Введение к работе
Ионизированный Са2+ принимает участие в регуляции большинства внутриклеточных процессов, имеет значение связующего звена между экзогенными факторами и регуляторными внутриклеточными механизмами. Проникая в клетки, ионы Са2+ активируют биоэнергетические процессы (превращение АТФ в цАМФ, фосфорилирование белков и др.), обеспечивающие реализацию физиологических функций клеток, а в мышечной ткани – электромеханическую связь возбуждения с сокращением. Однако пусковым механизмом внутриклеточных процессов является не сам по себе Са2+, а изменение его концентрации в цитоплазме (Арсеньева, 2009).
Трансмембранный перенос ионов кальция осуществляется через специальные, т.н. кальциевые каналы. В настоящее время выделяют шесть типов кальциевых каналов (L, T, N, P, Q, R), обладающих разными свойствами (в т.ч. проводимостью, длительностью открытия) и имеющих разную тканевую локализацию (Житникова, 2010; Хохлов и др., 2003; Harada et al., 2003). В клетках сердечно – сосудистой системы (ССС) расположены преимущественно медленные кальциевые каналы L-типа, а также T- и R-типов, причем в гладкомышечных клетках сосудов содержатся каналы трех типов (L, T, R), в клетках миокарда — в основном L-типа, а в клетках синусного узла и нейрогормональных клетках — каналы Т-типа (Лупанов, 2010).
В повышенной концентрации ионы Са2+ могут чрезмерно усиливать процессы клеточного метаболизма, увеличивать потребность тканей в кислороде и вызывать различные деструктивные изменения, приводящие к дезадаптации.
Одним из инструментов для выяснения механизмов действия Са2+ на клетки и ткани-мишени являются блокаторы кальциевых каналов (БКК). Это производные фенилалкиламинов, дигидропиридинов и дифенилпиперазинов, являющиеся блокаторами только каналов L-типа (Карпов, Сорокин, 2003; Хохлов и др., 2003; Kishi et al., 2009). Фенилалкиламины, прямые антагонисты кальция, (основной представитель верапамил) действуют на проводящую систему сердца и в меньшей степени на сосуды, взаимодействуя с медленными каналами плазматической мембраны и участками связывания кальция на мембране. Дифенилпиперазины, непрямые антагонисты кальция с преимущественно внутриклеточным механизмом действия, (основной представитель циннаризин) избирательно влияют на артериальные сосуды головного мозга. Дигидропиридины, смешанные антагонисты кальция с мембранным и внутриклеточным механизмом действия, (основной представитель нифедипин) преимущественно влияют на сосуды (Хохлов и др., 2003).
Антагонисты кальция обладают различными эффектами, нивелирующими дезадаптационные сдвиги в сердечно – сосудистой системе (Штрыголь, 2004). Несмотря на это, механизмы действия БКК на сердечный ритм, важнейшим методом изучения которого является метод анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) (Баевский, Иванов, 2001; Баевский, 2002) остаются мало изученными. Большинство работ посвящено исследованиям влияния блокаторов кальциевых каналов на ВСР при различных дезадаптационных процессах сердечно-сосудистой системы (Lindqvist et al., 2007; Takase et al., 2008; Zhang et al., 2011 и др.), в том числе хронической сердечной недостаточности (ХСН) (Tjeerdsma et al., 2000). Очень мало исследований проведено на здоровых людях (Ragueneau et al., 2001; Shiga et al., 2007) и практически отсутствуют на животных (Yamabe et al., 2007). Это послужило основанием для проведения настоящего исследования по выяснению вклада медленных кальциевых каналов L-типа в механизмы регуляции сердечным ритмом у крыс, находящихся в покое и при дезадаптации, основываясь на положении о том, что ССС является индикатором функционирования организма в целом (Меерсон, 1993).
Изучить влияние медленных кальциевых каналов L-типа на механизмы регуляции сердечного ритма путем ингибирования их активности различными по механизму действия БКК у крыс в норме и при дезадаптации (кратковременном иммобилизационном стрессе и экспериментальной хронической сердечной недостаточности).
-
Изучить влияние однократного ингибировании активности кальциевых каналов на сердечный ритм различными по природе БКК (верапамилом, нифедипином и циннаризином) у крыс в состоянии наркоза.
-
Изучить влияние однократного ингибировании активности кальциевых каналов на сердечный ритм различными по природе БКК у крыс при кратковременном иммобилизационном стрессе.
-
Изучить влияние длительного ингибирования активности кальциевых каналов на деятельность сердечно-сосудистой системы животных при кратковременном иммобилизационном стрессе.
-
Изучить изменения в регуляции сердечной деятельности у крыс при экспериментальной хронической сердечной недостаточности, выяснить роль кальциевых каналов в формировании дезадаптации сердечно-сосудистой системы путем длительного ингибирования их активности.
-
Сравнить влияние блокады кальциевых каналов L-типа на показатели вариабельности сердечного ритма в условиях кратковременной (стресс) и длительной (ХСН) дезадаптации сердечно-сосудистой системы.
Впервые проведено исследование по изучению роли медленных кальциевых каналов L-типа в регуляции сердечным ритмом с применением комплексного анализа ВСР с помощью статистических, геометрических методов, корреляционной ритмографии и спектрального анализа у животных, находящихся в различных состояниях (наркоз, иммобилизационный стресс, экспериментальная ХСН).
У наркотизированных крыс однократное ингибирование активности кальциевых каналов различными по природе БКК привело к существенному увеличению тонуса парасимпатического отдела АНС только под воздействием циннаризина. Действие верапамила и нифедипина мало влияло на тонус парасимпатического и симпатического отделов АНС.
Впервые проведен сравнительный анализ однократного и длительного воздействия БКК L-типа на сердечный ритм животных, находящихся в состоянии кратковременного иммобилизационного стресса. При однократном применении циннаризин достоверно увеличил тонус парасимпатического отдела АНС, а верапамил и нифедипин существенно повысили активность симпато-адреналовой системы. После длительного введения исследуемых БКК увеличилась активность симпато-адреналовой системы, и снизился тонус парасимпатического отдела АНС.
При дезадаптации, вызванной тотальной ХСН, произошло небольшое повышение активности симпато-адреналовой системы. Впервые показано, что у таких крыс длительное ингибирование активности кальциевых каналов L-типа верапамилом приводит к значительному повышению тонуса парасимпатического отдела АНС как по отношению к контрольной группе, так и по отношению к здоровым стрессированным животным. Нифедипин и циннаризин оказали незначительное влияние на сердечный ритм.
Результаты, полученные в настоящем исследовании, дополняют знания о роли медленных кальциевых каналов L-типа: значении ингибирования их активности различными по природе и механизму действия БКК в регуляции деятельности ССС, особенностях влияния этих каналов на функционирование систем, регулирующих сердечную деятельность у крыс в состоянии наркоза и при дезадаптации (иммобилизационный стресс и ХСН).
Полученные данные имеют существенное значение для экспериментальной физиологии, т.к. позволяют сделать аргументированный выбор блокаторов кальциевых каналов, которые оптимально противодействуют формированию дезадаптации сердечно – сосудистой системы. Исходя из наших данных, в условиях экспериментальной дезадаптации смешанные и непрямые антагонисты кальция (нифедипин и циннаризин) более успешно стабилизировали сердечный ритм.
