Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование

На компьютерной модели гладкомышечной клетки (ГМК) детрузора мочевого пузыря (ДМП) с соответствующим набором ионных каналов и внутриклеточных сигнальных механизмов исследовали влияния ионотропного пуринового (Р-) и метаботропного мускаринового (М-) компонентов парасимпатического стимула на мембран...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Коченов, А.В., Корогод, С.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2016
Schriftenreihe:	Нейрофизиология
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148152
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование / А. В. Коченов, С. М. Корогод // Нейрофизиология. - 2016. - Т. 48, № 1. - С. 3-13. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-148152
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1481522019-03-06T14:48:48Z Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование Коченов, А.В. Корогод, С.М. На компьютерной модели гладкомышечной клетки (ГМК) детрузора мочевого пузыря (ДМП) с соответствующим набором ионных каналов и внутриклеточных сигнальных механизмов исследовали влияния ионотропного пуринового (Р-) и метаботропного мускаринового (М-) компонентов парасимпатического стимула на мембранный потенциал клетки и концентрацию Са²⁺ в ней ([Са²⁺]i ). Р- и М-компоненты стимула имитировались соответственно увеличением проводимости Р2Х-рецепторных каналов мембраны ГМК (GP2X) и проницаемости кальциевых каналов саркоплазматического ретикулума, активируемых инозитолтрифосфатом (PIP3); учитывалось, что IP3 является конечным звеном метаботропной цепи, идущей от М3-холинорецепторов. Величины GP2X и PIP3, латентные периоды (ЛП) их активации и соотношения этих параметров были подобраны так, чтобы приложение одиночного стимула вызывало в ГМК ответ с Р- и М-компонентами, близкими к таковым у прототипа. Величина и ЛП М-компонента концентрационного ответа (кальциевого транзиента) в норме были значительно больше, чем аналогичные параметры Р-компонента; М-компонент сопровождался генерацией потенциала действия (ПД) с характерными для прототипа следовыми процессами. Уменьшение PIP3, имитировавшее дефицит М3-рецепторов в ряде патологических состояний, приводило к уменьшению электрического и концентрационного ответов ГМК вплоть до прекращения генерации ПД и изменений [Са²⁺]i . В таком состоянии значительное увеличение GP2X могло обеспечивать увеличение [Са²⁺]i до значений, близких к нормальным. Использование парной парасимпатической стимуляции с разными межстимульными интервалами ∆Т позволяло получать ситуации, когда М-ответу на действие первого стимула (М1) предшествовал Р-ответ на предъявление второго стимула (Р2) с коротким варьируемым интервалом. Применение такой стимуляции при определенных значениях ∆Т и проводимости пуринергических каналов GP2X позволяло компенсировать ослабление М-компонента за счет его взаимодействия с Р-компонентом, вызванным нанесением второго стимула. Таким образом, в клинической практике патологическое ослабление М-компонента эффекта парасимпатической стимуляции может быть компенсировано (по крайней мере частично) путем применения пуриномиметиков и использования парных раздражений. На комп’ютерній моделі гладеньком’язової клітини (ГМК) детрузора сечового міхура (ДСМ) із відповідним набором іонних каналів та внутрішньоклітинних сигнальних механізмів досліджували впливи іонотропного пуринового (Р-) і метаботропного мускаринового (М-) компонентів парасимпатичного стимулу на мембранний потенціал клітини і концентрацію Са²⁺ у ній ([Са²⁺]i ). Р- і М-компоненти стимулу імітувалися відповідно збільшенням провідності Р2Хрецепторних каналів мембрани ГМК (GP2X) і проникності кальцієвих каналів саркоплазматичного ретикулума, які активуються інозитолтрифосфатом (PIP3); враховувалося, що IP3 є кінцевою ланкою метаботропного ланцюга, котрий іде від М3-холінорецепторів. Величини GP2X і PIP3, латентні періоди (ЛП) їх активації та співвідношення цих параметрів були підібрані так, щоби прикладання поодинокого стимулу викликало в ГМК відповідь із Р- і М-компонентами, близькими до таких у прототипу. Величина і ЛП М-компонента концентраційної відповіді (кальцієвого транзієнта) в нормі були значно більшими, ніж аналогічні параметри Р-компонента; М-компонент супроводжувався генерацією потенціалу дії (ПД) із характерними для прототипу слідовими процесами. Зменшення PIP3, що імітувало дефіцит М3-рецепторів у низці патологічних станів, призводило до зменшення електричної і концентраційної відповідей ГМК аж до припинення генерації ПД і змін [Са²⁺]i . У такому стані значне збільшення GP2X могло забезпечувати збільшення [Са²⁺]i до значень, близьких до нормальних. Застосування парної парасимпатичної стимуляції з різними міжстимульними інтервалами ∆Т дозволяло отримувати ситуації, коли М-відповіді на дію першого стимулу (М1) передувала Р-відповідь на прикладання другого стимулу (Р2) з коротким змінюваним інтервалом. Використання такої стимуляції при певних значеннях ∆Т і провідності пуринергічних каналів GP2X дозволяло компенсувати послаблення М-компонента за рахунок його взаємодії із Р-компонентом, що був викликаний дією другого стимулу. Таким чином, у клінічній практиці патологічне послаблення М-компонента ефекту парасимпатичної стимуляції може бути компенсовано (принаймні частково) за рахунок застосування пуриноміметиків та використання парних подразнень. On a computer model of a smooth muscle cell (SMC) of the urinary bladder detrusor (UBD) having a corresponding set of ion channels and intracellular signaling mechanisms, we investigated the influence of ionotropic (purine, P) and metabotropic (muscarinic, M) components of the parasympathetic stimulus on the membrane potential of the cell and Ca²⁺ concentration inside it ([Ca²⁺]i). 2016 Article Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование / А. В. Коченов, С. М. Корогод // Нейрофизиология. - 2016. - Т. 48, № 1. - С. 3-13. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148152 577.3: 51-76 ru Нейрофизиология Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	На компьютерной модели гладкомышечной клетки (ГМК) детрузора мочевого пузыря (ДМП) с соответствующим набором ионных каналов и внутриклеточных сигнальных механизмов исследовали влияния ионотропного пуринового (Р-) и метаботропного мускаринового (М-) компонентов парасимпатического стимула на мембранный потенциал клетки и концентрацию Са²⁺ в ней ([Са²⁺]i ). Р- и М-компоненты стимула имитировались соответственно увеличением проводимости Р2Х-рецепторных каналов мембраны ГМК (GP2X) и проницаемости кальциевых каналов саркоплазматического ретикулума, активируемых инозитолтрифосфатом (PIP3); учитывалось, что IP3 является конечным звеном метаботропной цепи, идущей от М3-холинорецепторов. Величины GP2X и PIP3, латентные периоды (ЛП) их активации и соотношения этих параметров были подобраны так, чтобы приложение одиночного стимула вызывало в ГМК ответ с Р- и М-компонентами, близкими к таковым у прототипа. Величина и ЛП М-компонента концентрационного ответа (кальциевого транзиента) в норме были значительно больше, чем аналогичные параметры Р-компонента; М-компонент сопровождался генерацией потенциала действия (ПД) с характерными для прототипа следовыми процессами. Уменьшение PIP3, имитировавшее дефицит М3-рецепторов в ряде патологических состояний, приводило к уменьшению электрического и концентрационного ответов ГМК вплоть до прекращения генерации ПД и изменений [Са²⁺]i . В таком состоянии значительное увеличение GP2X могло обеспечивать увеличение [Са²⁺]i до значений, близких к нормальным. Использование парной парасимпатической стимуляции с разными межстимульными интервалами ∆Т позволяло получать ситуации, когда М-ответу на действие первого стимула (М1) предшествовал Р-ответ на предъявление второго стимула (Р2) с коротким варьируемым интервалом. Применение такой стимуляции при определенных значениях ∆Т и проводимости пуринергических каналов GP2X позволяло компенсировать ослабление М-компонента за счет его взаимодействия с Р-компонентом, вызванным нанесением второго стимула. Таким образом, в клинической практике патологическое ослабление М-компонента эффекта парасимпатической стимуляции может быть компенсировано (по крайней мере частично) путем применения пуриномиметиков и использования парных раздражений.
format	Article
author	Коченов, А.В. Корогод, С.М.
spellingShingle	Коченов, А.В. Корогод, С.М. Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование Нейрофизиология
author_facet	Коченов, А.В. Корогод, С.М.
author_sort	Коченов, А.В.
title	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование
title_short	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование
title_full	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование
title_fullStr	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование
title_full_unstemmed	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование
title_sort	влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование
publisher	Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
publishDate	2016
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148152
citation_txt	Влияние соотношения метаботропного и ионотропного компонентов парасимпатического действия на возбудимость гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря: модельное исследование / А. В. Коченов, С. М. Корогод // Нейрофизиология. - 2016. - Т. 48, № 1. - С. 3-13. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
series	Нейрофизиология
work_keys_str_mv	AT kočenovav vliâniesootnošeniâmetabotropnogoiionotropnogokomponentovparasimpatičeskogodejstviânavozbudimostʹgladkomyšečnojkletkidetruzoramočevogopuzyrâmodelʹnoeissledovanie AT korogodsm vliâniesootnošeniâmetabotropnogoiionotropnogokomponentovparasimpatičeskogodejstviânavozbudimostʹgladkomyšečnojkletkidetruzoramočevogopuzyrâmodelʹnoeissledovanie
first_indexed	2025-07-12T18:28:04Z
last_indexed	2025-07-12T18:28:04Z
_version_	1837466791959330816
fulltext	NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 1 3 УДК 577.3: 51-76 А. В. КОЧЕНОВ1,2, С. М. КОРОГОД1 ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕТАБОТРОПНОГО И ИОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТОВ ПАРАСИМПАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НА ВОЗБУДИМОСТЬ ГЛАДКОМЫШЕЧНОЙ КЛЕТКИ ДЕТРУЗОРА МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ: МОДЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ Поступила 28.06.14 На компьютерной модели гладкомышечной клетки (ГМК) детрузора мочевого пузыря (ДМП) с соответствующим набором ионных каналов и внутриклеточных сигнальных механизмов исследовали влияния ионотропного пуринового (Р-) и метаботропного мус- каринового (М-) компонентов парасимпатического стимула на мембранный потенциал клетки и концентрацию Са2+ в ней ([Са2+]i). Р- и М-компоненты стимула имитировались соответственно увеличением проводимости Р2Х-рецепторных каналов мембраны ГМК (GP2X) и проницаемости кальциевых каналов саркоплазматического ретикулума, активи- руемых инозитолтрифосфатом (PIP3); учитывалось, что IP3 является конечным звеном метаботропной цепи, идущей от М3-холинорецепторов. Величины GP2X и PIP3, латент- ные периоды (ЛП) их активации и соотношения этих параметров были подобраны так, чтобы приложение одиночного стимула вызывало в ГМК ответ с Р- и М-компонентами, близкими к таковым у прототипа. Величина и ЛП М-компонента концентрационного ответа (кальциевого транзиента) в норме были значительно больше, чем аналогичные параметры Р-компонента; М-компонент сопровождался генерацией потенциала дей- ствия (ПД) с характерными для прототипа следовыми процессами. Уменьшение PIP3, имитировавшее дефицит М3-рецепторов в ряде патологических состояний, приводило к уменьшению электрического и концентрационного ответов ГМК вплоть до прекраще- ния генерации ПД и изменений [Са2+]i. В таком состоянии значительное увеличение GP2X могло обеспечивать увеличение [Са2+]i до значений, близких к нормальным. Исполь- зование парной парасимпатической стимуляции с разными межстимульными интерва- лами ∆Т позволяло получать ситуации, когда М-ответу на действие первого стимула (М1) предшествовал Р-ответ на предъявление второго стимула (Р2) с коротким варьи- руемым интервалом. Применение такой стимуляции при определенных значениях ∆Т и проводимости пуринергических каналов GP2X позволяло компенсировать ослабление М-компонента за счет его взаимодействия с Р-компонентом, вызванным нанесением второго стимула. Таким образом, в клинической практике патологическое ослабление М-компонента эффекта парасимпатической стимуляции может быть компенсировано (по крайней мере частично) путем применения пуриномиметиков и использования пар- ных раздражений. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: математическая модель, гладкомышечная клетка (ГМК), детрузор мочевого пузыря (ДМП), парасимпатическая стимуляция, пуринорецеп- торы, мускариновые холинорецепторы, внутриклеточный кальций. 1 Днепропетровское отделение Международного центра молекулярной физиологии НАН Украины (Украина). 2 Государственное учреждение «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины» (Украина). Эл. почта: kochenov_artem@yahoo.com (А. В. Коченов); dnipro@biph.kiev.ua (С. М. Корогод). NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 14 А. В. КОЧЕНОВ, С. М. КОРОГОД ВВЕДЕНИЕ Опорожнение мочевого пузыря (МП) обеспечива- ется сокращением гладкомышечных клеток (ГМК) его детрузора (ДМП) в результате поступления импульсации по парасимпатическим нервным во- локнам. Возбуждение и сокращение ГМК ДМП связано с повышением концентрации цитозольно- го Са2+ ([Са2+]i), что обеспечивается коактивацией мембранных ионотропных Р2Х-пуринорецепторов и метаботропных мускариновых М2/М3- холинорецепторов под действием выделяемых па- расимпатическими эфферентами АТФ и ацетилхо- лина соответственно [1]. Согласно существующим представлениям, пуриновый (Р-) путь – это откры- вание Р2Х-рецепторных каналов деполяризую- щего тока, генерация возбуждающего потенциала нервно-мышечного соединения (excitatory junction potential) и активация кальциевого тока L-типа, пе- реносящего Са2+ из внешней среды [2, 3]. Мускари- новый же путь (М-путь) – это цепь биохимических реакций, конечным продуктом которых являет- ся инозитол-3-фосфат (IP3). Действие последнего ведет к открыванию IP3-чувствительных каналов саркоплазматического ретикулума (СР), в результа- те чего Са2+ высвобождается из депо и выходит в цитозоль. Повышение [Са2+]i обеспечивает иници- ацию сокращения ГМК и, параллельно, активацию кальцийзависимых каналов хлорного тока, что уси- ливает деполяризацию клеточной мембраны [4]. Интенсивные исследования упомянутых процес- сов пока не дали исчерпывающего ответа на вопрос об относительных вкладах М- и Р-путей в сокра- щение ГМК ДМП [5, 6]. Подобная ситуация обу- словлена тем, что одновременная регистрация ме- ханического, электрического и концентрационного ответов ГМК в натурном эксперименте практически невозможна из-за очевидных методических ограни- чений. Кроме того, опыты, направленные на раз- решение упомянутого вопроса, ставились на жи- вотных разных видов [7], различного возраста [8] и с отсутствием или наличием патологий [9, 10]. Известно, что М-компонент сократительного отве- та ГМК ДМП (далее М-ответ) на действие одиноч- ного парасимпатического стимула характеризуется приблизительно на порядок бóльшими латентным периодом (ЛП) и величиной, чем соответствую- щие параметры Р-компонента (далее Р-ответа) [5, 6, 11]. Относительный вклад Р-компонента (3–5 % в норме) несколько увеличивается с воз- растом [1, 12]; при наличии патологии (напри- мер, при интерстициальном цистите, обструк- ции и нейропатии МП) он может достигать 40 % [1, 13]. Одной из причин меньшего, чем в норме, преобладания М-компонента может быть дефицит М2/М3-рецепторов. Подобный дефицит наблюда- ется при врождённых пороках развития у детей (атрезии прямой кишки и экстрофии МП–тотальной эписпадии) [14, 15]. Причинами нарушений соотно- шения Р- и М-компонентов могут быть недостаточ- ная продукция ацетилхолина или, наоборот, чрез- мерная продукция АТФ (что наблюдается в случае воспаления МП [16]). Возможной причиной пред- ставляется также увеличение экспрессии пуриноре- цепторов, однако данные о подобной молекулярной патологии ДМП отсутствуют. Очевидно, что упомянутые выше ограничения, с которыми встречаются натурные эксперименты, могут быть в существенной степени преодолены в вычислительных экспериментах на моделях ГМК ДМП. С использованием такого подхода становят- ся возможными варьирование в широких пределах интенсивностей и временны́х характеристик ио- нотропного и метаботропного действия и сравне- ние развивающихся одновременно электрических и концентрационных процессов в ГМК. В настоящей работе на модели ГМК ДМП [17] мы исследовали особенности электрических и кон- центрационных событий, инициируемых в этих клетках действием парасимпатических стимулов с разными соотношениями М- и Р-компонентов. Данные компоненты представлены соответствен- но величиной проводимости Р2Х-рецепторных ка- налов сарколеммы и уровнем проницаемости IP3- чувствительных каналов СР. При этом в центре внимания были условия, способствующие синергии ионотропного и метаботропного компонентов пара- симпатического действия. Подобный аспект пред- ставляется особо важным для выяснения возмож- ных путей компенсации сократительной функции ГМК в случае молекулярной патологии рецепторов нервно-мышечного соединения. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ Исследования были выполнены на разработанной нами в программной среде «NEURON» и подроб- но описанной ранее модели ГМК ДМП [17, 18]. М- и Р-компоненты парасимпатического стимула представлялись параметрическими воздействиями на модель – увеличением удельных величин, со- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 1 5 ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕТАБОТРОПНОГО И ИОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТОВ ответственно, проницаемости IP3-чувствительных каналов СР (PIP3, с-1), отнесенной к единице дли- ны клетки, и максимальной проводимости Р2Х- рецепторных каналов (GP2X, мкСм/см2) [17]. Раз- мерность величины PIP3 (с -1), которая эквивалентна константе скорости освобождения Са2+ из СР, сле- дует из уравнения измеряемой в моль/см2·с плот- ности молярного потока вещества ΦIP3= –Р* IP3·∆с, где Р* IP3 (см/с) – проницаемость IP3-чуствительных каналов единицы поверхности СР, ∆с=([Ca2+]depo – – [Ca2+]i) – разность концентраций Са2+ в СР и ци- тозоле (М=моль/см3) и уравнением, описывающим вклад в изменение d[Ca2+]i/dt (М/с) со стороны пол- ного потока Са2+, JIP3 (моль/с), через поверхность СР площадью S (см2) в циотозоль объемом V (см3), т.е. d[Ca2+]i/dt = JIP3 = ΦIP3·(S/V) = Р* IP3·(S/V) ·∆с так что удельная величина PIP3 = Р* IP3·(S/V) с точ- ностью до постоянного геометрического множи- теля S/V (см-1) равна физической проницаемости Р* IP3 (см/с)· и измеряется в с-1 (см·с-1·см-1). Измене- ния GP2X и PIP3 имели вид асимметричных колоколо- образных импульсов, которые описывались так на- зываемой альфа-функцией [18] с параметрами t0 и ts, определяющими, соответственно, момент нача- ла и временной ход нарастания и спада импульса. При одинаковых значениях ts = tsР2Х= tsIP3 = 0.8 мс импульс достигал максимума через 0.8 мс и длился около 8 мс. Задержка М-компонента относительно Р-компонента определялась разностью их ЛП ∆t0= = t0P2X – t0IP3. Исходное значение этой задержки устанавливали равным 70 мс (соответственно дан- ным литературы [4, 5, 10]). РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Ответы ГМК на действие одиночного парасим- патического стимула при разных амплитудно- временны́х соотношениях М- и Р-компонентов. Действие одиночного парасимпатического стимула с разделенными интервалом ∆t0 Р- и М-компонента- ми, GP2X и PIP3 (далее Р- и М-стимулы) вызывало в ГМК сопряженные электрический и концентраци- онный ответы, каждый из которых имел соответ- ственно Р- и М-компоненты (далее Р- и М-ответы) (рис. 1). Ответ, вызванный предъявлением стимула с параметрами GP2X = 76.6 мкСм/см2, PIP3 = 14 с-1 и ∆t0 = 70 мс (А), был принят в качестве эталонно- го для последующих сравнительных исследований. При указанном выборе параметров стимула резуль- тирующий ответ модельной ГМК отображал опи- санные в литературе существенные особенности прототипа – значительно бóльшие ЛП М-ответа и величину связанного с ним кальциевого транзи- ента (основного фактора, определяющего сокра- щение ГМК) по сравнению с аналогичными пара- метрами Р-ответа. Если величины GP2X и PIP3 были неизменными, М-ответ зависел от фазы Р-ответа, на которую он приходился, а значит и от задержки ∆t0 – легко варьируемого параметра модели. При указанных выше исходных параметрах сти- мула М-ответ развивался после окончания Р-ответа (рис. 1, А, серая кривая) и потому не испытывал влияния последнего. Р- и М-компоненты элек- трического ответа включали в себя начальные де- поляризационные пики длительностью 10.65 и 29.0 мс (время достижения максимумов приблизи- тельно 3.0 и 11.65 мс) соответственно. В данном случае М-пик был фактически потенциалом дей- ствия (ПД) амплитудой 60.6 мВ. Р- и М-пики со- провождались следовыми гиперполяризацией (дли- тельность 8.32 и 50.4 мс) и деполяризацией (18.68 и 93.02 мс). Вызванные действием того же стимула концентрационные Р- и М-ответы (A, внизу, серая кривая) общей длительностью приблизительно 67 и 1500 мс соответственно также имели вид пиков с быстрым нарастанием и медленным спадом [Ca2+]i к базальному уровню, причем М-пик (295 мкМ) мно- гократно (на порядки) превышал Р-пик (0.138 мкМ). Если задержку ∆t0 уменьшали до 15, 5 и 2 мс, то М-стимул приходился соответственно, на фазу сле- довой гиперполяризации (Б), нисходящую фазу и вершину (В) деполяризационного пика Р-ответа. В данном случае электрические М- и Р-ответы сум- мировались нелинейно: максимальное значение результирующего ответа (М&P) было меньше ал- гебраической суммы максимальных значений этих компонентов, наблюдавшихся при их полном раз- делении, т. е. (М&P)/(М + Р) < 1 (Г). Если упомя- нутые выше проводимость и задержка оставались прежними (GP2X = 76.6 мкСм/см2 и ∆t0 = 70 мс), уменьшение проницаемости P IP3 на 5, 15, 25 и 35 % (до 13.26, 11.792, 10.318 и 8.844 с-1), модели- рующее частичный дефицит М-холинорецепторов, приводило к резкому снижению пиковых значений электрического и концентрационного М-ответов (Д, Е). Зависимость пика электрического М-ответа от величины PIP3 (Д, серая линия) хорошо аппрокси- мировалась двойной экспоненциальной функцией: NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 16 А. В. КОЧЕНОВ, С. М. КОРОГОД Р и с. 1. Электрические и концентрационные ответы модельной гладкомышечной клетки (ГМК) на приложение одиночных па- расимпатических стимулов при разных значениях интенсивностей Р- и М-компонентов и временнóй задержки (∆t0) между ними. А–В – изменения мембранного потенциала (мВ) – I и кальциевые транзиенты (изменения [Ca2+]i, мкМ – II), которые вызваны приложением стимулов с Р- и М-компонентами (указаны стрелками), разделенными задержкой ∆t0 = 70 (А), 15 (Б) или 2 (В) мс, для четырех комбинаций интенсивности: GP2X = 76.6 мкС/см2 и PIP3= 14 с-1 (1), GP2X = 153.2 мкС/см2 и PIP3 = 13.26 с-1 (2), GP2X = мВ А Г Д Е I I I II II II Б В мВ мкМ Р М 10 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0 70 60 50 40 30 20 10 4 6 8 10 12 0 14.00 14.00 300 250 200 150 100 50 0 0.8 0.9 1.0 1.1 13.26 13.26 11.79 11.79 10.32 10.32 8.84 8.84 c–1 c–1 c–1 c–1 мВ мкМ мкМ мВ 2 4 6 8 10 12 14 мс 10 4 4 4 1 1 1 2 2 2 100 мс 50 мс 50 мс 2 мкМ М&P/(M+P) 2 мс Δt0=70 мс 3 3 3 3 2 1 0 0 -4 -4 -18 -18 -32 -32 -46 -46 -60 -60 Δt0=15 мс Δt0= 0 2 (1) (2) (3) (4) 15 70 мс Δt0=2 мс 1 мкМ 1 мкМ 5 мс 4 мс мкМ 3 2 1 0 0 0 Р Р М М мВ 10 -4 -18 -32 -46 -60 мкМ 3 2 1 0 Δt0= 0 2 (1) (2) (3) (4) 15 70 мс (продолжение на стр. 7) NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 1 7 ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕТАБОТРОПНОГО И ИОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТОВ f(PIP3) = 2.5 + 102.36·exp(–0.95418·P IP3) – 44.412· ·exp(–0.95418·PIP3) со среднеквадратическим откло- нением s = 0.00019. Особый интерес для нас представляло выясне- ние возможностей восстановления величины каль- циевого транзиента, ослабленного вследствие сни- жения эффективности М-стимула. В последующих вычислительных экспериментах рассматривали та- кую возможность, вводя усиление ионотропного действия, т. е. увеличивая P-стимул (GP2X). Такое увеличение имитировало эффект использования пуриномиметиков или компенсационное увеличе- ние количества пуринорецепторов при фиксиро- ванной задержке ∆t0 (70 мс). В случае 5 %-ного ослабления М-стимула (P IP3 = 13.26 с-1) двукрат- ное увеличение GP2X (до 153.2 мкСм/см2) не при- водило к заметному восстановлению кальциевого транзиента (пиковое значение [Са2+]i не превышало 31.765 мкМ), поскольку при упомянутой задерж- ке ∆t0 = 70 мс Р-ответ полностью заканчивался пе- ред началом М-ответа (pис. 1, А, 2). При 15 %-ном ослаблении PIP3 четырёхкратное увеличение GP2X (до 306.4 мкСм/см2) вызывало продолжительную (>150 мс) деполяризацию (А, 3), сопровождав- шуюся повышением пиковой [Са2+] i с 0.124 до 0.698 мкМ. Эта деполяризация хотя и обеспечива- ла активацию каналов входящего кальциевого тока, все же не достигала уровня ПД. К моменту начала М-ответа кальциевые каналы L-типа были инакти- вированы на ~51 % (в основном за счет кальций- зависимой инактивации), а потенциалзависимая инактивация кальциевых каналов Т-типа состав- ляла всего ~5.5 %, так что увеличение [Ca2+] i (с максимумом 2.75 мкМ), активирующее деполяри- зационный ток через кальцийзависимые хлорные каналы, происходило в основном за счёт высво- бождения Ca2+ из депо СР. Воздействие шестикрат- но увеличенного Р-стимула (GP2X = 459.6 мкСм/см2) уже само по себе вызывало ПД амплитудой 70 мВ. В данном случае и электрическая, и концентраци- онная составляющие ослабленного М-ответа, при- ходившегося на окончание следовой гиперполяри- зации Р-ответа, существенно не изменялись (А, 4). При задержке ∆t0, уменьшенной до 15 мс, воздей- ствие парасимпатического стимула с компонентами PIP3= 14 с-1 и GP2X= 76.6 мкСм/см2 вызывало М-ответ, который приходился на фазу следовой гиперполяри- зации Р-ответа. В этом случае пиковые сдвиги мем- бранного потенциала и [Ca2+]i были практически та- кими же, как и в условиях исходной ∆t0 = 70 мс (рис. 1, Б, 1). Разницы составляли менее 1 мВ для электрического и около 2.5 мкМ для концентраци- онного компонентов результирующего ответа. Раз- деленные упомянутой выше задержкой ∆t0 = 15 мс Р-стимул, увеличенный до GP2X = 153.2 мкСм/см2, и М-стимул, уменьшенный до PIP3 = 13.26 с-1, об- условливали результирующий ответ (Б, 2) с гораз- до более высокими пиковыми значениями как де- поляризации мембраны (40.81 мВ), так и [Ca2+] i (146 мкМ). Это соответствует частичной компен- сации эффекта ослабления М-стимула. При PIP3 = = 11.792 с-1 и GP2X = 306.4 мкСм/см2 результирующий электрический ответ ГМК имел несколько бóльшую, чем при ∆t0 = 70 мс, амплитуду (на ~2.05 мВ). В то же время пиковое значение концентрационно- го ответа уменьшалось до 2.48 мкМ (Б, 3). К мо- менту начала М-ответа инактивация кальциевых каналов L- и Т-типов составляла соответствен- но 16.7 и 3.5 %, причем у каналов L-типа доми- нировала кальцийзависимая составляющая. В этих условиях ГМК не генерировала ПД, поскольку де- поляризационные токи (неспецифический катион- ный ток через Р2Х-каналы, токи через потенциал- зависимые кальциевые каналы, кальцийзависимый хлорный ток) были меньше гиперполяризационных токов, текущих в основном через потенциалзависи- мые калиевые каналы. Генерация ПД становилась, однако, возможной при существенном увеличении Р-стимула (GP2X = 459.6 мкСм/см2), даже если ин- тенсивность М-стимула была еще меньшей (PIP3 = = 306.4 мкС/см2 и PIP3 = 11.792 с-1 (3), GP2X = 459.6 мкС/см2 и PIP3 = 10.318 с-1 (4). Г – зависимость амплитуды результирующего ответа ГМК (M&P), нормированной по отношению к сумме амплитуд изолированных М- и Р-компонентов (М+Р), от интервала между этими компонентами (мс). Д и Е – зависимости соответственно M&P и [Ca2+]i от проницаемости IP3-каналов (PIP3, с -1) при фиксированной проводимости пуриновых каналов GP2X = 76.6 мкС/см2 и разных задержках ∆t0 (мс, указаны соответствующими маркерами на вставках). Сплошная линия на Д – приближающая функция, вычисленная при ∆t0 = 70 мс. Ограниченные прямоугольниками участки графиков [Ca2+]i на А, II–В, II представлены в увеличенном масштабе на вставках справа, аналогичные участки графиков на Д и Е – справа вверху. Р и с. 1. Електричні та концентраційні відповіді модельної гладеньком’язової клітини на прикладання поодиноких парасимпатичних стимулів при різних значеннях інтенсивностей Р - і М-компонентів і часової затримки (∆t0) між ними. (Рис. 1) NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 18 А. В. КОЧЕНОВ, С. М. КОРОГОД = 10.318 с-1) (Б, 4). Этот ПД амплитудой 70.64 мВ, который сопровождался кальциевым транзиентом, достигающим 330 мкМ, фактически соответство- вал регенеративному ответу на действие Р-стимула; М-стимул же был ослаблен настолько, что не ока- зывал заметного влияния на мембранный потенци- ал и [Ca2+]i. Воздействие Р- и М-стимулов, наносимых при тех же, что и ранее, комбинациях интенсивности (рис. 1, А, Б, 1–4), но с минимальным интерва- лом (∆t0 = 2 мс), вызывало результирующие отве- ты, имевшие и общие черты, и определенные осо- бенности. Общим феноменом было прогрессивное уменьшение электрического и концентрационного ответов по сравнению с реакциями, наблюдаемы- ми в условиях ∆t0 = 15 и 70 мс и комбинаций ин- тенсивностей 1, 2 и 4. В случае же комбинации 3 (PIP3= 11.792 с-1 и GP2X = 306.4 мкСм/см2) отмеча- лись противоположные изменения – значительное увеличение как электрического (до 62.38 мВ), так и концентрационного (до 306 мкМ) ответов (3) по сравнению с тем, что наблюдалось при больших за- держках. Данная особенность связана с тем, что бо- лее ранняя активация тока через кальцийзависимые хлорные- каналы, обусловленная высвобождением Са2+ из депо, усиливает деполяризацию, генерируе- мую натриевым током. Это в свою очередь усилива- ет активацию потенциалзависимых кальциевых ка- налов и приводит к генерации ПД. В целом в условиях ∆t0 от 0 до ~4 мс М-ответ приходился на фазу нарастания деполяризации, вы- званной действием Р-стимула, причем чем большей была данная деполяризация (когда она находилась ближе к пику), тем меньшими становились резуль- тирующие ответы (рис. 1. Г; 2, А). Если задерж- ка ∆t0 варьировалась от ~4 до 7 мс (что соответ- ствовало началу спада деполяризации, вызванной действием Р-стимула), то результирующие отве- ты были наименьшими (рис. 2, Б). В диапазоне ∆t0 от 8 до 15 мс, когда деполяризация составляла ме- нее 29 % максимума, результирующие ответы уве- личивались (В). Примечательно, что увеличение А І ІІ Б В 10 -4 -18 -32 -46 -60 мВ мкМ мкМ мкМ 1 мВ 1 мВ 1 мВ 5 мс 5 мс 10 мс 20 мс 20 мс 20 мс 3 мс 3 мс 3 мс 0.5 мкМ 0.5 мкМ 0.5 мкМ 0 0 0 0 0 7 7 7 15 15 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 4 4 мВ мВ Р и с. 2. Изменения мембранного потенциала гладкомышечной клетки и [Ca2+]i в зависимости от временнóй задержки (∆t0) между Р- и М-компонентами парасимпатического стимула. А–В – записи изменений мембранного потенциала (I, мВ) и транзиентов [Ca2+]i (II, мкМ) при разных величинах интервала между Р- и М-компонентами: 0–4 (А), 4–7 (Б) и 8–15 (В) мс. Ограниченные прямоугольниками фрагменты записей представлены в увеличенном масштабе на вставках справа; над вставками на фрагментах I указаны значения упомянутых выше интервалов (мс). Р и с. 2. Зміни мембранного потенціалу гладеньком’язової клітини та [Ca2+]i залежно від часової затримки (∆t0) між Р- і М-компонентами парасимпатичного стимулу. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 1 9 ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕТАБОТРОПНОГО И ИОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТОВ ных экспериментах с одиночной стимуляцией ин- тервалы между Р- и М-ответами ∆t0, уменьшенные по сравнению с физиологическими). Для облегче- ния сопоставления результатов парной стимуляции (рис. 3) с таковыми, полученными при одиночной стимуляции (рис. 1), мы использовали те же четыре комбинации интенсивностей Р- и М-компонентов каждого из двух парасимпатических стимулов. От- веты на парную стимуляцию с комбинациями ин- тенсивностей 1 (PIP3 = 14 с-1, GP2X = 76.6 мкСм/см2) и 2 (PIP3 = 13.26 с-1, GP2X = 153.2 мкСм/см2) были по- добны тем, которые наблюдались при одиночной стимуляции, поскольку все процессы, вызванные нанесением Р1-стимула, заканчивались до начала как Р2-, так и М1-ответов (рис. 3, А, Б). Однако у ответов на приложение стимулов с комбинациями интенсивностей 3 и 4 наблюдались примечательные особенности. Так, в случае стимуляции с интенсивностями компонентов PIP3 = 11.792 с-1 и GP2X = 306.4 мкСм/см2 (комбинация 3) при межстимульном интервале ∆Т = 55 мс (∆τ = 15 мс) ответом на нанесение Р2-стимула был деполяризационный «всплеск» с максимумом 4.43 мВ, который не сопровождался сколько-нибудь заметным изменением [Са2+]i. Сле- дующий за ним М1-ответ характеризовался смеще- нием [Са2+]i до максимума 4.14 мкМ и отсутстви- ем заметного изменения мембранного потенциала (рис. 3, А, 3).Такая картина определяется разви- тием кальцийзависимой инактивации кальциевых каналов. К моменту начала Р2-ответа такая инак- тивация каналов L-типа составляла около 42.5, а к моменту начала М2-ответа – 50.2 %. Потенциал- зависимая инактивация была менее существенной, составляя для каналов L- и Т-типов соответственно около 2.0 и 5.9 % на момент начала Р2-ответа и 2.3 и 7.7 % к началу М2-ответа. В случае же стимуля- ции с теми же интенсивностями компонентов, но с бóльшим межстимульным интервалом (∆Т = 68 мс, что соответствует наиболее короткому интервалу ∆τ = 2 мс) пиковое значение результирующе- го электрического ответа становилось несколько бóльшим (4.6 мВ), а концентрационного – меньшим (3.43 мкМ) (Б, 3). Определяющая такую картину кальцийзависимая инактивация каналов L-типа уве- личивалась до 48.8 % к началу Р2-ответа, но умень- шалась до 49.6 % к началу М1-ответа. Потенциал- зависимая инактивация на момент начала Р2-ответа увеличивалась до 2.2 % у L-каналов, но уменьша- лась до 5.6 % у Т-каналов. В момент же начала М1- ответа такая инактивация уменьшалась у каналов и GP2X параллельно с уменьшением PIP3 приводило к возникновению ПД в условиях меньших значе- ний ∆t0. Например, в случае PIP3 = 13.26 с-1 и GP2X = = 153.2 мкСм/см2 ПД амплитудой 54 мВ возни- кал при ∆t0 = 1 мс, а в случае PIP3 = 11.792 с-1 и GP2X = 306.4 мкСм/см2 ПД амплитудой 51.29 мВ раз- вивался при ∆t0 = 3 мс. Представленные выше результаты показыва- ют, что кальциевый транзиент, ослабленный в ре- зультате дефицита М-холинорецепторов, можно существенно увеличить путем повышения интен- сивности Р-стимула – либо значительного (шести- кратного) в случае большой задержки (∆t0 = 70 мс), либо умеренного (двух–четырехкратного) в случае значительных меньших задержек (∆t0 ≤ 15 мс). Ком- пенсаторный эффект уменьшения данного параме- тра, выявленный с помощью вариации задержки ∆t0 между Р- и М-компонентами одиночного пара- симпатического стимула, заслуживает особого вни- мания. Очевидно, что существующие методы не позволяют реализовать требуемые для этого изме- нения ЛП Р- и М-ответов на действие одиночного парасимпатического стимула в условиях физиоло- гического эксперимента. Однако обойти указанные методические ограничения оказалось возможным в условиях модели, если использовалось нанесение парных парасимпатических стимулов, разделенных управляемым интервалом времени. Ответы ГМК на парную парасимпатическую стимуляцию. Парную стимуляцию осуществля- ли, нанося идентичные парасимпатические воз- действия, разделенные интервалом ∆Т. У каждо- го из таких воздействий мускариновый компонент (М1 и М2) был задержан относительно пуринового (Р1 и Р2) на одно и то же время ∆t0 = 70 мс. Заметим, что межстимульный интервал ∆Т можно подобрать так, что М-ответу, вызванному приложением перво- го стимула (M1), будет предшествовать Р-ответ на действие второго стимула (P2) с интервалом ∆τ = = ∆t0 – ∆Т, сколь угодно меньшим, чем интервал между Р2- и М2-ответами (∆τ < ∆t0). Таким обра- зом, парная стимуляция позволяет в определенном смысле преодолеть «физиологические» ограниче- ния одиночной стимуляции, связанные с невозмож- ностью уменьшать природный ЛП М-ответа в био- логическом эксперименте (приближать эту реакцию к Р-ответу) (рис. 1). Так, в случае ∆t0 = 70 мс меж- стимульные интервалы ∆Т = 68 и 55 мс обеспечи- вали интервалы между Р2- и М1-ответами, равные ∆τ = 2 и 15 мс соответственно (т. е. такие же, как и использовавшиеся в описанных выше вычислитель- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 110 А. В. КОЧЕНОВ, С. М. КОРОГОД А 20 мВ мВ мкМ 25 мс 20 мс 0 10 4 2 0 0 –4 –18 –32 –46 –60 1 2 4 3 М2 М2 М2 М2 М1 М1 Р2 Р2 Р2Р1 Р1 ΔТ0= 55 мс Δτ = 55 мс Б 20 мВ 50 мс 20 мс 5 мс 2 мкМмкМ ΔТ= 68 мс Δτ = 2 мс мВ 10 –4 –18 –32 –46 –60 1 2 4 3 М1 М1Р2 7.5 2.5 0 5.0 І І ІІ ІІ ІІІ ІІІ Р и с. 3. Электрические и концентрационные ответы гладкомы- шечной клетки на приложение двух парасимпатических стиму- лов при разных значениях интенсивностей Р- и М-компонентов и межстимульного интервала (ΔT). А, Б – записи изменений мембранного потенциала (І и ІІ, мВ) и транзиентов [Ca2+]i (ІІІ, мкМ), вызванных приложением пары стимулов с Р- и М-компонентами, при межстимульном интервале ΔT = 55 (А) и 68 (Б) мс для четырех комбинаций интенсивностей: GP2X = 76.6 мкС/см2 и PIP3= 14 с-1 (1), GP2X = = 153.2 мкС/см2 и PIP3 = 13.26 с-1 (2), GP2X = 306.4 мкС/см2 и PIP3 = 11.792 с-1 (3), GP2X = 459.6 мкС/см2 и PIP3 = 10.318 с-1 (4). Ограниченные прямоугольниками участки фрагментов І представлены в увеличенном масштабе на фрагментах ІІ; ограниченный прямоугольником участок фрагмента Б, ІІІ приведен также в увеличенном масштабе справа. Р и с. 3. Електричні та концентраційні відповіді гладеньком’язової клітини на прикладання двох парасимпа- тичних стимулів при різних значеннях інтенсивностей Р- і М-компонентів та міжстимульного інтервалу (ΔT). L-, и Т-типа до 2.2 и 5.9 % соответственно. В случае же стимуляции с интенсивностями компонентов, соответствовавшими комбинации 4 (PIP3 = 10.318 с-1, GP2X = 459.6 мкСм/см2), Р1-ответ на воздействие шестикратно увеличенного стиму- ла представлял собой полноценный ПД, а Р2- и М1- стимулы приходились на фазу следовой гиперполя- ризации, сопровождающей этот потенциал. Такая гиперполяризация была более глубокой при мень- шем межстимульном интервале (∆Т = 55 мс; ин- тервал между компонентами ∆τ = 15 мс) и мень- шей при большем ∆Т (68 мс, что соответствует ∆τ = 2 мс) (рис. 3, А, 4, Б, 4). По сравнению с тем, что наблюдалось в случае комбинации 3, результи- рующие ответы характеризовались более высокими пиковыми значениями сдвигов мембранного потен- циала – 6.2 и 8.5 мВ (рис. 3, А, II, 4, Б, II, 4 соот- ветственно) и более низкими пиковыми концентра- циями [Са2+]i – 1.96 и 2.05 мкМ (А, III, 4, Б, III, 4 соответственно). Представленные данные свидетельствуют о том, что величина результирующего ответа ГМК ДМП на действие парасимпатического стимула характер- ным образом зависит от соотношения интенсивно- стей Р- и М-компонентов последнего. С увеличе- нием интенсивности Р-компонента и уменьшением М-компонента стимула электрическая и концентра- ционная составляющие Р1-ответа увеличиваются, что делает более глубокой потенциал- и кальций- зависимую инактивацию кальциевых каналов к мо- менту начала Р2- и М1- компонентов результирую- щего ответа. Известно, что определяющую роль в сокраще- нии МП у здорового человека играют эффекты ак- тивации М-холинорецепторов, а активация пури- норецепторов обеспечивает инициацию ПД [4]. Во NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 1 11 ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕТАБОТРОПНОГО И ИОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТОВ время развития последнего в ГМК ДМП извне по- ступает кальций, что также способствует сокра- щению этих клеток. Результаты натурных экспе- риментов на ГМК МП крыс показали возможность формирования локальных кальциевых транзиентов, обусловленных активацией пуринорецепторов [3]. Однако количественные соотношения величин и ЛП Р- и М-компонентов парасимпатической нейропере- дачи все еще требуют уточнения – нам не удалось обнаружить конкретных данных литературы на этот счет. На основе общих соображений можно предпо- ложить, что соотношение Р- и М- компонентов мо- жет меняться при разнонаправленных изменениях экспрессии соответствующих рецепторов и/или ин- тенсивности продукции нейротрансмиттеров, воз- действующих на указанные рецепторы. Различные упомянутые во Введении врождённые пороки раз- вития у детей характеризуются полным или частич- ным дефицитом М-холинорецепторов ГМК МП [14, 15]; определенных же сведений об экспрессии Р2Х- рецепторных каналов в условиях подобных патоло- гий мы не обнаружили. У мышей полный дефицит М3-холинорецепторов в МП получали в условиях нокаута соответствующего гена [21]. Цистометри- ческие исследования у М3-нокаутных мышей по- казали, что обнаруженные в данном случае функ- циональные нарушения были менее выражены, чем наблюдаемые в условиях атропиновой блокады М3- рецепторов у мышей без указанной генетической модификации [21]. Это может свидетельствовать о наличии некоего нехолинергического компенсатор- ного механизма, многие аспекты которого остают- ся неизвестными. Что же касается количественного соотношения высвобождаемых из парасимпатиче- ских нервных волокон ацетилхолина и АТФ, то для данного показателя характерны значительные ва- риации, в частности основанные на межвидовых различиях. Так, доминирование ацетилхолина ха- рактерно для здорового МП человека, тогда как у кошек и морских свинок преобладает выделение АТФ; у крыс же и собак количества этих передат- чиков приблизительно равны [1]. Результаты, полученные на нашей модели, поз- воляют предположить, что активация пуринер- гических рецепторов может играть существен- ную компенсаторную роль в условиях дефицита М-холинорецепторов. Об этом говорят представ- ленные выше данные о том, что ослабленный та- ким дефицитом М-компонент ответа может быть усилен путем умеренного (в два–четыре раза) по- вышения интенсивности Р-компонента парасим- патического стимула. Подобный эффект более вы- ражен при малых временны́х задержках между Р- и М-компонентами ответа. Такая ситуация не- возможна в случае одиночной парасимпатической стимуляции, но может быть достигнута в услови- ях парной стимуляции. Значительное (пяти-шести- кратное) повышение интенсивности Р-компонента позволяло получить в ГМК ДМП регенеративный ответ, сопровождавшийся необходимым для разви- тия сокращения значительным повышением [Са2+]i, даже в случае имитирования тотального дефици- та М-холинорецепторов. До какой же степени воз- можно усиление Р-компонента с использованием существующих фармако-физиологических методов (например, с помощью воздействия пуриномиме- тиками)? Решение этого вопроса весьма актуально, как и установление точных временны́х соотноше- ний Р- и М-компонентов ответа на действие пара- симпатического стимула. В последующих работах мы планируем более детально отобразить в модели процессы поступления и обмена Са2+, в частности обусловленные кальциевыми токами через пурино- вые каналы подтипов Р2Х1 и Р2Х3, которые при- сущи клеткам-прототипам [12, 19]. Предполагает- ся учесть свойственные каждому подтипу кинетики и относительные вклады Са2+ в общий ионный ток [20]. Это позволит более точно отображать изме- нения мембранного потенциала ГМК и кальциевые транзиенты в них при разных соотношениях ионо- тропных и метаботропных влияний, обусловленных парасимпатической стимуляцией. Настоящее исследование не было связано с какими-либо экспериментами на животных или тестами с участием лю- дей; ввиду этого подтверждения соответствия существую- щим этическим стандартам в данном случае не требуется. А. В. Коченов и С. М. Корогод подтверждают, что в про- цессе работы отсутствовали конфликты любого рода, каса- ющиеся коммерческих или финансовых отношений, отно- шений с организациями или лицами, которые каким-либо образом могли быть связаны с исследованием, и взаимоот- ношений соавторов статьи. А. В. Коченов1,2, С. М. Корогод1, ВПЛИВ СПІВВІДНОШЕННЯ МЕТАБОТРОПНОГО ТА ІОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТІВ ПАРАСИМПАТИЧНОЇ ДІЇ НА ЗБУДЛИВІСТЬ ГЛАДЕНЬКОМ’ЯЗОВОЇ КЛІТИНИ NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 112 А. В. КОЧЕНОВ, С. М. КОРОГОД ДЕТРУЗОРА СЕЧОВОГО МІХУРА: МОДЕЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ 1 Дніпропетровське відділення Міжнародного центру молекулярної фізіології НАН України (Україна). 2 Державний заклад «Дніпропетровська медична академія МОЗ України» (Україна). Р е з ю м е На комп’ютерній моделі гладеньком’язової клітини (ГМК) детрузора сечового міхура (ДСМ) із відповідним набором іонних каналів та внутрішньоклітинних сигнальних меха- нізмів досліджували впливи іонотропного пуринового (Р-) і метаботропного мускаринового (М-) компонентів пара- симпатичного стимулу на мембранний потенціал клітини і концентрацію Са2+ у ній ([Са2+] i). Р- і М-компоненти сти- мулу імітувалися відповідно збільшенням провідності Р2Х- рецепторних каналів мембрани ГМК (GP2X) і проникності кальцієвих каналів саркоплазматичного ретикулума, які ак- тивуються інозитолтрифосфатом (PIP3); враховувалося, що IP3 є кінцевою ланкою метаботропного ланцюга, котрий іде від М3-холінорецепторів. Величини GP2X і PIP3, латентні пе- ріоди (ЛП) їх активації та співвідношення цих параметрів були підібрані так, щоби прикладання поодинокого стимулу викликало в ГМК відповідь із Р- і М-компонентами, близь- кими до таких у прототипу. Величина і ЛП М-компонента концентраційної відповіді (кальцієвого транзієнта) в нор- мі були значно більшими, ніж аналогічні параметри Р-компонента; М-компонент супроводжувався генераці- єю потенціалу дії (ПД) із характерними для прототипу слі- довими процесами. Зменшення PIP3, що імітувало дефіцит М3-рецепторів у низці патологічних станів, призводи- ло до зменшення електричної і концентраційної відпові- дей ГМК аж до припинення генерації ПД і змін [Са2+] i. У такому стані значне збільшення GP2X могло забезпечувати збільшення [Са2+]i до значень, близьких до нормальних. За- стосування парної парасимпатичної стимуляції з різними міжстимульними інтервалами ∆Т дозволяло отримувати си- туації, коли М-відповіді на дію першого стимулу (М1) пере- дувала Р-відповідь на прикладання другого стимулу (Р2) з коротким змінюваним інтервалом. Використання такої сти- муляції при певних значеннях ∆Т і провідності пуринер- гічних каналів GP2X дозволяло компенсувати послаблення М-компонента за рахунок його взаємодії із Р-компонентом, що був викликаний дією другого стимулу. Таким чином, у клінічній практиці патологічне послаблення М-компонента ефекту парасимпатичної стимуляції може бути компенсова- но (принаймні частково) за рахунок застосування пуриномі- метиків та використання парних подразнень. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. G. Burnstock, “Purinergic signalling in the urinary tract in health and disease,” Purinergic Signal., 10, No. 1, 103-155 (2014). 2. J. S. Young, E. Meng, T. C. Cunnane, and K. L. Brain, “Spontaneous purinergic neurotransmission in the mouse urinary bladder,” J. Physiol., 586, Part 23, 5743-5755 (2008). 3. T. J. Heppner, A. D. Bonev, and M. T. Nelson, “Elementary purinergic Ca2+ transients evoked by nerve stimulation in rat urinary bladder smooth muscle,” J. Physiol., 564, Part 1, 201-212 (2005). 4. A. F. Brading and K. L. Brain, “Ion channel modulators and urinary tract function,” in: Urinary Tract. Handbook of Experimental Pharmacology, Vol. 202, K.-E. Andersson and M. C. Michel (eds.), Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Dordrecht, et al. (2011), pp. 376-389. 5. T. J. Heppner, M. E. Werner, B. Nausch, et al., “Nerve-evoked purinergic signalling suppresses action potentials, Ca2+ flashes and contractility evoked by muscarinic receptor activation in mouse urinary bladder smooth muscle,” J. Physiol., 587, Part 21, 5275-5288 (2009). 6. T. B. Bolton, “Mechanisms of action of transmitters and other substances on smooth muscle,” Physiol. Rev., 59, No. 3, 606-718 (1979). 7. K. E. Andersson and A. Arner, “Urinary bladder contraction and relaxation: physiology and pathophysiology,” Physiol. Rev., 84, No. 3, 935-986 (2004). 8. D. M. Daly, L. Nocchi, M. Liaskos, et al., “Age-related changes in afferent pathways and urothelial function in the male mouse bladder,” J. Physiol., 592, Part 3, 537-549 (2014). 9. P. Uvin, M. Boudes, A. Menigoz, et al., “Chronic administration of anticholinergics in rats induces a shift from muscarinic to purinergic transmission in the bladder wall,” Eur. Urol., 64, No. 3, 502-510 (2013). 10. A. Kageyama, T. Fujino, Y. Taki, et al., “Alteration of muscarinic and purinergic receptors in urinary bladder of rats with cyclophosphamide-induced interstitial cystitis,” Neurosci. Lett. , 436, No. 1, 81-84 (2008). 11. H. Hashitani, N. J. Bramichand, and G. D. Hirst, “Mechanisms of excitatory neuromuscular transmission in the guinea-pig urinary bladder,” J. Physiol., 524, Part 2, 565-579 (2000). 12. A. P. D. W. Ford and D. A. Cockayne, “ATP and P2X purinoceptors in urinary tract disorders,” in: Urinary Tract, Handbook of Experimental Pharmacology, Vol. 202, K.-E. Andersson and M. C. Michel (eds.), Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Dordrecht, et al. (2011), pp. 375-393, 487-515. 13. K. E. Creed, R. A. Loxleyand, and J. K. Phillips, “Functional expression of muscarinic and purinoceptors in the urinary bladder of male and female rats and guinea pigs,” J. Smooth Muscle Res., 46, No. 4, 201-215 (2010). 14. A. Makedonsky, “Immunohystochemical investigation of the M2 and M3 muscarinic receptors in patients with bladder exstrophy,” Eur. Urol., 4, No. 2, 182 (2004). 15. І. О. Македонський, О. П. Піддубна, “Клінічні можливості систем з біологічним зворотним зв’язком у лікуванні нетримання сечі у дітей з екстрофією сечового міхура”, Мед. перспективи, 16, № 2, 59-65 (2011). 16. C. P. Smith, V. M. Vemulakonda, S. Kiss, et al., “Enhanced ATP release from rat bladder urothelium during chronic bladder inflammation: effect of botulinum toxin A,” Neurochem. Int., 47, No. 4, 291-297 (2005). 17. А. В. Коченов, Е. П. Поддубная, И. А. Македонский, NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 1 13 ВЛИЯНИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕТАБОТРОПНОГО И ИОНОТРОПНОГО КОМПОНЕНТОВ С. М. Корогод, “Биофизические процессы в глад- комышечной клетке детрузора мочевого пузыря при реабилитационной стимуляции парасимпатических эфферентов: модельное исследование,” Neurophysiology/ Нейрофизиология, 47, № 4, 215-226 (2015). 18. N. T. Carnevale and M. L. Hines, The NEURON Book, Cambridge Univ. Press, Cambridge (2006). 19. G. D’Agostino, A. M. Condino, V. Calvi, et al., “Purinergic P2X3 heteroreceptors enhance parasympathetic motor drive in isolated porcine detrusor, a reliable model for development of P2X selective blockers for detrusor hyperactivity,” Pharmacol. Res., 65, No. 1, 129-136 (2012). 20. T. M. Egan and B. S. Khakh, “Contribution of calcium ions to P2X channel responses,” J. Neurosci., 24, No. 13, 3413-3420 (2004). 21. Y. Igawa, X. Zhang, O. Nishizawa, et al., “Cystometric findings in mice lacking muscarinic M2 or M3 receptors,” J. Urol., 172, No. 6, Part 1, 2460-2464 (2004).

Institution

Ähnliche Einträge