Введение к работе
Актуальность темы. Внеклеточные нуклеогиды, в том числе и АТФ, оказывают разнообразные эффекты, влияя на мембранные рецепторы, названные Р2-рецепторами (Alexander et al., 2008). При этом, сложная каскадная система экзоферментов быстро метаболизирует внеклеточные нуклеотиды, в результате чего либо прекращается их действие, либо образуется метаболит с иной селективностью к Р2-рецепторам (Zimmermann, 2000). Кроме того, если АТФ и АДФ являются агонистами Р2-рецепторов, то конечный продукт их дефосфорилирования -аденозин обладает влиянием на иной, собственный класс рецепторов, названных аденозиновьши (Р1) рецепторами (Fredholm et al., 2001). Так как аденозиновые и Р2-рецепторы часто являются функциональными антагонистами, разложение АТФ не только лимитирует ее действие, но и приводит к появлению новых агонистов с различными, часто с противоположными, свойствами.
Большое разнообразие и широкая распространенность Р2-рецепторов в организме человека и животных делает эти рецепторы очень привлекательными в качестве потенциальных мишеней действия новых лекарственных препаратов (Зиганшин, Зиганшина, 2009). Практическим достижением фармакологии в области Р2-рецепторов в последние годы стало внедрение в широкую клиническую практику новой группы антиагрегантов, механизм действия которых связан с блокадой тромбоцитарных Р2Уі2-рецепторов (Зиганшин, 2010). В самое ближайшее время ожидается появление на рынке нового лекарственного препарата для лечения муковисцидоза, являющегося селективным агонистом Р2У2-рецепторов (Kellerman, 2008). Реальны перспективы появления антигипертензивных, противоопухолевых, противовоспалительных, противодиабетических, обезболивающих препаратов, механизм действия которых связан либо со стимуляцией, либо с блокадой определенных подтипов Р2-рецепторов (Bumstock, 2006). Однако исследований по оценке функциональной активности Р2-рецепторов в скелетной мускулатуре, и соответственно, о возможностях фармакологической регуляции сократительной способности скелетных мышц посредством Р2-рецепторов, чрезвычайно мало.
Известно, что АТФ выделяется из нервных окончаний при сокращении мышц лягушки (Cunha and Sebastiao, 1993) и диафрагмы крысы (Vizi et al., 2000). В электрофизиологических экспериментах установлено, что агонисты Р2-рецепторов стимулируют выброс медиатора в нервно-мышечных окончаниях крысы (Salgado et al., 2000), тогда как в нервно-мышечных окончаниях лягушки они угнетают этот процесс (Sokolova et al., 2003). При этом, действие пуринов собственно на сократительный ответ скелетных мышц ранее не оценивался.
В настоящее время стало признано, что стероидные гормоны оказывают свои эффекты, не только в результате взаимодействия с цитоплазматическими рецепторами и запуска геномного механизма синтеза белков, но и посредством некоторых так называемых негеномных механизмов (Song and Buttgereit, 2006). Негеномные эффекты стероидов проявляются быстрее и могут быть следствием взаимодействия с липидами, белками и рецепторами, находящимися на мембране клетки (Watson et al., 1999). Электрофизиологическими методами было показано, что гидрокортизон угнетает влияние АТФ на выброс медиатора (Гиниатуллин А.Р. и др., 2000). Однако, как это действие гидрокортизона отражается на сократимости мышцы изучено не было.
В исследованиях, проведенных ранее в нашей лаборатории, было установлено, что гипотермия существенно повышает эффективность Р2-рецептор-опосредованных ответов в гладких мышцах и мышцах миокарда (Ziganshin et al., 2004; Рычков, 2007). В отношении скелетных мышц до начала нашего исследования подобных сведений не было известно.
Целью настоящего исследования было изучить взаимоотношение стероидного гормона - гидрокортизона и агонистов аденозиновых и Р2-рецепторов - аденозина и АТФ по влиянию на сократительные ответы скелетных мышц.
Задачи исследования
1. Оценить влияние АТФ, аденозина и гидрокортизона, а также совместного их применения, на сократительную активность и токи концевой пластинки изолированной портняжной мышцы лягушек.
-
Сравнить влияние однократного и 14-дневного введения гидрокортизона лягушкам на эффекты АТФ и аденозина на сократительную активность и токи концевой пластинки изолированной портняжной мышцы.
-
Изучить влияние АТФ и аденозина на сократительную активность и токи концевой пластиноки изолированной портняжной мышцы лягушек, подвергнутых прямой электрической стимуляции.
-
Установить влияние АТФ и аденозина на сократительную активность и токи концевой пластинки изолированной портняжной мышцы лягушки при различных температурных режимах.
-
Оценить влияние АТФ, аденозина и гидрокортизона, а также их совместного применения, на сократительную активность изолированной камбаловидной мышцы крысы.
Научная новизна работы. Впервые установлено, что гидрокортизон, АТФ и аденозин оказывают угнетающее действие на сокращения изолированной портняжной мышцы лягушки. Показано, что совместное применение гидрокортизона и АТФ приводит к исчезновению их угнетающего действия, тогда как совместное применение гидрокортизона и аденозина не изменяет их эффекты. При однократном подкожном введении гидрокортизона выражено его ингибиторное влияние на сократимость скелетных мышц, при длительном применении этот эффект гидрокортизона становится несущественным. Обнаружено, что двухнедельный курс подкожного введения гидрокортизона лягушкам не отменяет угнетающий эффект АТФ на сокращения скелетных мышц. Угнетающее действие АТФ на сокращение и амплитуду токов концевой пластинки портняжной мышцы исчезает у лягушек, подвергнутых прямой электрической стимуляции и однократному подкожному введению гидрокортизона, при этом ингибиторный эффект аденозина у этих животных существенно не изменяется. Показано, что снижение температуры среды увеличивает, а повышение - уменьшает угнетающее действие АТФ, но не аденозина на сократительные ответы и токи концевой пластинки скелетной мышцы.
Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные комплексные исследования in vitro и in vivo свидетельствуют о неоднозначном взаимодействии стероидного гормона гидрокортизона с агонистами аденозиновых и Р2-рецепторов, аденозином и АТФ, по их влиянию на сократительную активность скелетных мышц. Преимущественно угнетающее действие гидрокортизона на сокращения скелетных мышц исчезает при двухнедельном подкожном его применении, что свидетельствует о необходимости более тщательного анализа эффективности краткосрочных курсов лечения глюкокортикоидами. Установленные влияния АТФ и аденозина на сократительные ответы скелетной мускулатуры свидетельствуют о вовлечении пуринорецепторов в регуляцию мышечной активности в физиологических и, вероятно, в патофизиологических условиях. Данные о температурной зависимости угнетающего эффекта АТФ на сокращения скелетных мышц могут быть важны для прогнозирования действия будущих лекарств - агонистов и антагонистов Р2-рецепторов, в условиях искусственной гипотермии и при воспалительных процессах.
Положения, выносимые на защиту.
-
Гидрокортизон, АТФ и аденозин in vitro оказывают угнетающее действие на сократительные ответы скелетных мышц лягушек и крыс; совместное применение гидрокортизона и АТФ приводит к исчезновению их угнетающего действия, тогда как совместное применение гидрокортизона и аденозина не изменяет их эффекты.
-
Однократное подкожное введение гидрокортизона лягушкам предупреждает угнетающий эффект АТФ, но не аденозина на сокращения скелетных мышц; двухнедельное введение гидрокортизона не изменяет действия АТФ и аденозина на скелетные мышцы.
-
Снижение температуры усиливает, а повышение - уменьшает угнетающее действие АТФ, но не аденозина, на сократительные ответы скелетной мышцы лягушки.
Апробация результатов исследования. Результаты работы и основные положения диссертации были доложены и обсуждены на международном
симпозиуме "Биологическая мобильность" (Пущино, 2004), Пироговских студенческих научных конференциях РГМУ (Москва, 2004,2005), на Всероссийских студенческих научных конференциях КГМУ (Казань, 2004, 2005, 2006), на II научно-практической конференции студентов и молодых ученых "Медицина третьего тысячелетия глазами молодых" (Йошкар-Ола, 2005), на 4-ой Международной конференции "Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам" (Москва, 2006), на III съезде фармакологов России (Санкг-Петербург, 2007), на международном симпозиуме "Современные проблемы нейробиологии: молекулярные механизмы синаптической пластичности" (Казань, 2007), Российской конференции, посвященной 75-летию проф. И.А. Студенцовой (Казань, 2008), на Европейском конгрессе фармакологов EUPHAR-2008 (Манчестер, 2008).
Публикации. По материалам исследования опубликовано 22 печатные работы, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 126 источников, из которых 9 отечественных. Работа изложена на 91 странице машинописного текста, иллюстрирована 24 рисунками, 4 таблицами.
