Введение к работе
Актуальпость исследования.
Механизмы регуляции деятельности сердца на протяжении нескольких последних столетий привлекают внимание отечественных и зарубежных исследователей (Павлов И.П., 1883; Курмаев О.Д., 1966; Удельное М.Г., 1975; Ситдиков Ф.Г., 1998; Weber., 1846; Mangoni М.Е., Nargeot J., 2008; van Вогтеп M.M. et al., 2010; Stavrakis S. et al., 2010). В основе нервной регуляции деятельности сердца лежит взаимодействие между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы, которые реализуют свои влияния через адренорепепторы и холинорецепторы клеток сердца (Абзалов Р.А., 1987; Ноздрачев АД, 1995; Зефиров Т.Л., 2005; Robinson R.B. et aL, 2003; Choate J.K., Feldman., 2003; Barbuti et al., 2009). В настоящее время доказанной является гетерогенность популяции адренорецепторов и мускариновых холинорецепторов. В организме млекопитающих и амфибий идентифицированы пять подтипов мускариновых холинорецепторов (Brodde О.Е., Michel М.С., 1999). Детально изучены молекулярные и фармакологические свойства этих рецепторов, описана их хромосомная локализация у человека.
В течение многих лет изучались механизмы определяющие возрастные изменения работы сердца на разных этапах пренатального и постнаталыюго онтогенеза (Адольф Э.Ф., 1971; Аршавский И.А., 1982; Зефиров Т.Л., 2003; Нигматуллина P.P., 2004; Cribs L.L. et al., 2001; Protas L. et al., 2001; Nouchi H. et al., 2007). Долгое время считалось, что в основе возрастной брадикардии лежит усиление парасимпатических и ослабление симпатических влияний на сердце (Аршавский И.А., 1982). Однако позднее было показано, что симпатическая иннервация в сердце млекопитающих развивается существенно позже, чем парасимпатическая (Швалев В.Н., 1992; Robinson R.B., 1996). В настоящее время большинство исследователей считает, что в основе возрастных особенностей механизмов регуляции сердечной деятельности лежат изменения состава, локализации и активности рецепторов клеток сердца, особенности работы ионных каналов и систем вторичных посредников в интракардиальпых нейронах, атипичных и рабочих кардиомиоцитах (Christoffels V.M. et al. 2010). Особый интерес к изучению данной научной проблемы основан на различных, а иногда, и противоречивых экспериментальных результатах, получетпых разными авторами в опытах по изучению симпатических и парасимпатических регуляторних влияний на сердце. Так, достаточно давно известно, что стимуляция блуждающего нерва способна вызывать как брадикардию, так и тахикардию (Соколова Н.А., Удельнов М.Г., 1977). Некоторые исследователи считают, что хронотропный эффект блуждающего нерва можно разделить на два компонента: тормозной тонический и синхронизирующий (Покровский В.М., 2007). Известно, что перерезка блуждающих нервов, а также блокада парасимпатических воздействий атропином способна оказывать различные эффекты на сердце.
В настоящее время большинство исследователей сходятся па мнении, что в основе вегетативной регуляции сердечной деятельности лежат симпато-парасимпатические взаимодействия (Mori Т. et al., 2004; Weiergraber М. et al., 2005; Bucchi A. et al., 2007; Stavrakis S.. et al., 2010). Различают несколько видов этих взаимодействий - антагонизм, взаимокомпенсация, акцентированный антагонизм (Аухадеев Э.И., Курмаев ОД, 1971; I,evy M.N., 1984). Следует отметить, что центральным элементом системы регуляции хронотропии сердца является постганглионарный парасимпатический нейрон, локализованный в сердце и
образующий тормозной синапс с мускариновыми холинорецепторами атипичных кардиомиоцитов. Эти нейроны интегрируют экстра- и интракардиальные регуляторные влияния, ингибируют спонтанную активность пейсмекеров.
В многочисленных работах показано наличие существенных видовых особенностей механизмов регуляции работы сердца. Так, у человека на протяжении всего раннего постнаталького онтогенеза наблюдается возрастная брадикардия. У крыс, наиболее распространенных в настоящее время лабораторных млекопитающих, частота сердцебиений увеличивается на протяжении всего молочного периода развития (Зефиров Т.Л., 1999). У крыс же ставятся под сомнение само наличие тонуса вагуса (Конради ГЛ., 1980). В то же время электрическая стимуляция блуждающих нервов у данного вида животных приводит к выраженной брадикардии, которая полностью блокируется введением атропина, поэтому весьма актуальным является изучение молекулярных механизмов регулирующих формирование потенциала действия в сердечных клетках (Волков Е.М., 1983; Chen Н., 2005). Согласно классическим представлениям активация парасимпатикуса иыгибирует не только хронотропию, но и инотропию сердца. Однако множество исследователей получили результаты противоположные данной точке зрения. Показано, что активация М-ХР может вызывать как положительный, так и отрицательный ипотропный эффект (Сш X.L. et al., 2007; Houchi Н. et al., 2007; Hussain R.I. et al., 2009; Kitazawa T. et al., 2009). Существует предположение, что в основе особенностей регуляции сократительной активности миокарда лежит взаимодействие АХ с разными подтипами М-ХР, активации систем вторичных посредников и модуляции деятельности различных эффекторов (Anger Т. et al., 2007; Ganzineffi S. et al., 2007; Myslivecek J. et aL, 2008; Vieira C. et al., 2009; Hang P.Z. et al., 2009; Hussain R.I. et al., 2009; van Borren MM. et al., 2010). Таким образом, весьма актуальным является изучение влияния селективной блокады разных подтипов М-ХР на инотропию миокарда после введения карбахолина.
В последние годы активно развивается изучение роли токов, активируемых гиперполяризацией в регуляции сердечного ритма (Зиятдинова Н.И., 2001; Зефиров Т.Л. и др., 2007; DiFrancesco D. et al., 2009; Barbuti. et al. 2009; Maher MP. et al., 2009; Verkerk АО. et al., 2009). В то же время малоизученной остается роль данных токов в регуляции инотропии сердца. Имеются данные о том, что стимуляция М-ХР может ингибировать активность токов, активируемые гиперполяризацией путем генерации NO (Lang N. et al., 2007). Именно поэтому изучение влияния блокады разных подтипов М-ХР и If является крайне актуальным.
Цель исследования:
Целью настоящего исследования является изучение in vitro роли разных подтипов мускариновых холинорецептров, а также токов, активируемых гиперполяризацией в регуляции инотропии сердца крыс на разных этапах постнатального развития.
Задачи исследования:
Определить дозозависимое влияние карбахолина на сократимость миокарда предсердий и желудочков крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Определить дозозависимое влияние атропина на сократимость миокарда предсердий и желудочков крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Изучить влияние неселективной блокады М-ХР атропином на эффект действия карбахолина у крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Исследовать влияние селективной блокады Мі-ХР пирензишшом на эффект действия карбахолина у крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Определить влияние селективной блокады М2-ХР галламином на эффект действия карбахолина у крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Оценить влияние селективной блокады М3-ХР 4-DAMP на эффект действия карбахолина у крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Изучить влияние блокады токов, активируемых при гиперполяризации селективным блокатором ZD 7288 на силу сокращений изолированного миокарда у крыс 1-но, 3-х, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста.
Научная новизна
Впервые выявлены возрастные особенности влияния блокады токов, активируемых при гиперполяризации на сократительную активность миокарда предсердий и желудочков крыс. Показано, что блокада If вызывает увеличение силы сокращения миокарда предсердий и желудочков крыс 1-но, 6-ти, 8-ми и 20-ти недельного возраста. Блокада токов, активируемых при гиперполяризации вызывает уменьшение силы сокращения миокарда предсердий и желудочков 3-х недельных животных. Впервые установлено отсутствие отрицательного инотропного эффекта карбахолина на сократимость миокарда предсердий новорожденных крысят. Впервые вьивлено наличие собственного действия атропина в высоких концентрациях на сократительную активность миокарда предсердий и желудочков крыс на важнейших этапах постнатального онтогенеза. Приоритетными являются данные о том, что отрицательный инотропный эффект карбахолина не снимается селективной блокадой Mi, М2 и М3 холинорецепторов.
Научно-практическая значимость
Полученные результаты расширяют представления о роли парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в регуляции инотропии сердца крыс на разных этапах постнатального онтогенеза. Результаты экспериментов свидетельствуют о существенном значении токов, активируемых при гиперполяризации в регуляции сократительной активности миокарда предсердий и желудочков крыс. Результаты экспериментов с блокадой If иа 3-х недельных животных свидетельствуют о наличии особенностей механизмов регуляции сократительной активности сердца на данном этапе постнатального онтогенеза. Полученные данные необходимо использовать для правильной трактовки результатов фармакологических и физиологических исследований на сердечно-сосудистой системе крыс в зависимости от их возраста.
Полученные нами результаты представляют безусловный интерес для фармакологов, изучающих влияние различных мускариновых холиноблокаторов на сердечную деятельность с использованием крыс в качестве экспериментальных животных. Материал исследований представляет интерес для специалистов по возрастной и нормальной физиологии, фармакологии и кардиологии.
Основные положения, выносимые на защиту
Селективная и неселективная блокада М-ХР не предотвращает уменьшение сократительной активности миокарда крыс под влиянием карбахолина.
Блокада If оказывает разнонаправленное влияние на инотропшо сердца крыс, ингибирует - у 3-х недельных животных и увеличивает силу сокращений во всех остальных возрастных группах.
Апробация работы
Материалы диссертации представлены на итоговых научных конференциях молодых ученых и преподавателей Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета (2008-2010); V всероссийской конференции с международным участием "Механизмы функционирования висцеральных систем", Санкт-Петербург, 2007; четвёртой всероссийской школе-конференции по физиологии кровообращения, Москва, 2008; IX всероссийской конференции «Физиологические мехапизмы адаптации растущего организма», посвященной юбилею проф. Ф.Г. Ситдикова, Казапь-Яльчик, 2008; всероссийской научно-практической конференции «Инновационные подходы к естественнонаучным исследованиям и образованию», посвященной юбилею ЕГФ, Казань, 2009; международной конференции, посвященной 65-юбилею института возрастной физиологии, Москва, 2009; VII всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященной 160-летию со дня рождения И.П. Павлова, Санкт-Петербург, 2009.
Публикации
Автором опубликовано 25 печатных научных работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале (из списка ВАК).
Структура и объем диссертации
