Preview

Кардиология

Расширенный поиск

Электрофизиологические эффекты спермина и его действие при моделировании ишемии в сердце

https://doi.org/10.18087/cardio.2019.3.10240

Полный текст:

Аннотация

Полиамины присутствуют в цитоплазме практически всех клеток организма и участвуют в регуляции множества внутриклеточных функций, в том числе проводимости ионных каналов, но их роль в регуляции активности сердца изучена мало. Цель исследования. Изучение электрофизиологических эффектов в  желудочковом миокарде одного из эндогенных полиаминов – спермина. Материалы и методы. Исследование проводили с использованием многоклеточных препаратов желудочкового миокарда, а также препаратов перфузируемого по Лангендорфу сердца кролика и крысы. С помощью микроэлектродной техники, оптического картирования определяли влияние спермина на потенциалы действия (ПД) и проведение возбуждения в миокарде. Влияние полиамина на функциональный рефрактерный период (ФРП) оценивали с помощью программной электрической стимуляции желудочкового миокарда. Результаты. Внеклеточный спермин вызывал снижение длительности ПД в стенке желудочка сердца крысы в концентрациях 0,1–5 мМ. Однако в желудочковом миокарде кролика спермин только в концентрации 5 мМ вызывал незначительное укорочение ПД (на 4,7 %). В перфузируемом сердце кролика спермин в концентрациях 0,1–1 мМ не влиял на желудочковый ФРП. Кроме того, в желудочковом миокарде перфузируемого сердца кролика и крысы спермин (0,1–1 мМ) не оказывал воздействия на скорость проведения и характер распространения возбуждения при нормоксической перфузии. В условиях моделирования ишемии внеклеточный спермин предотвращал снижение скорости проведения в левом желудочке изолированного сердца крысы. Выводы. Выявленные эффекты спермина в сердце могут быть связаны с подавлением поступления кальция в цитоплазму, особенно при ишемии. Однако антиишемическое действие спермина может быть видоспецифическим и наблюдаться только у грызунов.

Об авторах

В. С. Кузьмин
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова»
Россия
PhD of BSc


Ю. В. Егоров
«Институт экспериментальной кардиологии» ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России
Россия


Л. В. Розенштраух
«Институт экспериментальной кардиологии» ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России
Россия


Список литературы

1. Lewenhoeck D.A. Observationes D. Anthonii Lewenhoeck, De Natis E Semine Genitali Animalculis. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 1677;12:1040–1046.

2. Tabor C.W., Tabor H. Polyamines. Annu Rev Biochem 1984;53:749–790.

3. Russel D.H., Durie B.G.M. Polyamines in various pathological states. Prog Cancer Res Ther 1978;8:157–165.

4. van Dam L., Korolev N., Nordenskiöld L. Polyamine-nucleic acid interactions and the effects on structure in oriented DNA fibers. Nucleic Acids Res 2002;30(2):419–428.

5. Saminathan M., Thomas T., Shirahata A. et al. Polyamine structural effects on the induction and stabilization of liquid crystalline DNA: potential applications to DNA packaging, gene therapy and polyamine therapeutics. Nucleic Acids Res 2002;30(17):3722–3731.

6. Redgate E.S., Boggs S., Grudziak A. et al. Polyamines in brain tumor therapy. J Neurooncol 1995;25:167–179.

7. Eisenberg T., Abdellatif M., Schroeder S. et al. Cardioprotection and lifespan extension by the natural polyamine spermidine. Nat Med 2016;22(12):1428–1438.

8. Soda K. Biological Effects of Polyamines on the Prevention of Aging-associated Diseases and on Lifespan Extension. Food Science and Technology Research 2015;21(2):145–157.

9. Lopatin A.N., Makhina E.N., Nichols C.G. Potassium channel block by cytoplasmic polyamines as the mechanism of intrinsic rectification. Nature 1994;372:366–369.

10. Nichols C.G., Lee S.J. Polyamines and potassium channels: A twenty five year romance. J Biol Chem 2018; pii: jbc.TM118.003344.

11. Lopatin A.N., Nichols C.G. Inward rectifiers in the heart: an update on I(K1). J Mol Cell Cardiol 2001;33(4):625–638.

12. Lopatin A.N., Makhina E.N., Nichols C.G. The mechanism of inward rectification of potassium channels: “long-pore plugging” by cytoplasmic polyamines. J Gen Physiol 1995;106(5):923–955.

13. Nerbonne J.M., Kass R.S. Molecular Physiology of Cardiac Repolarization. Physiol Rev 2005;85:1205–1253.

14. Yamada M., Kurachi Y. Spermine gates inward-rectifying muscarinic but not ATP-sensitive K1 channels in rabbit atrial myocytes. J Biol Chem 1995;270:9289–9294.

15. Masuko T., Kusama-Eguchi K., Sakata K. et al. Polyamine transport, accumulation, and release in brain. J Neurochem 2003;84(3):610–617.

16. Скачков С.Н., Антонов С.М., Итон М.Дж. Глия и глиальные полиамины. Роль в функционировании мозга в норме и патологии. Биол мембр 2016;33(1):3–31.

17. Biedermann B., Skatchkov S.N., Brunk I. et al. Spermine/spermidine is expressed by retinal glial (Müller) cells and controls distinct K+ channels of their membrane. Glia 1998;23(3):209–220.

18. Chen W., Harnett M.T., Smith S.M. Modulation of Neuronal Voltage-Activated Calcium and Sodium Channels by Polyamines and pH. Channels (Austin) 2007;1(4):281–290.

19. Díaz-Soto G., Rocher A., García-Rodríguez C. et al. The Calcium-Sensing Receptor in Health and Disease. Int Rev Cell Mol Biol 2016;327:321–369.

20. Rogers A.C., McDermott F.D., Mohan H.M. et al. The effects of polyamines on human colonic mucosal function. Eur J Pharmacol 2015;764:157–163.

21. Noujaim S.F., Stuckey J.A., Ponce-Balbuena D. et al. Structural bases for the different antifibrillatory effects of chloroquine and quinidine. Cardiovasc Res 2011;89(4):862–869.

22. Федоров В.В., Шарифов О.Ф., Розенштраух Л.В. и др. Механизм антиаритмического действия нибентана на экспериментальной модели ваготонической фибрилляции предсердий у собак. Кардиология 1999;39(3):45–56.

23. Senanayake M.D., Amunugama H., Boncher T.D. et al. Design of polyamine-based therapeutic agents: new targets and new directions. Essays Biochem 2009;46:77–94.

24. Глухов А.В., Резник А.В., Коваленко Н.В. и др. Влияние нибентана на дисперсию реполяризации миокарда желудочков кролика. Кардиология 2008;48(7):40–47.

25. Guevara-Balcazara G., Querejeta-Villagomeza E., Nuevo-Adallaa O. et al. Spermine-induced negative inotropic effect in isolated rat heart, is mediated through the release of ATP. Biochem Pharmacol 2003;66:157–161.

26. Ventura C., Ferroni C., Flamigni F. et al. Polyamine effects on [Ca2] i homeostasis and contractility in isolate rat ventricular cardiomyocytes. Am J Physiol 1994;267:H587–H592.

27. Bordallo C., Cantabrana B., Velasco L. et al. Manuel Sánchez Putrescine modulation of acute activation of the в-adrenergic system in the left atrium of rat. Eur J Pharmacol 2008;598:68–74.

28. Musa H., Veenstra R.D. Voltage-Dependent Blockade of Connexin40 Gap Junctions by Spermine. Biophys J 2003;84:205–219.

29. Lin X., Fenn E., Veenstra R.D. An amino-terminal lysine residue of rat connexin40 that is required for spermine block. J Physiol 2006;570(2):251–269.

30. Rohr S., Kucera J.P., Kléber A.G. Slow conduction in cardiac tissue, I: effects of a reduction of excitability versus a reduction of electrical coupling on microconduction. Circ Res 1998;83(8):781–794.

31. Kagiyama Y., Hill J.L., Gettes L.S. Interaction of acidosis and increased extracellular potassium on action potential characteristics and conduction in guinea pig ventricular muscle. Circ Res 1982;51(5):614–623.

32. Kléber A.G., Janse M.J., Wilms-Schopmann F.J. et al. Changes in conduction velocity during acute ischemia in ventricular myocardium of the isolated porcine heart. Circulation 1986;73(1):189–198.

33. Hoeker G.S., Poelzing S. Attenuation of conduction slowing during global ischemia in guinea pig hearts through increased extracellular calcium. Biophys J 2017;112, (SPECIAL ISSUE 3): 401a.

34. Zhao Y.J., Xu C.Q., Zhang W.H. et al. Role of polyamines in myocardial ischemia/reperfusion injury and their interactions with nitric oxide. Eur J Pharmacol 2007;562(3):236–246.


Для цитирования:


Кузьмин В.С., Егоров Ю.В., Розенштраух Л.В. Электрофизиологические эффекты спермина и его действие при моделировании ишемии в сердце. Кардиология. 2019;59(3):43-51. https://doi.org/10.18087/cardio.2019.3.10240

For citation:


Kuzmin V.S., Egorov Y.V., Rozenshtraukh L.V. Electrhopysiological Effect of the Polyamine Spermine in Normoxic and Ischemic Ventricular Myocardium. Kardiologiia. 2019;59(3):43-51. (In Russ.) https://doi.org/10.18087/cardio.2019.3.10240

Просмотров: 144


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0022-9040 (Print)
ISSN 2412-5660 (Online)