CC BY
42Фізика живого, Т. 17, No1, 2009. С. 172-178.
© Литвинюк Л.В., Абрамчук О.М., Ноздренко Д.М., Мірошниченко М. С.
УДК 573.3
ДІЯ РОЗЧИНІВ ХЛОРИДУ АЛЮМІНІЮ З РУТИНОМ НА МЕХАНІКУ М’ЯЗОВОГО СКОРОЧЕННЯ
Литвинюк Л.В., Абрамчук О.М., Ноздренко Д.М., Мірошниченко М.С.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка Надійшла до редакції 13.05.2009
Проведені тензометричні дослідження динаміки скорочення пучків волокон скелетного м’язу m.tibialis жаби Rana temporaria в ізотонічному режимі під дією модульованої стимуляції та розчинів хлориду алюмінію з рутином. Показана концентраційна залежність інгібуючої дії рутину в комплексі з хлоридом алюмінію. Встановлено нерівномірний вплив використаних сполук на силову відповідь та зміну довжини м’язових волокон. Зміна довжини м’язових волокон під дією використаних речовин в відсотковому відношенні була більшою, ніж величина змін силової відповіді м’язу. Максимальні зміни силової відповіді м’язових волокон при дії рутину та його суміші з алюмінієм відбувались на післятетанічних ділянках скорочення, а найменші - на дотетанічних його етапах.
Ключові слова: скорочення, скелетний м’яз, рутин, алюмініій.
ВСТУП
Флавоноїди мають надзвичайно важливе значення у життєдіяльності рослинних організмів: беруть участь у процесі фотосинтезу; регулюють морфогенез, ріст і дихання; володіють антиоксидантними, антигрибковими та
бактерицидними властивостями [1-3]. Флавоноїди викликають зміну АТФазної активності міозину скелетних м’язів. Встановлено, що в невеликих концентраціях флавоноїди справляють активуючий вплив на АТФазу міозину, тоді як підвищення концентрації флавоноїдів призводить до інгібування АТФазної активності. Показано, що флавоноїди зв’язуються з регуляторною ділянкою голівки міозину [4].
Алюміній є найпоширенішим в групі токсичних мікроелементів та посідає третє місце за вмістом у земній корі. Алюміній надходить до організму з питною водою та з їжею рослинного походження [5,6]. Комплекс хлориду алюмінію з флавоноїдами може утворюватись при приготуванні рослинної їжі в алюмінієвому посуді і входити до харчового раціону людини. Показано [7,8] що взаємодія флавоноїдів з іонами металів, зокрема з алюмінієм, може змінювати властивості і деякі біологічні ефекти флавоноїдів. Таким чином вивчення механізмів функціонування скелетних м’ язів, зокрема дослідження механічних характеристик скорочення за умов дії флавоноїдів та їх комплексів з металами відкриває нові можливості для медичної практики з перспективою використання даних сполук для терапії різноманітних
морфофункціональних розладів поперечносмугастих м’язів.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
Для реєстрації сили скорочення пучків волокон скелетного м’ язу використовували тензометричну установку, створену на кафедрі біофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Стимуляцію здійснювали електричними імпульсами прямокутної форми тривалістю 2 мс, які формували за допомогою генератора імпульсів, керованим ЦАП, через платинові електроди. Тривалість стимуляційного сигналу становила 3000 мс. Дослідження проводили на волокнах м’язу m.tibialis anterior, виділених з задньої кінцівки жаби Rana temporaria Для кожного з м’язових препаратів
експериментальним шляхом підбирали величину L0, що відповідала мінімальній довжині зразка, при якій фіксувались зміни на кривих сили скорочення. Натяг готового препарату здійснювали у межах від L0 (мінімальна довжина волокна, при якій можливо апаратно зафіксувати зміни його силових параметрів у відповідь на подразнення електричним струмом) до Lmax (максимально розтягнутий стан м’ язового волокна, при якому можливо зафіксувати зміну силових параметрів у відповідь на електростимуляцію). Детальніше методика описана в роботах [9]. Статистичну обробку результатів дослідження проводили методами варіаційної статистики за допомогою програмного забезпечення Оrigin 7.0.
Для зручності опису отриманих результатів та їх адекватного трактування нами проведено розподіл динамічної відповіді активного м’язу на окремі часові періоди, які відповідали різним станам процесу скорочення. Силова відповідь м’яза була розділена на три функціональні періоди.
• Б1 - силова відповідь м’язу, на початку стимулюючого сигналу.
• Б2 - силова продуктивність м’язу на стаціонарному рівені.
• Б3 - кінцева силова активність м’язу .
• Зміна довжини м’язових волокон розбита на три періоди:
• Ь1 - початок зміни довжини м’язу (перші 500 мс стимулюючого сигналу).
• Ь2 - стаціонарний рівень скорочення.
• Ь3 - закінчення скорочення м’язового волокна.
Аналіз зміни довжини нами проведено тільки для перших двох періодів. Період Ь3 не аналізували, через розбіжність результатів.
Ь
0%
50%
100%
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
При дослідженні суміші 10-4 моль/л рутину та 10-4 моль/л А1С13 виявлено незначні зміни динамічних параметрів м’язового скорочення впродовж всіх досліджуваних фаз (рис.1). Зменшення сили м’ язового скорочення впродовж періоду Б1 відбувалося починаючи з 6-ї хвилини дії стимулюючого сигналу, зниження динамічних показників впродовж періода Б2, Б3, Ь1, Ь2 відбувалося починаючи з 2-ї хвилини досліду (рис.1). Найменшого впливу зазнавала сила м’язового скорочення впродовж періода Б1 і становила 96,7±0,9% від контролю. За даних умов вихід на стаціонарний рівень скорочення відбувався на 14-ій хвилині досліду. Максимальне зменшення сили м’ язового скорочення впродовж періода Б2 та Б3 відбувалося на 12-ій та 14-ій хвилині дії стимулюючого сигналу, і становило 93±1,1% та 94,2±1,9% від контролю, відповідно (табл.1).
Ь1 Ь2
¥7
а
0%
50%
100%
б
/3
1/- І Ь
І І
2хв
¥7
&
/і /2 “>/2 -т
J 1
1 і п п
п
3
1
і 1
І І
і г
і г
1 г
2 хв
2хв
2 хв
2 хв
2хв
1 Г
1 г
2 хв
2 хв
2 хв
2 хв
2 хв
2 хв
2хв
Рис. 1. Вплив розчинів рутину та А1С13 на динамічні параметри скорочення, викликані стимуляцією з частотою 30 Гц і тривалістю 3 с. Примітки: а - розчин рутину 10-4 моль/л, А1С13 10-4 моль/л, б - розчин рутину 10-3 моль/л , А1С13 10-4 моль/л, Б - зміна сили м’язового скорочення; Ь - зміни довжини скорочення. Тривалість виділених періодів 500 мс. Час релаксації 2 хвилини.
За вищезгаданої концентрації вихід довжини на стаціонарний рівень скорочення відбувався на 12-ій та 10-ій хвилині спостереження впродовж періода Ь1 та Ь2, відповідно, і становив 93±2,2% та 94,1±1,9% (р>0,05) від контролю. Зниження
параметрів м’язового скорочення носило лінійний характер впродовж усіх досліджуваних періодів.
Тривалість виділених періодів 500 мс. Початкові значення відповідають максимальним показникам параметрів скорочення без дії досліджуваних речовин. Товстими лініями показана тривалість та форма стимулюючого сигналу. По осі абсцис - тривалість скорочення, по осі ординат -зміна параметрів скорочення у відсотках від початкового рівня. Заштриховані області відповідають межам досліждуваних періодів. Час релаксації 2 хвилини.
У результаті досліджень суміші розчину 10-3 моль/л рутину та 10-4 моль/л А1С13 встановлено поступове зменшення сили та зміни довжини м’ язового скорочення. Зміни динамічних характеристик м’ язового скорочення відбувались починаючи з 2-ї хвилини дії стимулюючого сигналу (рис.1). Вихід сили м’язового скорочення на стаціонарний рівень відбувався на 10-ій хвилині експерименту впродовж періоду Б1 і становив 95,4±1,6% та на 14-ій хвилині експерименту впродовж періоду Б2 та Б3 і становив 87,7±1,3% та 88,6±2,8% від контролю, відповідно. Зміна довжини м’ язового скорочення за даних умов досягала стаціонарного рівня на 14-ій хвилині експерименту впродовж періоду Ь1 та Ь2 і становила 83,3±1,4% та 85,1±2,9% від контролю, відповідно (табл.1).
Встановлено, що суміш розчину 10- моль/л рутину та 10-3 моль/л А1С13 викликає суттєве зменшення динамічних параметрів м’язового скорочення (рис1). Зміни динаміки м’язового скорочення відбувались починаючи з 2-ї хвилини дії суміші впродовж всіх періодів скорочення. Найменше зниження сили м’ язового скорочення відбувалось впродовж
періоду Б1 і становило 86,7±2,2% від контролю. Досягнення стаціонарного стану скорочення відбувалося після 12-ї хвилини дії стимулу. Максимальне зниження сили
скорочення впродовж періоду Б2 та Б3 відбувалось після 14-ї хвилини скорочення і становило 56,5±2,5% та 51,3±3,1% від контролю, відповідно (рис. 2; табл. 2).
Таблиця 1.
Вплив розчинів рутину та А1С13 (концентрація в моль/л) на динамічні параметри м’язового скорочення
ІП
Тривалість дії стимулу (хв.)
параметри 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Розчин рутину 10-4 та А1С13 10-4
Б1 100 100 100 99,3± 0,8 98,2± 1 97,6± 1,3 97,2± 0,9 96,7± 0,9 96,7± 1,3
Б2 100 99,5± 0,9 98,5± 1,2 97± 0,8 95,5± 0,9 94,3± 1,4 93± 2,2 93± 1,7 93± 1,5
Б3 100 100 100 98,4± 1,1 96,9± 1,5 95,5± 1 94,8±0,8 94,2±1,9 94,2±2,6
Ь1 100 97,9± 1,1 96,4± 0,9 95,8± 1,3 95,2± 0,9 93,8± 1,7 93± 2 93± 1,6 93± 1,7
Ь2 100 98,4± 1,2 97,6± 1,2 96,8± 1 96± 1,7 94,1± 2,6 94,1± 2,7 94,1± 1,5 94,1± 2,1
Розчин рутину 10-3 та А1С13 10-4
Б1 100 99,1± 1,2 98,4± 0,9 97,3± 0,9 96,5± 1,3 95,4± 1,6 95,4± 1,3 95,4± 1,1 95,4± 1,8
Б2 100 97,4± 1,4 96,6± 1,1 95,5± 1,1 93,6± 1,5 92,3± 2,4 89± 2,5 87,7± 1,3 87,7± 1,8
Б3 100 96,5± 0,8 94,3± 1,4 94,1± 5 91,8± 2,3 90,2± 1,4 89± 2,9 88,6± 2,8 88,6± 2
Ь1 100 96,4± 1,6 93,5± 1,6 91,3± 1,9 88± 2,5 86,6± 1,7 85,4± 1,8 83,3± 1,4 83,3± 1,7
Ь2 100 97,6± 1,3 95,8± 1,1 93,1± 1,8 90,2± 3,3 88,4± 2,6 86,3± 2,1 85,1± 2,9 85,1± 2,7
Розчин рутину 10-3 та А1С13 1,4-10-4
Б1 100 98,9± 0,9 97,6± 1,2 96,5± 1,4 93,8± 2 91,6± 1,7 90,4± 2,2 90,4± 1,8 90,4± 1,5
Б2 100 97,7± 1,3 94,3±0,9 89,6± 1,7 87,9± 1,3 84,5± 1,3 82,3± 2,4 82,3± 1,4 82,3± 1,7
Б3 100 97,2± 0,8 95,8± 1,2 94± 2,1 92± 1,7 88,6± 1,4 85,3± 2,7 85,3± 2,3 85,3± 2,3
Ь1 100 96,1± 1,2 93,8± 1 87,7± 2 85,4± 1,3 82,5± 2,3 79,4± 1,9 79,2± 3,6 79,2± 3,2
Ь2 100 96,4± 1,5 92,3± 1,4 87,3± 1 85± 1 82,5± 1,3 80,8± 2,3 80,1± 1,8 80,1± 1,8
%
100~
50
К
/1
/2
/3
Ь1
-^-і *
Ь2
*
Ш
0
Рис. 2. Діаграма зміни параметрів скорочення пучків волокон скелетного м’язу жаби при дії стимулюючого сигналу (частота 30 Гц та тривалість 3000 мс) в часовому інтервалі дії розчинів рутину та А1С13, який відповідав встановленню рівноважного стаціонарного стану скорочення, п = 11, * (р<0,05). ц - розчин рутину 10-4 та А1С13 10-4 моль/л;
■ - розчин рутину 10-3 та А1С13 10-4 моль/л;
■ - розчин рутину 10-3 та А1С13 10-3 моль/л.
Інші позначення такі як на рисунку 1.
А
А
А
А
Таблиця 2.
Вплив розчинів рутину та ЛІСІз (концентрація моль/л) на динамічні параметри м’язового скорочення ____________________________________________(П=11)________________________________________________
Тривалість дії стимулу (хв.)
параметри 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Розчин рутину 10-3 та А1С13 2-10"4
Б1 100 98,3± 1,1 97,4± 0,9 96,2± 1,3 92,4± 1,7 91,8± 1,7 90± 1,8 90± 1,5 90± 2,2
Б2 100 97,7± 1,3 96,4± 1,1 92,6± 1,7 88,4± 2,7 84± 1,6 82,1± 3,2 82,1± 2,2 82,1± 2,7
Б3 100 97,4± 0,9 94,7± 1,5 92,7± 1,2 88,7± 1,7 87,4± 1,8 86,7± 2,3 84,7± 2,9 84,7± 2,6
Ь1 100 96,6± 0,9 93,2± 1,3 90,4± 1,1 87,5± 1,6 84,3± 1,6 80,5± 2,6 78± 2,1 78± 2,4
Ь2 100 96,7± 1 93,5± 1,5 91,6± 1,2 87,9± 1,3 83,7± 2 81,9± 1,6 79,5± 2,6 79,5± 2,1
Розчин рутину 10-3 та А1С13 5-10"4
Б1 100 96,4± 1 93,4± 1,3 91,8± 0,9 89,4± 1,6 89,1± 1,6 88,7± 2,9 88,7± 2,4 88,7± 1,8
Б2 100 95,2± 1,5 88,4± 1,7 84,1± 1,4 79,4± 2,7 73,7± 2,3 68,5± 3 68,5± 2,8 68,5± 2,8
Б3 100 95,5± 1,2 88± 2,2 75,6± 2,2 69,5± 3 65,5± 2,2 62,7± 2,2 62,7± 1,8 62,7± 2,8
Ь1 100 94,5± 0,9 90,1± 1,6 83,9± 2,6 79,1± 2,4 74,6± 2,4 69,6± 3,3 69,6± 2,7 69,6± 3
Ь2 100 95,7± 1,1 90,6± 1,8 86,9± 1,4 84,4± 1,7 80,9± 1,7 75,2± 2,8 75,2± 1,8 75,2± 2,6
Розчин рутину 10-3 та А1С13 10-3
Б1 100 98,2± 1,1 97,1± 0,9 95± 1,5 93,3± 2 89,4± 1,7 86,7± 2,2 86,7± 1,5 86,7± 1,9
Б2 100 94,2± 2,3 81,9± 1,8 75,3± 2,3 70,7± 2,9 64,9± 2,7 57,8± 3 56,5± 2,5 56,5± 2,1
Б3 100 93,8± 1,4 84,9± 2 81± 2 75,1± 2,8 64,2± 3 55,5± 2,2 51,3± 3,1 51,3± 2,6
Ь1 100 93,2± 1,6 82,7± 2,5 77,5± 2,2 69,3± 2,2 63,3± 3 55,2± 2,6 51,1± 3,3 51,1± 2,8
Ь2 100 94± 1,8 85,9± 1,3 76± 1,9 68,3± 2,7 58,9± 3,1 54,9± 2,4 53,3± 2,4 53,3± 2,5
Розчин рутину 10-3 та А1С13 10-2
Б1 100 88,8± 1,7 59,8± 2,3 33,3± 2,1 8,8± 4,5 0 0 0 0
Б2 100 90,1± 1,4 70,6± 0,9 60,1± 2,2 43,6± 1,8 31,2± 2,5 17,6± 3,4 17,6± 3,3 17,6± 2,8
Б3 100 86,7± 1,1 71± 2 63,2± 3,9 55,3± 2,7 38,5± 2 29,4± 3,4 29,4± 1,8 29,4± 4,3
Ь1 100 69,9± 2,7 32,5± 3,1 4,6± 4,1 0 0 0 0 0
Ь2 100 74,3± 2,1 34,7± 3,7 5,4± 4,8 0 0 0 0 0
0%
50%
100%
а
0%
50%
100%
б
0%
50%
100%
в
л ґ Г~ 1 іГҐ ЕГі і. Р3Г- ^,1 V- V г~ ~тт ( \ лВ —Г\ ґ \ Ч¥І Д г чм.
“1 ' ■ 1 » ......... “ _ .1 1 Л 2 хв 2 хв 2 хв 2 хв 2 хв 2 хв 2 хв . ІГ 1 « . 1 1 . ІГ . 1 .
11 Г~ ІЛІ^ К1 Р2 Л Л і г~ г і І г ~В~В і_іЛ П г ц І Г” г \ і г Чй і лВ V І V І г ■—А Л ґ \ 1 г —А л г лч
І 1 II 1 .1 - і Л 2хв 2хв 2хв 2хв 2хв 2хв 2хв _ / І 1 { . 1 1 Г 1
її Р1 ЬГ X 1 - Р2 р3 □ ~т„, іл \ І. Н-Щ., Л" г і ,, А П г 1—Я , іВ- 4ів .,л г\ ~-Ш_. д Л -ЛІіВ г л
2хв 2хв 2хв 2хв 2хв 2хв 2хв
Рис. 3. Вплив суміші розчинів рутину в концентрації 10-3 моль/л з А1С13 різної концентрації на динамічні параметри скорочення, викликані стимуляцією з частотою 30 Гц і тривалістю 3 с. а - А1С13 1,4^10"4 моль/л, б - А1С13 2^10"4 моль/л, в - А1С13 5• 10-4 моль/л.
Б - сила м’язового скорочення,
Ь - зміна довжини м’язового скорочення.
Тривалість виділених періодів 500 мс. Час релаксації 2 хвилини. Інші позначення такі як на рисунку 1.
Максимальне зниження зміни довжини м’язового скорочення спостерігалось на 14-ій хвилині експерименту впродовж Ь1 та Ь2 і становило 51,1±2,9% та 53,3±1,7% відповідно (рис.2, табл. 2). За даних умов спостерігалась лінійна залежність між змінами динамічних параметрів скорочення та часом дії досліджуваних речовин (рис. 2).
Встановлено суміш розчину 10-3 моль/л рутину та 10-2 моль/л хлориду алюмінію викликає зниження динамічних параметрів скорочення (рис.1). Максимальне зменшення сили м’язового скорочення відбувалось після 12-ї хвилини
стимуляції впродовж періоду Б1, Б2 та Б3 і становило 8,8±4,5%, 17,6±3,4% та 29,4±3,4% від контрольних значень, відповідно. За даних умов, найбільше зменшення вкорочення м’язових волокон спостерігалось після 8-ї хвилини
експерименту впродовж Ь1 та Ь2 і досягало нульового значення (табл. 2).
При дослідженні впливу суміші розчинів 10-3 моль/л рутину та 1,4'10-4 моль/л АІСІз виявлено зміни динамічних параметрів м’язового скорочення впродовж всього експерименту (рис. 3,а). За даних умов зменшення сили та зміни довжини м’ язових волокон відбувалось починаючи з 2-ї хвилини дії стимулюючого сигналу (рис.3). Найменшого
впливу зазнавала сила м’язового скорочення впродовж періоду Б1 і становила 90,4±2,2% (р>0,05) від контролю, вихід на стаціонарний рівень скорочення відбувався на 12-ій хвилині досліду (табл. 1). Максимальне зменшення сили м’ язового скорочення впродовж періоду Б2 та Б3 відбувалося на 12-ій хвилині дії стимулюючого сигналу в обох випадках, і становило 82,3±2,4% та 85,3±2,7% від контролю, відповідно (табл. 1). За вищезгаданої концентрації вихід довжини м’язу на стаціонарний рівень скорочення відбувався на 14-ій хвилині спостереження для Ь1 та Ь2 і становив 79,2±3,6% та 80,1±1,8% від контролю, відповідно. Зменшення параметрів м’ язового скорочення відбувалося лінійно (рис. 2; табл. 1).
У результаті досліджень суміші розчинів 10-3 моль/л рутину та 2'10-4 моль/л А1С13 встановлено зменшення сили та зміни довжини м’язового скорочення (рис. 3.б). Зміни динамічних
характеристик м’ язового скорочення починалися з 2-ї хвилини дії стимулюючого сигналу. Вихід сили м’ язового скорочення на стаціонарний рівень відбувався на 12-ій хвилині експерименту впродовж обох періодів Б1 та Б2 становив 90±1,8% та 82,1±3,2% відповідно, та на 14-ій хвилині експерименту впродовж періоду Б3 і становив 84,7±2,9% від контролю Зміни довжини м’ язового скорочення за даних умов досягали стаціонарного рівня на 14-ій хвилині експерименту впродовж обох періодів Ь1 та Ь2 і становили 78±2,1% та 79,5±2,6% від контролю, відповідно (рис. 3;табл. 2).
Зменшення генерації сили та зміни довжини м’ язового скорочення впродовж експерименту мало лінійний характер (рис. 3).
При використанні суміші розчинів 10-3 моль/л рутину та 5 • 10-4 моль/л А1С13 виявлено суттєві зміни динамічних параметрів м’язового скорочення (рис.3). За даних умов зменшення сили скорочення та зміни довжини м’ язових волокон відбувалися починаючи з 2-ї хвилини дії стимулюючого сигналу. Найменшого впливу зазнавала сила м’язового скорочення впродовж періоду Б1 і становила 88,7±2,9% від контролю, вихід на стаціонарний рівень скорочення відбувався на 12-ій хвилині досліду. Максимальне зменшення сили м’ язового скорочення впродовж періоду Б2 та Б3 відбувалося на 12-ій хвилині дії стимулюючого сигналу, і становило 68,5±3% та 62,7±2,2% від контролю, відповідно (рис.3; табл. 2).
Таким чином, у результаті досліджень нами встановлено, що суміші рутину з А1С13 відзначаються більшою інгібіторною дією на динамічні параметри скорочення впродовж усіх досліджуваних періодів у порівняно з окремим впливом кожної сполуки (рутин та хлорид алюмінію). Суміші розчинів хлориду алюмінію та рутину викликають поступове постійне зниження величин динамічних параметрів скорочення. Суміш розчинів 10-3 моль/л рутину та 1,4•Ю-4 і 2^10'4 моль/л А1С13 знижує параметри м’язового скорочення впродовж всіх досліджуваних періодів. Найменш виражені зміни сили м’ язового скорочення спостерігались впродовж періоду Б1, а найбільш виражені зміни - відбувались впродовж періоду Б3 порівняно з контролем. При використанні суміші усіх досліджуваних розчинів хлориду алюмінію з 10-4 та 10-3 моль/л рутином зміни довжини м’ язових волокон були найбільшими впродовж періоду Ь1. Мінімальне вкорочення м’ язових волокон відбувалося при використанні суміші розчинів 10-3 моль/л рутину та 10-2 моль/л хлориду алюмінію; при цьому відбувався перехід м’ язових волокон в ізометричний режим скорочення. Досягнення стаціонарного стану скорочення для суміші розчинів 10-3 моль/л рутину та хлориду алюмінію в концентраціях 1,4•10-4; 2^10"4; 5• 10-4 та 10-3 моль/л відбувалося через 12 - 14 хвилин експерименту. При комбінованій дії розчинів 10-4 моль/л рутину та 10-4 моль/л А1С13, а також суміші розчинів 10-3 моль/л рутину та 10-4 моль/л А1С13 вихід на стаціонарний рівень скорочення відбувався на 10 -14-ій хвилинах експерименту.
Встановлення рівноважного стаціонарного стану скорочення під дією біологічно активних речовин може варіювати не тільки в досить широких межах в залежності від концентрації реагентів але й в залежності від тривалості експерименту. Цей факт ускладнює не лише можливість адекватно інтерпретувати отримані
дослідником результати, але й може призвести до суттєвих помилок при плануванні досліджень Скорочення м’язового волокна не можна представляти як однорідний та лінійний процес. Часові ділянки поодинокого скорочення являють собою синхронізований процес взаємодії компонентів саркомерів в строго визначеній часовій послідовності. Тому, ми насамперед, фіксували час встановлення рівноважного стаціонарного стану скорочення під впливом використаних речовин.
Результати досліджень показали, що вплив рутину на динамічні параметри скорочення був значно менш вираженим, порівняно з іншим флаваноїдом - кверцетином [10,11,12]. На нашу думку, нижчу активність рутину можна пояснити його хімічною будовою. На відміну від кверцетину, у молекулі рутину в положенні 3 міститься радикал рамно-глюкози, що суттєво змінює розміри молекули. Крім того, така структура молекули, можливо, є причиною меншої проникності цього флавоноїду через мембрани, що також може зумовлювати його незначний вплив на м’ язове скорочення.
При використанні 10-5 та 10-4 моль/л розчинів рутину спостерігались незначні зміни динамічних параметрів скорочення. В той же час, використання вищої концентрації рутину (10-3 моль/л) призводило до зменшення вкорочення м’ язових волокон впродовж обох періодів (Ь1 та Ь2), та генерації сили скорочення впродовж періоду Б3. Нами встановлена відсутність часової залежності виходу динамічних параметрів на стаціонарний рівень скорочення.
При дослідженні впливу високих концентрацій флавоноїду нами встановлено, що криві залежності динамічних параметрів скорочення від часу дії досліджуваних сполук були подібними до кривих “втомлюваності” м’язових волокон [13]. Слід зазначити, що “втомлюваність” м’язового волокна не пов’ язана з нестачею енергетичних запасів (глікогену та креатинфосфату), оскільки в процесі відмивання м’язового волокна фізіологічним розчином динамічні параметри скорочення у всіх випадках поступово відновлювались до початкового рівня.
Отже, можна припустити, що отримані результати щодо впливу кверцетину [9, 10,11,12] і рутину на м’ язове скорочення обумовлені дією флавоноїдів на АТФазну активність міозину та актоміозину.
При використанні суміші хлориду алюмінію з рутином найменш виражені зміни сили м’ язового скорочення спостерігались впродовж періоду Б1, а найбільш виражені зміни - відбувались впродовж періоду Б3 порівняно з контролем. В результаті впливу усіх розчинів алюмінію з 10-4 та 10-3 моль/л рутину зміни довжини м’ язових волокон були найбільшими впродовж Ь1. При цьому
спостерігалась лінійна залежність між змінами динамічних параметрів скорочення та часом дії вказаних речовин.
При використанні суміші 10-3 моль/л рутину і 10-2 моль/л А1С13 зміна сили та довжини скорочення відбувалась інакше порівняно з дією інших концентрацій цих речовин. В даному випадку сила м’ язового скорочення зменшувалась практично до нуля на фоні повної відсутності зміни довжини м’язових волокон впродовж періоду Б1. Встановлені закономірності, можливо,
пояснюються блокуванням дотетанічних етапів скорочення діючим комплексом, після досягнення ним максимально можливої внутрішньоклітинної концентрації.
При дослідженні комплексів хлориду алюмінію з рутином найменш виражені зміни сили м’язового скорочення спостерігались впродовж періоду Б1, а найбільш виражені зміни відбувались впродовж періоду Б3 порівняно з контролем. При використанні суміші усіх досліджуваних розчинів хлориду алюмінію з 10-4 та 10-3 моль/л рутином вкорочення м’ язових волокон було мінімальним впродовж періоду Ь1. Відмінності динамічних показників впродовж різних періодов скорочення можна пояснити існуванням різних молекулярних механізмів на до- та після тетанічних ділянках скорочення. Можна припустити, що скорочення м’ язових волокон зі стану спокою відбувається інакше порівняно зі скороченням викликаним зі стану напруження волокна. Якщо аналізувати отримані результати в рамках концепції скорочення за рахунок вкручування міозинових філаментів в трубкоподібні структури утворені актиновими філаментами [14], то такий результат є очікуваним. В стані спокою голівки молекул міозину містять АТФ і готові (“заряджені”) для здійснення скорочення. Період Б2 відповідає принципово іншому стану м’ яза, коли вже відбулося взаємне переміщення актинових і міозинових філаментів. Тому підтримка сили на одному рівні є передбачуваною, так як між міозиновими і актиновими філаментами вже існує стабільний зв’язок.
Специфічна дія використаних реагентів на різні етапи скорочення свідчить про складний характер ізотонічного скорочення скелетного м’ язу, передбачуваний в рамках наведеної вище концепції скорочення.
ВИСНОВКИ
Таким чином, результати наших досліджень свідчать про те, що флавоноїди, хлорид алюмінію та їх суміш по-різному впливають на динамічні параметри скорочення скелетного м’язу. В дослідженому діапазоні концентрацій використані речовини концентраційно залежно пригнічували генерацію сили та вкорочення м’ язових волокон
жаби. Зниження даних показників відбувалося постійно і у більшості випадків носило лінійний характер. Встановлено, що динамічні параметри скорочення зазнавали найменшого впливу на дотетанічних ділянках.
Література
1. Boyle S.P., Dobson V.L., Duthie S.J., Hinselwood D.C.,
Kyle J.A.M., Collins A.R. Bioavailability and efficiency of rutin as an antioxidant: a human supplementation study // Eur. J. Clin. Nutr. - 2000. - Vol. 54, № 10.
- P. 774-782
2. Pietta P.G. Flavonoids as antioxidants // J. Nat. Prod. -2000. - Vol. 63, № 7. - P. 1035-42.
3. Yoshioka T., Inokuchi T., Kimura S. Y. Phenolic compounds and flavonoids as plant growth regulators from fruit and leaf of Vitex rotundifolia //
Z. Naturforsch. - 2004. - Vol. 59, № 7-8. - P. 509-14.
4. Zyma V.L., Miroshnichenko N.S., Danilova V.M., Gin E.E. Interection of flavonoids compounds with contractile proteins of skeletal muscle // Gen. Physiol.
Biophys. - 1988. - Vol. 7. - P. 165-175.
5. Пестова Л.В., Надеенко В.Г., Кунгурова С.И. О токсичности алюминия при поступлении в организм с питьевой водой // Гигиена и санитария. - 1990.
- № 9. - С. 23-25.
6. Winship K. Toxicity of aluminium: a historical review (Part 2) // Adverse Drug. React. Toxicol. Rev. - 1993. -Vol. 12, № 3. - P. 177-211.
7. Rubens F.V., Wagner F.G. Synthesis, spectral and electrochemical properties of Al(III) and Zn (II) complexes with flavonoids // Spectrochimica Acta Part A. - 2005. - Vol. 61. - P. 1985-1990.
ДЕЙСТВИЕ РАСТВОРА ХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ С РУТИНОМ НА МЕХАНИКУ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
Литвинюк Л.В., Абрамчук О.М., Ноздренко Д.М., Мирошниченко Н.С.
Проведены тензометрические исследования динамики сокращения пучков волокон скелетной мышцы m.tibialis лягушки Rana temporaria в изотоническом режиме под действием модулированной стимуляции и растворов хлорида алюминия с рутином. Показанная концентрационная зависимость ингибиторного действия рутина в комплексе с хлоридом алюминия. Установлено неравномерное влияние использованных соединений на силовой ответ и изменение длины мышечных волокон. Изменение длины мышечных волокон в процентном соотношении была большей, чем величина изменений силового ответа мышцы. Максимальные изменения силового ответа мышечных волокон при действии рутина и его смеси с алюминием происходили на послететанических участках сокращения, а наименьшие - на дотетанических этапах.
Ключевые слова сокращение, скелетная мышца, рутин, алюминий.
ACTION OF ALUMINUM CHLORIDE SOLUTIONS WITH RUTIN ON THE MECHANICS OF MUSCLE CONTRACTION
Litvinyuk L.V., Abramchuk O.M., Nozdrenko D.M., Miroshnichenko N.S.
Tensometric investigations of the dynamics of contraction of m.tibialis frog skeletal muscle fiber from Rana temporaria under isotonic conditions and under influence of modulating stimulation and aluminum chloride solutions with rutin were carried out. The concentration dependence of inhibitory effect of complex of rutin with aluminum was demonstrated. The nonuniform effect of this compound on force response and change in length of muscle fiber was elucidated. The change in length of muscle fiber in percentage is higher than magnitude of changes in muscle force response. Maximum changes of muscle fiber force response under influence of rutin and its complex with aluminum were taken place on after tetanus, the lowest (minimum) changes were observed on pre tetanus period
Key words: muscle contraction, skeletal muscle, rutin, aluminium.
8. Afanas’eva I.B., Ostrakhovitch E.A., Mikhal’chik E.V., Ibragimova G.A., Korkina L.G. Enhancement of antioxidant and anti-inflammatory activities of bioflavonoid rutin by complexation with transition metals // Biochem. Pharmacol. - 2001. - Vol. 61, № 6. -P. 677-84.
9. Мельничук О.М., Ноздренко Д.М. Вплив різних концентрацій кверцетину на динамічні параметри скорочення м'язових волокон жаби в ізотонічному режимі. Фізика живого - 2004 р. Вип.12.- №2. -С.83-91.
10. Мельничук О.М., Ноздренко Д.М., Мірошниченко М.С. Динаміка відновлення параметрів скорочення м'язових волокон після дії розчину кверцетину. Вісник Київського університету. Біологія. -2005. -вип. 45-46. - С.15-17.
11. Давидовська Т.Л. Мембранні та клітинні механізми дії імуноактивних речовин на електрогенез та скорочення гладеньких м’язів: Автореф. Дис...д-ра біол. наук: 03.00.02. / Київський національний університет ім. Тараса Шевченка. - К., 2003. - 38 с.
12. Давидовськая Т.Л., Зима В.Л., Мирошниченко Н.С., Ганчурин В.В., Ен Гин Е. Действие некоторых флавоноидов на электрические свойства гладкомышечных клеток и их нервно'-мышечные соединения // Молекулярная генетика и биофизика.
- 1986. - № 11. - С. 48-53
13. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Скелетная мышца: структура и функция - М.: Наука, 1985. - 144 с
14. Н. С.Мирошниченко, М.Ф. Шуба Молекулярная организация сократительного аппарата и механика мышечного сокращения // Усп.физиол.наук. - 1990.
- 21, № 3.- С.3-18.
