Диссертация (1144759), страница 23
Текст из файла (страница 23)
5.7А). Поскольку Na,K-АТФаза является важнейшим фактором поддержанияработоспособностискелетноймышцы,преждевсегозасчеточисткивнеклеточной среды от накапливающихся ионов калия (Sejersted, Sjøgaard, 2000;Clausen, 2008; 2015; DiFranco et al., 2015), наблюдаемый эффект можно объяснитьподавлением функционирования Na,K-АТФазы, что следует из опытов по оценкеее электрогенной активности (см.
далее 5.2.2.). В отличие от мышц крысы, упесчанки не отмечено изменений динамики утомления ни через 3, ни через 12суток вывешивания (рис. 5.7 Б).AБ120Сила сокращений, %Сила сокращений, %120100803601402020310080601402020050100150200N020406080100120NРис. 5.7. Динамика утомления m.
soleus крысы (А) и песчанки (Б) приутомляющей тетанической стимуляции. А – утомление мышц крыс в контроле (1),после 24 ч (2) и 72 ч (3) вывешивания. Б – утомление мышц песчанки в контроле(1), после 3 суток (2) и 12 суток (3) вывешивания.
По оси абсцисс – максимальнаясила тетанического сокращения в % к первому ответу; по оси ординат – N, номертетануса в ходе утомляющей стимуляции.Проведенное исследование показало, что m. soleus крысы и монгольскойпесчанки по ряду исходных параметров не различаются. Однако у крысынаблюдается ряд функциональных изменений уже на ранних этапах двигательнойразгрузки еще до возникновения выраженных атрофических изменений. Эти жехарактеристики у песчанки более стабильны и при продолжительной разгрузке.135Данные позволяют предположить, что адаптационные изменения m. soleus вусловиях разгрузки у песчанок носят принципиально иной характер, нежели укрыс.
Однако остается неизвестным, что является ведущим фактором подобнойрезистентности: иной тип локомоторной активности и принцип организацииводно-солевого обмена, либо исходно сниженный уровень кальция покоя вмышечном волокне.5.2.2. Изоформ-специфическое влияние двигательной разгрузкина Na,K-АТФазуЭлектрогенная активность Na,K-АТФазы в m. soleus крысы.
С цельюоценки роли Na,K-АТФазы и её изоформ в эффектах, наблюдаемых прифункциональной разгрузке, были проведены эксперименты с использованиемуабаина, который является специфическим ингибитором энзима. Электрогеннуюактивность уабаин-чувствительной изоформы Na,K-АТФазы определяли какразницу между значениями МПП в контроле и через 30 мин действия 1 мкМуабаина. Электрогенную активность уабаин-резистентной изоформы Na,KАТФазы определяли как разницу между величинами МПП через 30 мин действия1 мкМ уабаина и через 30 мин после добавления 500 мкМ уабаина.В контрольных m.
soleus электрогенный вклад α1- и α2-изоформ Na,KАТФазывМППпостсинаптическогорайонасарколеммысоставилсоответственно –8.8 ± 0.8 мВ и –5.5 ± 0.8 мВ (6 мышц), то есть 62% и 38% отобщей электрогенной активности Na,K-АТФазы (-14.3 ± 0.8 мВ). В тех жемышцах электрогенный вклад α1- и α2-изоформ во внесинаптическом районесоставил соответственно –8.4 ± 0.7 мВ и –3.2 ± 0.7 мВ. Уже через 6 ч разгрузкинаблюдалось практически полное подавление электрогенной активности α2изоформы Na,K-АТФазы в обоих районах мембраны.Важно отметить, что через 12, 24 и 72 ч вывешивания наблюдалосьвосстановлениеэлектрогеннойактивностиα2-изоформыNa,K-АТФазывпостсинаптическом районе мембраны m.
soleus, тогда как во внесинаптическом136районе деполяризация сохранялась (рис. 5.8 А, Б). Электрогенная активность 1изоформы в обоих районах мембраны не изменялась в течение всего периодаразгрузки (рис. 5.8 А и Б).Диафрагма-6**-8-10-1221-14Б0-2-4-6**-8-10-12-14120тр ас часнчКо 6 12-2-4-6-8-10****-12-14-16Г012Кон6 трча12 счас-4Втр ас часнКо 6 ч 12Кон6 трча12 счас-2Синаптический районэлектрогенная активность, мВ0с сстр ас час ча час нтр ас час ча чанччКо 6 12 24 72Ко 6 12 24 72Внесинаптический районэлектрогенная активность, мВAКон6 трча12 сч24 ас72 чача ссКон6 трча12 с24 час72 часчасВнесинаптический районэлектрогенная активность, мВСинаптический районэлектрогенная активность, мВm. soleus-2-4-6-8-10-12-14-1612Рис. 5.8.
Изоформ-специфическое влияние двигательной разгрузки на Na,KАТФазу в m. soleus (А, Б) и диафрагме (В, Г) крысы. Показана электрогеннаяактивность 1- и 2-изоформ Na,K-АТФазы в постсинаптическом (А, В) ивнесинаптическом (Б, Г) районах сарколеммы. Каждое значение представляетсобой среднее значение измерений в 94 – 147 волокнах (A и Б) и в 91 – 163волокнах (В и Г). ** p < 0.01 по сравнению с соответствующим контролем.137Таким образом, наблюдаемая нами при разгрузке различная динамика МПП вразных районах сарколеммы (см. выше рис.
5.4) обусловлена соответствующимиизменениямиэлектрогеннойактивности2-изоформыNa,K-АТФазыбезизменений активности 1-изоформы.Можно было бы предположить, что изменения МПП при разгрузкевозникают за счет меняющихся характеристик мембраны. Однако данноепредположение представляется маловероятным, так как во всех нашихэкспериментах при полной блокаде Na,K-АТФазы уабаином в концентрации 500мкМ развивалась деполяризация приблизительно до одинакового значения МППоколо –62 мВ (не показано). Если предположить, что электрогенный компонентМПП мог бы уменьшаться за счет изменения стехиометрии Na,K-АТФазы, тогдадолжно наблюдаться пропорциональное снижение вклада обеих ее изоформ, чтоне наблюдается в наших экспериментах.Чтобы оценить возможные системные (циркулирующие) факторы разгрузки,аналогичные эксперименты были проведены с диафрагмой тех же крыс, котораясохраняет двигательную активность в течение всего периода вывешивания.
Вдиафрагмальной мышце отмечено развитие деполяризации постсинаптическогорайона мембраны через 6 ч разгрузки, однако, без восстановления МПП через 12ч (рис. 5.8 В). Каких-либо изменений МПП внесинаптической мембраны, вотличие от m. soleus, не зарегистрировано (рис. 5.8 Г).Таким образом, электрогенная активность 2-изоформы Na,K-АТФазы вразных районах сарколеммы изменялась при разгрузке по-разному. Поскольку вовнесинаптическом районе электрогенный вклад 2-изоформы не изменялся впостоянно сокращающейся диафрагме, но был устойчиво снижен в неактивной m.soleus, можно предположить, что функционирование этого пула 2-изоформынапрямую зависит от двигательной активности. В то же время, снижениеэлектрогенной активности 2-изоформы в постсинаптическом районе обеихмышц независимо от их двигательной активности может указывать насуществование еще не известных дополнительных факторов разгрузки.138В части опытов после 6 ч разгрузки нерв, иннервирующий изолированную m.soleus, стимулировали с частотой 2 имп/с в течение 5 мин, что должно повышатьэлектрогенную активность Na,K-АТФазы (Hicks, McComas, 1989).
Сразу же послетакой стимуляции наблюдалась непродолжительная гиперполяризация мембраны,как в постсинаптическом, так и во внесинаптическом районах и наблюдалосьвосстановление МПП до уровня, близкого к контрольному. Эта гиперполяризацияблокировалась уабаином в концентрациях 100 нМ и 1 мкМ, что свидетельствует оеё реализации через активацию 2-изоформы Na,K-АТФазы (рис. 5.9 А, Б).Результаты этого эксперимента показывают, что даже такая кратковременнаяредкая стимуляция способна восстанавливать электрогенную активность 2изоформы, причем в обоих районах мембраны.Рис. 5.9. Роль двигательной активности в поддержании функционирования2-изоформы Na,K-АТФазы в постсинаптическом (А) и внесинаптическом (Б)районах сарколеммы m.
soleus крысы. После 6 ч разгрузки изолированную мышцустимулировали в течение 5 мин (нервная стимуляция, 2 имп/с). Величины МППобоих районов сарколеммы регистрировали до стимуляции и сразу после ееокончания при отсутствии в растворе уабаина (кружки), а также в присутствииуабаина в концентрациях 100 нМ (треугольники) и 1 мкМ (квадраты).Горизонтальные линии обозначает время присутствия уабаина в растворе;вертикальные – период стимуляции.
**p < 0.01 и *p < 0.05 по сравнению с139соответствующим значением в отсутствие уабаина. Количество мышц – по 6 дляА и Б, количество мышечных волокон для каждого среднего значения 111 – 129.ЭлектрогеннаяактивностьNa,K-АТФазывm.soleusпесчанки.Аналогичный подход к оценке электрогенной активности Na,K-АТФазы былиспользованвэкспериментахнапесчанках(регистрирациятолькововнесинаптическом районе мембраны). У контрольных песчанок электрогенныевклады α2- и α1-изоформ составили соответственно –6.8 ± 0.8 мВ и –5.4 ± 0.8 мВ;общий электрогенный вклад Na,K-АТФазы составил –12.2 ± 0.8 мВ.
Как и у крыс,при полном подавлении активности Na,K-АТФазы уабаином (500 мкМ) значениеМПП снижалось до уровня около –60 мВ (рис. 5.10 А).Рис. 5.10. Изоформ-специфическое влияние двигательной разгрузки на Na,KАТФазу в m. soleus песчанки. Показана электрогенная активность 1- и 2изоформ Na,K-АТФазы во внесинаптическом районе мембраны в контроле (А),через 3 суток (Б) и через 12 суток (В) разгрузки. Горизонтальная линияобозначает время присутствия уабаина в растворе; вертикальные стрелкипоказывают моменты добавления 1 мкМ и 500 мкМ уабаина. Столбцы справа –электрогенные вклады α1- (черные столбцы) и α2- (белые столбцы) изоформNa,K-АТФазы.
Контроль – 19 мышц, 547 волокон; 3 суток – 12 мышц, 369волокон; 12 суток – 12 мышц, 272 волокна.140После 3 суток разгрузки общая электрогенная активность Na,K-АТФазы и ееотдельных изоформ статистически значимо не изменялись по сравнению сконтролем (рис. 5.10 Б). Через 12 суток разгрузки общая электрогеннаяактивность Na,K-АТФазы уменьшилась по сравнению с контролем до –5.6 ± 1.0мВ, при этом электрогенные вклады α2- и α1-изоформ снизились до 1.2 ± 1.1 мВ и4.4 ± 1.1 мВ соответственно (рис. 5.10 В).Таким образом, у песчанки также наблюдается специфическое снижениеэлектрогенной активности α2-изоформы Na,K-АТФазы, но только на болеепоздних сроках разгрузки по сравнению с m. soleus крысы.Количество белка и экспрессия мРНК изоформ -субъединицы Na,KАТФазы.Возникаетфункционированиявопрос2-изоформыомеханизмеNa,K-АТФазыселективногопринарушениякратковременнойфункциональной разгрузке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
