3 курс / Патологическая физиология / АКТИН_МИОЗИНОВОЕ_ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ_В_МИОКАРДЕ_В_НОРМЕ_И_ПРИ_ХРОНИЧЕСКОЙ

Кальциевая чувствительность в присутствии нативного тонкого

филамента между отделами имела слабовыраженные и статистически

незначимые различия, но имелась тенденция к её повышению в предсердиях

относительно желудочков. В тоже время в экспериментах с

реконструированным филаментом не было различий в чувствительности к

кальцию между предсердиями и правым желудочкам, а в левом желудочке

этот показатель был ниже.

Рис. 4. Зависимость скорости движения реконструированного (А) и нативного (Б) тонкого филамента по миозину из предсердий («A»), правого («RV») и левого желудочка («LV») сердца крыс от концентрации кальция. рСа – отрицательный десятичный логарифм концентрации кальция. Линия регрессии соответствует уравнению Хилла.

Коэффициент кооперативности Хилла между отделами внутри каждой

группы также не имел статистически значимых отличий в силу больших

разбросов в значениях, вероятно данный коэффициент индивидуален и

зависит от физиологических характеристик животного. Однако в

экспериментах с нативным филаментом коэффициент кооперативности Хилла

был выше, чем в экспериментах с реконструированным. Это может говорить

о том, что при использовании сократительных и регуляторных белков из

разных отделов (или животных) кооперативность проявляется не так

выражено.

81

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Таблица 4. Характеристики зависимости «pCa-скорость» в присутствии реконструированных («РТФ») и нативных («НТФ») тонких филаментов.

* Верхний индекс указывает на значения, имеющие отличия от A – предсердий, RV – правого желудочка, LV – левого желудочка (p<0,05). Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние.

Отсутствие различий максимальной скорости актин-миозинового

взаимодействия в присутствии нативного филамента является удивительным,

учитывая значимые различия в скорости для миозина разных отделов сердца с

использованием реконструированного филамента. При этом литературных

данных, объясняющих такие различия на молекулярном уровне, найдено не

было. Для выяснения причины этого явления мы провели дополнительные

экспериментальны с использованием тонких нативных филаментов из разных

отделов сердца крысы и одного и того же миозина из левого желудочка свиньи.

Таблица 5. Значения максимальной скорости движения нативных филаментов из предсердий («A»), правого («RV») и левого («LV») желудочков по миозину левого желудочка свиньи.

* Верхний индекс указывает на значения, имеющие отличия от A – предсердий, RV – правого желудочка, LV – левого желудочка (p<0,05).Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние.

Скорость движения нативных тонких филаментов левого и правого

желудочка не имела значимых отличий, но была выше на 28 % и 24 %

соответственно, чем скорость тонкого филамента из предсердия (табл.5).

В настоящее время нет известных данных о различиях в изоформах

сердечных белков – тропонина, тропомиозина и актина в зависимости от

отдела сердца. Традиционно в литературе указываются следующие изоформы

82

этих белков: сердечный актин, сердечный тропонин I, сердечный тропонин T,

сердечный (свойственный для сердца и медленных скелетных мышц)

тропонин C и сердечный α-тропомиозин [2,6,81,83,84,90,192]. Однако, есть данные, что в сердце крысы или мыши может содержаться до 5% скелетного актина [193].

Наши результаты, полученные в эксперименте с реконструированным тонким филаментом, утверждают, что скорость циклирования поперечных мостиков миозина в предсердиях выше, чем в желудочках, при этом в левом желудочке скорость выше, чем в правом. Это соответствует данным о более высокой АТФазной активности миозина предсердий [12,55], и данным о небольшом различии в соотношении α- и β-ТЦМ между правым левым желудочком [11,107].

Однако последние исследования, проведенные на большом количестве кардиомиоцитов, утверждают, что кардиомиоциты предсердий крысы по сравнению с клетками желудочков имеют в 2 раза меньшую амплитуду сокращения и в 1,4-1,7 раза более медленную кинетику сокращения и расслабления [3]. Мы можем объяснить такое противоречие между медленной кинетикой на уровне кардиомиоцита и высокой АТФазной активностью миозина предсердий нашими результатами с нативным тонким филаментом – скорость скольжения нативного тонкого филамента предсердий по миозину свиньи была значимо ниже скорости тонкого филамента желудочков.

В результате при использовании нативного тонкого филамента и миозина, экстрагированного из того же отдела сердца крыс, скорость во всех отделах соизмерима и не имеет статистически значимых отличий.

Таким образом, функциональные особенности миозина определяют потенциальную максимальную скорость актин-миозинового взаимодействия,

а тонкий филамент, состоящий из актина, тропонина и тропомиозина,

регулирует, и, таким образом, определяет скорость актин-миозинового взаимодействия. Мы предполагаем, что данное влияние может быть обусловлено одним или несколькими белками тонкого филамента – актина,

83

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

тропонина или тропомиозина, или наличием неизвестных нам механизмов

обратной связи.

3.2. Воздействие хронической интоксикации солями свинца на

актин-миозиновое взаимодействие в разных отделах сердца

Судя по имеющимся в литературе обширным эпидемиологическим и немногочисленным экспериментальным данным, свинец оказывает неблагоприятное действие на все системы организма, включая на сердечно-

сосудистую. В дополнение к потенциальным вторичным эффектам,

опосредованным гипертонией [22] или почечной дисфункцией [144],

экспериментальные исследования показали, что свинец оказывает прямое токсическое действие на миокард [23,24,155] и может накапливаться в миокарде [119,120]. Однако, молекулярные механизмы влияния свинца на сократительную функцию сердца исследованы недостаточно.

Исследование влияния хронической интоксикации свинцом на актин-

миозиновое взаимодействие в разных отделах сердца проводилось в течение двух экспериментальных серий. На первом этапе аутбредным крысам-самцам внутрибрюшинно вводили инъекции ацетата свинца (II) 3 раза/нед в течение 5

недель, однократно 12,5 мг/кг массы тела по свинцу (группа «Pb»). Группе контрольных («К») крыс вводили тот же объем стерильной дистиллированной воды.

Наличие свинцовой интоксикации крыс группы «Pb» было подтверждено типичными для данной интоксикации нарушениями порфиринового биосинтеза, «свинцовой анемией», а также показателями гепатотоксичности [136].

Хроническая интоксикация солями свинца значимо снижала (p<0,05)

максимальную скорость движения реконструированных тонких филаментов по миозину во всех отделах сердца: предсердиях, правом и левом желудочках

(рис.5, табл.6).

Кальциевая чувствительность кривой «pCa-скорость» в обоих желудочках не отличалась при влиянии на них свинца. В предсердиях имелась

84

явная тенденция к повышению кальциевой чувствительности, однако, данное изменения было статистически незначимым, поскольку имел место большой разброс значений в группе с интоксикацией свинцом. Коэффициент кооперативности Хилла кривой зависимости «pCa-скорость» не имел статистически значимых отличий в группе «Pb» по сравнению с контрольной группой для миозинов всех отделов сердца (рис.5, табл.6).

Таблица 6. Характеристики зависимости «pCa-скорость» в разных отделах сердца в норме и при интоксикации свинцом (экспериментальная серия 1).

* - статистически значимые отличия при сравнении с контрольной группой. Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние.

Фракция подвижных филаментов определялась как процент движущихся

филаментов по отношению к общему их количеству. Под влиянием

интоксикации свинцом фракция подвижных филаментов отличалась во всех

отделах по сравнению с контрольной группой.

Характеристики связи «pCa-фракция подвижных филаментов» –

кальциевая чувствительность и коэффициент кооперативности Хилла – не

имели статистически значимых отличий в группе «Pb» по сравнению с

контрольной группой для миозинов всех отделов (рис.5, табл.7).

Таблица 7. Характеристики зависимости «pCa-фракция подвижных филаментов» в разных отделах сердца в норме и при интоксикации свинцом (экспериментальная серия 1).

* - статистически значимые отличия при сравнении с контрольной группой. Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние.

85

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Рис. 5. Слева – зависимость скорости движения реконструированного тонкого филамента по миозину из предсердий (A), правого (Б) и левого желудочка (В) сердца крыс от концентрации кальция. Справа – зависимость фракции подвижных тонких филаментов по миозину тех же отделов сердца крыс от концентрации кальция (экспериментальная серия 1). «К» – контрольная группа, «Pb» - группа с хронической свинцовой интоксикацией. рСа – отрицательный десятичный логарифм концентрации кальция. Линия регрессии соответствует уравнению Хилла.

86

скорость скольжения реконструированных тонких филаментов, состоящих из актина, тропонина и тропомиозина, по миозину сердца крыс была снижена во всех отделах: предсердиях, правом и левом желудочках (рис.7, табл.8).

Коэффициент кооперативности Хилла кривой зависимости «pCa-

скорость» не имел статистически значимых отличий в группе «Pb» по сравнению с контрольной группой для миозинов всех отделов. Кальциевая чувствительность под влиянием свинцовой интоксикации также не отличалась для обоих желудочков.

Различия в pCa50 между группами «К» и «Pb» для предсердий были статистически незначимы в результате больших разбросов в группе «Pb»,

однако, имелась тенденция к повышению кальциевой чувствительности при свинцовой интоксикации (рис.7, табл.8). Интересно, что такая же тенденция была характерна и для предсердий группы «Pb» в первой экспериментальной серии (рис.5 и табл.6).

Под влиянием свинцовой интоксикации фракция подвижных филаментов была заметно снижена во всех отделах по сравнению с контрольной группой, а кальциевая чувствительность и коэффициент кооперативности Хилла не имели статистически значимых отличий между группами (рис.6 и табл.9).

Таблица 8. Характеристики зависимости «pCa-скорость» в разных отделах сердца в норме и при интоксикации свинцом (экспериментальная серия 2).

* - статистически значимые отличия при сравнении с контрольной группой. Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние.

88

Рис. 7. Слева – зависимость скорости движения реконструированного тонкого филамента по миозину из предсердий (A), правого (Б) и левого желудочка (В) сердца крыс от концентрации кальция. Справа – зависимость фракции подвижных тонких филаментов по миозину тех же отделов сердца крыс от концентрации кальция (экспериментальная серия 2). «К» – контрольная группа, «Pb» - группа с хронической свинцовой интоксикацией. рСа – отрицательный десятичный логарифм концентрации кальция. Линия регрессии соответствует уравнению Хилла.

89

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Таблица 9. Характеристики зависимости «pCaфракция подвижных филаментов» в разных отделах сердца в норме и при интоксикации свинцом (экспериментальная серия 2).

* - статистически значимые отличия при сравнении с контрольной группой. Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние.

Экспрессия α- и β-тяжелых цепей сердечного миозина до и после свинцовой экспозиции показана на рисунке 8. Вследствие свинцовой интоксикации в миокарде желудочков возрастает содержание β-тяжелых цепей миозина, а в предсердиях изменения отсутствуют. В миокарде правого желудочка животных контрольной группы зафиксировано 80±6 % α-цепей и

20±6 % β-цепей, а после воздействия свинцом стало 62±7 % α-цепей и 38±7 % β-цепей. В левом желудочке наблюдался аналогичный сдвиг: 87±6% α-ТЦМ и

13±6% β-ТЦМ в контрольной группе и 64±8% % α-ТЦМ и 36±8% β-ТЦМ в группе «Pb».

Значимых различий в уровне фосфорилирования легкой регуляторной цепи миозина между контрольной группой и группой с интоксикацией свинцом найдено не было.

Рис.8. Репрезентативный пример электрофоретического разделения в полиакриламидном геле тяжелых цепей миозина предсердий (1 – «K», 2 – «Pb»), правого (3 – «K», 4 – «Pb») и левого (5 – «K», 6 – «Pb») желудочков (экспериментальная серия 2).

По результатам экспериментов можно сделать вывод, что под влиянием хронической свинцовой интоксикации происходит значительное снижение скорости актин-миозинового взаимодействия во всех отделах сердца и сдвиг соотношения тяжелых цепей миозина в сторону β-цепей в желудочках.

90