Диссертация (1144759), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Однако прямоесравнение наших результатов с данными цитированной работы затруднительно всилу целого ряда различий экспериментальных условий: в работе (Larsson et al.,1988) мышцы исследовались in situ, причем это были другие мышцы – длинныйразгибатель пальцев и камбаловидная мышца; длительность хроническойобработки никотином была значительно большей (18 недель), чем в нашихопытах. Таким образом, вопрос о хроническом влиянии никотина на скоростьсокращения скелетных мышц нуждается в дальнейшем анализе.Наблюдаемаяприхроническойникотинизациикрысдеполяризациямембраны мышечных волокон не сказывалась критически на работоспособностимышцы при использованных в нашей работе умеренных режимах активности.Следует, однако, иметь в виду, что вызываемое циркулирующим никотиномхроническое снижение электрогенной активности 2-изоформы Na,K-АТФазы исопутствующая деполяризация мембраны могут негативно влиять на функциюскелетных мышц в условиях более интенсивной активности, чем применявшаяся внаших опытах, и тем более в физиологических условиях in vivo.
Этот вопростакже нуждается в специальном исследовании.Остается вопрос о механизме модулирующего Na,K-АТФазу хроническогодействия никотина. Анализ, проведенный нашим партнером по этой части работыд-ром A. Чибалиным (Karolinska Institutet, Sweden), показал, что у крыс,117получавших никотин с питьевой водой в течение 3 – 4 недель наблюдалосьснижение количества 2-изоформы Na,K-АТФазы в сарколемме диафрагмыкрысы. Действие никотина сопровождалось активацией протеинкиназы С иувеличением уровня фосфорилирования фосфолеммана (белок FXYD1) по Ser63 иSer68, что может быть причиной торможения активности Na,K-АТФазы изоформспецифичеким образом (Chibalin et al., 2012).
Однако в целом механизмхронического действия никотина на Na,K-АТФазу в скелетной мышце остаетсянеясным.Многочисленные эффекты циркулирующих наномолярных концентраций (20– 100 нМ) никотина при курении табака в ЦНС в основном связывают спереходом части нейрональных нХР в состояние десенситизации (низкойконцентрации никотина переход части нХР в состояние десенситизации (Wang,Sun, 2005; Dani, 2015). Может ли этот переход действовать как модулирующийсигнал, вызывающий компенсаторную реакцию в виде изменения экспрессии иактивности Na,K-АТФазы, еще предстоит выяснить.
Данные о функциональной имолекулярной связи между нХР и 2-изоформой Na,K-АТФазой, реализуемойчерез десенситизированное состояние нХР делают такое предположение вполнереальным.Важно, что этот вопрос касается и других холинергических лигандов. Вчастности,применениевклиникеантихолинэстеразныхпрепаратов(используемых как стимуляторы памяти, при лечении ряда нейродегенеративныхрасстройств,миастенииидр.)сопровождаетсяповышениемуровняциркулирующего негидролизованного эндогенного АХ (Прозоровский, Скопичев,1993; Скопичев и др., 2000). Поэтому описанные выше исследования важны нетолько для выявления новых механизмов никотиновой интоксикации, но и дляболее глубокого понимания механизмов побочных эффектов применяемых вклинике антихолинэстеразных препаратов, а также при отравлении такимивеществами.118ГЛАВА 5. ИЗОФОРМ-СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОЙРАЗГРУЗКИ НА Na,K-АТФазу5.1.
ВВЕДЕНИЕ5.1.1. Двигательная активность и Na,K-АТФазаПоддержание трансмембранных градиентов ионов натрия и калия за счет ихактивноготранспортаNa,K-АТФазойявляетсяосновойэлектрогенеза,возбудимости и сократительной функции скелетных мышц (Sejersted, Sjøgaard,2000; Clausen, 2003; 2013; Pirkmajer, Chibalin, 2016). В скелетных мышцахгрызунов ко-экспрессируются α1- и α2-изоформы α-субъединицы, β1- и β2изоформы β-субъединицы Na,K-АТФазы, а также белок FXYD1 (фосфолемман),являющийся регуляторной субъединицей энзима (Orlowski, Lingrel, 1988; Blanco,Mercer, 1998; Pirkmajer, Chibalin, 2016). На функциональную активность Na,KАТФазы в скелетной мышце влияет множество факторов, включая субстраты,гормоны(например,альдостерон,инсулиникатехоламины),уровеньфосфорилирования белков и др.
В частности, аффинность Na,K-АТФазы к ионамнатрия и калия модулируется фосфолемманом (FXYD1) (Crambert et al., 2002;Bibert et al., 2008; Bossuyt et al., 2009; Han et al., 2010; Mishra et al., 2015; Blausteinet al., 2016). Показано также, что тиреоидные гормоны, глюкокортикоиды,инсулин, внеклеточный калий, холинергические лиганды (Haber, Loeb, 1988;Hundal et al., 1992; Marette et al., 1993; Kragenbrink et al., 1996; Thompson et al.,1999, 2001; McDonough et al., 2002) избирательно регулируют активность и/илиэкспрессию именно 2-изоформы Na,K-АТФазы.Помимо перечисленных факторов, на функционирование Na,K-АТФазыоказывает выраженное влияние двигательная активность. Было показано, чтоувеличение двигательной активности увеличивает количество именно 2изоформы Na,K-АТФазы в скелетной мышце (Yuan et al., 2007; Clausen, 2008;2013; Kristensen et al., 2008; Murphy et al., 2008; Juel, 2009; Nordsborg et al., 2009;119Benziane et al., 2011).
При увеличении двигательной нагрузки возрастаютвнутриклеточная концентрация натрия (Murphy et al., 2008), количествофосфолеммана в сарколемме (Rasmussen et al., 2008; Juel, 2009) и уровень егофосфорилирования (Benziane et al., 2011).Уменьшение двигательной активности приводит к снижению количестваNa,K-АТФазы (Clausen, 2008; 2013). На сегодняшний день вопрос о влиянииснижения или прекращения двигательной активности на изоформы Na,K-АТФазымало изучен.
По немногочисленным данным снижение двигательной активностиприводит к изоформ-специфическому нарушению функционирования Na,KАТФазы. Количество 1- и 2-изоформ Na,K-АТФазы и экспрессия FXYD1снижается у людей с повреждением спинного мозга (Boon et al., 2012). Отмеченоснижение количества 2-изоформы Na,K-АТФазы в скелетных мышцах притравме колена (Perry et al., 2015). У пожилых людей также наблюдается снижениеколичества 2-изоформы, которое связывают с уменьшением мышечнойподвижности (McKenna et al., 2012; Wyckelsma, McKenna, 2016).5.1.2.
Na,K-АТФаза и функциональная разгрузка скелетной мышцыДвигательная активность является важным фактором полноценного образажизни со всех точек зрения (Gerasimenko et al., 2016; Radak et al., 2016). Фактысерьезных нарушений в скелетных мышцах при самых разнообразных формахснижения двигательной активности, включая космический полет (двигательная,гравитационная разгрузка) (Григорьев и др., 2004; Григорьев, Шенкман, 2008;Шенкман, 2016; Kozlovskaya et al., 1988; Fitts, 2001; Baldwin et al., 2013; Bodine,2013) настоятельно требуют исследований в данной области. Вопрос о роли Na,KАТФазы в процессах адаптации мышц к снижению двигательной активности(разгрузки) изучен недостаточно.
В качестве лабораторной модели двигательнойи гравитационной разгрузки широко применяют метод антиоpтоcтатичеcкоговывешивания. При использовании данной модели развиваются атрофическиенарушения, по большинству параметров приближающиеся к изменениям, которые120наблюдаются в условиях микрогравитации при космическом полёте. Эта модель,широко используемая в опытах на грызунах, была разработана в 70-е годы Е.А.Ильиным и В.Г.
Новиковым и позднее модернизирована (Morey-Holton et al.,2005) (см. подробнее Методику).Исследованияхроническогосниженияфункциональнойнагрузкинапостуральные, антигравитационные мышцы и в первую очередь на m. soleusпроводят не только в экспериментах на животных. В испытаниях с участиемдобровольцев применяют метод сухой иммерсии (устранение опоры на все тело)(Козловская и др., 2003; Vilchinskaya et al., 2015).
Эта модель в условиях Землиимитирует физиологические эффекты гравитационной разгрузки многих функцийи органов человека и, в частности, скелетных мышц. Важно отметить, что прииспользовании метода антиортостатического вывешивания зафиксированноотсутствие электромиограммы в m.
soleus крысы в течение первых сутокразгрузки с постепенным восстановлением в последующий период (Kawano et al.,2004; De-Doncker et al., 2005). Другой схожей моделью является жесткаяпостельная антиортостатическая гипокинезия (Оганов и др., 1997).Известно, что длительное отсутствие двигательной активности вызываетснижениесократительныхвозможностейскелетноймышцы(силыиработоспособности), снижение жесткости мышцы и ее волокон, значительноеуменьшение объема миофибриллярного аппарата и размеров волокон (атрофия),соединительно-тканныхиэкстрацеллюлярныхструктур,уменьшениекапиллярной плотности, структурные изменения ядра (Григорьев и др., 2004;Григорьев, Шенкман, 2008; Kozlovskaya et al., 1988; Fitts, 2001; Baldwin et al.,2013; Bodine, 2013; Ogneva et al., 2014), а также различные нарушения вмеханизмах внутриклеточного сигналинга (Шенкман, 2016; Mirzoev et al., 2016;Vilchinskaya et al., 2017).Большую роль в развитии атрофических процессов при разгрузке играетбелковая деградация.
Через короткий промежуток времени у крыс, подвергнутыхфункциональнойразгрузке,отмеченоувеличениеколичестваубикитинизированных белков и активация генов, что в итоге приводит к121усилению протеолиза (Шенкман, 2016; Shenkman et al., 2008; Bodine, 2013).Другими авторами показана активация кислой сфингомиелиназы и усилениегенерации церамида в скелетных мышечных волокнах при антиоpтоcтатичеcкомвывешивании (Брындина и др., 2014).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
