BioScience Blog – Научный Биологический блог

Длительность потенциала действия (ПД) в сердце снижается при увеличении частоты сокращений – это явление носит название частотной адаптации (ЧА) ПД. ЧА лежит основе приспособления сердечной мышцы к различным условиям работы. При ЧА происходят изменения длительности 2-ой и 3-й фазы ПД. В основе ЧА лежит изменение кинетики и проводимости потенциал-чувствительных К+- и Са2+-каналов (VACC) и др. Одним из механизмов ЧА является Са2+-зависимое ингибирование потенциал-чувствительных Са2+-канлов. В этом механизме участвует внутриклеточный Са2+, поступающий во время ПД в цитоплазму из саркоплазматического ретикулюма (СПР) и через VACC. Вклад Са2+, поступающего в цитоплазму из СПР, в ингибирование VACC и ЧА варьирует у разных видов животных Механизмы частотной адаптации широко исследованы у млекопитающих, однако, у низших позвоночных, таких как рыбы, практически не изучены. Цель данной работы заключалась в исследовании вклада внутриклеточного Са2+ в формирование частотной адаптации ПД у рыб.

Работа выполнена на беломорской биологической станции МГУ им.Перцова (ББС). Опыты проводили на предсердной ткани беломорской трески Gadusmorhua, отловленной в летний период в районе ББС. Трансмембранные ПД регистрировали с помощью стандартной микроэлектродной техники с эндокардиальной поверхности препарата предсердия. Препарат перфузировали модифицированным для морских рыб раствором Кребса-Хензеляйте при 10°С. С помощью стимулирующих электродов навязывали ритм в диапазоне 1-2,5 Гц. Начиная с 1 гЦ межстимуляторный интервал (S1S1) снижали с шагом 0,2 гЦ, до тех пор пока сохранялось соотношение стимул/ответ =1. Оценивали зависимость длительности 2-ой и 3-ей фазы ПД от частоты работы препарата в контрольных условиях и при действии блокатора рианодиновых рецепторов (рутениума красного) используемого в концентрации 1 цМ. Для этого рассчитывали длительность ПД на разных уровнях реполяризации (ДПД25%, ДПД50%, ДПД90%). Рутениум красный блокирует рианодиновые рецепторы (каналы) сердца, в результате чего во время ПД Са2+ не выбрасывается из СПР в цитоплазму и снижается степень блокирования VACC. По расхождению кривых «частота стимуляции-ДПД» в контроле и при действии рутениума можно оценить вклад Са2+ саркоплазматического ретикулюма в ЧА.

Показано, что при увеличении частоты стимуляции от 1 до 2,5 Гц ДПД в предсердии трески значительно снижается. Наибольшее снижение наблюдается на уровне ДПД25% – 60%, на уровне ДПД50% – 50%, наименьшее на уровне ДПД90% – 40% от исходной длительности. Таким образом наибольшее изменение ДПД происходит на уровне 2-ой фазы реполяризации, т.е. тогда когда выражен Са2+-ток. Это значит, что ЧА в предсердии рыб имеет преимущественно Са2+ механизм. При действии рутениума красного зависимость ДПД25%, ДПД50% и ДПД90% приобретает одинаковый характер (все три параметра при увеличении частоты стимуляции с 1 до 2,5 Гц снижаются на 50%). Ход кривых «частота стимуляции-ДПД» приобретает линейный характер. Можно предположить, такие изменения частотной адаптации ПД происходят в результате снижения Са2+-зависимого ингибирования Са2+-каналов.