БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 5, с. 962-968

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 576.5

ЭФФЕКТЫ ХЛОРИДА НИКЕЛЯ НА СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

МИОКАРДА АКТИВНЫХ СУСЛИКОВ С РАЗЛИЧНЫМ ОТВЕТОМ

НА ГИПОТЕРМИЮ

*Институт биофизики клетки - обособленное подразделение Федерального исследовательского центра

«Пущинский научный центр биологических исследований РАН»,

Институтская ул., 3, Пущино Московской области, 142290, Россия

^#E-mail: averinas82@gmail.com

Поступила в редакцию 19.07.2022 г.

После доработки 19.07.2022 г.

Принята к публикации 29.07.2022 г.

Исследовано влияние 1.5 мМ хлорида никеля на силу сокращений, зависимость «частота-сила» и

эффект паузы в миокарде активных сусликов Urocitellus undulatus с разной реакцией на гипотермию.

Показано, что при температуре

20°С в группе сусликов, сохраняющих отрицательную

направленность зависимости «частота-сила» при охлаждении, сила сокращения составляет

52 ± 15% и 4 ± 3% от силы сокращения в контроле при частоте стимуляции 0.1 и 1 Гц

соответственно. В миокарде, в котором при охлаждении тип зависимости «частота-сила» менялся

с двухфазного на положительный, уменьшение сократимости было значительно более

выраженным; происходило практически полное подавление сокращений до 6 ± 3% и 1 ± 0.5% для

частот стимуляции 0.1 и 1.0 Гц соответственно. В присутствии 1.5 мМ ионов Ni²⁺ при частоте

стимуляции 0.3 Гц величина эффекта паузы снижалась в среднем на 45-55% в группе с

отрицательной зависимостью «частота-сила», в группе с положительной зависимостью снижение

достигало 90-98%. При частоте стимуляции 1.0 Гц уменьшение эффекта паузы в данных группах

составляло 45-55% и 65-85% соответственно. Таким образом, миокард сусликов, сохраняющий

отрицательную зависимость

«частота-сила», существенно менее зависим от поступления

внеклеточного Са²⁺ по сравнению с миокардом активных сусликов, для которого при охлаждении

характерен переход к положительной зависимости «частота-сила».

Ключевые слова: миокард, гипотермия, частота-сила, потенциация паузой, Ni²⁺.

DOI: 10.31857/S0006302922050131, EDN: JJSEXK

Дополнительным источником информации о

Зависимость «частота-сила» впервые описана

состоянии миокарда также может служить эф-

более ста лет назад, но до сих пор остается в фоку-

фект паузы, который заключается в том, что если

се современных исследований. При этом одна

на фоне стимуляции с постоянной частотой вно-

часть работ использует этот показатель как важ-

сится временной перерыв, то это ведет к потен-

ный диагностический признак, позволяющий су-

циации первого после паузы сокращения, при

дить о физиологическом состоянии миокарда [1-

этом сила сокращения будет пропорциональна

3], а другая стремится раскрыть на зависимости

количеству ионов кальция, выброшенных из сар-

«частота-сила» влияние отдельных механизмов

коплазматического ретикулума (СР) [15]. Анализ

электромеханического сопряжения [4-8]. Как

эффекта паузы может являться диагностическим

правило, выделяют три основных типа зависимо-

признаком в силу того, что внесение паузы в здо-

сти «частота-сила»: положительная - характер-

ровом миокарде вызывает потенциацию сокра-

ная для здорового миокарда большинства млеко-

щения, а в патологическом миокарде приводит к

питающих [9], двухфазная - наблюдается у неко-

снижению потенциации или ее спаду [7, 16, 17].

торых грызунов (крысы мыши и др.) [8, 10, 11] и

Миокард гибернантов представляет большой

отрицательная - отмечается в патологическом

интерес для исследований в силу своей порази-

миокарде [2, 7], в миокарде гибернантов и при не-

тельной устойчивости к действию гипотермии и

которых физиологических состояниях [12-14].

своей уникальной пластичности. Из литератур-

Сокращения: СР

- саркоплазматической ретикулум,

ных данных известно о существенных отличиях

LTCC - Са²⁺ канал L-типа.

между миокардом гибернирующих животных

962

ЭФФЕКТЫ ХЛОРИДА НИКЕЛЯ НА СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИОКАРДА

963

зимнего сезона и сезона летней активности. В

ного компьютера и плат АЦП-ЦАП (L-Сard 154 и

частности, было установлено, что при переходе

L-Card E14-440). Механическую активность

между сезонами меняется характер зависимости

мышц регистрировали с помощью механотрона

«частота-сила»

[11], выраженность эффектов

6Х-2М. В начале каждого опыта препарат стиму-

различных инотропных воздействий [18], а также

лировали прямоугольными импульсами (напря-

активность Са²⁺-каналов L-типа (LTCC) [19]. Ра-

жением 5 В и длительностью 5 мс, с силой тока, в

два раза превышающей пороговую) с частотой

нее в нашей лаборатории было показано, что сре-

0.3 Гц в течение 1 ч для стабилизации силы сокра-

ди сусликов периода летней активности возмож-

щения.

но существование различных видов зависимости

«частота-сила» и эффекта паузы [13]. Такое мно-

Зависимость «частота-сила». Зависимость «ча-

гообразие находит свое дальнейшее отражение в

стота-сила» в изометрическом режиме регистри-

формировании различных типов реакции данных

ровали в интервале частот стимуляции от 0.1 до

показателей на охлаждение [20]. Механизмы, ле-

1.0 Гц. При построении зависимости величину

жащие в основе наблюдаемых отличий между ак-

силы сокращения для каждой из частот стимуля-

тивными сусликами с различным типом реакции

ции в исследуемом диапазоне выражали в про-

на температуру, остаются еще недостаточно изу-

центах по отношению к ее величине на частоте

ченными. Известно, что в условиях гипотермии,

стимуляции 0.1 Гц, принимаемой за 100% [14, 20].

может значительно изменяться действие блока-

торов отдельных механизмов электромеханиче-

Регистрация эффекта паузы. На фоне постоян-

ского сопряжения [21]. Поэтому в качестве ин-

ной стимуляции с заданной частотой, при кото-

струмента блокирования входа внеклеточного

рой сила сокращения находится на стабильном

уровне (базовое сокращение) вносили паузу в

Са²⁺ мы использовали ионы никеля.

стимуляции, что приводило к потенциации пер-

Цель данного исследования - оценить соотно-

вого после паузы сокращения (тестового). Вели-

шение вклада внеклеточных и внутриклеточных

чину эффекта выражали в процентах по отноше-

источников Са²⁺ в активацию сокращения мио-

нию к силе сокращения на базовой частоте сти-

карда с помощью физиологических тестов - за-

муляции (0.3 и 1.0 Гц). Данные проверяли на

висимости «частота-сила» и эффекта паузы, а

нормальность распределения при помощи теста

также посредством блокирования входа внекле-

Шапиро-Уилка. Достоверность полученных ре-

зультатов оценивали с помощью парного теста

точного Са²⁺ хлоридом никеля в условиях гипо-

Стьюдента и однофакторного дисперсионного

термии. Преимуществом использования Ni²⁺ яв-

анализа (one way ANOVA) (по уровню значимости

ляется его способность ингибировать несколько

p < 0.05). Данные представлены как средние зна-

путей поступления внеклеточного Са²⁺ в цито-

чения ± стандартная ошибка среднего. Статисти-

золь, при этом эффективность его не зависит от

ческий анализ данных проводили с использова-

температуры в отличие, например, от нефидипи-

нием пакетов статистических программ Microsoft

на, что делает использование хлорида никеля бо-

Excel 2019 и GraphPad Prism 8.

лее предпочтительным.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили на папиллярных

Зависимость «частота-сила». Как говорилось

мышцах правого желудочка сердца якутских сус-

выше, группа активных сусликов неоднородна по

ликов Urocitellus undulatus в периоды летней

типу реакции миокарда на охлаждение, на рис. 1a

(июнь-июль, n = 10) активности.

можно видеть пример сохранения отрицательной

зависимости «частота-сила» в ответ на охлажде-

Животные. Животных предварительно нарко-

ние до 10°С и трансформацию из двухфазной за-

тизировали диэтиловым эфиром. Выделенное

висимости в положительную (рис. 1б); также за-

сердце помещали в раствор Тироде (20°С) следу-

метно, что при 20°С для миокарда этих типов бы-

ющего состава (в мМ): NaCl - 135, KCl - 4,

ла характерна отрицательная (рис.

1в,д) и

MgCl₂ - 1, CaCl₂ - 1.8, NaHCO₃ - 13.2, NaH₂PO₄, -

положительная зависимости (рис. 1г,е).

1.8, глюкоза - 11 (pH 7.4). Раствор аэрировали га-

зовой смесью состава 95% О₂ + 5% СО₂. Выделе-

Под воздействием 1.5 мМ Ni²⁺ в группе сусли-

ние папиллярной мышцы, стимуляцию и измере-

ков с отрицательной зависимостью «частота-си-

ние силы сокращения в изометрическом режиме

ла» при стимуляции частотами 0.1 Гц и 1 Гц сила

проводили по ранее описанной методике [22] при

сокращения снижалась до 52 ± 15% и 4 ± 3% соот-

температуре перфузирующего раствора

ветственно (рис. 1в,д); в миокарде с положитель-

± 0.1°С. Для исследования механической актив-

ной зависимостью «частота-сила» отрицатель-

ности папиллярной мышцы использовали авто-

ный инотропный эффект был значительно более

матизированную установку на основе персональ-

выражен при практически полном подавлении

БИОФИЗИКА том 67

№ 5

2022

964

АВЕРИН и др.

Рис. 1. Влияние 1.5 мМ Ni²⁺ на силу сокращений и зависимость «частота-сила» в папиллярных мышцах правого же-

лудочка сердца сусликов с отрицательной (n = 5) и положительной (n = 5) зависимостью. (а) - Пример сохранения от-

рицательного характера зависимости «частота-сила» при охлаждении; (б) - пример перехода из отрицательной к по-

ложительной зависимости «частота-сила»; (в, г) - типичные примеры действия 1.5 мМ Ni²⁺на сократимость папил-

лярной мышцы с отрицательной и положительной зависимостью

«частота-сила» соответственно; (д, е)

соответствующие кривые зависимости «частота-сила». По оси ординат - сила изометрического сокращения по отно-

шению к частоте стимуляции на частоте 0.1 Гц, принимаемая за единицу; по оси абсцисс - частота стимуляции, Гц.

Данные представлены как средние значения ± ошибка среднего (достоверное отличие от значений в контроле на той

же частоте: ** - p < 0.005; *** - p < 0.001; **** - p < 0.0001).

сокращений, сила которых составляла 6 ± 3%

блокируют LTCC [24], а концентрациями около

(0.1 Гц) и 1.0 ± 0.5% (1 Гц) (рис. 1г,е).

5 мМ блокируется натрий-кальциевый обменник

Из данных литературы известно, что концен-

[25, 26].

трации Ni²⁺ менее 100 мкМ блокируют преиму-

Полученные нами эффекты с более выражен-

щественно Т-Са²⁺-ток с различной эффективно-

ным подавлением в группе с положительной за-

стью действия на отдельные изоформы [23], при

висимостью «частота-сила» в целом соответству-

этом более высокие концентрации (0.5-5 мМ)

ют, по-видимому, большей роли LTCC в актива-

БИОФИЗИКА том 67

№ 5

2022

ЭФФЕКТЫ ХЛОРИДА НИКЕЛЯ НА СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИОКАРДА

965

Рис. 2. Влияние 1.5 мМ Ni²⁺ на эффект паузы при частоте стимуляции 0.3 Гц в папиллярных мышцах правого

желудочка сердца сусликов с отрицательной (n = 4) и положительной (n = 4) зависимостью «частота-сила». (а, б) -

Типичные примеры действия 1.5 мМ Ni²⁺на эффект паузы с отрицательной и положительной зависимостью

«частота-сила» соответственно; (в, г) - соответствующие статистические гистограммы. По оси ординат - эффект

паузы (сила первого после паузы сокращения по отношению к силе сокращения на базовой частоте стимуляции в

контроле); по оси абсцисс - длительность пауз, с. Данные представлены как средние значения ± ошибка среднего

(достоверное отличие от значений в контроле при той же длительности паузы: * - p < 0.05; **** - p < 0.0001).

ции сокращения. Вместе с тем они показывают,

СР. По некоторым данным, дополнительной воз-

что в миокарде сусликов с данным типом реакции

можностью для активации сокращения также мо-

на температуру ведущую роль в формировании

жет стать прямое конформационное взаимодей-

положительной зависимости «частота-сила» иг-

ствие между LTCC и каналами рианодиновых ре-

рает LTCC сходно с миокардом нормотермных

цепторов без проведения ионов Са²⁺ [31].

животных как в условиях, близких к физиологи-

В наших опытах, независимо от типа реакции

ческим, так и при умеренной гипотермии [27, 28].

на температуру, при данных экспериментальных

В экспериментальной группе, сохраняющей не-

условиях мы наблюдали исключительно отрица-

гативную зависимость «частота-сила» в диапазо-

тельный инотропный эффект, в то время как в

не 0.1-0.3 Гц оставались заметные сокращения,

миокарде лягушки, для которого характерна по-

что может свидетельствовать с одной стороны о

ложительная зависимость «частота-сила» [32],

наполненности СР Са²⁺, а с другой - что при

как в некоторых состояниях у сусликов, может

блокировании LTCC дополнительные источни-

наблюдаться положительный инотропный эф-

ки, такие как депозависимый вход Са²⁺ [22] или

фект Ni²⁺ (10-200 мкМ) [33]. Причина и условия

обратная форма натрий-кальциевого обменника

формирования положительного эффекта Ni²⁺ в

[26, 29, 30], могут активировать выброс Са²⁺ из миокарде зимоспящих остается неясной. Не-

БИОФИЗИКА том 67

№ 5

2022

966

АВЕРИН и др.

Рис. 3. Влияние 1.5 мМ Ni²⁺ на эффект паузы при частоте стимуляции 1.0 Гц в папиллярных мышцах правого

желудочка сердца сусликов с отрицательной (n = 4) и положительной (n = 4) зависимостью «частота-сила». (а, б) -

Типичные примеры действия 1.5 мМ Ni²⁺на эффект паузы с отрицательной и положительной зависимостью

«частота-сила» соответственно; (в, г) - соответствующие статистические гистограммы. По оси ординат - эффект

паузы (сила первого после паузы сокращения по отношению к силе сокращения на базовой частоте стимуляции в

контроле); по оси абсцисс - длительность пауз, с. Данные представлены как средние значения ± ошибка среднего

(достоверное отличие от значений в контроле при той же длительности паузы: * - p < 0.05).

смотря на то что прямые исследования, объясня-

паузы 10 с и составлял 260 ± 11%, снижаясь до

ющие этот феномен, в миокарде отсутствуют,

230 ± 36% при 15 с и незначительно увеличиваясь

можно провести определенную аналогию между

при дальнейшем увеличении длительности пау-

клетками разных типов. Так, в гепатоцитах Ni²⁺

зы. В присутствии 1.5 мМ Ni²⁺характер эффекта

вызывал рост внутриклеточного Са²⁺ [34], в глад-

паузы не претерпевал значительных изменений,

ких мышцах - рост сократимости через участие

при этом величина его уменьшалась в среднем на

активных форм кислорода [35]. Показано также,

45-55% (достоверно для пауз 30 и 60 с) (рис. 2a,в).

что создание условий, затрудняющих прямую ра-

Для миокарда животных с положительной зави-

боту натрий-кальциевого обменника (который

симостью «частота-сила» наблюдался иной ха-

блокируется Ni²⁺ в концентрациях в несколько

рактер эффекта паузы. Он постепенно нарастал с

миллимолей) ведет к росту сократимости [36-38],

137 ± 13% при 5 с, достигая максимума в 208 ± 29%

однако в целом этот вопрос еще требует дополни-

при 30 с и значительно не изменяясь к 60 с

тельных исследований.

(рис. 2б,г). Также как и в другой группе, характер

Потенциация паузой. В контроле при частоте

эффекта паузы не претерпевал изменений, одна-

стимуляции 0.3 Гц эффект потенциации паузой в

ко величина его снижалась более значительно: на

миокарде с отрицательной зависимостью «часто-

98% при паузе 5 с и на 90% при паузе 60 с досто-

та-сила» достигал максимума при длительности

верно при всех длительностях пауз.

БИОФИЗИКА том 67

№ 5

2022

ЭФФЕКТЫ ХЛОРИДА НИКЕЛЯ НА СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИОКАРДА

967

При частоте стимуляции 1.0 Гц наблюдалась

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

схожая картина. В группе животных с негативной

Работа выполнена по теме Госзадания «Меха-

зависимостью «частота-сила» после воздействия

низмы природного и искусственного гипобиоза»

Ni²⁺эффекта паузы составлял 45-55% от кон-

(НИОКТР: 122041100276-0).

трольного уровня, при этом статистически значи-

мыми были отличия только для паузы в 10 с

(рис. 3a,в). В группе животных с положительной

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

зависимостью снижение эффекта паузы было бо-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

лее заметным - от 85 до 65%. Достоверными от-

интересов.

личия были только для паузы в 5 с (рис. 3б,г).

Эффект паузы был при этом более выражен-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

ным, чем в контроле в обеих группах при частоте

стимуляции как 0.3, так и 1.0 Гц. Сходная картина

Все манипуляции с экспериментальными жи-

описана для миокарда теленка, где блокирование

вотными проведены в соответствии с Европей-

ской конвенцией по защите позвоночных живот-

входа внеклеточного Са²⁺ с помощью ионов Ni²⁺

ных, используемых в научных исследованиях

и Co²⁺ приводило к более яркому проявлению

(1986, 86/609/EEC).

эффекта паузы [39], а также для миокарда сусли-

ков с препятствованием входу внеклеточного

Са²⁺ блокатором LTCC нифедипином [13].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

L. S. Maier, C. Schwan, W. Schillinger, et al., Cardio-

Таким образом, увеличение частоты стимуля-

vasc. Res., 45, 913 (2000).

ции практически не влияет на выраженность по-

M. A. Mashali, N. S. Saad, B. D. Canan, et al., J. Mol.

давляющего эффекта Ni²⁺ в группе с негативной

Cell. Cardiol., 156, 7 (2021).

зависимостью «частота-сила» что может свиде-

B. Pieske, L. S. Maier, V. Piacentino, et al., Circula-

тельствовать о том, что СР уже заполнен Са²⁺ да-

tion, 106, 447 (2002).

же при частоте стимуляции 0.3 Гц и ее увеличение

W. F. Bluhm, E. G. Kranias, W. H. Dillmann, et al.,

не приводит к каким-либо изменениям. В группе

Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 278, 249 (2000).

с трансформирующейся зависимостью увеличе-

ние частоты стимуляции ведет к снижению по-

J.-H. Chung, B. D. Canan, B. A. Whitson, et al.,

Physiol. Rep., 6, e13898 (2018).

давления эффекта паузы под воздействием Ni²⁺,

то есть в СР данной группы животных с увеличе-

A. Krishna, M. Valderrábano, P. T. Palade, et al., The-

нием частоты стимуляции увеличивается содер-

or. Biol. Med. Model., 10, 54 (2013).

W. Schillinger, S. E. Lehnart, J. Prestle, et al., Basic

жание Са²⁺. Этот факт хорошо согласуется с дан-

Res. Cardiol., 93 (Suppl 1), 38 (1998).

ными литературы о том, что увеличение частоты

стимуляции может способствовать увеличению

B. D. Stuyvers, A. D. McCulloch, J. Guo, et al., J.

Physiol., 544, 817 (2002).

содержания Са²⁺ в СР и, следовательно, меньшей

зависимости эффекта паузы от входа внеклеточ-

M. Endoh, Eur. J. Pharmacol., 500, 73 (2004).

ного Са²⁺ [40, 41].

10.

Z. Kassiri, R. Myers, R. Kaprielian. et al., J. Physiol.,

524 (Pt 1), 221 (2000).

11.

N. Kondo and S. Shibata, Science, 225, 641 (1984).

ВЫВОДЫ

12.

K. Li and J. L. Rouleau, J. Mol. Cell. Cardiol., 27, 1251

(1995).

Впервые было показано, что в условиях выра-

женной гипотермии (20°С) миокард сусликов, со-

13.

O. V. Nakipova, N. M. Zakharova, L. A. Andreeva,

храняющий отрицательную зависимость «часто-

et al., Cryobiology, 55, 173 (2007).

та-сила» существенно менее зависим от поступ-

14.

O. V. Nakipova, A. S. Averin, L. S. Kosarsky, et al.,

Biophysics, 64 (5), 786 (2019).

ления внеклеточного Са²⁺, так как СР уже

содержит значительное количество аккумулиро-

15.

A. Lukas, R. Bose, A. Lukas, et al., Naunyn Schmiede-

bergs Arch. Pharmacol., 334, 480 (1986).

ванных ионов Са²⁺, которое индифферентно к

повышению частоты стимуляции. Миокард ак-

16.

S. E. Ahlberg, R. C. Hamlen, D. L. Ewert, et al., Car-

тивных сусликов, для которого характерен пере-

diovasc. Eng., 7, 32 (2007).

ход к положительной зависимости «частота-си-

17.

D. S. Kondratieva, S. A. Afanasiev, V. Yu. Usov, et al.,

ла» при охлаждении, напротив, в значительной

Bull. Exp. Biol. Med., 163, 612 (2017).

степени зависит от входа внеклеточного Са^2+, и

18.

N. Kondo, Circ. Res., 59, 221 (1986).

загрузку Са²⁺ в СР можно существенно увели-

19.

Y. Kokoz, A. S. Grichenko, A. F. Korystova, et al.,

чить.

Membr. Cell. Biol., 14, 277 (2000).

БИОФИЗИКА том 67

№ 5

2022

968

АВЕРИН и др.

20. N. M. Zakharova, O. V. Nakipova, A. S. Averin, et al.,

31. U. Mackiewicz, K. Emanuel, and B. Lewartowski, J.

Dokl. Biol. Sci., 424, 21 (2009).

Physiol. Pharmacol., 51, 777 (2000).

21. H. M. Piper, J. F. Hütter, and P. G. Spieckermann, J.

32. S. Subramani, S. Balakrishnan, T. Jyoti, et al., Acta

Mol. Cell. Cardiol., 16, 277 (1984).

Physiol. Scand., 185, 193 (2005).

22. O. V. Nakipova, A. S. Averin, E. V. Evdokimovskii,

33. I. V. Shemarova, S. V. Kuznetsov, I. N. Demina, et al.,

et al., PLoS One, 12, e0177469 (2017).

J. Evol. Biochem. Phys., 45 (3), 319 (2009).

23. 23. E. Perez-Reyes, Physiol. Rev., 83, 117 (2003).

34. K. Sayuri Utsunomiya, L. Jonatas da Silva, J. Iwamoto,

24. I. A. Hobai, J. C. Hancox, and A. J. Levi, Am. J.

et al., J. Biol. Inorg. Chem., 26, 641 (2021).

Physiol. Heart Circ. Physiol., 279, H692 (2000).

35. S. Ahmad Wani, L. Ahmad Khan, and S. Farhat Basir,

25. D. J. Beuckelmann and W. G. Wier, J. Physiol., 414,

J. Smooth Muscle Res., 54, 71 (2018).

499 (1989).

36. H. Lüllmann, U. Ravens, and P. Stöckel, Pharmacol.

26. A. J. Levi, K. W. Spitzer, O. Kohmoto, et al., Am. J.

Toxicol., 68, 39 (1991).

Physiol., 266, H1422 (1994).

37. K. Mubagwa, W. Lin, K. Sipido, et al., J. Mol. Cell.

27. A. S. Averin, N. M. Zakharova, and S. V. Tarlachkov, J.

Cardiol., 29, 977 (1997).

Evol. Biochem. Phys., 57 (4), 761 (2021).

38. K. Tsuchida, H. Hirose, S. Ozawa, et al., Pharmacolo-

28. A. Redel, W. Baumgartner, K. Golenhofen, et al.,

gy, 106, 91 (2021).

Pflugers Arch. Eur. J. Physiol., 445, 297 (2002).

39. O. Bass, Circ. Res., 39, 396 (1976).

29. J. Huang, L. Hove-Madsen, and G. F. Tibbits, Am. J.

40. A. S. Averin, N. M. Zakharova, and D. A. Ignatiev,

Physiol. Cell Physiol., 294, C516 (2008).

Biophysics, 66 (6), 1011 (2021).

30. S. E. Litwin, J. Li, and J. H. Bridge, Biophys. J., 75, 359

41. B. M. Wolska and B. Lewartowski, J. Mol. Cell.

(1998).

Cardiol., 25, 75 (1993).

Effects of Nickel Chloride on Myocardial Contractile Parameters in Active Ground

Squirrels with Different Responses to Hypothermia

A.S. Averin*, N.M. Zakharova*, and D.A. Ignatiev*

Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Institutskaya ul. 3, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia

The effect of 1.5 mM nickel chloride on contraction force, the force-frequency relation, and the effect of rest-

ed state contraction in the myocardium of active ground squirrels Urocitellus undulates with different respons-

es to hypothermia were studied. It was shown that at 20°C, in the group of ground squirrels retaining the neg-

ative direction of the force-frequency relation in cooling, contraction force was 52 ± 15% and 4 ± 3% of con-

traction force in the control using a 0.1 Hz and 1 Hz stimulation frequencies, respectively. In the

myocardium, when the muscle contraction pattern changed from biphasic contraction to positive in cooling,

a reduction of contractility was much more pronounced rest effect leading to almost complete suppression of

contractions, contraction force was 6 ± 3% and 1 ± 0.5% at 0.1 Hz and 1.0 Hz, respectively. During stimula-

tion frequency of 0.3 Hz in the presence of 1.5 mM Ni²⁺, when the force-frequency relation in the myocar-

dium was negative, the magnitude of the effect of rested state contraction decreased by 45-55% on the aver-

age, but when the force-frequency relation was positive, this effect was reduced by 90-98%. At a stimulation

frequency of 1.0 Hz, there was a 45-55% and 65-85% reduction, respectively. Thus, it was shown that the

myocardium of ground squirrels retaining negative force-frequency relation was significantly less dependent

on extracellular Ca²⁺ input as compared with the myocardium of active ground squirrels, which was charac-

terized by the transition to a positive force-frequency relationship in cooling.

Keywords: myocardium, hypothermia, force-frequency relation, rest potentiation, Ni ²⁺

БИОФИЗИКА том 67

№ 5

2022