Поиск Кабинет

Клеточные и рецепторные механизмы нарушения сократимости миокарда и аорты в модели болезни Альцгеймера

Гены & Клетки: Том VII, №3, 2012 год, стр.: 98-100

 

Авторы

Леушина А.В.,  Гайфуллина Р.Ф., Зефиров А.Л., Палотас А.,  Мухамедьяров М.А.

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

Введение. Многочисленные исследования последних лет свидетельствуют о наличии взаимосвязи между болезнью Альцгеймера и патологией сердечно-сосудистой системы, однако механизмы этого феномена не ясны. В данной работе мы исследовали влияние β-амилоидного пептида (βАП), играющего ключевую роль в патогенезе болезни Альцгеймера, на сократимость миокарда и аорты крысы.

Материал и методы. Сократимость полосок миокарда желудочков и поперечных фрагментов брюшной аорты крыс исследовали при помощи стандартной миографической методики на установке Power Lab. Сократительные ответы полосок аорты вызывали путем аппликации агонистов различных рецепторов, а сократительные ответы полосок миокарда – электрической стимуляцией. Были исследованы сократительные ответы полосок аорты на добавление карбохолина (10-6–10-4 М), гистамина (10-6–10-4 М), норадреналина (10-5–10-3 М) и АТФ (10-6–10-4 М).

Результаты и обсуждение. На фоне действия βАП (10-6М) наблюдалось нарушение карбахолин- и гистамин-вызванной сократительной активности аорты, заключающееся в извращенной сократительной реакции (расслабление вместо сокращения). На фоне действия βАП (10-6М) наблюдались также нарушения сократительной активности миокарда желудочков, заключающиеся в уменьшении длительности фазы расслабления и увеличении скорости расслабления (положительный люзитропный эффект). При этом, на фоне действия βАП (25-35) пропадал собственный положительный люзитропный эффект норадреналина.

Таким образом, βАП (25-35) оказывает выраженное влияние на сократимость миокарда и аорты крысы, а также процессы их регуляции. Полученные данные расширяют наши представления о механизмах патогенеза болезни Альцгеймера, а также о патофизиологии сердечно-сосудистой системы.

Многочисленные исследования последних лет свидетельствуют о том, что существует взаимосвязь между болезнью Альцгеймера и патологией сердечнососудистой системы. Сердечно-сосудистыми факторами риска развития болезни Альцгеймера являются инсульты, артериальная гипертензия, диабет, гиперхолестеринемия, сердечная недостаточность, фибрилляция предсердий и др. [1, 2]. Повышенный риск развития атеросклероза в среднем возрасте приводит к повышению риска развития болезни Альцгеймера в старости [3]. Кроме того, β-амилоидная ангиопатия сосудов головного мозга является одной из наиболее распространенных патологий в пожилом возрасте, поражая большинство пациентов с болезнью Альцгеймера и около 30% здоровых людей [4]. Вероятно, β-амилоидный пептид (βАП), играющий ключевую роль в патогенезе болезни Альцгеймера [5], может играть важную роль во взаимосвязи между болезнью Альцгеймера и сердечно-сосудистой патологией, оказывая воздействие не только на нейроны, но и на кардиомиоциты и гладкомышечные клетки сосудов. βАП часто используется в экспериментах по моделированию болезни Альцгеймера на животных.

Несмотря на большое количество экспериментальных данных, механизмы влияния βАП на функции возбудимых тканей сердечно-сосудистой системы остаются неясными. В данной работе мы изучали влияние βАП на сократимость миокарда и аорты крысы.

Материал и методы

Миография. Эксперименты проводили на белых лабораторных крысах дикого типа. Сократимость полосок миокарда желудочков и поперечных фрагментов брюшной аорты исследовали в изометрическом режиме по стандартной миографической методике на установке Power Lab, оборудованной датчиками силы MLT 050/D (AD Instruments, США). Препараты помещали в перфузионный раствор следующего состава (в мМ): NaCl – 125, KCl – 2.5, CaCl2 – 2, MgSO4 – 1, NaH2PO4 – 1.25, NaHCO3 – 25, глюкоза – 11. В течение всего эксперимента раствор аэрировали карбогеном (95% O2, 5% CO2), рН раствора поддерживали в пределах 7,3–7,4, а температуру на уровне 20°С. Препараты фиксировали вертикально одним концом к тензометрическому датчику, другим – к неподвижному штативу, а затем погружали в отдельные резервуары объемом 20 мл, куда подавался перфузионный раствор и карбоген. Сокращения полосок миокарда вызывали электрическими стимулами силой 10 В и длительностью 5 мс, подаваемыми с частотой 6 имп/мин. Сокращения сосудов вызывали аппликацией агонистов различных рецепторов (карбохолин (10-6–10-4 М), гистамин (10-6–10-4 М), норадреналин (10-5–10-3 М), АТФ (10-6–10-4 М). Силу сокращения в ответ на действие агонистов нормировали по отношению к калиевой контрактуре сосудов (240 мM KCl), амплитуда которой принималась за 100%. После погружения препаратов в резервуары следовал период приработки в течение 60 мин, в ходе которого мышечным полоскам постепенно придавалось оптимальное натяжение.

βАП (фрагмент 25-35, 10-6 М) (Ascent Scientific, Великобритания) добавляли в перфузионный раствор за 60 минут до начала эксперимента. Обработка результатов. Регистрация сокращений и обработка полученных результатов проводилась с помощью программы Chart 5.55 (AD Instruments, США). Исходную силу сокращения выражали в граммах, длительность фазы укорочения и длительность фазы полурасслабления – в секундах. Статистическую обработку производили при помощи программного комплекса Origin 7.5. Все результаты представлены в виде М±m. Статистическую значимость различий между величинами оценивалась по t-критерию Стьюдента, при этом различия считали статистически достоверными при р < 0,05.

Результаты и обсуждение

В контрольных экспериментах было обнаружено, что норадреналин, гистамин и карбахолин (стойкий аналог ацетилхолина) вызывают сокращение брюшной аорты. С увеличением концентрации агонистов сила сокращения увеличивалась и для наивысшей использованной концентрации норадреналина (10-3 М) составила 115,3±11,1% (n = 6), гистамина (10-4 М) – 129,6±15,3% (n = 8), карбахолина (10-4 М) – 103,1±13,9% (n = 7) от амплитуды калиевой контрактуры. АТФ (10-6М – 10-4М) достоверно не вызывала сократительного ответа (n = 5, (P > 0,05).

На фоне действия βАП (25-35) (10-6М) эффекты норадреналина и АТФ не изменялись, тогда как действие карбахолина и гистамина извращалось. Как карбахолин, так и гистамин, на фоне действия βАП(25-35) вызывали не сокращение, а расслабление брюшной аорты, составившее 115,2±20% (n = 7) и 72,1±12,1% (n = 8), соответственно (рис.).

Таким образом, βАП (25-35) изменяет холинергическую и гистаминергическую реактивность брюшной аорты крысы, что, вероятно, свидетельствует о нарушении функционирования рецепторного аппарата сосуда. Механизм реализации данного эффекта неизвестен, однако к возможным причинам относятся воздействие βАП (25-35) на клеточные мембраны, ионные каналы и рецепторы плазматических мембран, βАП-вызванные окислительный стресс и внутриклеточный кальциевый дисбаланс и т.д.

Аппликация βАП (25-35) (10-6М) вызывала недостоверное кратковременное увеличение силы сокращения желудочков относительно контрольных значений и через 20 мин она составила 125±14% от исходных значений. Далее, амплитуда сокращений начинала уменьшаться и к 90 мин составила 112±12,4% от контрольных значений (n = 15, p > 0,05). При этом βАП (25-35) не влиял на длительность фазы укорочения миокарда желудочков, однако уменьшал продолжительность фазы расслабления к 30 мин после подачи вещества до 84,3±4% относительно исходного значения (n = 15, p < 0,05). Согласно расчетам, это сопровождалось значительным увеличением скорости расслабления миокарда желудочков: через 40 мин она составила 121±14%, а к 120 мин – 212,3±38% от контроля (n = 15, p < 0,05). Таким образом, βАП (25-35) вызывает положительный люзитропный эффект в желудочках (увеличение скорости расслабления миокарда).

Симпато-адреналовая система оказывает большое влияние на функции сердечно-сосудистой системы в норме и при патологии. Представлялось интересным изучить эффекты норадреналина на фоне действия βАП. Аппликация норадреналина в контрольных условиях приводила к увеличению амплитуды сокращений желудочков к 20-й мин действия до 173,8±18% от исходных значений (n = 10, p < 0,05) (положительный инотропный эффект), снижению длительности фазы расслабления до 87,4±7,1% (n = 10, p < 0,05) и увеличению скорости расслабления миокарда желудочков c 0,82±0,2 г/с до 1,47±0,3 г/с (n = 10, p < 0,05). На фоне действия βАП (25-35) (10-6 М) выраженность инотропного эффекта норадреналина достоверно не изменялась (n = 10, p > 0,05), а достоверных изменений длительности фазы расслабления и скорости расслабления желудочков не наблюдалось (n = 10, p > 0,05). Таким образом, на фоне действия βАП (25-35) пропадает положительный люзитропный эффект норадреналина. Учитывая, что βАП (25-35) сам по себе оказывает положительный люзитропный эффект, можно предположить, что норадреналин и βАП (25-35) увеличивают скорость расслабления миокарда желудочков по сходному механизму.

Таким образом, βАП(25-35) оказывает выраженное влияние на сократимость миокарда и аорты и процессы регуляции их сократительной активности. Вероятно, не только сердечно-сосудистые нарушения являются факторами риска развития болезни Альцгеймера, но возможно и обратное влияние: деменция Альцгеймеровского типа (и, вероятно, другие заболевания, связанные с избыточной продукцией βАП) может приводить к нарушению функций сердечно-сосудистой системы. В конечном итоге, болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистая патология могут взаимоусиливать друг друга, формируя таким образом «порочный круг» патогенеза. Вероятно, поэтому клиницистам бывает довольно сложно провести дифференциальную диагностику между деменцией Альцгеймеровского типа и сосудистой деменцией, и довольно часто встречаются смешанные виды деменции.

Полученные данные расширяют наши представления о механизмах патогенеза болезни Альцгеймера, а также о патофизиологии сердечно-сосудистой системы.

Подняться вверх сайта