период их сокращения. В среднем сила сократительных ответов составляла 89.86±6.01 мкН. длительность - 6,92±0,30 с.

Глицин. В концентрации 10"6М глицин не вызывал достоверных изменений уровня мембранного потенциала, но снижал амплитуду вызванных ПД, длительность и величину плато. На 3 мин влияния глицина сила сокращений ГМК составляла 96.66±0.74% (Р <0.051 от исходной величины.

Увеличение концентрации препарата ло 1М сопровождалось гиперполяризацией мембраны клеток, повышением ее сопротивления, уменьшением амплитуды, длительности плато ИД. На 3 мин влияния глицина в этой дозе амплитуда ПД и сила сокращений мышечных клеток составляли соответственно 76,57+7,92% (Р<0,05) и 76.64x6.86% (Р<0.05) от исходных величин.

ГАМК. При действии ГАМК в концентрации 10* М не наблюдалось достоверных изменений уровня мембранного потенциала и сопротивления мембраны клеток. Снижение возб\димости мышечных клеток выражатось увеличением латентного периода ПД. уменьшением их амплитуды, длительности, частоты генерации пиковых потенциалов на плато. На 3 мин действия ГАМК сила сократительных ответов составляла 92,96x2.30% (Р<0,05) от исходной величины.

Увеличение концентрации ГАМК до 10'3 М сопровождалось снижением сопротивления мембраны клеток, амплитуды и длительности ПД, силы сокращений ГМК. На 3 мин действия препарата амплитуда ПД составляла 66,75±11,70% (Р<0,05), сила сокращений -65,74+11,03% (Р<0,05) от исходных величин.

Аспартат. В дозе 10"6 М аспартат не вызывал достоверного изменения уровня мембранного потенциала, но снижал сопротивление мембраны, амплитуду, длительность ПД, частоту генерации осцилляции на плато. На 3 мин действия аспартата сила сократительных реакций ГМК равнялась 95,69+0951% (Р<0,05) от исходной величины.

В концентрации 10° М аспартат вызывал снижение сопротивления мембраны клеток, увеличение латентного периода ПД. их амплитуды, частоты генерации осцилляций на плато. На 3 мин действия аспартата амплитуда ПД и сила сокращений мышечных клеток составляли соответственно 77.67±9.87% (Р<0.05) и 75,07+11.26% (Р< 0.05) от исходных величин.

Глутамат. В концентрации 10"6 М глутамат вызывал уменьшение сопротивления мембраны клеток, увеличение латентного периода потенциалов действия, снижение частоты осцилляций на плато, силы сократительных реакций. На 3 мин действия препарата сила сокращений мышечных клеток составляла 98,24±0,99% (Р<0,05) от исходной величины.

Глутамат в концентрации Ю--* М снижал сопротивление мембраны клеток, амплитуду ПД, длительность плато, силу сокращений ГМК. На 3 мин действия препарата амплитуда ПД и сила сокращений составляли соответственно 86.51+7,89% (Р<0.05) и 78.35±7,58% (Р<0,05) от исходных величин (рис. 2).

и

глицин ГАМК аспартат глутамат

Рис. 2. Влияние медиаторных аминокислот на амплитуду потенциалов действия и силу сокращений ГМК мочеточника зрелых морских свинок.

Период старости. Мембранный потенциал ГМК мочеточника старых морских свинок равнялся 33,07±0,93 мВ. В 13% случаев регистрировалась непродолжительная (1-3 мин) спонтанная электрическая и сократительная активность ГМК. Она выражалась спонтанно возникающими ПД амплитудой 5-10 мВ. Каждому ПД соответствовали сократительные реакции силой 50-100 мкН.

Действие слабого гиперполяризующего тока сопровождалось электротоническим увеличением мембранного потенциача ГМК. Повышение силы тока до 1,00-3,00 мкА приводило к появлению на плато анэлектротона гиперполяризациониого "взлета". Выключение гиперполяризующего тока силой 1,50-2,00 мкА в ряде случаев сопровождалось анод-размыкательными ответами.

Деполяризующий ток допороговой силы (0,70-1,00 мкА) вызывал появление на плато катэлектротонического потенциала локального ответа. Действие тока пороговой силы (1,43±0,0б мкА) сопровождалось генерацией одиночного ПД и развитием фазного сокращения ГМ. Увеличение силы деполяризующего тока вызывало умеренное, повышение амплитуды ПД, частоты генерации осцилляции на плато, усиление сократительных реакций ГМК.

При допороговых силах раздражающего тока сопротивление мембраны клеток оставалось одинаковым как для входящего, так и для выходящего тока. Выпрямительные свойства мембраны проявлялись при деполяризующем токе 1,00 мкА и более. Наблюдаемый прирост амплитуды катэлектротонического потенциала при увеличении силы тока заметно уменьшатся, в то время как амплитуда анэлектротонического потенциата продолжала возрастать. Появление "взлета" на плато анэлектротонического потенциата при

действии большого гиперполяризующего тока (более 1.50 мкА) совпадало с уменьшением прироста амплитуды кагэлектротонического потенциала.

Потенциалы действия мочеточника старых морских свинок состояли из начальной относительно быстрой фазы деполяризации и плато. На вершине плато возникало 7-12 ос-цилляций. Амплитуда ПД равнялась в среднем 17.47±1,00 мВ. длительность -837.46t42.34 мс. частота осцилляции - 13.22+0,57 Гц. После ПД возникала непродолжительная гиперполяризация мембраны клеток величиной 2-3 мВ.

Как спонтанные, так и вызванные ПД сопровождались сокращения,ми ГМК. Они начинались в момент пика деполяризации мембраны клеток и зависели от скорости ее нарастания, амплитуды ПД. Сила сократительных реакций ГМК мочеточника в среднем составляла 78,89±6,36 мкН.

Глицин. В концентрации 10"6 М глицин не вызывал достоверного изменения уровня мембранного потенциала, но оказывал торможение электрической и сократительной активности ГМК. Это влияние выражалось снижением сопротивления мембраны клеток, частоты генерации осцилляции на плато ПД. На 3 мин действия препарата сила сокращений ГМК составляла 94,65±1,93% (Р<0,05) от исходной величины.

Глицин в дозе 10"3 М вызывал гиперполяризалию мембраны клеток, уменьшат ее сопротивление, снижал частоту генерации осцилляции на плато ПД. На 3 мин действия глицина амплитуда потенциалов действия и сила сокращений мышечных клеток составляли соответственно 76,58+9,60% (Р<0,05) и 76,64+9,56% (Р<0,05) от исходных величин.

ГАМК. Под влиянием ГАМК в концентрации 10~6 М отмечалось незначительное торможение электрической и сократительной активности ГМК мочеточника. На 3 мин действия ГАМК наблюдалось уменьшение частоты генерации осцилляции, длительности плато ПД. Сократительные реакции в этот момент составляли 97,27±1,38% (Р<0.05) от исходной величины.

Увеличение концентрации препарата до 10"3 М сопровождалось выраженным торможением электрической и сократительной активности мышечных клеток, снижением сопротивления мембраны клеток. На 3 мин действия ГАМК амплитуда ПД и сила сокращений ГМК составляли соответственно 92,43+1,26% (Р<0,05) и 93,38±1,02% (Р<0,05) от исходных величин.

Аспартат. В концентрации 10"6 М аспартат снижал сопротивление мембраны клеток. частоту генерации осцилляции на плато, длительность ПД. На 3 мин действия препарата сила сокращений ГМК составляла 93,28±2,84% (Р<0,05) от исходной величины.

Повышение концентрации аспаргата до 10° М сопровождалось снижением сопротивления мембраны клеток, амплитуды ПД. В это время латентный период их увеличивался. На 3 мин действия препарата сила сокращений составляла 85,33±7,84% (Р<0.05) от исходной величины.

Глутамат. В концентрации 10"6 М глутамат снижал сопротивление мембраны клеток, увеличивал латентный период ДД, их длительность, уменьшал частоту генерации ос-шиляций на плато. На 3 мин действия препарата сила сокращений составляла 97.89±0.50% (Р<0.05) от исходной величины.

Повышение концентрации глутамата до 10*'' М сопровождалось уменьшением сопротивления мембраны клеток, торможением электрической активности и сокращений ГМК. На 3 мин действия препарата амплитуда ПД составляла 63.0б±15.86% (Р<0.05), сила сокращений - 58,62±14,79% (Р< 0,05) от исходных величин (рис. 3).

глицин ГАМ К аспартат глутамат

Pite. 3. Влияние медиаторных аминокислот на амплитуду потенциалов действия и силу сокращений Г.МК мочеточника старых морских свинок.

Таким образом, нашими исследованиями установлено, что в постнатальном онтогенезе происходит изменение величины мембранного потенциала ГМК мочеточника морских свинок. В частности, у новорожденных животных он был ниже, чем у зрелых л старых. У старых морских свинок мембранный потенциал имел тенденцию к снижению по сравнению со зрелыми животными.

Потенциалы действия ГМК мочеточника животных всех возрастных групп имели вид плато с осцилляция.ми на вершине. Причем параметры ПД ГМК значительно отличались. Во-первых, амплитуда ПД ГМК новорожденных была достоверно ниже, чем у зрелых и старых животных, а плато значительно продолжительнее. Длительность плато ПД ГМК в период старения была больше, чем в период зрелости. Во-вторых, частота генера-

ции осцилляции на плато ПД в ГМК новорожденных была меньше, чем в ГМК зрелых. У старых она была такой же, как у зрелых животных. После генерации ПД в ГМК новорожденных морских свинок возникала продолжительная следовая деполяризация плазматической мембраны, чего не наблюдалось в другие возрастные периоды.

Генерация ПД способствовала возникновению фазных сокращений ГМК мочеточника. Их сила и длительность зависели от возраста животных. Оказалось, что данные показатели были меньше у новорожденных и больше у старых животных. Усиление деполяризующего тоха сопровождалось ростом частоты генерации осцилляции на плато ПД ГМК мочеточника морских свинок всех возрастов. При этом некоторое увеличение частоты осцилляции на плато незначительно отражалось на величине сократительных реакций ГМК.

Полученные нами данные свидетельствуют о том, что в процессе развития организма наблюдается увеличение мембранного потенциала ГМК мочеточника от относительно низких величин до показателей, характерных для взрослых животных. Причиной небольшого мембранного потенциала ГМК новорожденных животных, по нашему мнению, является более высокая, чем в период зрелости и старости, проницаемость мембраны для Ыа+. Это подтверждается более низким сопротивлением плазматической мембраны незрелых ГМК. Уменьшение же мембранного потенциала ГМК мочеточника морских свинок в период старости можно объяснить снижением на поздних этапах онтогенеза активности Ка^К'-насоса и К^-прошщаемосга мембраны.

Анализ литературных данных [П.Г.Богач, В.К.Рыбальченко, 1970; В.А.Бурый, 1973; В.А.Бурый, М.Ф.Шуба, 1974; Н.Г.Кочемасова, 1982; Н.ГпопШа, С.У.Као, 1976; Н.Кипуата, 1981; и др.] и собственных исследований показал, что небольшая амплитуда ПД и частота осциллядай на плато незрелых ГМК является следствием более низкой плотности Са2+-каналов плазматической мембраны, участвующих в генезе ПД и осцилля-ций. В то же время большая продолжительность плато ПД ГМК новорожденных по сравнению со зрелыми и старыми животными, по нашему мнению, связана с повышенной проницаемостью плазматической мембраны для Ь'а+ или низкой функциональной активностью кальций-активируемых К*-каналов мембраны.

Повышение частоты генерации осцилляции на плато ПД всех ГМК при увеличении силы деполяризующего тока, по нашему мнению, объясняется открытием дополнительных быстрых потенциалзависимых Са^-каналов плазматической мембраны и хорошим электрогоническим проведением тканей мочеточника. Это способствует возбуждению большего количества мышечных клеток и одновременному сокращению их.

Основываясь на литературных данных [П.Г.Богач. 1980; А.А.Клишов. А.Л.Зашихин, 1989; G.Burnstoc, 1970; G.Gabella, 1981; A.P.Somlyo, A.V.Somlyo. 1992: и др.] и собственных исследованиях, можно сделать вывод, что малая сила сокращений ГМК новорожденных животных связана со структурной и функциональной незрелостью их сократительного аппарата,

Сравнительный анализ влияния глицина, ГАМК, аспартага, глутамата на ГМ мочеточника морских свинок в различные возрастные периоды показал, что ГМК новорожденных животных обладали наибольшей чувствительностью к данным веществам. В процессе развития организма она снижалась. В период старения ГМК были менее чувствительны к медиаторным аминокислотам. Пороговые концентрации препаратов, вызывающие изменения электрической и сократительной активности всех ГМК, отличались между собой. Они были меньше у новорожденных животных и больше у старых.

Влияние глицина на ГМ мочеточника во все возрастные периоды развития морских свинок сопровождалось незначительной гиперполяризацией плазматической мембраны клеток, которая зависела от концентрации препарата и возраста животных. Большая величина ее при одних и тех же концентрациях глицина отмечалась в ГМК новорожденных, меньшая - в ГМК старых животных.

При оценке влияния медиаторных аминокислот на ГМК обращает на себя внимание десенситизациия рецепторов плазматической мембраны. Наибольшая скорость ее отмечалась в ГМК новорожденных, наименьшая - в ГМК старых животных.

Медиаторные аминокислоты однонаправленно и дозозависимо угнетали электрофизиологические и сократительные свойства ГМК мочеточника морских свинок. Кроме того, их влияние сопровождалось развитием десенситизашш. Это косвенно свидетельствует о наличии соответствующих рецепторов на цитоплазматнческой мембране ГМК.

Для выяснения механизма влияния глицина на ГМК были выполнены опыты с об-знданом (блокатором Р-адренорепепторов), стрихнином (блокатором рецепторов нейтральных аминокислот).

Исследование действия глицина на ГМК мочеточника зрелых морских свинок на фоне обзидана показало, что блокада p-адренорецепторов не усиливала и не ослабляла тормозящего влияния глицина на электрическую и сократительную активность ГМК. Из этого следует, что p-адренорецепторы не принимают участие в механизме действия глицина на ГМК. Напротив, глицин на фоне стрихнина не оказывал тормозящего влияния на ГМК мочеточника зрелых морских свинок. На основании результатов собственных исследований и данных литературы [С.Крейн, 1980; Л.А.Годовалова, Г.В.Ковалев, 1983;

П В.Сергеев, Н.Л.Шимановский. 1987; Д.Р.Кертнс, 1989; Я.А.Оау1с1оП; М.Х.Арпзоп, КЛУеппап. 1969; и др.] можно заключить, что гдшшп влияет на ГМК через специфические рецепторы.

При изучении влияния глицина на ГМК мочеточника зрелых морских свинок на фоне кавинтона (ингибитора фосфодиэстеразы цАМФ) установлено, что он ускорял и усиливал тормозящее влияние глицина на электрическую и сократительную активность. Данный факт свидетельствует о том, что аденилатциклазная система клеток принимает участие в данных процессах и цАМФ опосредует влияние глицина на ГМК мочеточника.

Наши исследования с гиперкалиевым раствором показали, что изменение проводимости мембраны ГМК к ионам калия не является основным в механизме угнетающего действия глицина на функциональное состояние ГМ мочеточника зрелых морских свинок. По нашему мнению, глицин уменьшает вход Са2т в ГМК по быстрым и медленным кальциевым каналам плазматической мембраны, которые участвуют в генерации ПД. В результате происходит снижение силы мышечных сокращений.

Итак, результаты наших исследований позволяют сделать заключение о том. что в течение всего постнатального онтогенеза наблюдаются существенные изменения электрофизиологических и сократительных свойств и сигнальных механизмов ГМК. Плазматическая мембрана ГМК мочеточника морских свинок в период новорожденное™, зрелости и старости имеет рецепторы, способные связывать медиаторные аминокислоты. Глицин. ГАМК, аспартат и глутамат оказывают однонаправленное влияние на ГМК. Они до-зозависимо угнетают их электрическую и сократительную активность. Основным в механизме тормозящего влияния глицина на функциональное состояние ГМК мочеточника является уменьшение входа Са"" через кальциевые каналы плазматической мембраны при генерации ПД. В этих процессах принимает участие аденилатциклазная система клеток.

ВЫВОДЫ

1. В период новорожденности, зрелости и старости в ГМ мочеточника морских свинок наблюдаются изменения величины мембранного потенциала, сопротивления плазматической мембраны, ПД и сократительных реакций ГМК.

2. Мембранный потенциал ГМК мочеточника новорожденных ниже, чем зрелых и старых животных. У старых животных величина мембранного потенциала несколько меньше, чем у зрелых.

3. Амплитуда ПД, частота осцилляций на плато ПД ГМК новорожденных ниже, чем у зрелых и старых животных. Продолжительность плато ПД больше у новорожденных, чем у зрелых морских свинок. У старых животных она была такой же, как у зрелых.

4. Сила и длительность сократительных реакций ГМК новорожденных меньше, чем зрелых и старых животных. Во все возрастные периоды развития фаза расслабления ГМК продолжительнее фазы напряжения.

5. Сопротивление плазматической мембраны ГМК мочеточника новорожденных меньше, чем у зрелых морских свинок. В дальнейшем оно увеличивается и становится максимальным в ГМК старых животных.

6. Гладкомышечные клетки мочеточника морских свинок на всех этапах постна-тального онтогенеза чувствительны к глицину, ГАМК, аспартату и глутамату. В период новорожденности чувствительность ГМК к медиаторным аминокислотам выше, чем у зрелых животных. В старости ГМК менее чувствительны к указанным веществам.

7. Глицин, ГАМК, аспартат, глутамат оказывают однонаправленное и дозозависи-мое тормозящее влияние на ГМК мочеточника во все периоды развития организма. Оно выражается, снижением сопротугеяения плазматической мембраны, уменьшением амплитуды и длительности ПД, частоты генерации осцилляций на плато, силы сокращений ГМК. Действие глицина сопровождается незначительной гиперполяризацией мембраны клеток. Ее величина больше в ГМК новорожденных, меньше - в ГМК старых животных.

8. В механизме действия глицина на ГМК мочеточника большая роль принадлежит внеклеточному Са2+ и аденилатциклазной системе. Глицин уменьшает вход Са2+ в ГМК во время генерации ПД, что сопровождается повышением концентрации внутриклеточного цАМФ.

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Влияние физиологически активных веществ на электромеханическое сопряжение в гладкомышечных клетках новорожденных морских свинок //Патогенез, клиника и терапия экстремальных и терминальных состояний. Матер, науч. конф,- Омск, 1993.- С. 61-63 (соавт. А.Г.Патюков, В.И.Погадаев).

2. Влияние антагонистов кальмодулина на функциональные свойства гладкомышечных клеток в различные возрастные периоды //Биоритмы пищеварительной системы и го.меостаз. Матер, конф. ученых России и стран СНГ,- Томск, 1994,- С. 159-161 (соавт. А.Г.Патюков).

3. Действие медиаторных аминокислот на электрофизиологические и сократительные свойства гладких мышц //Биоритмы пищеварительной системы и гомеостаз. Матер, конф. ученых России и стран СНГ,- Томск, 1994,- С. 153-156 (соавт. А.Г.Патю-ков).

4. Влияние бдокаторов Т, Ы, Ь-кальциевых каналов на электрофизиологическую активность и сокращение гладкомышечных клеток //Успехи физиол. наук.- 1994, N4.- С. 10 (соавт. Д.Ф.Лукьяненко, А.Г.Патюков, В.И.Погадаев).

5. Электрофизиологические и сократительные свойства гладкомышечных клеток новорожденных морских свинок //Успехи физиол. наук.- 1994, N4.- С. 18 (соавт. А.Г.Патюков).

6. Влияние кальциевых антагонистов на сократительную деятельность гладких мышц пищеварительного канала и мочевыводящей системы //Актуальные вопросы внутренней патологии. Матер, науч. конф. Выпуск 2.- Омск, 1995.- С. 142-144 (соавт. А.Г.Патюков, О.А.Патюкова).

7. Механизмы действия нейролептиков фенотиазинового ряда на электрическую и сократительную активность гладких мышц //Актуальные вопросы внутренней патологии. Матер, науч. конф. Выпуск 2.- Омск, 1995 - С. 140-141 (соавт. А.Г.Патю-ков).

8. Изменение электрической и сократительной активности гладких мыщц под влиянием глицина в онтогенезе //Матер. 2 съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока." Новосибирск, 1995,- С. 354-355.

9. Электрофизиологические и сократительные свойства гладкомышечных клеток мочеточника новорожденных животных //Матер. 2 съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока,- Новосибирск, 1995.- С. 340 (соавт. А.Г.Патюков).

10. О роли Т- и Ь-кальциевых каналов в механизмах электрической активности и электромеханическом сопряжении гладкомышечных клеток //Матер. 2 съезда физиологов Сибири а Дальнего Востока,- Новосибирск, 1995,- С. 339-340 (соавт. А.Г.Па-тюков).

11. Механизм действия катехоламинов на гладкие мышцы в различные возрастные периоды жизни //Актуальные проблемы неотложных состояний. Матер, регион, науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов,-Омск, 1995,- С. 116-117.

12. Развитие рецепторов в гладких мышцах мочеточника в онтогенезе //Морфологические, биохимические и клинические исследования животных и пушных зверей в норме и при патологии. Матер, науч. конф.- Омск, 1995.- С. 56-57.

13. Влияние медиаторных аминокислот на электромеханическое сопряжение в гладкомышечных клетках /.'Матер, юбилей, науч. конф,- Омск, 1995.- С. 21-22 (соавт. В.В.Козлов, С.С.Ивченко).

14. Механизмы функционирования гладкомышечных клеток пищеварительного каната и мочевыводащей системы в процессе постнататьного онтогенеза //Матер, юбилей, науч. сессии, посвященной 75-летию Омской государственной медицинской академии.-Омск, 1995.- С. 28-34 (соавт. А.Г.Паттоков).

РАЦПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Камера для изучения функций гладких мышц //Удостоверение на рацпредложение № 2252 от 15.06.1993, ОГМА (соавт. А.Г.Патюков).

2. Устройство для изучения сократительных свойств гладких мышц //Удостоверение на рацпредложение № 2264 от 02.02.1994, ОГМА (соавт. А.Г.Патюков).

3. Способ нумерации фотокадров с экрана осциллографа //Удостоверение на рацпредложение № 2270 от 15.02.1994, ОГМА (соавт. А.Г.Патюков).

4. Способ усовершенствования потенциометра КСП-4 //Удостоверение на рацпредложение № 2280 от 07.04.1994, ОГМА (соавт. А.Г.Патюков).

5. Электроперфоратор //Удостоверение на рацпредложение № 2281 от 07.04.1994, ОГМА (соавт. А.Г.Патюков).

6. Предварительный усилитель биопотенциалов //Удостоверение на рацпредложение №2283 от 27.04.1994, ОГМА.

7. Методика изготовления резиновых перегородок в камере двойного сахарозного мостика //Удостоверение на рацпредложение № 2284 от 20.04.1994, ОГМА (соазт. А.Г.Патюков, В.И.Погадаев).

8. Устройство для прямой индикации амплитуды электротонических потенциалов и сокращений гладкомышечных клеток //Удостоведрии'е на рацпредложение № 2285 от 11.07.1994, ОГМА (соавт. А.Г.Патюков). ((1[)