Автореферат (1144757), страница 7
Текст из файла (страница 7)
9. Эффекты уабаина (темные кружки) и маринобуфагенина (светлыекружки) в изолированной диафрагме крысы. А – Зависимость увеличениясилы одиночных мышечных сокращений (в % к контролю) от концентрацииуабаина или маринобуфагенина (1 ч действия). Б – Зависимость доза-ответ длягиперполяризующего эффекта АХ (100 нМ) от концентрации уабаина илимаринобуфагенина (1 ч преинкубации). Вызываемое АХ изменение МПП внегативную сторону соответствует гиперполяризации. Аппроксимирующиекривые рассчитаны по уравнению Хилла.29-5ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе нашей работы был исследован ряд принципиально важных инерешенных до настоящего времени вопросов.Полученные нами данные позволяют сформулировать гипотезу осуществовании функционального молекулярного комплекса нХР/2Na,KАТФаза, в котором принципиальным для осуществления взаимодействия этихбелков является конформационный переход нХР в состояние десенситизации.Результатом этого взаимодействия является локальная гиперполяризациямембраны концевой пластинки, вызываемая наномолярными концентрацияминегидролизованногоАХ,которуюможнорассматриваетсякакфизиологический механизм, препятствующий инактивации Na+ каналов иподдерживающий гарантийный фактор нервно-мышечной передачи.
Такимобразом, получены свидетельства новой роли нХР как модулятора Na,KАТФазы, не связанной с функцией нХР как лиганд-управляемого ионногоканала. Важно, что подобная функциональная реципрокная связь с Na,KАТФазой показана и для нХР нейронального типа у насекомых (Bao et al.,2015). Таким образом, предлагаемый принцип регуляции за счетфункциональной связи нХР с Na,К-АТФазой может действовать и в ЦНС, гдеважнейшей функцией нХР является модуляция эффективности синаптическихсвязей.Данные о функциональной связи между нХР и 2-изоформой Na,KАТФазой предполагают возможность модуляции Na,K-АТФазы в скелетноймышце циркулирующими холинергическими лигандами.
Известно, чтоконцентрация никотина, циркулирующего в крови при курении табака,составляет порядка 100 нМ (Lester, Dani, 1995; Benowitz et al., 1997). Скелетнаямускулатура, содержащая большой пул нХР, является потенциальной мишеньюциркулирующего никотина, однако лишь в немногих работах изучаетсявлияние курения табака и хронической никотинизации на скелетные мышцы(Larsson, Orlander, 1984; Larsson et al., 1988; Nakatani et al., 2003; Price et al.,2003). Наши данные о функциональной связи между нХР и 2-изоформойNa,K-АТФазы предполагают, что в условиях хронически действующей низкойконцентрации никотина переход части нХР в состояние десенситизации можетдействовать как модулирующий сигнал, вызывающий компенсаторнуюреакцию в виде изменения экспрессии и активности Na,K-АТФазы.
Нашиопыты с моделированием условий циркуляции никотина в крови крыс (как прикурении табака у человека), показывают специфичность изменений уровня ифункционирования Na,K-АТФазы в отношении её 2-изоформы. Отметим, что30специфическое снижение активности и экспрессии 2-изоформы в условияххронического введения никотина с помощью осмотических мини-помп былообнаружено также в сосудах гемато-энцефалического барьера и в мозге крысы(Wang et al., 1994).Отметим, что применение в клинике антихолинэстеразных препаратов(используемыхкакстимуляторыпамяти,прилеченииряданейродегенеративных расстройств, миастении и др.) сопровождаетсяповышением уровня циркулирующего негидролизованного эндогенного АХ.Поэтому описанные выше исследования важны не только для выявления новыхмеханизмов никотиновой интоксикации, но и для более глубокого пониманиямеханизмов побочных эффектов применяемых антихолинэстеразныхпрепаратов, а также при отравлении такими веществами.На функционирование мембранных белков существенное влияниеоказывает липидное окружение (Levitan et al., 2014), что может быть важнымфактором организации комплекса нХР/2Na,K-АТФаза.
При исследованиивозможности функционального взаимодействия между 2-изоформой Na,KАТФазы и холестерином нами было установлено, что дестабилизация липидупорядоченной фазы сарколеммы, наблюдаемая при действии МЦД, или приселективном блокировании 2-изоформы Na,K-АТФазы 1 мкМ уабаином,имеет сходный характер. Дестабилизация в обоих случаях обратима привстраивании в плазматическую мембрану экзогенного холестерина, то естьобусловлена снижением уровня мембранного холестерина. С другой стороны,частичное удаление мембранного холестерина с помощью МЦДспецифически снижает электрогенную активность 2-изоформы Na,K-АТФазы.Наблюдаемые эффекты МЦД и уабаина наиболее выражены впостсинаптической области сарколеммы и сопровождаются устранениемлокальной гиперполяризации этого района мембраны.
Полученные результатыпозволяют предположить, что в скелетной мышце крысы существуетреципрокное взаимодействие между 2-изоформой Na,K-АТФазы ихолестерином. Это взаимодействие может служить физиологическиммеханизмомподдержаниямышечногоэлектрогенезаинаиболеефункционально значимо в области концевой пластинки (Кравцова и др., 2014;Petrov et al., 2017).При изучении ранних этапов двигательной разгрузки нами установленадаптационный характер изменений экспрессии мРНК и количества 1- и 2изоформ Na,K-АТФазы в камбаловидной мышце крысы, начиная от 6 ч и до 72ч антиортостатического вывешивания.
Эти изменения затрагивают только 2изоформу Na,K-АТФазы, снижение электрогенной активности которой31приводит к деполяризации и снижению возбудимости мембраны.Функционирование 2-изоформы по-разному изменяется в разных районахсарколеммы: во внесинаптическом районе электрогенная активность 2изоформы преимущественно зависит от двигательной активности и устойчивоснижена в течение всего исследованного периода разгрузки. Анализ,проведенный нашим партнером по этой части работы д-ром А.В. Чибалиным(Karolinska Institutet, Sweden), показал, что это подавление может бытьобъяснено увеличением количества фосфолеммана (белок FXYD1,регуляторная субъединица Na,K-АТФазы) и усилением его ассоциации с 2субъединицей Na,K-АТФазы, что должно тормозить каталитическуюактивность фермента.
Однако даже при кратковременной нервной стимуляциипроисходит восстановление электрогенной активности 2-изоформы Na,KАТФазы, причем по всей сарколемме. Кроме этого, постсинаптический пул 2изоформы (но не внесинаптический пул) отличается способностью квосстановлению активности одновременно с усилением экспрессии мРНК иколичества этой изоформы (Kravtsova et al., 2016).Нами показано, что двигательная разгрузка сопровождается такжеструктурными нарушениями концевой пластинки камбаловидной мышцыкрысы. Кратковременная (6 ч) разгрузка и блокирование 2-изоформы Na,KАТФазы 1 мкМ уабаина вызывают сходные нарушения липид-упорядоченнойфазы сарколеммы, причем дестабилизация в обоих случаях наиболее выраженав постсинаптическом районе мембраны.
Эти нарушения полностью обратимыпо всей сарколемме при встраивании в мембрану экзогенного холестерина.Полученные данные свидетельствуют, что и при двигательной разгрузке, и приблокировании 2-изоформы Na,K-АТФазы уабаином, нарушения липидныхплотиков обусловлены потерей мембранного холестерина. Дестабилизирующиеэффекты уабаина и двигательной разгрузки в отношении липидных плотиковне аддитивны и имеют общий механизм реализации через угнетениеактивности 2-изоформы Na,K-АТФазы, однако эффекты различаются поспособности плотиков к восстановлению своей структуры. Механизмынаблюдаемых эффектов остаются неясными и, возможно, реализуются приучастии церамидов и сфингомиелиназы (Брындина и др., 2014; Bryndina et al.,2018).Кратковременная двигательная разгрузка вызывает не толькофункциональные нарушения 2-изоформы Na,K-АТФазы, снижение уровняхолестерина и дестабилизацию липидной фазы мембраны, но также изменениераспределения нХР и структуры концевой пластинки.
Перечисленныефункциональные нарушения относятся к наиболее ранним событиям,32предшествующим мышечной атрофии, вызванной двигательной дисфункцией,что необходимо учитывать при поиске ключевых сигнальных событий,запускающих атрофическую программу.Механизмы наблюдаемых нами при двигательной разгрузке структурнофункциональных нарушений пока не установлены. Однако мы полагаем, что вкачестве основного в наблюдаемых нами эффектах фактора можнорассматривать АМФ-активируемую протеинкиназу (AMPK), как предложенонекоторыми авторами (Vilchinskaya et al., 2017). AMРK является важнейшимфактором регулирования метаболизма скелетных мышц, процессовтранскрипции, аутофагии и многих других, включая механизмы поддержанияструктурно-функциональной организации нервно-мышечного соединения(Nishimune et al., 2014; Carnio et al., 2014; Cervero et al., 2016).
В частности,АМРК рассматривают в качестве фармакологической мишени при терапиимиодистрофии Дюшенна (Ljubicic, Jasmin, 2013). AMPK также влияет налипидный метаболизм и, в скелетной мышце, помимо прочего, участвует врегуляции уровня мембранного холестерина (Ambery et al., 2017). Кроме того,АМРК обладает способностью влиять на Na,K-АТФазу (Benziane et al., 2012).По ряду данных, применение AICAR, агониста АМРК, в профилактическомварианте препятствует структурным нарушениям концевой пластинки иразвитию симптомов мышечной атрофии (Cervero et al., 2016; Vilchinskaya etal., 2017).АМРК является метаболическим сенсором, который активируется вусловиях сократительной деятельности, когда возрастает потребление энергииклеткой и увеличивается внутриклеточное соотношение АМФ/АТФ, приснижении двигательной активности должен наблюдаться противоположныйэффект.
Анализ, проведенный д-ром А. В. Чибалиным, показал, что уровеньфосфорилирования AMРK в камбаловидной мышце крысы вдвое снижен через6 – 12 час разгрузки, что соответствует другим данным, полученным через 1сутки разгрузки (Vilchinskaya et al., 2017). Кроме того, наблюдается усилениеаутофагии, AMPK-зависимого фактора, являющегося известным регуляторомструктуры нервно-мышечного соединения (Carnio et al., 2014). Проверкавозможной роли АМРК в наблюдаемых нами при двигательной разгрузкеструктурно-функциональных нарушениях требует специального анализа.Наконец, нами показано, что уабаин и маринобуфагенин способныусиливать сокращения изолированной диафрагмы крысы. Экспериментальноподтверждено, что этот эффект реализуется за счет 2-изоформы Na,KАТФазы.
Механизм положительного инотропного действия уабаина имаринобуфагенина в скелетной мышце остается неизвестным. Однако можнопредположить его сходство с механизмом, реализуемым в гладкой и сердечной33мышцах за счет специфической кластеризации 2-изоформы Na,K-АТФазы сNa+,Са2+-обменником, SERCA, рианодиновыми и IP3 рецепторами в местахтесного прилегания плазматической мембраны к саркоплазматическомуретикулуму (Blaustein et al., 2016). В скелетной мышце аналогом такойультраструктуры можно считать триадное соединение между Т-тубулами иконцевыми цистернами саркоплазматического ретикулума, где локализованыдигидропиридиновые и рианодиновые рецепторы, Na+,Са2+-обменник, SERCA(Sacchetto et al., 1996; Berchtold et al., 2000; Fill, Copello, 2002; Altamirano et al.,2014), а также значительный пул 2-изоформы Na,K-АТФазы (Williams et al.,2001; Cougnon et al., 2002; DiFranco et al., 2015).Важно, что уабаин и маринобуфагенин оказались эффективными всубнаномолярныхконцентрациях,соответствующихуровнюихциркулирующих эндогенных аналогов, что свидетельствует о возможностиучастия 2-изоформы Na,K-АТФазы в регуляции сократительной функциискелетной мышцы эндогенными кардиотоническими стероидами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
