Диссертация (1144759), страница 26
Текст из файла (страница 26)
И – общая площадь концевых пластинок; К – интенсивностьфлуоресценции нХР на единицу площади; Л – интенсивность флуоресценции,соответствующая общей площади концевых пластинок. **р < 0.01 по сравнению сконтролем. Число концевых пластинок/мышц/крыс: контроль – 127/17/13;разгрузка 6 час – 146/18/13; разгрузка 12 час – 57/5/9.5.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВПроведенное исследование показывает, что 2-изоформа Na,K-АТФазыиграет особую роль в адаптации скелетной мышцы к снижению двигательнойнагрузки. Поддержание необходимого уровня МПП скелетных мышечныхволокон за счет активности Na,K-АТФазы имеет большое значение для многихфизиологическихпроцессов,включаяионныйгомеостазисигенерациюпотенциала действия.
Устойчивая деполяризация внесинаптической мембраныпри функциональной разгрузке может приводить к инактивации натриевыхканалов и снижению гарантийного фактора нервно-мышечной передачи (Wood,Slater, 2001; Кривой, 2016). Важно отметить, что локализованная в T-системе 2изоформа Na,K-АТФазы играет особую роль в поддержании мышечной функциипри утомляющей активности (DiFranco et al., 2015). Поэтому снижениеэлектрогеннойактивности2-изоформыNa,K-АТФазыидеполяризациямембраны мышечных волокон способны уменьшить мышечную возбудимость исократительные возможности мышц.158Молекулярныемеханизмырегуляции2-изоформыNa,K-АТФазывусловиях снижения двигательной активности во многом остаются неясными. Втакойрегуляциимогутучаствоватьразнообразныефакторы,напримерфосфолемман (FXYD1). Известно, что дефосфорилирование фосфолемманавмышечных клетках снижает аффинность внутриклеточных сайтов к ионам натрияи тем самым тормозит каталитическую активность Na,K-ATФазы (Pavlovic et al.,2013).
В то же время фосфорилирование фосфолеммана увеличивает аффинностьвнутриклеточных сайтов к ионам натрия, тем самым активируя работу Na,KATФазы (Geering, 2008). Анализ, проведенный нашим партнером по этой частиработы д-ром А.В. Чибалиным (Karolinska Institutet, Sweden), показал, чтоподавление 2-изоформы при разгрузке может быть объяснено увеличениемколичества фосфолеммана (белок FXYD1, регуляторная субъединица Na,KАТФазы) и усилением его ассоциации с 2-субъединицей Na,K-АТФазы, чтодолжно тормозить каталитическую активность фермента (Kravtsova et al., 2016).Известнотакже,чтоактивностьпротеинкиназыCснижаетсяпослекратковременной разгрузки задних конечностей (Pierno et al., 2007), а это, в своюочередь, может изменить состояние фосфорилирования -субъединиц Na,KАТФазы (Walaas et al., 1994; Mahmmoud, Cornelius, 2002).Регулятором активности Na,K-АТФазы может также выступать входящий вклетку натрий, повышение концентрации которого усиливает экспрессию Na,KАТФазы (Clausen, 2003).
В качестве регулятора Na,K-АТФазы может такжерассматриваться АМФ-активируемая протеинкиназа (AMPK), контролирующаяэнергетический баланс клетки (Hardie et al., 2016), этот вопрос подробнее будетрассмотрен нами далее.В ходе работы нами впервые установлено, что даже кратковременноеснижение двигательной активности нарушает не только функционирование 2изоформы Na,K-АТФазы, но и распределение холестерина и структуру липидныхрафтов мембраны.159Нормальнаясегрегациялипидныхфазплазматическоймембранынеобходима для поддержания ее текучести, кривизны, транспортной функцииионных каналов и насосов, а также компартментализации регуляторныхмолекулярных комплексов.
В частности, богатые холестерином мембранныедомены (липидные рафты и кавеолы) образуют каркасы для сборки множествасигнальных комплексов (Pani, Singh, 2009; Levitan et al., 2014; Cornelius et al.,2015). Ряд нейродегенеративных заболеваний связан с нарушениями целостностилипидных рафтов (Petrov et al., 2016).Наши данные свидетельствуют о том, что стабильность липидных рафтоврегулируется двигательной активностью скелетных мышц. Молекулярныемеханизмы такой регуляции неясны. Сообщается, что функциональная разгрузка(6 – 12 ч) изменяет цитоскелет и поперечную жесткость m. soleus крысы черезнемышечные альфа-актинины (Ogneva et al., 2014).
Это может быть факторомвлияния на структуру липидных рафтов, поскольку субмембранный актиновыйцитоскелет важен для их стабильности (Owen et al., 2012). Однако мы полагаем,что ведущую роль все-таки играет реципрокное взаимодействие между 2изоформой Na,K-АТФазы и холестерином, описанное нами в главе 3.Молекулярные механизмы регуляции Na,K-АТФазы окружающими еелипидами и, прежде всего, холестерином описаны достаточно подробно (Haviv etal., 2013; Cornelius et al., 2015; Habeck et al., 2015). Предполагается, что средивозможных конформационных состояний Na,K-АТФазы, наиболее вероятным сточки зрения взаимодействия с липидами является состояние E2 (Habeck et al.,2015).
Примечательно, что уабаин ингибирует транспортную активность Na,KАТФазы путем стабилизации фермента в этой конформации. Эти факты вместе срезультатами данного исследования позволяют предположить, что ведущую рольво взаимодействия между холестерином и 2-изоформой Na,K-АТФазы играет E2конформация фермента. При этом все-таки остается открытым вопрос,индуцирует ли снижение активности 2-изоформы при разгрузке нарушение160липидных рафтов, или наоборот, дестабилизация липид-упорядоченной фазымембраны снижает активность 2-изоформы.Механизмы нарушения структуры липидных рафтов при разгрузке во многомостаются неясными и требуют дальнейшего анализа. В частности, как совсемнедавно показано, наблюдаемые эффекты, возможно, реализуются при участиицерамидов и сфингомиелиназы (Брындина и др., 2014; Bryndina et al., 2018).Следует отметить, что деполяризация плазмалеммы сама по себе можетиндуцировать реорганизацию мембранных фосфолипидов (Zhou et al., 2015).Поэтому существует вероятность, что функциональная разгрузка мышцы,вызывающая снижение активности 2–изоформы Na,K-АТФазы и деполяризациюсарколеммы, может изменять липидное строение мембраны.Важно, что двигательная разгрузка вызывает не только функциональныенарушения 2-изоформы Na,K-АТФазы, снижение уровня холестерина идестабилизацию липидной фазы мембраны, но также изменение распределениянХР и структуры концевой пластинки.
В качестве основного в наблюдаемыхструктурно-функциональных нарушениях фактора мы рассматриваем АМФактивируемую протеинкиназу (AMP-activated protein kinase, AMPK), котораяявляется важнейшим фактором регулирования метаболизма скелетных мышц,процессов транскрипции, аутофагии и др., включая механизмы поддержанияструктуры нервно-мышечного соединения (Nishimune et al., 2014; Carnio et al.,2014; Cervero et al., 2016). Показана также роль АМРК в регуляции уровнямембранного холестерина (Ambery et al., 2017) и Na,K-АТФазы (Benziane et al.,2012). По данным д-ра А.
В. Чибалина уровень фосфорилирования AMРK вкамбаловидной мышце крысы существенно снижен через 6 – 12 час разгрузки инаблюдается усиление аутофагии, AMPK-зависимого фактора, являющегосярегулятором структуры нервно-мышечного соединения (Carnio et al., 2014).Аналогичное снижение уровня фосфорилирования AMРK наблюдается через 1сутки разгрузки (Vilchinskaya et al., 2017), что подтверждает устойчивость этогоэффекта в неактивной мышце.161ГЛАВА 6.
КАРДИОТОНИЧЕСКИЕ СТЕРОИДЫ И СОКРАТИТЕЛЬНАЯФУНКЦИЯ6.1. ВВЕДЕНИЕ6.1.1. Кардиотонические стероиды как специфическиеингибиторы Na,K-АТФазыВнеклеточныеучастки-субъединицыNa,K-АТФазыформируютспецифический рецептор для дигиталисоподобных сердечных гликозидов(кардиотонических стероидов, КТС), широко применяемых в терапии сердечнососудистых заболеваний.
КТС – это вещества растительного и животногопроисхождения, являющиеся специфическими ингибиторами Na,K-АТФазы иимеющие сходную стероидную структуру (Blaustein, 1993; Scheiner-Bobis,Schoner, 2001; Mijatovic et al., 2007; Lingrel, 2010). При больших концентрацияхКТСвысокотоксичны,однако,втерапевтическихдозахобладаюткардиотоническим действием за счет положительного инотропного эффекта всердечной мышце.Использование экстрактов наперстянки (Digitalis) впервые описано болеетрехсот лет назад. Это растение нашло применение в качестве лекарственногосредства в народной медицине Ирландии, далее лекарство распространилось наевропейский континент.
До середины XVI столетия наперстянка не привлекалавнимание врачей. Неумелое применение такого ядовитого лекарственногосредства вызвало массу тяжелых отравлений, зачастую оканчивавшихсясмертельным исходом. В 1785 г. молодой врач В. Уайтеринг из Шотландии издалкапитальный труд о медицинском применении наперстянки, явившийся итогомего десятилетней работы. В своем труде Уайтеринг сообщал о необходимостиприменения небольших доз наперстянки и рекомендовал этот препарат длялечения различных заболеваний сердечно-сосудистой системы и нарушенийводно-солевого баланса. Древние египтяне, греки и римляне применяли162препараты, обладающие подобным лекарственным действием, приготовленные изморского лука (Scilla maritima).
В восточной медицине использовали препаратыизкожныхжелезжаб,например,Bufomarinus.Впоследствиибылоидентифицировано действующее начало экстракта из дигиталиса и ряда другихрастений, которое представляет собой группу веществ (сердечных гликозидов),называемых в настоящее время КТС (дигоксин, дигитоксин, уабаин, строфантин,буфалин и др.). Все эти лиганды имеют сходную стероидную структуру иявляются специфическими ингибиторами Na,K-АТФазы (обзоры: Blaustein, 1993;Doris, Bagrov, 1998; Schoner, 2002; Mijatovic et al., 2007; Bagrov et al., 2009).Растения,продуцирующиеКТС,имеютширокоегеографическоераспространение.
Виды рода Digitalis (Digitalis purpurea L., Digitalis lanata Ehrh.),синтезирующие дигоксин, произрастают в умеренных широтах, другие видырастут в тропиках. Например, в тропической Африке и Юго-Восточной Азиираспространены растения семейства кутровых (Apocynaceae), они продуцируютКТС карденолидной природы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
