Материалы медицинских конференций

Главная / Материалы медицинских конференций / 2003 / Материалы Международных чтений, посвященных 100-летию со дня рождения члена-коррес-пондента АН СССР, академика АН АрмССР Э.А.Асратяна.

Влияние входящего мембранного тока двухвалентных катионов на эффекты пуринов холоднокровных и теплокровных

Проблема поиска физиологического значения большой концентрации пуринов (в основном – АТФ и аденозина) в мионевральной синаптической щели и экзоцитоза из нервного окончания АТФ в количестве, только в пять раз меньшем, чем выделяемый основной медиатор – ацетилхолин (АХ), далека от полного решения. Ключевой оценкой физиологической роли эндогенных пуринов может служить характер влияния на их синаптическое действие универсального посредника клеточного метаболизма возбудимых тканей – кальция, а также других металлов щелочно-земельной группы элементов периодической системы. Объектом исследования был нервно-мышечный препарат седалищный нерв - портняжная мышца лягушек Rana ridibunda и Rana temporaria. Ряд сравнительных экспериментов был проведен на диафрагме мыши. Для предотвращения мышечных сокращений во время регистрации сигналов и сохранения высокого уровня квантового освобождения медиатора, производили поперечное рассечение мышечных волокон. Ванночка, в которой размещался нервно-мышечный препарат, имела рабочий объем 2 мл. В течение эксперимента через ванночку непрерывно протекал раствор Рингера. Токи концевой пластинки (ТКП) и миниатюрные токи (МТКП) отводили в условиях двухэлектродной фиксации потенциала. На первом этапе исследований изучали действие пуринов на амплитуду многоквантовых ТКП. В контроле при потенциале фиксации -40 мВ и частоте стимуляции двигательного нерва 0,03 Гц амплитуда ТКП составляла 159±31 нА (n=25 синапсов). После аппликации АТФ наблюдалось снижение амплитуды многоквантовых ТКП. АТФ в концентрации 10-4 моль/л снижала амплитуду ТКП до 66±3% (n=15, P<0.001) от контрольного значения. Конечный продукт распада АТФ - аденозин в той же концентрации уменьшал амплитуду ТКП до 70±3% (n=10, P<0.001). Как для АТФ, так и для аденозина падение амплитуды было обратимым при отмывании нервно-мышечного препарата физиологическим раствором. Таким образом, оба пуринергических агента оказывали сходное пресинаптическое ингибиторное влияние на вызванную активность нервно-мышечного синапса. На нерассеченной мышце (мембранный потенциал -70 мВ) ни АТФ, ни аденозин не меняли амплитуды и длительности одноквантовых ответов - МТКП. Эти данные свидетельствуют о том, что АТФ и аденозин не изменяют чувствительность постсинаптической мембраны к АХ, то есть действуют только через пресинаптический механизм. Ионы Ba2+ могут входить в нервное окончание, но не способны заменить Са2+ во внутриклеточных процессах, включая секрецию [Silinsky et al., 2000]. Это позволяет выяснить роль Са2+-зависимых процессов в реализации эффектов пуринов. В наших экспериментах Ва2+ двухфазно изменял амплитуду ТКП. Так, после 10 минут действия 7,2·10-3 моль/л Ba2+ амплитуда ТКП составила 74±5% (n=8, p<0.05) от контроля, а через 30 минут - 110±4% (n=8, p<0.05). Ингибиторная фаза связана, по-видимому, с постсинаптическими эффектами, так как параллельно падала амплитуда МТКП. Далее мы наблюдали увеличение освобождения трансмиттера, что, скорее всего, является следствием внутриклеточного блокирования  ионами бария калиевой проводимости [Hamilton & Smith, 1991]. Эта фаза сопровождалась 3-4-кратным увеличением частоты МТКП. Эффект АТФ на фоне Ва2+ (через 30 минут его действия) составил 77±5% (n=8, p<0.05) от контроля. Таким образом, Ва2+ потенциирует эффект АТФ. Интересно, что Ba2+ полностью устранял ингибиторный эффект аденозина. При экстраклеточной регистрации выяснилось, что 7,2·10-3 моль/л Ba2+ понижал амплитуду тока нервного окончания, что вместе с увеличением частоты МТКП, указывало на пресинаптическую деполяризацию. Чтобы исследовать такую возможную Ca2+ зависимость эффекта АТФ, в следующей серии экспериментов мы изменили уровень внеклеточного Ca2+ с 1,8·10-3 до 5,4·10-3 моль/л, что привело к резкому повышению освобождения трансмиттера. Так, в присутствии 5,4·10-3 моль/л Ca2+ амплитуда ТКП повысилась до 433±21% (n=3, p<0.05) от контроля. При действии АТФ на фоне 5,4·10-3 моль/л Са2+ АТФ снизил амплитуду ТКП до 86±7% (n=6, p<0.05) от контроля, что достоверно (p<0.05) отличалось от действия АТФ в физиологическом растворе. Это свидетельствовало о Са2+-зависимом эффекте АТФ. В результате понижения [Ca2+]o до 0.9·10-3 моль/л (с компенсационным добавлением 6·10-3 моль/л [Mg2+]o) происходило уменьшение амплитуды ТКП до 9±3% (n=3, p<0.05) от значений, полученных в нормальном физиологическом растворе. Действие 10-4 моль/л АТФ в таких условиях усиливалось, поскольку амплитуда ТКП под действием этого пурина снижалась до 46±6% (n=4, p<0.05), что было достоверно (p<0.05) больше, чем в контроле при нормальном содержании ионов кальция. Таким образом, результаты исследования действия АТФ в присутствии блокаторов К+ каналов и при модификации содержания катионов в физиологическом растворе позволяют придти к выводу о наличии кальций-зависимых звеньев в пресинаптических эффектах АТФ и существенной роли уровня поляризации двигательного нервного окончания для пуринергической модуляции через метаботропные АТФ рецепторы.

 

Работа поддержана РФФИ (гранты №№ 02-04-49944 и 03-04-96015).