БИОФИЗИКА, 2020, том 65, № 4, с. 728-734

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ

УДК 612.179.1

ЭФФЕКТЫ ИНГИБИТОРОВ ИОННЫХ КАНАЛОВ НА ГЕНЕРАЦИЮ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ У КЛЕТОК ВОДИТЕЛЯ РИТМА

ПРАВОГО ПРЕДСЕРДИЯ ДЕСЯТИСУТОЧНОГО КУРИНОГО ЭМБРИОНА

*Институт физиологии - обособленное структурное подразделение Федерального исследовательского центра

«Коми научный центр УрО РАН», 167982, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, 50

E-mail: lebedeva.physiol.komisc@ya.ru

Поступила в редакцию 27.11.2019 г.

После доработки 29.04.2020 г.

Принята к публикации 05.05.2020 г.

Клеточные механизмы автоматизма и вклад различных ионных каналов сердца эмбрионов мало ис-

следованы. В данной работе представлены результаты изучения эффектов специфических ингиби-

торов ионных каналов на генерацию потенциалов действия клеток водителя ритма правого пред-

сердия куриного эмбриона. Выявлено, что исключение ионов кальция из внеклеточного раствора

или экспозиция блокатора Ca²⁺-каналов L-типа нифедипина (10 мкМ) не вызывало ингибирова-

ние генерации потенциалов действия и приводило к повышению частоты инициации электриче-

ских импульсов на 45%. Рианодин, агонист Ca²⁺-каналов саркоплазматического ретикулума,, также

оказывал положительный хронотропный эффект. Аппликация лидокаина приводила к отрицатель-

ному хронотропному эффекту и вызывала ингибирование генерации электрических импульсов. За-

ключили, что роль чувствительных к рианодину Ca²⁺-каналов саркоплазматического ретикулума и

Ca²⁺-каналов L-типа не является определяющей для поддержания автоматизма клеток правого

предсердия десятисуточных куриных эмбрионов, сердце которых уже имеет четыре камеры, но си-

ноатриальный узел не сформирован полностью и морфофункциональное созревание центральной

нервной системы еще не завершено. Тот факт, что лидокаин подавлял, а нифедепин не подавлял ге-

нерацию потенциалов действия, свидетельствует о существенном вкладе Na⁺-тока в формирование

автоматизма.

Ключевые слова: ионные каналы, автоматизм, рианодин, нифедипин, лидокаин, сердце, эмбрион, курица.

DOI: 10.31857/S0006302920040134

процессы функционирования сердца, включая

Синоатриальный узел, расположенный в об-

эмбрионов [3]. Изучение механизмов автоматиз-

ласти впадения верхней полой вены в правое

ма эмбрионального сердца может позволить вы-

предсердие, в норме задает ритм работы сердца.

явить причины врожденных сердечных пато-

Нарушение функции синоатриального узла со-

логий.

пряжено с риском развития аритмий, сердечной

недостаточности, фибрилляции предсердий и

Считают, что высвобождение Ca²⁺ через каль-

угрожающих жизни состояний, в том числе син-

циевые pианодин-чувcтвительные каналы (RyR-

дрома внезапной смерти [1]. В последнее десяти-

каналы) способствует медленной диастолической

летие ведутся интенсивные исследования в обла-

деполяризации и имеет решающее значение для

сти клеточной терапии, изучения эмбриональных

генерации автоматизма сердца взрослых живот-

стволовых клеток или других типов клеток, спо-

ных [4-6]. Данный процесс был назван «Ca²⁺-ча-

собных дифференцироваться в кардиомиоциты,

которые могут способствовать разработке биоло-

сами» (Ca²⁺-clock). Его пусковым механизмом

гических водителей ритма как альтернативы или

являются внутриклеточные осцилляции ионов

дополнения к методу электростимуляции сердца

кальция и протекающий по Ca²⁺-каналам L-типа

[2]. В связи с этим необходимо глубже понимать

ионный ток [6-9]. У клеток водителя ритма си-

ноатриального узла кролика выраженность эф-

Сокращения: RyR-каналы - кальциевые pианодин-чувcтви- фектов рианодина (агониста RyR-каналов) и ни-

тельные каналы, ПД - потенциал действия, dV/dt_max - ско-

рость фазы быстрой деполяризации, МДД - медленная диа-

федипина (блокатора Ca²⁺-каналов L-типа)

столическая деполяризация.

обусловлена снижением частоты генерации по-

728

ЭФФЕКТЫ ИНГИБИТОРОВ ИОННЫХ КАНАЛОВ

729

тенциалов действия (ПД) вплоть до полного пре-

да Са²⁺-каналов саркоплазматического ретику-

кращения электрической активности [5, 6].

лума - рианодин. Роль Na⁺-каналов была оцене-

Клеточные механизмы, ответственные за

на с помощью специфического блокатора лидо-

спонтанное сокращение и электрическую возбу-

каина.

димость в эмбриональном сердце, изучены недо-

В первой серии экспериментов (n_сердец= 6) в

статочно, и имеющиеся экспериментальные

данные во многом противоречивы. Полученные

контрольном растворе снижали концентрацию

результаты свидетельствуют о роли внутрикле-

внеклеточного кальция на 50%. Через 15 мин до-

точных колебаний концентрации цитозольного

бавляли раствор, не содержащий ионов кальция.

Эффекты регистрировали в течение 30 мин. Затем

Ca²⁺ и состояния RyR-каналов [9]. Вместе с тем

препарат промывали нормальным раствором до

имеются данные об их незначительном вкладе в

тех пор, пока частота генерации и конфигурация

процесс инициации импульса [10]. Ключевую

ПД не восстанавливались до контрольных значе-

роль отводят Ca²⁺-току L-типа и току, активиру-

ний (в течение 20-30 мин). После этого добавля-

емому гиперполяризацией (I_f, «funny» ток) [5-8].

ли нифедипин - ингибитор каналов Ca²⁺-тока

Интересно отметить, что в отличие от взрослых,

L-типа. Препарат экспонировали в растворе с ни-

рианодин не оказывал влияния на спонтанную

федипином в течение 60 мин (n = 5).

генерацию ПД венозного синуса у молодых лягу-

шек [11]. Все это позволяет предположить, что

Для оценки роли токов каналов саркоплазма-

механизмы инициации электрических импульсов

тического ретикулума добавляли рианодин в кон-

центрации 1 мкМ. В течение 60 мин регистриро-

в эмбриональном сердце отличаются от таковых в

вали ПД. В данной серии опытов были использо-

сердце взрослых животных.

ваны пять препаратов от пяти эмбрионов.

Цель данной работы была изучить эффекты

ингибиторов ионных каналов на генерацию пей-

Вклад Na⁺-каналов в генерацию ПД оценива-

смекерных потенциалов действия у клеток право-

ли с помощью специфического блокатора - ли-

го предсердия 10-суточных эмбрионов кур и рас-

докаина. В перфузирующий раствор сначала до-

смотреть вклад RyR- и Ca²⁺-каналов L-типа в

бавляли лидокаин в концентрации 20 мкМ и экс-

формирование электрических импульсов. Допол-

понировали около 20 мин. После отмывки и

нительно мы проанализировали эффекты гипо-

восстановления электрофизиологических пара-

кальциевых растворов.

метров до контрольного уровня (30 мин) добавля-

ли блокатор в концентрации 100 мкМ. К свежим

полоскам добавляли лидокаин в концентрации

МЕТОДИКА

500 мкМ (n = 9).

Эксперименты проводили на спонтанно со-

Все компоненты солевого раствора были про-

кращающихся препаратах правого предсердия

изводства фирмы ROTH (Германия), блокаторы

10-суточных куриных эмбрионов (n = 25). На

ионных токов - Sigma-Aldrich (США).

этом сроке эмбрионального развития сердце ку-

Обработку результатов проводили в програм-

риного зародыша уже имеет четыре камеры, но

ме PowerGraph Professional версии 3.3 (ООО «ДИ-

синоатриальный узел не сформирован полно-

Софт», Россия) и с помощью оригинальной про-

стью, а морфофункциональное созревание цен-

граммы вычисления параметров потенциалов в

тральной нервной системы еще не завершено.

программной среде Delphy, разработанных д.б.н.

Поэтому генерация автоматизма регулируется в

Н.В. Артеевой. Данные приведены как среднее

основном изменениями ионного состава око-

арифметическое

± стандартное отклонение

локлеточной среды.

(М ± σ). Значимость различий определяли по

Сердце извлекали и помещали в аэрирован-

U-критерию Манна-Уитни. Различия считали

ный солевой раствор следующего состава (мМ/л):

достоверными при р < 0.05.

NaCl - 140, NaHCO₃ - 10, KCl - 5.4, CaCl₂ - 1.8,

MgSO₄ - 1, Na₂HPO₄ - 0.33, глюкоза - 10,

РЕЗУЛЬТАТЫ

HЕРЕS - 5, pH 7.4; удаляли желудочки и левое

предсердие, правое предсердие вскрывали. Спон-

В контрольном растворе от трабекулы правого

танно сокращающийся препарат правого пред-

предсердия в области синоатриального кольца серд-

сердия размером 3 × 3 мм помещали в проточную,

ца куриного эмбриона со стороны субэндокарда за-

аэрируемую, термостатируемую камеру с соле-

регистрированы ПД с медленной диастолической

вым раствором (31 ± 1°C). Потенциалы действия

деполяризацией. Частота генерации спонтанных

регистрировали с помощью стандартной микро-

ПД у препаратов составила 166 ± 15 имп/мин, а ско-

электродной техники со стороны субэндокарда.

рость фазы быстрой деполяризации (dV/dt_max) ва-

В качестве ингибитора каналов Ca²⁺-тока L-

рьировала от 44 до 170 В/с и в среднем составила

типа использовали нифедипин, для оценки вкла-

99 ± 37 В/с (таблица; рисунок, а).

БИОФИЗИКА том 65

№ 4

2020

730

ЛЕБЕДЕВА, ГОЛОВКО

Электрофизиологические параметры ПД в контроле и при действии блокаторов ионных каналов и раствора, не

содержащего Ca²⁺, у клеток, работающих в режиме водителя ритма правого предсердия куриного эмбриона

Нифедипин 10

Лидокаин 500

Общий контроль,

Раствор без Са²⁺,

Рианодин 1 мкМ,

Параметры ПД

мкМ,

n = 25

n = 6

n = 5

n = 9

E_max, мВ

-75 ± 7

-78 ± 8

-77 ± 8

-77 ± 5

-64 ± 14

АПД, мВ

99 ± 10

95 ± 7

100 ± 10

99 ± 12

69 ± 13*

ДПД₂₀, мс

42 ± 19

24 ± 7*

18 ± 2*

30 ± 13

65 ± 14*

ДПД₉₀, мс

87 ± 20

67 ± 11*

65 ± 14*

72 ± 13*

124 ± 19*

ЧСС, имп/мин

166 ± 15

235 ± 41*

236 ± 40*

197 ± 16*

88 ± 16*

МДД, мс

249 ± 35

151 ± 39*

184 ± 50*

205 ± 31*

546 ± 146*

dV/dt_max, В/с

99 ± 37

76 ± 27

105 ± 37

83 ± 36

16 ± 10*

V4, мВ/с

43 ± 17

79 ± 31*

38 ± 20

68 ± 19*

37 ± 17

Примечание. E_max - максимальный диастолический потенциал; АПД - амплитуда ПД; ДПД₂₀ и ДПД₉₀ - длительность

потенциала действия на уровне 20 и 90% реполяризации; ЧСС - частота генерации ПД; МДД - длительность медленной

диастолической деполяризации; dV/dt_max - скорость фазы быстрой деполяризации; V₄ - скорость фазы медленной

диастолической деполяризации; n - количество препаратов; * -достоверность различий по сравнению с контролем р < 0.05.

не 90% реполяризации - на 23%. Амплитудные

Эффекты внеклеточной концентрации Ca²⁺.

параметры ПД достоверно не изменялись. Элек-

Снижение CaCl₂ в солевом растворе от 1.8 до

трическая активность препаратов сохранилась

0.9 мМ (n = 6) приводило к повышению частоты

даже при продолжительной экспозиции блокато-

генерации ПД на 20%. Раствор без Ca²⁺ (n = 6)

ра (~ 60 мин). Таким образом, нифедипин в кон-

повышал частоту генерации ПД на 45% по срав-

центрации 10 мкМ вместо ожидаемого снижения

нению с контролем. При этом регистрировали

и ингибирования ПД способствовал значитель-

укорочение фазы медленной диастолической де-

ному повышению частоты генерации ПД (рису-

поляризации (МДД) и длительности пика ПД на

нок, а,б; таблица).

уровне 90% реполяризации на 25%. Нарушения

ритмической активности или прекращения гене-

Эффекты рианодина. Выявлено, что агонист

рации электрической импульсов у препаратов

RyR-каналов рианодин в концентрации 1 мкМ

правого предсердия куриного эмбриона при вы-

(n = 10) на пятой минуте экспозиции приводил к

ведении Ca²⁺ из внеклеточного раствора не заре-

увеличению частоты генерации ПД на 20% за счет

гистрировали (рисунок, а,б; таблица).

укорочения длительности фазы МДД (на 18%) и

пика потенциала действия на уровне 90% реполя-

Эффекты нифедипина. При экспозиции нифе-

ризации - на 17%. Эффект сохранялся при про-

дипина (n = 6), блокатора Ca²⁺-каналов L-типа,

должительной экспозиции рианодина (~ 60 мин).

регистрировали увеличение частоты генерации

Нарушений ритмической активности или пре-

ПД на 40% по сравнению с контролем. Эффект

кращения генерации ПД у препаратов правого

был обусловлен укорочением фазы МДД на 40% и

предсердия куриного эмбриона не зарегистриро-

длительности пика потенциала действия на уров-

вано (рисунок, а,б; таблица).

БИОФИЗИКА том 65

№ 4

2020

ЭФФЕКТЫ ИНГИБИТОРОВ ИОННЫХ КАНАЛОВ

731

(а)

Контроль

Раствор

Нифедипин

Рианодин

Лидокаин

без Са²⁺

10 мкМ

1 мкМ

500 мкМ (3 мин)

1с

- 80

166 имп/мин

263 имп/мин

238 имп/мин

193 имп/мин

71 имп/мин

(б)

(в)

200 мс

– 80

- 80

Контроль

Нифедипин (10 мкМ)

Контроль

Раствор без Са²⁺

Рианодин (1 мкМ)

Лидокаин (500 мкМ): 1 - 1 мин; 2 - 2 мин; 3 - 3 мин

Эффекты блокаторов ионных каналов и раствора, не содержащего Ca²⁺, на генерацию электрических импульсов у

клеток, работающих в режиме водителя ритма правого предсердия куриного эмбриона. (а) - Изменение генерации

ПД в контроле, при добавлении солевого раствора, не содержащего Ca²⁺, экспозиции 10 мкМ нифедипина, 1 мкМ

рианодина и 500 мкМ лидокаина (3 мин). (б) - Повышение частоты генерации электрических импульсов у клеток

куриного эмбриона в растворе без кальция при добавлении нифедипина (10 мкМ) и рианодина (1 мкМ). (в) -

Развитие эффектов лидокаина (500 мкМ) на конфигурацию ПД клеток правого предсердия куриного эмбриона.

Эффекты лидокаина. Нами установлено, что

электрических импульсов. Эффекты лидокаина

пороговая концентрация лидокаина для работаю-

обратимы.

щих в режиме водителя ритма клеток куриного

Анализ полученных результатов показал, что

эмбриона составляет ~ 20 мкМ. Повышение кон-

центрации лидокаина от 20 до 100 мкМ (n = 5) вы-

ингибирование Ca²⁺-каналов L-типа, RyR-кана-

зывало снижение скорости нарастания переднего

лов или выведение ионов кальция из омывающего

фронта ПД dV/dt_max на 30% и замедление частоты

раствора не приводит к нарушению электрической

активности или прекращению генерации ПД кле-

генерации ПД на 30% за счет увеличения длитель-

ток правого предсердия десятисуточных эмбрио-

ности фазы МДД. При добавлении в эксперимен-

тальную камеру раствора с лидокаином в концен-

нов кур. В то же время блокатор Na⁺-каналов ли-

трации 500 мкМ (n = 9) регистрировали монотон-

докаин вызывал замедление частоты генерации

ное снижение амплитуды ПД примерно на

спонтанных импульсов и в высоких концентраци-

30% (от 99 ± 10 мВ до 69 ± 13 мВ) и замедление

ях - полное ингибирование генерации ПД.

dV/dt_max в 6 раз (от 99 ± 37 В/с до 16 ± 10 В/с) по

сравнению с контролем. Длительность фазы

МДД увеличивалась в два раза, в среднем на 20 мВ

ОБСУЖДЕНИЕ

смещался потенциал порога (от -64 ± 8 мВ до

В литературе обсуждаются две основные гипо-

-44 ±

12 мВ). В результате скорость МДД

тезы механизма медленной диастолической депо-

(фаза V₄) достоверно не изменялась. Длитель-

ляризации: «мембранные» часы, в основе кото-

ность пика ПД на уровне 20 и 90% реполяризации

рых лежат протекающие ионные токи через мем-

увеличивалась на 40-55% (рисунок, а,в; таблица).

брану сарколеммы, в частности активируемый

Частота генерации импульсов снижалась почти в

гиперполяризацией ток (I_f) [12, 13]; и механизм

два раза. В 70% случаев экспозиция лидокаина

приводила к полному ингибированию генерации

«Са²⁺-часов», самопроизвольное высвобождение

БИОФИЗИКА том 65

№ 4

2020

732

ЛЕБЕДЕВА, ГОЛОВКО

[Ca²⁺]_i из саркоплазматического ретикулума че-

Роль

«мембранных часов» в генерации

автоматизма. Роль тока, активируемого гиперпо-

рез рианодин-чувствительные каналы [13-15].

ляризацией (I_f, «funny» ток), в генерации элек-

Роль «Са²⁺-часов» в генерации автоматизма

трической активности продемонстрирована экс-

клеток сердца куриного эмбриона. Основанием для

периментально на разных видах взрослых грызу-

появления гипотезы «Са²⁺-часов» было выявле-

нов [18-21]. Разработанная авторами работы [22]

ние сходства динамики изменения внутриклеточ-

математическая модель корректно описала влия-

ной концентрации Ca²⁺ и конфигурации пейсме-

ние ионов цезия и ивабрадина - ингибиторов ак-

керных ПД [4, 6]. Основой этого механизма гене-

тивируемого гиперполяризацией тока (I_f), на

рации спонтанных импульсов являются

морфологию ПД клеток синоатриального узла

осцилляции ионов кальция из саркоплазматиче-

взрослых животных. Ток I_f зарегистрирован на

ского ретикулума через рианодиновые каналы

ранних стадиях эмбриогенеза в отдельных клет-

(RyRs). После начальной деполяризации сарко-

ках желудочка и предсердия эмбрионального

леммы поступление Ca²⁺ через кальциевые кана-

сердца мыши [3, 24]. По мнению авторов, данный

лы L-типа (I_Ca,L) индуцирует лавинообразный

ток участвует в генерации спонтанной активно-

выброс кальция из депо и, возможно, запускает

сти клеток желудочка в течение первой недели

деполяризующий мембрану Na/Ca-обменный

эмбрионального развития мыши и исчезает неза-

механизм [8, 15]. На основе экспериментальных

долго до ее рождения. Попытка зарегистрировать

данных, полученных на синоатриальном узле

ток I_f у предсердия семисуточного куриного эм-

млекопитающих, были разработаны математиче-

бриона была предпринята в работе [23], но по

ские модели, в которых «Са²⁺-часы» играют клю-

признанию самих авторов она оказалась неудач-

чевую роль в формировании автоматизма. Эти

ной. Полагаем, что в клетках предсердия десяти-

модели хорошо воспроизводят замедление часто-

суточного куриного эмбриона ток, активируемый

ты генерации ПД вплоть до полной остановки

гиперполяризацией, участвует в генерации фазы

при аппликации рианодина или ингибировании

МДД. Мы провели исследование вклада HCN-

каналов, по которым протекает ток I_f, в генериро-

Ca²⁺-тока L-типа, вызывающих нарушение го-

вание электрических импульсов клетками право-

меостаза ионов кальция [6-8].

го предсердия куриного эмбриона [25]. Согласно

У эмбрионального сердца курицы при ингиби-

полученным данным, роль тока I_f в формирова-

ровании Ca²⁺-каналов L-типа нами был зареги-

нии автоматизма сердца десятисуточного эмбри-

стрирован феномен сохранения спонтанной

она незначительна. Специфические блокаторы

электрической активности предсердия, сопро-

HCN-каналов (ивабрадин и ионы цезия) либо не

вождающийся повышением частоты генерации

вызывали достоверного эффекта, либо повышали

ПД. Ранее на желудочке эмбрионов мыши и кры-

частоту генерации ПД в среднем на 15% по срав-

сы при добавлении нифедипина 10 и 100 мкМ бы-

нению с контролем. Следовательно, ток I_fучаст-

ло зарегистрировано незначительное (на 3-7%)

вует в генерации ПД клеток предсердия, но его

увеличение частоты генерации ПД [16]. Положи-

вклад в спонтанную электрическую активность

тельный хронотропный эффект нифедипина, ри-

не является определяющим. Это следует учиты-

анодина и гипокальциевых растворов на генера-

вать при оптимизации математических моделей

цию ПД пейсмекерных клеток эмбрионального

генерации ПД эмбрионального сердца куры.

сердца противоречит существующей парадигме и

не может быть описан имеющимися числовыми

Роль Na⁺-токов в инициации электрической ак-

моделями.

тивности. Полученные нами результаты и литера-

Наши результаты показывают, что нарушение

турные данные [16, 25] позволяют заключить, что

функционирования RyR-каналов, ингибирова-

механизмы «мембранных» и «кальциевых» часов,

лежащие в основе автоматизма у взрослых живот-

ние Ca²⁺-каналов L-типа или выведение ионов

ных, в эмбриональном сердце курицы еще только

кальция из раствора не приводит к аритмиям или

начинают формироваться. По-видимому, имеет

прекращению генерации электрических импуль-

место пространственно-временная разобщен-

сов. Мы полагаем, что RyR-каналы, экспрессиру-

ность саркоплазматического ретикулума и ба-

емые на ранних стадиях эмбриогенеза [17], еще не

зальной мембраны [11]. Поэтому они не вносят

находятся в тесном взаимодействии с Са²⁺-кана-

значительного вклада в генерацию электриче-

лами L-типа и их вклад в инициацию электриче-

ской активности пейсмекерных клеток куриных

ской активности клеток эмбрионального сердца

эмбрионов. Мы выявили, что блокирование тока

не является принципиальным.

через Na⁺-каналы приводит к прекращению

БИОФИЗИКА том 65

№ 4

2020

ЭФФЕКТЫ ИНГИБИТОРОВ ИОННЫХ КАНАЛОВ

733

электрической активности клеток предсердия де-

лабораторных животных» (Guide for the Care and

сятисуточных куриных эмбрионов. Это позволя-

Use of Laboratory Animals, 8-е издание, опублико-

ванным National Academics Press (США) в 2011 г.).

ет предположить, что Na⁺-каналы, чувствитель-

ные к лидокаину, не только участвуют, но и игра-

ют ключевую роль в формировании их

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

автоматизма. В зависимости от концентрации ли-

докаин вызывал замедление частоты генерации

1. P. Glynn, B. Onal, and T. J. Hund, PLoS One 9 (2), 1

(2014).

ПД вплоть до полной остановки электрической

активности. Это сопровождалось увеличением

2. M. R. Rosen, R. B. Robinson, P. Brink, et al., Anat.

длительности фазы МДД и монотонным замедле-

Rec. A. Discov. Mol. Cell Evol. Biol. 280 (2), 1046

(2004).

нием скорости нарастания переднего фронта ПД

(dV/dt_max). Следует отметить, что прекращение

3. T. Opthof, Med. Biol. Eng. Comput. 45 (2), 119 (2007).

генерации электрических импульсов в эмбрио-

4. K. Y. Bogdanov, V. A. Maltsev, and T. M. Vinogradova,

Circ. Res. 99 (9), 979 (2006)

нальном сердце курицы наблюдали при апплика-

ции более низкой концентрации лидокаина

5. T. M. Vinogradova and E. G. Lakatta, J. Mol. Cell.

Cardiol. 47 (4), 456 (2009).

(500 мкМ), чем у клеток водителя ритма синоат-

риальной области у взрослых животных

6. V. A. Maltsev and E. G. Lakatta, Am. J. Physiol. Heart

(1000 мкМ) [26].

Circ. Physiol. 296 (3), 594 (2009).

7. А. Д. Хохлова, Р. А. Сюняев, А. М. Рывкин и др.,

Вероятно, существуют некие механизмы, ком-

Биофизика 61, 906 (2016).

пенсирующие ингибирование Ca²⁺-каналов L-

8. A. E. Lyashkov, J. Behar, E. G. Lakatta, et al., Biophys.

типа. В пользу такого предположения свидетель-

J. 114 (5), 1176 (2018)

ствует сохранение автоматизма при действии ни-

9. P. Sasse, J. Zhang, L. Cleemann, et al., J. Gen. Physiol.

федипина.

130 (2), 133 (2007).

10. F. J. Martinsen, Dev. Dyn. 233, 1217 (2005).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

11. В. А. Головко, Журн. эволюц. биохимии и физио-

логии 42, 335 (2006).

Проведенный нами анализ эксперименталь-

12. D. DiFrancesco and D. Noble, Heart Rhythm. 9 (2),

ных данных позволяет заключить, что роль RyRs-

299 (2012).

каналов и Ca²⁺-каналов L-типа не является

13. E. G. Lakatta and D. J. DiFrancesco, Mol. Cell. Car-

определяющей для поддержания автоматизма

diol. 47, 157 (2009).

клеток правого предсердия десятисуточных кури-

14. T. M. Vinogradova, Y. Y. Zhou, V. Maltsev, et al., Circ.

ных эмбрионов, сердце которых уже имеет четы-

Res. 94 (6), 802 (2004).

ре камеры, но синоатриальный узел не сформи-

15. E. G. Lakatta, V. A. Maltsev, and T. M. Vinogradova,

рован полностью, а морфофункциональное со-

Circ. Res. 106 (4), 659 (2010).

зревание центральной нервной системы еще не

16. M. F. Nilsson, A. C. Sköld, A. C. Ericson, et al., Toxi-

завершено. Тот факт, что лидокаин подавлял ге-

col. Appl. Pharmacol. 272 (2), 306 (2013).

нерацию ПД, а нифедепин не подавлял электри-

17. S. M. Dutro, J. A. Airey, C. F. Beck, et al., Dev. Biol.

ческую активность, свидетельствует о существен-

155 (2), 431 (1993).

ном вкладе натриевого тока в формирование ав-

18. K. Ono, S. Shibata, and T. Iijima, J. Smooth Muscle

томатизма.

Res. 39, 195 (2003).

19. M. Baruscotti and D. DiFrancesco, Ann. N. Y. Acad.

Sci. 1015, 111 (2004).

ИСТОЧНИКИ ФИНАНCИPОВАНИЯ

20. A. O. Verkerk, R. Wilders, M. M. van Borren, et al.,

Работа поддержана грантом РФФИ мол_а

Eur. Heart J. 28, 2472 (2007).

№ 18-34-00654, № ГР АААА-А17-117012310152-2 и

21. М. А. Гонотков и В. А. Головко, Бюлл. эксперим.

НИР № ГР АААА-А17-117012310154-6.

биологии и медицины 152 (8), 128 (2011).

22. S. Severi, M. Fantini, L. A. Charawi, et al., J. Physiol.

590 (18), 4483 (2012).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

23. R. M. Brochu, J. R. Clay, and A. Shrier, J. Physiol. 454,

503 (1992).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

24. C. Okubo, H. I. Sano, Y. Naito, et al., J. Physiol. Sci.

интересов.

63 (5), 355 (2013).

25. Е. А. Лебедева, М. А. Гонотков и В. А. Головко,

Междунар. журн. прикл. и фундамент. исследова-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

ний 1, 120 (2019).

Экспериментальный протокол соответствовал

26. Е. А. Лебедева, Изв. Коми науч. центра УрО РАН 3

международными правилам «Для использования

(15), 58 (2013).

БИОФИЗИКА том 65

№ 4

2020

734

ЛЕБЕДЕВА, ГОЛОВКО

Effects of Ion Channel Inhibitors on the Generation of Electrical Impulses

in Right Atrial Pacemaker Cells of a 10-Day-Old Chicken Embryo

E.A. Lebedeva and V.A. Golovko

Institute of Physiology, Коmi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,

ul. Pervomajskaya 50, Syktyvkar, the Republic of Komi, 167982 Russia

The mechanisms of pacemaker cells activity and the contribution of various ion channels of the heart of em-

bryos are not yet fully understood. This paper presents the results of the experiment on the study of the

effects of specific ion channel inhibitors on the generation of action potentials in pacemaker cells of the

chicken embryo right atria. It was found that the exclusion of calcium ions from the extracellular solution or

the strip exposure to 10 mM nifedipine (L-type Ca²⁺ channel blocker) did not inhibit the generation of action

potentials but led to an increase in the frequency of electrical impulses initiation by 45%. Ryanodine, an ag-

onist of Ca-channels of the sarcoplasmic reticulum, also had a positive chronotropic effect. Application of

lidocaine led to a negative chronotropic effect and caused inhibition of the generation of electrical impulses.

We concluded that the role of sarcoplasmic reticulum calcium channels which are sensitive to ryanodine

(RyR-channels) and L-type Ca²⁺channels is not crucial for maintaining the pacemaker activity in the right

atrial cells of 10-day-old chicken embryos with a four-chambered heart, not fully formed sinoatrial node, and

the central nervous system of which not yet attained morphofunctional maturity. Our results show that lido-

caine did, but nifedepine did not inhibit action potentials generation, indicating that the sodium current con-

tributes significantly to the pacemaker activity.

Keywords: ion channels, automaticity, ryanodine, nifedipine, lidocaine, heart, embryo, chicken

БИОФИЗИКА том 65

№ 4

2020