Влияние гепарина на кардиотропные эффекты инсулина Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Физиология

Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 2 (2), с. 294-297

УДК 612.57

ВЛИЯНИЕ ГЕПАРИНА НА КАРДИОТРОПНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИНСУЛИНА © 2011 г. К.А. Пурсанов 1, З.В. Перепелюк 2

1 Нижегородская государственная медицинская академия

2 Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского

kfg@bio.unn.ru

Поступила в редакцию 08.06.2011

В опытах на изолированных сердцах лабораторных крыс показано, что смесь инсулина с гепарином в соотношении 5:1 снижает частоту сердечных сокращений и увеличивает развиваемое давление в левом желудочке.

Ключевые слова: гепарин, инсулин, изолированное сердце, частота сердечных сокращений, развиваемое давление в левом желудочке.

Введение

Регуляторные эффекты инсулина делят на две категории: метаболические и ростовые. К метаболическим относят его участие в регуляции углеводного, липидного, белкового обменов. Инсулин стимулирует процессы утилизации глюкозы, ее транспорт через клеточные мембраны и фосфорилиро-вание в клетках. Он повышает активность и усиливает протеосинтез ферментов гликолиза (гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы и др.) и ингибирует синтез некоторых ферментов глюконеогенеза [1]. Кроме того, инсулин, активируя пируватде-гидрогеназу и цитратсинтазу, стимулирует образование ацетил-КоА из пирувата и синтез молочной кислоты и, как следствие, увеличивает аэробное окисление пирувата в цикле трикарбоновых кислот, процессы окислительного фосфорилирования, образования АТФ и креатинфосфата [2]. Помимо этого, инсулин участвует в регуляции других ферментов гликолиза и тканевого дыхания - лактатдегидрогеназы, изоцитратде-гидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы [3]. Инсулин тормозит липолиз и активирует липогенез - образование триацилглицери-дов, холестерина, фосфолипидов. Инсулин регулирует синтез белков и ферментов как на стадии транскрипции, стимулируя, например, ДНК-зависимую РНК-полимера-зу, так и на стадии трансляции, стимулируя акцепторную активность тРНК, агрегацию рибосом в полисомы, транспорт аминокислот и их синтез внутри клетки, синтез АТФ и т. д. [4, 5].

Материалы и методы

Эксперименты проводили на крысах массой 250-300 грамм. Работали по стандартной методике изолированного сердца Лангендорфа -Фаллена. Крысам под нембуталовым наркозом (35 мг/кг) вскрывали грудную полость, быстро вырезали сердце и помещали его в охлажденный раствор Кребса - Ханзеляйта. В нем быстро отпрепарировали аорту и подсоединили к установке, обеспечивающей ретроградную перфузию через восходящую аорту буфера Кребса - Ханзеляйта. Установка представляла собой термостатируемый резервуар (оксигенатор), куда подавался перфузионный раствор. Резервуар соединялся силиконовой трубкой с металлической канюлей, на которую подвешивалось сердце, и термостатируемой камерой, куда оно помещалось. Перфузионный раствор подавался под давлением 85 мм водного столба, температура перфузата составляла 37°С. Для аэрации питающего раствора использовался воздух, который подавался через распыляющий фильтр. В левый желудочек сердца через предсердие вставляли латексный баллончик, соединенный с манотроном «МДХ11С» и с самописцем «Н338».

Сократительную активность сердца исследовали в изоволюмических условиях по Фаллену. При этом проводили запись кривой внутриже-лудочкового давления для последующего расчета частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), а также развиваемого левым желудочком давления Рмакс (максимальной силы сердечного сокращения, мм рт. ст.).

Через 15 минут после начала перфузии (стабилизационный период) производили кон-

трольную регистрацию параметров сократимости миокарда. Эти данные принимали за исходные, после чего производили воздействие. Запись показателей проводили через 1, 2, 3, 5, 8,

10, 15, 20 мин после введения веществ.

Смесь гепарина с инсулином готовили с целью получения максимального количества комплексов гепарин - пептид в среде по специально разработанным методикам [6, 7], при этом пептиды смешивали с гепарином в физиологическом растворе в определенных соотношениях (инсулин:гепарин = 5:1).

Результаты экспериментов были статистически обработаны методом парных сравнений по критерию Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Введение инсулина в количествах 0.03 и 0.3 мг не сказывалось на сократительной активности сердца. Повышение количества инсулина до

2 мг приводило к снижению ЧСС (рис. 1) и недостоверному повышению Рмакс с максимумом на 3 мин от момента введения инсулина (рис. 2).

Дальнейшая перфузия изолированного сердца раствором инсулина сопровождалась характерным понижением ЧСС с 3 по 15 мин, после чего появлялась тенденция к восстановлению ЧСС и к 20 мин от начала перфузии экспериментальные данные достоверно не отличались от исходных величин (рис. 1).

Введение смеси инсулин - гепарин в соотношении 0.3:0.06 мг сопровождалось снижением частоты сердечных сокращений, однако достоверные различия наблюдались только при регистрации ЧСС через 5 мин перфузии (рис. 1).

Развиваемое давление в левом желудочке изолированного сердца крысы при введении смеси инсулин - гепарин увеличивалось на 74 мм рт. ст. (75%) с максимумом к 5-ой мин от начала перфузии. В дальнейшем давление в левом желудочке снижалось и к 20-ой мин не отличалось от исходной величины (рис. 2).

Экспериментально показано усиление гепарином влияния инсулина на сердце. Повышение сократительной активности изолированного сердца под влиянием смеси инсулин - гепарин, но не в случае одного инсулина, свидетельствует об участии гепарина в проявлении кардио-тропных свойств инсулина. Полученные данные хорошо согласуются с гипотезой о возможном участии гепарина в рецепции инсулина [8, 9]. Не исключено, что легко соединяясь с гликока-ликсом клеток, гепарин может способствовать адсорбции инсулина на мембране кардиомио-цитов, препятствовать вымыванию пептида и облегчать его связывание с рецепторами. Есть и в литературе косвенные подтверждения возможности данного феномена. Известно, что ге-паран сульфат (близкий по строению к гепарину гликозаминогликан) играет роль в закреплении

170'

160-

150'

140'

о"

О

:т

130

120-

110

4* -к * *

N.

Исходно 0

10

15

Время от введения, мин

-1— 20

Рис. 1. Влияние инсулина и его смеси с гепарином на частоту сердечных сокращений изолированного сердца крысы: 1 - инсулин; 2 - инсулин + гепарин; * - различия между исходными и экспериментальными данными статистически значимы (р < 0.05)

Исходно 0 5 10 15 20

Время от введения, мин

Рис. 2. Влияние инсулина и его смеси с гепарином на развиваемое давление в левом желудочке изолированного сердца крысы: 1 - инсулин; 2 - инсулин + гепарин; * - различия между исходными и экспериментальными данными статистически значимы (р < 0.05)

основного фактора роста фибробластов (близкого к инсулину соединения по физиологическим свойствам и строению рецепторов пептида) с тирозинкиназным рецептором [10]. Гепарин может активировать рецепторную тирозин-киназу, при этом стимулируется аутофосфори-лирование рецепторов факторов роста фиб-робластов в присутствии агонистов рецепторов [11]. Кроме того показано, что гепарин ингибирует активность казеинкиназы 2, которая, фос-форилируя Р-субъединицу рецептора инсулина в присутствии АТФ или ГТФ, угнетает тиро-зинкиназную деятельность [11]. Таким образом, теоретически можно предполагать усиление инсулинового сигнала на клетку гепарином. В нашем случае это проявлялось в усилении ино-тропного эффекта инсулина.

Повышение Рмакс, возможно, связано с уве-

гл 2+

личением содержания внутриклеточного Са под влиянием инсулина [12, 13]. Удаление из цитоплазмы иона требует значительного количества АТФ, возможно поэтому снижается такой чувствительный к дефициту энергии показатель как ЧСС. Однако это не приводит к снижению сократительной работы сердца, что может косвенно свидетельствовать о стимуляции инсулином и в большей степени его смесью с гепарином энергетики кардиомиоцитов. Это предположение согласуется с данными опытов на культуре кардиальных эндотелиальных кле-

ток [14], в которых инсулин сам по себе не влиял на скорость транспорта глюкозы в клетки, а гепарин стимулировал процесс.

Список литературы

1. Кендыш И.Н. Молекулярные аспекты механизма действия инсулина // Успехи совр. биологии. 1983. № 2. С. 238-254.

2. Кендыш И.Н. Регуляция углеводного обмена. М.: Медицина, 1985. 272 с.

3. Новицкий В.В., Козлов Ю.А., Лаврова В.С., Шевцова Н.М. Г емопоэз, гормоны, эволюция. Новосибирск: Наука, 1997. 432 с.

4. Welsh G.I., Proud C.G. Molecular basis of the action of insulin on mRNA translation // Diabetologia. 1991. V. 34. Suppl. 2. P. 35-36.

5. Gesteland R.F., Atkins J.F. The RNA World. New York: Cold Spring Harbor, 1993. 632 p.

6. Хомутов А.Е. Гепарин и зоотоксины // Механизмы действия зоотоксинов. Горький: ГГУ, 1987. С. 13-30.

7. Ашмарин И.П., Незавибатько В.Н., Мясоедов Н.Ф. и др. Ноотропный аналог кортикотропина 4-10 - семакс (15-летний опыт разработки и изучения) // Журн. высш. нервн. деятельности. 1997. Т. 47. Вып. 2. С. 28-36.

8. Кудряшов Б.А., Ульянов А.М., Шапиро Ф.Б., Базазьян Г.Г., Пытель Ю.А. Роль гепарина в осуществлении гипогликемического действия инсулина // Бюл. эксперим. биол. и мед. 1984. № 5. С. 516-518.

9. Шапиро Ф.Б., Ульянов А.М. Влияние инсулина на начальные стадии клиренса гепарина // Вопр. мед. химии. 1988. № 6. С. 57-60.

10. Rusnati M., Coltrini D., Caccia P., Dell'Era P. et al. Distinct role of 2-O-, N-, and 6-O-sulfate groups of heparin in the formation of the ternary complex with basic fibroblast growth factor and soluble FGF receptor-1 // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1994. V. 203. № 1. Р. 450-458.

11. Gao G., Goldfarb M. Heparin can activate a receptor tyrosine kinase // EMBO J. 1995. V. 14. N 10. P. 2183-2190.

12. Перцева M.H., Шпаков А О. Плеснева С.А. Современные достижения в изучении сигнальных механизмов действия инсулина и родственных ему пептидов // Журн. эвол. биохим. и физиол. 1996. Т. 32. № 3. С. 318-339.

13. Jonas E.A., Knox R.L., Smith T.C. et al. Regulation by insulin of a unique neuronal Ca2+ pool and of neuropeptide secretion // Nature. 1997. V. 385. N 6614. P. 343-346.

14. Thomas J., Linssen M., van der Vusse G.J. et al. Acute stimulation of glucose transport by histamine in cardiac microvascular endothelial cells // Biochim. Bio-phys. Acta. 1995. V. 1268. N 1. Р. 88-96.

INFLUENCE OF HEPARIN ON CARDIOTROPIC EFFECTS OF INSULIN K.A. Pursanov, Z. V. Perepelyuk

The experiments on the isolated rat hearts have shown the mixture of insulin and heparin in ratio 5:1 to decrease the heart rate and increase the developing pressure in the left ventricle.

Keywords: heparin, insulin, isolated heart, heart rate, developing pressure in the left ventricle.