Роль токов ионов калия в формировании трансмембранных потенциалов действия клеток синусно-предсердного узла мыши

• Автор: Гонотков, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Морфофункциональная характеристика

синусно-предсердного узла мыши

1.2 Особенности электрофизиологии ПД клеток ИВР СП-узла мыши

1.3 Роль активируемого гиперполяризацией тока Д в пейсмекерном

механизме

1.4 Роль чувствительного к 4-аминопиридину тока Д0 в пейсмекерном

механизме
1.5. Роль калиевого тока задержанного выпрямления в формировании автоматии
1.6. Влияние наружной концентрации калия на автоматии клеток СП-узла
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объект исследования
2.2 Система поддержания физиологической активности препаратов
синусно-предсердной области
2.3 Система регистрации потенциалов действия
2.4 Измерение и анализ параметров потенциалов действия
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Биофизические параметры трансмембранных потенциалов действия синусно-предсердной области
3.2 Эффекты ионов Сз+, блокатора тока Д, на потенциалы действия
клеток синусно-предсердной области
3.3. Эффекты ивабрадина, блокатора тока Д, на потенциалы действия клеток синусно-предсердной области
3.4 Эффекты 4-аминопиридина, блокатора тока 110, на потенциалы действия клеток синусно-предсердной области
3.5 Эффекты Е-4031, блокиратора тока 1кг, на потенциалы действия клеток синусно-предсердной области
3.6 Эффекты хроманола 293В, блокатора тока на потенциалы действия клеток синусно-предсердной области
3.7 Эффекты гипо- и гиперкалиевых растворов
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Электрофизиологические параметры Г1Д клеток СП-узла мыши
4.2 Функциональная роль активируемого гиперполяризацией тока Д
4.3 Функциональная роль тока, чувствительного к 4-аминопиридину
4.4 Функциональная роль быстрой составляющей калиевого тока
задержанного выпрямления 1щ
4.5 Существует ли ток, чувствительный к хроманолу 293В?
4.6 Эффекты [К+]0 на параметры ПД клеток СП-узла
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Синусно-предсердный узел (СП-узел) состоит из спонтанно сокращающихся клеток, которые задают ритм всего сердца. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, синдром слабости синусно-предсердного узла или нарушение функции ведущего центра автоматии сердца стал распространенным заболеванием среди взрослого населения (моложе 45 лет) и все чаще диагностируется у детей (от 1 до 12 мес.) [Adän et al., 2003]. В связи с этим изучение ионного механизма генерирования спонтанных потенциалов действия (ПД) клетками синусно-предсердного узла является одним из центральных вопросов электрофизиологии сердца.
За последнее десятилетие генетически модифицированные мыши стали удобной моделью для изучения электрофизиологии сердца. Были созданы многочисленные мутантные линии мышей с вызванными заболеваниями сердца, в том числе с наследственными нарушениями функции синусно-предсердного узла. С использованием мыши как модели получены новые знания о генетических, молекулярных и системных механизмах, которые участвуют в возникновении и поддержании сердечных аритмий, приводящих к остановке сердца [Ludwig et al., 2003; Stieber et al., 2003; Herrmann et al., 2011].
Несмотря на значительные успехи, в литературе имеется недостаточно информации об основных электрофизиологических параметрах потенциалов действия клеток синусно-предсердного узла контрольных мышей (wild-type) и она часто противоречива [Mangoni, Nargeot, 2001;Verheijck et al., 2001; Cho et al., 2003].
В настоящее время активно ведутся разработки лекарственных препаратов, воздействующих на клетки синусно-предсердного узла, для контроля частоты сердечных сокращений у людей, страдающих заболеваниями сердечнососудистой системы. Основное направление исследований сосредоточено на выяснении механизмов регуляции автоматии синусно-предсердного узла через ингибирование отдельных ионных токов. Поэтому изучение роли токов с участием

ионов калия в генерировании внутриклеточных потенциалов действия клеток синусно-предсердного узла является важной задачей электрофизиологии сердца.
Активируемый гиперполяризацией ток If обусловлен транспортом ионов Na~ и К+. У разных видов млекопитающих вклад тока If- в спонтанную активность синусно-предсердного узла оценивается от 3 до 30% [Vinogradova, Lakatta, 2009]. Однако физиологическая роль этого тока в генерации ПД синусно-предсердного узла мыши не изучена.
Выходящие калиевые токи играют важную роль в формировании фазы реполяризации и максимального диастолического потенциала (Емакс) ПД у клеток синусно-предсердной области. В последнее время наиболее интенсивно изучаются кратковременный ток 1,0 и ток задержанного выпрямления 1к, состоящий из быстрой 1Кг и медленной Iks составляющих [Boyett et al., 2000]. Однако участие этих токов в генерации потенциалов действия клеток синусно-предсердного узла мыши остается не выясненным.
Нарушение гомеостаза К' в плазме крови вызывает изменение работы калиевых каналов и влияет на длительность и амплитуду потенциала действия во времени [Yang et al., 1996]. Длительность медленной диастолической деполяризации и потенциала действия определяют частоту и силу сердечных сокращений. Использование модели с варьированием внеклеточного калия совместно с блока-торами отдельных калиевых токов позволит оценить вклад каждого отдельного калиевого тока в общую сумму тока ионов калия, которые участвуют в генерации потенциалов действия клеток синусно-предсердного узла мыши.
Цель и задачи исследования. Выявить роль основных токов с участием ионов калия в генерировании фаз ПД у клеток синусно-предсердного узла мыши.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Провести с помощью микроэлектродов идентификацию клеток СП-узла в области бифуркации его артерии. Определить основные электрофизиологические характеристики потенциалов действия разных типов клеток СП-области у мыши.

данные сохранялись и обрабатывались в программе PowerGraph Professional версия 3.3 (Dlsoft, РФ) (рис. 2.3.1).
Рис. 2.4.1. Схема считывания параметров потенциала действия: ДПД 20, 50, 90, 100 - длительность потенциала действия на уровне 20, 50, 90 и 100%-ной реполяризации соответственно; СД - спонтанная деполяризация; Ф4 - фаза 4; Ф0 - фаза 0; Емакс - максимальный диастолический потенциал.
Далее измеряли и анализировали следующие параметры потенциалов действия: амплитуда потенциала действия, максимальный диастолический потенциал (Емакс), спонтанная деполяризация, длительность пика потенциала действия на уровне 20 (ДПД20), 50 (ДПД50), 90 (ДПД20) и 100%-ной (ДПД10о) реполяризации, длительность медленной диастолической деполяризации (фаза 4), длительность общего цикла генерации потенциала действия (ОДПД), максимальная скорость нарастания потенциала действия в фазу 0 (с!У/скмакс), скорость фазы плато (У2), скорость фазы конечной реполяризации (У3) и средняя скорость диастолической деполяризации (УД. Границу между диастолической деполяризацией (фаза 4) и быстрой (фаза 0) определяли графически: строили касательные, а с точки их пересечения восстанавливали перпендикуляр (рис. 2.4.1) [Головко, 1989].
Значимость различий параметров потенциала действия определяли в программе ВЮБТАТ 4.03. Данные приведены как среднее арифметическое* стандартное отклонение. Использовали непараметрический критерий Вилкоксона для связанных выборок и И-критерий Манна-Уитни для несвязанных. Различия считали значимыми при р<0.05.