Научная статья на тему 'Объем-зависимая регуляция сократительной активности гладкомышечных клеток сосудов малого круга кровообращения'

Объем-зависимая регуляция сократительной активности гладкомышечных клеток сосудов малого круга кровообращения Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
317
80
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕГОЧНАЯ АРТЕРИЯ / ГЛАДКОМЫШЕЧНЫЕ КЛЕТКИ / NA+ / K+ / 2CLКОТРАНСПОРТ / ОБЪЕМ КЛЕТОК / PULMONARY ARTERY / SMOOTH MUSCLE CELLS / 2CL-COTRANSPORT / CELL VOLUME

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Гусакова С.В., Рыдченко В.С., Смаглий Л.В., Голованов Е.А., Чибисов Е.Е.

Цель: исследовали сократительные реакции гладкомышечных сегментов легочной артерии крысы в моделях набухания и стрикции клеток, при активации α1-адренергических рецепторов и при действии блокатора Na+, K+, 2Clкотранспорта буметанида. Материалы и методы: измерение механического напряжения гладкомышечных деэндотелизированных сегментов легочной артерии крыс-самцов линии Вистар проводили методом механографии. Величину механического напряжения оценивали в процентах от контрольного сокращения. Аппликацию сахарозы (50-300 мM) использовали для моделирования гиперосмотической стрикции сосудистых гладкомышечных сегментов. Набухание гладкомышечных клеток моделировали путем помещения сосудистых сегментов в гипоосмотическую среду, содержащую 40-70 мМ NaCl. После длительной инкубации (60 минут) в гипоосмотическом растворе (40 мМ NaCl) восстановление нормальной осмолярности среды (120 мМ NaCl) приводило к уменьшению объема гладкомышечных клеток (изоосмотическая стрикция). Результаты: Модуляция осмолярности среды приводит к развитию сократительных ответов сосудистых сегментов легочной артерии. Набухание клеток в гипоосмотических средах, а также уменьшение объема гладкомышечных клеток при восстановлении нормальной осмолярности раствора приводит к развитию транзиторных сократительных реакций. При гиперосмотическом сжатии клеток развивается поддерживаемый сократительный ответ. Предобработка гладкомышечных сегментов блокатором Na+, K+, 2Clкотранспорта буметанидом снижает амплитуду сокращений сосудистых гладких мышц при действии гиперкалиевого раствора, стимуляции α1-адренорецепторов и в условиях гипоосмотического набухания клеток. При действии буметанида на сокращения, индуцированные гиперосмотическим раствором, наблюдается разнонаправленные реакции, зависящие от концентрации буметанида и времени предобработки. При изоосмотической стрикции клеток буметанид вызывает увеличение амплитуды и времени развития сократительного ответа, а также устраняет транзиторный характер сократительного ответа. Заключение: Одним из механизмов объем-зависимой регуляции сократительной активности гладких мышц легочной артерии является активация Na+, K+, 2Clкотранспорта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Гусакова С.В., Рыдченко В.С., Смаглий Л.В., Голованов Е.А., Чибисов Е.Е.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

VOLUME-DEPENDENT REGULATION OF CONTRACTILE ACTIVITY OF SMOOTH MUSCLE CELLS OF PULMONARY VESSELS

Purpose: The contractile activity of pulmonary artery smooth muscle segments were investigated in models of cells swelling and striction, activation of α1-adrenergic receptors and inhibition of Na+, K+, 2Clcotransport with bumetanide. Material and methods: Mechanical tension of endothelium-denuded smooth muscle segments of the pulmonary artery of male Wistar rats was measured by the method of mechanography. The value of mechanical tension was estimated as a percentage of the control contraction. Sucrose (50-300 mM) application was used to stimulate hyperosmotic striction of vascular smooth muscle segments. The isosmotic striction was initiated by the recovery of the ionic composition of the solution after 60-minute incubation of the segments in hyposmotic medium containing 40 mM NaCl. To study the contractile activity of the segments in the model of hyposmotic swelling, the segments were placed in a solution containing 40-70 mM NaCl. Results: Changes in the osmolarity of the incubation medium leads to a contraction of smooth muscle segments of the pulmonary artery. Hyposmotic swelling and isosmotic striction was accompanied by transient contraction, and hyperosmotic solution stimulated development of supportive contractile response. Inhibition of bumetanide-sensitive Na+, K+, 2Cl-cotransport suppressed contractions of smooth muscle cells induced by depolarization of cell membrane in highpotassium solution, activation of α1-adrenergic receptors and hyposmotic swelling of cells. In contractions induced with hyperosmotic solution bumetanide initiated different reactions dependent on the bumetanide concentration and time of pretreatment. In an isosmotic striction, bumetanide increased the amplitude of contraction and time of its development and also eliminated the transient nature of the contractile response. Conclusion: One of the mechanisms of volume-dependent regulation of the contractile activity of the pulmonary artery smooth muscles is the activation of Na+, K+, 2Clcotransport.

Текст научной работы на тему «Объем-зависимая регуляция сократительной активности гладкомышечных клеток сосудов малого круга кровообращения»

УДК: 612.015.31:616.12-008.331.1

ОБЪЕМ-ЗАВИСИМАЯ РЕГУЛЯЦИЯ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК СОСУДОВ МАЛОГО КРУГА КРОВООБРАЩЕНИЯ

Гусакова С. В.1, Рыдченко В. С.1, Смаглий Л. В.1, Голованов Е. А.1, Чибисов Е. E.1, Горянова А. М.1, Ковалев И. В.\ Орлов С. Н.ь2

*ФГБОУ ВО Сибирский государственный медицинский университет Минздрава России, 634050, ул. Московский тракт 2, г. Томск, Россия

2Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, 119234, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, г. Москва, Россия

Для корреспонденции: Гусакова Светлана Валерьевна, д-р мед. наук, заведующий кафедрой биофизики и функциональной диагностики ФГБОУ ВО СибГМУ Минздрава России, е-mail: gusacova@yandex.ru

For correspondence: Svetlana V. Gusakova, MD, Head of Biophysics and Functional Diagnostics Department, Siberian State Medical University, е-mail: gusacova@yandex.ru

Information about authors:

Gusakova S. V., https://orcid.org/0000-0001-5047-8668 Rydchenko V. S., https://orcid.org/0000-0002-0635-6548 Smaglii L. V., https://orcid.org/0000-0002-5263-027X Golovanov E. A., https://orcid.org/0000-0002-9383-237X Chibisov E. E., https://orcid.org/0000-0001-7384-9134 Goryanova A. M., https://orcid.org/0000-0002-2856-7258 Kovalev I. V., https://orcid.org/0000-0001-9826-0722 Orlov S. N., https://orcid.org/0000-0001-5263-4935

РЕЗЮМЕ

Цель: исследовали сократительные реакции гладкомышечных сегментов легочной артерии крысы в моделях набухания и стрикции клеток, при активации ai-адренергических рецепторов и при действии блокатора Na+, K+, 2Cl- - котранспорта буметанида.

Материалы и методы: измерение механического напряжения гладкомышечных деэндотелизированных сегментов легочной артерии крыс-самцов линии Вистар проводили методом механографии. Величину механического напряжения оценивали в процентах от контрольного сокращения. Аппликацию сахарозы (50-300 мМ) использовали для моделирования гиперосмотической стрикции сосудистых гладкомышечных сегментов. Набухание гладкомышечных клеток моделировали путем помещения сосудистых сегментов в гипоосмотическую среду, содержащую 40-70 мМ NaCl. После длительной инкубации (60 минут) в гипоосмотическом растворе (40 мМ NaCl) восстановление нормальной осмолярности среды (120 мМ NaCl) приводило к уменьшению объема гладкомышечных клеток (изоосмотическая стрикция).

Результаты: Модуляция осмолярности среды приводит к развитию сократительных ответов сосудистых сегментов легочной артерии. Набухание клеток в гипоосмотических средах, а также уменьшение объема гладкомышечных клеток при восстановлении нормальной осмолярности раствора приводит к развитию транзиторных сократительных реакций. При гиперосмотическом сжатии клеток развивается поддерживаемый сократительный ответ. Предобработка гладкомышечных сегментов блокатором Na+, K+, 2Cl- - котранспорта буметанидом снижает амплитуду сокращений сосудистых гладких мышц при действии гиперкалиевого раствора, стимуляции ai-адренорецепторов и в условиях гипоосмотического набухания клеток. При действии буметанида на сокращения, индуцированные гиперосмотическим раствором, наблюдается разнонаправленные реакции, зависящие от концентрации буметанида и времени предобработки. При изоосмотической стрикции клеток буметанид вызывает увеличение амплитуды и времени развития сократительного ответа, а также устраняет транзиторный характер сократительного ответа.

Заключение: Одним из механизмов объем-зависимой регуляции сократительной активности гладких мышц легочной артерии является активация Na+, K+, 2Cl- котранспорта.

Ключевые слова: легочная артерия, гладкомышечные клетки, Na+, K+, 2Cl- - котранспорт, объем клеток

VOLUME-DEPENDENT REGULATION OF CONTRACTILE ACTIVITY OF SMOOTH MUSCLE CELLS OF PULMONARY VESSELS

Gusakova S. V.1, Rydchenko V. S.1, Smaglii L. V.1, Golovanov E. A.1, Chibisov E. E.1, Goryanova A. M.1, Kovalev I.V., Orlov S. N.^ ^

Siberian State Medical University, Tomsk, Russia 2Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

SUMMARY

Purpose: The contractile activity of pulmonary artery smooth muscle segments were investigated in models of cells swelling and striction, activation of ai-adrenergic receptors and inhibition of Na+, K+, 2Cl- - cotransport with bumetanide.

Material and methods: Mechanical tension of endothelium-denuded smooth muscle segments of the pulmonary artery of male Wistar rats was measured by the method of mechanography. The value of mechanical tension was estimated as a percentage of the control contraction. Sucrose (50-300 mM) application was used to stimulate hyperosmotic striction of vascular smooth muscle segments. The isosmotic striction was initiated by the recovery of the ionic composition of the solution after 60-minute incubation of the segments in hyposmotic medium containing 40 mM NaCl. To study the contractile activity of the segments in the model of hyposmotic swelling, the segments were placed in a solution containing 40-70 mM NaCl.

Results: Changes in the osmolarity of the incubation medium leads to a contraction of smooth muscle segments of the pulmonary artery. Hyposmotic swelling and isosmotic striction was accompanied by transient contraction, and hyperosmotic solution stimulated development of supportive contractile response. Inhibition of bumetanide-sensitive Na+, K+, 2Cl- -cotransport suppressed contractions of smooth muscle cells induced by depolarization of cell membrane in highpotassium solution, activation of a1-adrenergic receptors and hyposmotic swelling of cells. In contractions induced with hyperosmotic solution bumetanide initiated different reactions dependent on the bumetanide concentration and time of pretreatment. In an isosmotic striction, bumetanide increased the amplitude of contraction and time of its development and also eliminated the transient nature of the contractile response.

Conclusion: One of the mechanisms of volume-dependent regulation of the contractile activity of the pulmonary artery smooth muscles is the activation of Na+, K+, 2Cl- - cotransport.

Key words: pulmonary artery, smooth muscle cells, Na+, K+, 2Cl- -cotransport, cell volume.

Физиологически нормальное функционирование тканей и органов напрямую зависит от состояния клеток, их составляющих. Одним из важных параметров поддержания гомеостаза является объем клеток. Физиологические изменения клеточного объема могут происходить в небольшом диапазоне, позволяющем быстро восстановить исходный объем клетки. При значительном изменении объема клеток происходит развитие дисбаланса концентраций внутри- и внеклеточных ионов, ферментов и метаболитов. Также нарушается соотношение между площадью поверхности клетки и её объемом [1; 2; 3; 4; 5]. Выраженное набухание клеток и нарушение процессов регуляторного уменьшения объема клеток в конечном итоге может привести к некрозу [2; 6]. С другой стороны, несостоятельность процессов регуляторного увеличения объема клеток при значительном его уменьшении может спровоцировать гибель клеток по апоптотическому типу [2; 6; 7; 8]. В основе развития многих заболеваний, в том числе артериальной гипертензии, лежит дисфункция ионных транспортеров, участвующих в регуляции клеточного объема [9; 10; 11; 12; 13; 14]. Предположительно схожие объем-зависимые механизмы могут лежать и в основе развития легочной ги-пертензии. Одной из разновидностей легочной гипертензии является гипоксическая легочная гипертензия. При гипоксическом воздействии на легочную артерию происходит набухание гладкомышечных клеток и ремоделирование гладкомышечного слоя артерии [15]. Определяющую роль в обеспечении электрогенеза ГМК играет ионная проницаемость мембран клеток для ионов Са2+, К+ и а так же функционирование электронейтральных К+, С1- и К+, 2С1- котранспортеров [11; 12; 13; 14; 16; 17]. Из-

вестно, что объем-чувствительный анионный канал и Na+, K+, 2Cl- котранспортер принимают активное участие в регуляции объема клеток. Имеющиеся на сегодняшний день исследования связи процессов регуляции клеточного объема и функционирования клеток проведены на эпителиальных и эритроидных клетках. Однако большое значение имеет изучение объем-зависимых изменений сократительной активности гладкомышечных клеток легочной артерии.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования проводили на кольцевых де-эндотелизированных сегментах легочной артерии самцов крыс линии Вистар весом 180-350 г. В экспериментах с животными соблюдали Правила надлежащей лабораторной практики. Амплитуду сократительных ответов регистрировали как механическое напряжение (МН) гладкомышечных колец легочной артерии крысы методом механографии с использованием установки Myobath II. Сегменты помещали в термостатируемые аэрируемые камеры с физиологическим раствором Кребса (120,4 мМ NaCl; 5,9 мМ KCl; 2,5 мМ CaCL; 1,2 мМ MgCk; 5,5 мМ глюкозы; 15 мМ NH2C(CH2ÜH)3; рН=7,35-7,40) и инкубировали при 37°C в течение 40-50 мин. Контрольное сокращение гладкомышечных сегментов вызывали гиперкалиевым раствором (замещение 30 мМ NaCl на KCl в растворе Кребса), а также фенилэфри-ном, который стимулирует ai-адренорецепторы (ФЭ, Sigma). Амплитуду сократительных ответов рассчитывали в процентах от контрольных сокращений на 30 мМ KCl или ФЭ.

Тестирующие растворы готовили путем добавления ФЭ или буметанида в раствор Креб-са. Уменьшение объема клеток в условиях по-

вышенной осмолярности среды моделировали путем добавления к физиологическому раствору сахарозы в концентрациях 50-300 мМ. Сахароза является биологически неактивным непроникающим в клетку соединением, которое создает стабильное повышенное осмотическое давление. Набухание гладкомышечных клеток моделировали путем помещения сосудистых сегментов в гипоосмотическую среду, содержащую 40-70 мМ NaCl. После длительной инкубации (60 минут) в гипоосмотическом растворе (40 мМ NaCl) восстановление нормальной осмолярности среды (120 мМ NaCl) приводило к уменьшению объема гладкомышечных клеток (изоосмотическая стрикция). В качестве блокатора Na+, K+, 2Cl- - котранспор-та (NKCC) использовали буметанид (Sigma).

Статистический обработку полученных результатов проводили при помощи программы SPSS 15.0 for Windows Evalution Version. Различия при значении р<0,05 считали достоверными. Данные представлены в виде «медиана ± квартельный интервал».

РЕЗУЛЬТАТЫ

Сократительная активность гладкомышечных сегментов легочной артерии в условиях гиперосмотической стрикции клеток.

Гиперосмотическую стрикцию получали путем добавления модифицированного раствора Кребса, содержащего 50-300 мМ сахарозы в качестве непроникающего осмолита. Аппликация 50 мМ сахарозы не оказывала влияния на сократительную активность сегментов легочной артерии. Повышение осмолярности раствора до 100, 150 и 200 мМ сахарозы приводило к развитию сократительного ответа, амплитуда которого дозозависимо увеличивалась до 28,05 (14,02; 41,66), 81,42 (61,59; 91,75) и 86,87 (72,21; 97,49) % соответственно, от контрольного гиперкалиевого сокращения (n=8, p<0.05). Дальнейшее увеличение концентрации сахарозы до 250 и 300 мМ не приводило к статистически значимому увеличению амплитуды сокращения, которая составляла 88,6 (72,69; 97,61) и 87,63 (72,32; 94,17) %, соответственно, от контрольного гиперкалиевого сокращения (n=8). Значение амплитуды близкое к полумаксимальному было получено при аппликации 120 мМ сахарозы. В последующих экспериментах для получения гиперосмотической стрикции использовали 120 мМ сахарозы, т.к. сокращение в этих условиях являлось поддерживаемым в течении минимум 60-ти минут и воспроизводимым.

Сокращение гладкомышечных сегментов в модели гипоосмотического набухания клеток.

Влияние гипоосмотической среды на сократительную активность гладкомышечных сегментов легочной артерии исследовали при снижении концентрации №С1 в растворе Кребса от 70 до 40 мМ. Сократительные ответы имели транзиторный характер. При снижении концентрации №С1 до 70, 60, 50 и 40 мМ амплитуда и время развития транзиторного сократительного ответа повышались. При аппликации 40 мМ №С1 был получен сократительный ответ с максимальной амплитудой, которая составляла 38,21(35,93;46,97) % от контрольного гиперкалиевого сокращения (п=8, р<0.05).

Сократительные реакции гладкомышечных сегментов в модели изоосмотической стрикции клеток.

После длительной инкубации (60 минут) в гипоосмотическом растворе (40 мМ №С1) восстановление нормальной осмолярности среды (120 мМ №С1) приводило к уменьшению объема гладкомышечных клеток. Уменьшение объема клеток приводит к активации процесса регуля-торного увеличения объема клеток и активации МКСС, которая носит транзиторный характер. В случае гиперосмотической стрикции клеток происходит стабильная активация МКСС. Различия в характере активации объем-чувствительного транспорта ионов позволяет использовать изоосмотическую стрикцию как альтернативный способ снижения объема клеток.

Инкубация гладкомышечных сегментов в ги-поосмотическом растворе в течение 60 минут, а затем восстановление осмолярности раствора путем замены его на физиологический раствор Кребса приводила к развитию транзиторного сокращения, амплитуда которого составляла 31,34 (26,48; 34,46) % от контрольного гиперкалиевого сокращения, а время - 42,5 (35,75; 55,0) минуты.

Изучение вовлечения ^+,К+,2С1- котранспор-та в сократительные реакции гладкомышечных сегментов легочной артерии.

Для исследования вклада МКСС в развитие сократительного ответа легочной артерии при гиперкалиевой деполяризации мембраны использовали предобработку гладкомышечных сегментов блокатором данного переносчика бу-метанидом.

Предобработка буметанидом приводила к снижению сократительного ответа гладко-мышечных сегментов легочной артерии, степень которого зависела от концентрации и времени предобработки блокатором (Табл. 1).

Помимо гиперкалиевой деполяризации мембраны для развития сократительных реакций могут быть использованы различные физиологически активные вещества. Нами была ис-

Таблица 1

Влияние буметанида на сократительную активность сегментов легочной артерии крысы при действии гиперкалиевого раствора Кребса

Тестируемые растворы Время предобработки, мин.

5 15 30

30 мМ КС1 (контроль) 100 100 100

+Буметанид, мкМ 10 88,8* (82,8;94,1) 95,1* (81,5;96,7) 85,0* (82,5;95,8)

50 91,0* (82,6;91,7) 75,7* (66,5;92,7) 79,0* (71,4;86,7)

100 86,2* (82,2;89,7) 82,8* (71,0;91,0) 78,3* (74,0;88,4)

Примечание: величины механического напряжения (%) сегментов легочной артерии представлены как медиана и квартили ^1; Q3). * - статистически значимые различия по сравнению с контрольным (гиперкалиевым) сокращением, р < 0.05 (п = 8).

пользована активация а1-адренорецепторов агонистом рецепторов фенилэфрином (ФЭ). Аппликация ФЭ (100 мкМ) приводила к развитию сократительного ответа легочной артерии крысы амплитудой 35,7 (30,4; 37,8) % от контрольного гиперкалиевого сокращения. Предобработка буметанидом приводила к снижению фенилэфрин-индуцирован-ного сократительного ответа гладкомышеч-ных сегментов легочной артерии (Табл. 2).

ответа на гиперосмотическую стрикцию изучали на фоне 120 мМ раствора сахарозы.

Предобработка гладкомышечных сегментов блокатором МКСС буметанидом в концентрации 10, 50 и 100 мкМ в течение 5, 15 и 30 минут приводила к разнонаправленным эффектам. Так, при предобработке 10 мкМ буметанида в течение 15 и 30 минут наблюдалось повышение амплитуды сократительного ответа на 120 мМ сахарозы до 88,7 (84,8;94,3) и 70,8 (66,4;79,7) %,

Уменьшение объема клеток ведет к резкой и продолжительной активации объем-чувствительного МКСС. Также, уменьшение объема гладкомышечных клеток при воздействии гиперосмотического раствора само по себе ведет к согласованному пассивному увеличению концентрации внутриклеточных ос-молитов. Это может изменить электрохимические ионные потенциалы. Исследование вклада МКСС в реализацию сократительного

соответственно, от контрольного гиперкалиевого сокращения (п=8, р<0,05). При аппликации 100 мкМ буметанида в течение 5 и 15 минут наблюдалось аналогичное повышение амплитуды сокращения до 74,68 (71,1;75,3) и 80,75 (77,4;86,1) %, соответственно, от контрольного гиперкалиевого сокращения (п=8, р<0,05). Обратный эффект наблюдался при 30-ти минутной предобработке 50 мкМ буметанида: происходило снижение амплитуды сократи-

Таблица 2

Влияние буметанида на сократительную активность сосудистых сегментов легочной артерии крысы,

предсокращенных фенилэфрином

Действующее вещество Время предобработки, мин.

5 15 30

30 мМ КС1 (контроль) 100 100 100

Фенилэфрин, 100 мкМ 35,7 (30,4;37,8) 35,7 (30,4;37,8) 35,7 (30,4;37,8)

+Буметанид, мкМ 10 10,0* (8,4;11,2) 21,7* (18,3;25,0) 18,8* (17,1;20,4)

50 15,8* (10,5;20,9) 24,0* (18,7;28,2) 18,5* (14,6;21,4)

100 17,0* (11,8;21,2) 4,7* (1,6;10,0) 7,4* (1,3;9,5)

Примечание: величины механического напряжения (%) сегментов легочной артерии представлены как медиана и квартили ^1; Q3). * - статистически значимые различия по сравнению с контрольным гиперкалиевым сокращением, р < 0.05 (п = 8).

тельного ответа до 54,1 (49,6;60,2) % от контрольного гиперкалиевого сокращения (п=8, р<0,05). Во всех случаях на фоне буметанида происходило увеличение времени развития сократительного ответа на 120 мМ сахарозы.

Подавляющее влияние буметанида на сократительную активность гладкомышечных клеток в условиях гиперосмотического сжатия клеток может быть связано с вовлечением МКСС и МКСС-опосредованного контроля внутриклеточной концентрации хлора. В свою очередь хлор опосредует сопряжение возбуждения и сокращения клеток, обеспечивая деполяризацию мембраны при открывании или активации хлорных каналов. Полученный активирующий эффект буметанида на сегодняшний день остается неясен и требует дальнейшего изучения.

При действии 100 мкМ буметанида в течение 30 минут наблюдалось статистически значимое снижение амплитуды сокращения, индуцированного гипоосмотическим раствором до26,94 (20,9;37,0) % (п=8, р<0.05).

Блокирование МКСС приводило к увеличению амплитуды изоосмотической стрик-ции клеток до 48,09 (41,2; 48,8)%, а также к увеличению времени развития сократительного ответа. Эффект буметанида не зависел от концентрации и времени предобработки и достигал своего максимума уже при 5-минутной предобработки буметанидом в концентрации 10 мкМ. Сократительный ответ не имел транзиторного характера, а выходил на поддерживаемый уровень после снижения максимальной амплитуды сокращения.

ОБСУЖДЕНИЕ

Клетки млекопитающих нуждаются в постоянном подержании физиологически нормального объема. Существует ряд регуляторных механизмов, обеспечивающих поддержание клеточного объема в физиологическом диапазоне. Однако, клеточный объем постоянно изменяется и зависит от осмотически активных соединений, которые переносятся через клеточную мембрану. Содержание осмотически активных соединений так же зависит от метаболических процессов, которые происходят внутри клетки.

Согласно полученным данным, гладко-мышечные клетки легочной артерии крысы в ответ на гиперкалиевую деполяризацию мембраны развивают поддерживаемый воспроизводимый сократительный ответ. МКСС участвует в развитии сокращения при гиперкалиевой деполяризации мембраны. Предобработка блокатором МКСС буметанидом привела к достоверному снижению амплитуды сократительного ответа. Предполагается, что

данные эффекты буметанида опосредуются способностью вызывать гиперполяризацию мембраны сосудистых гладкомышечных клеток путем угнетения МКСС-опосредованного градиента хлора, который приводит к активации деполяризующего хлорного тока.

Инкубация сегментов в растворах разной ос-молярности привела к развитию сократительных ответов гладкомышечных клеток легочной артерии. Гиперосмотически-индуцированное сморщивание гладкомышечных клеток приводит к развитию поддерживаемого воспроизводимого сократительного ответа. Амплитуда сокращения дозозависимо увеличивалась при увеличении концентрации сахарозы в инкубационной среде. Близкий к полумаксимальному сократительный ответ получен при действии 120 мМ сахарозы. При блокировании МКСС в условиях гиперосмотической стрикции клеток получены разнонаправленные эффекты, зависящие от концентрации блокатора МКСС буме-танида. Подавляющее влияние буметанида на сократительную активность гладкомышечных клеток в условиях гиперосмотического сжатия клеток может быть связано с вовлечением МКСС и МКСС-опосредованного контроля внутриклеточной концентрации хлора. Активация хлорных каналов обеспечивает развитие деполяризации мембраны, тем самым опосредуя процесс сопряжения возбуждения и сокращения клеток. Полученный активирующий эффект буметанида на сегодняшний день остается неясен и требует дальнейшего изучения.

При моделировании гипоосмотической стрикции гладкомышечных клеток легочной артерии наблюдается сократительный ответ транзиторного характера, амплитуда которого меньше амплитуды гиперкалиевого сокращения. Транзиторный характер сокращения может быть связан с временной активацией МКСС, что отличает его от сокращения, вызванного добавлением сахарозы, где активация МКСС носит постоянный характер.

Развитие гипоосмотической стрикции клеток также приводит к транзиторному сократительному ответу гладкомышечных сегментов легочной артерии. Амплитуда и время тран-зиторного сокращения увеличиваются с увеличением степени гипоосмотичности среды.

Изменение нормального объема клеток может служить субстратом для развития различных патологий сосудов малого круга кровообращения. Выявленные механизмы взаимосвязи процессов поддержания клеточного объема и развития сокращения гладкомы-шечных клеток легочной артерии могут служить важной фундаментальной основой для

детального изучения и коррекции сосудистых патологий малого круга кровообращения.

Конфликт интересов: авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи

Источник финансирования: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (№ 18-44-703008,18-44-700009,18-315-00296)и администрации Томской области (договор № 18-10).

Соответствие принципам этики: исследование проводилось с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации.

ЛИТЕРАТУРА

1. O'Neill W.C. Physiological significance of volume-regulated transporters. Am J Physiol. 1999 May;276(5):C995-C1011. doi: 10.1152/ ajpcell.1999.276.5.C995.

2. Lang F, Busch G, Ritter M, Volkl H, Waldegger S, Gulbins E, Haussinger D. Functional significance of cell volume regulatory mechanisms. Physiol Rev. 1998. 78:247-306.

3. Mongin A.A., Orlov S.N. Mechanisms of cell volume regulation and possible nature of the cell volume sensor. Pathophysiology. 2001 Dec;8(2):77-88.

4. Dubois J.M., Rouzaire-Dubois B. Roles of cell volume in molecular and cellular biology. Prog Biophys Mol Biol. 2012 Apr;108(3):93-7. doi: 10.1016/j. pbiomolbio.2011.12.001.

5. Platonova A.A., Orlov S.N., Grygorczyk R. Volume changes triggered by aniosmotic media in intact and permeabilized cells: role of cytoskeleton network. Bull Siberian Med. 2013. 12:-60.

6. Okada Y., Maeno E., Shimizu T., Dezaki K., Wang J., Morishima S. Receptor-mediated control of regulatory volume decrease (RVD) and apoptotic volume decrease (AVD). J Physiol. 2001. 532:3-16.

7. Bortner C.D., Cidlowski J.A. Absence of volume regulatory mechanisms contributes to the rapid activation of apoptosis in thymocytes. Am J Physiol. 1996 Sep;271(3 Pt 1):C950-61.

8. Orlov S.N., Adragna N., Adarichev V.A., Hamet P. Genetic and biochemical determinants of abnormal monovalent ion transport in primary hypertension. Am. J. Physiol. 1999. 276: C511-C536.

9. Orlov S.N., Tremblay J., Hamet P. NKCC1 and hypertension: a novel therapeutic target involved in regulation of vascular toneand renal function. Curr Opin Nephrol Hypert. 2010;19:163-168. doi:10.1097/ MNH.0b013e3283360a46.

10. Lee H.A., Baek I., Seok Y.M., Yang E., Cho H.M., Lee D.Y., Hong S.H., Kim I.K. Promoter hypomethylation upregulates Na+-K+-2Cl- cotransporter 1 in spontaneously

hypertensive rats. Biochem Biophys Res Commun. 2010 May 28;396(2):252-7. doi: 10.1016/j.bbrc.2010.04.074.

11. Orlov S.N., Koltsova S.V., Tremblay J., Baskakov M.B., Hamet P. NKCC1 and hypertension: role in the regulation of vascular smooth muscle contractions and myogenic tone. Ann Med. 2012;44: S111-S118. doi:10.31 09/07853890.2011.653395.

12. Орлов С. Н., Кольцова С. В., Капилевич Л. В., Дулин Н. О., Гусакова С. В. Котранспортеры катионов и хлора: регуляция, физиологическое значение и роль в патогенезе артериальной гипертензии. Успехи биологической химии. 2014;54:267-298.

13. Orlov S.N., Koltsova S.V., Kapilevich L.V., Gusakova S.V., Dulin N.O. NKCC1 and NKCC2: The pathogenetic role of cationchloride cotransporters in hypertension. Gens Dis. 2015;2:186-196. doi:10.1016/j. gendis.2015.02.007.

14. Орлов С.Н., Гусакова С.В. Котранспорт натрия, калия и хлора как регулятор сосудистого тонуса: роль в патогенезе системной и легочной гипертензии. Артериальная гипертензия. 2017. Т. 23. № 5. С. 360372.

15. Duong-Quy S., Rivière S., Bei Y., Duong-Ngo C., Le-Dong N.N., Hua-Huy T., Dinh-Xuan A.T. Pulmonary hypertension: from molecular pathophysiology to haemodynamic abnormalities [Article in French]. Rev Mal Respir. 2012 0ct;29(8):956-70. doi: 10.1016/j. rmr.2012.03.009.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16. Bulley S., Jaggar J.H. Cl channels in smooth muscle cells. Pflugers Arch. 2014 May;466(5):861-72.

17. Anfinogenova Y.J., Baskakov M.B., Kovalev I.V., Kilin A.A., Dulin N.O. et al. Cell-volume-dependent vascular smooth muscle contraction: role of Na+, K+, 2Cl-cotransport, intracellular Cl- and L-type Ca2+ channels. Pflugers Archiv: Scientific Journal. 2004; 449 (1): 42-55. doi: 10.1007/s00424-004-1316-z.

REFERENCES

1. O'Neill W.C. Physiological significance of volume-regulated transporters. Am J Physiol. 1999 May;276(5):C995-C1011. doi: 10.1152/ ajpcell.1999.276.5.C995.

2. Lang F, Busch G, Ritter M, Volkl H, Waldegger S, Gulbins E, Haussinger D. Functional significance of cell volume regulatory mechanisms. Physiol Rev. 1998. 78:247-306.

3. Mongin A.A., Orlov S.N. Mechanisms of cell volume regulation and possible nature of the cell volume sensor. Pathophysiology. 2001 Dec;8(2):77-88.

4. Dubois J.M., Rouzaire-Dubois B. Roles of cell volume in molecular and cellular biology. Prog Biophys Mol Biol. 2012 Apr;108(3):93-7. doi: 10.1016/j. pbiomolbio.2011.12.001.

5. Platonova A.A., Orlov S.N., Grygorczyk R. Volume changes triggered by aniosmotic media in intact and permeabilized cells: role of cytoskeleton network. Bull Siberian Med. 2013. 12:-60.

6. Okada Y., Maeno E., Shimizu T., Dezaki K., Wang J., Morishima S. Receptor-mediated control of regulatory volume decrease (RVD) and apoptotic volume decrease (AVD). J Physiol. 2001. 532:3-16.

7. Bortner C.D., Cidlowski J.A. Absence of volume regulatory mechanisms contributes to the rapid activation of apoptosis in thymocytes. Am J Physiol. 1996 Sep;271(3 Pt 1):C950-61.

8. Orlov S.N., Adragna N., Adarichev V.A., Hamet P. Genetic and biochemical determinants of abnormal monovalent ion transport in primary hypertension. Am. J. Physiol. 1999. 276: C511-C536.

9. Orlov S.N., Tremblay J., Hamet P. NKCC1 and hypertension: a novel therapeutic target involved in regulation of vascular toneand renal function. Curr Opin Nephrol Hypert. 2010;19:163-168. doi:10.1097/ MNH.0b013e3283360a46.

10. Lee H.A., Baek I., Seok Y.M., Yang E., Cho H.M., Lee D.Y., Hong S.H., Kim I.K. Promoter hypomethylation upregulates Na+-K+-2Cl- cotransporter 1 in spontaneously hypertensive rats. Biochem Biophys Res Commun. 2010 May 28;396(2):252-7. doi: 10.1016/j.bbrc.2010.04.074.

11. Orlov S.N., Koltsova S.V., Tremblay J., Baskakov M.B., Hamet P. NKCC1 and hypertension: role in the regulation of vascular smooth muscle contractions and myogenic tone. Ann Med. 2012;44: S111-S118. doi:10.31 09/07853890.2011.653395.

12. Orlov S.N., Koltsova S.V., Kapilevich L.V., Dulin N.O., Gusakova S.V. Cations and chlorine cotransporters: regulation, physiological significance and role in the pathogenesis of arterial hypertension. Biochemistry (Moscow). 2014, 79:1546-1561

13. Orlov S.N., Koltsova S.V., Kapilevich L.V., Gusakova S.V., Dulin N.O. NKCC1 and NKCC2: The pathogenetic role of cationchloride cotransporters in hypertension. Gens Dis. 2015;2:186-196. doi:10.1016/j.gendis.2015.02.007.

14. Orlov S.N., Gusakova S.V. Cotransporter of sodium, potassium and chloride as a regulator of vascular tone: role in the pathogenesis of systemic and pulmonary hypertension. Arterial Hypertension. 2017. T. 23. № 5. C. 360-372.

15. Duong-Quy S., Rivière S., Bei Y., Duong-Ngo C., Le-Dong N.N., Hua-Huy T., Dinh-Xuan A.T. Pulmonary hypertension: from molecular pathophysiology to haemodynamic abnormalities [Article in French]. Rev Mal Respir. 2012 Oct;29(8):956-70. doi: 10.1016/j.rmr.2012.03.009.

16. Bulley S., Jaggar J.H. Cl channels in smooth muscle cells. Pflugers Arch. 2014 May;466(5):861-72.

17. Anfinogenova Y.J., Baskakov M.B., Kovalev I.V., Kilin A.A., Dulin N.O. et al. Cell-volume-dependent vascular smooth muscle contraction: role of Na+, K+, 2Cl-cotransport, intracellular Cl- and L-type Ca2+ channels. Pflugers Archiv: Scientific Journal. 2004; 449 (1): 42-55. doi: 10.1007/s00424-004-1316-z.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.