БИОФИЗИКА, 2023, том 68, № 4, с. 748-753

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 577.3

ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯЦИИ α1-АДРЕНОРЕЦЕПТОРОВ

НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПРЕДСЕРДИЙ КРЫСЫ

*Казанский федеральный университет, Кремлевская ул., 18, Казань, 420008, Россия

^#E-mail: nourm94@mail.ru

Поступила в редакцию 16.02.2023 г.

После доработки 28.03.2023 г.

Принята к публикации 05.04.2023 г.

Изучено влияние агониста α1-адренорецепторов метоксамина на частоту спонтанной активности и

параметры электрической активности миокарда предсердий в условиях навязанного ритма и с

сохраненным синусовым узлом у крыс. Метоксамин оказывал двоякое влияние на длительность

реполяризации рабочих кардиомиоцитов. При навязанном ритме метоксамин увеличивал

длительность фазы реполяризации потенциала действия, при собственном ритме - уменьшал.

Ключевые слова: α1-адренорецептор, метоксамин, потенциал действия, сердце.

DOI: 10.31857/S0006302923040154, EDN: KMWXBE

ренорецептора, который представляет собой про-

Адренергические рецепторы (АР) представля-

сто нативный α1А-адренорецептор с низким

ют собой гликопротеины клеточной поверхно-

сродством к празозину и является вариантом мо-

сти, которые распознают и избирательно связы-

дификации α1А [6].

вают катехоламины, высвобождаемые из оконча-

ний симпатических нервов и мозгового вещества

Текущие данные о связывании радиолиганда

надпочечников [1]. Всего существует три семей-

АР в сердце предполагают доминирование β-АР,

ства AР и девять подтипов (α1A, α1B, α1D, α2A,

включающее 90% β-АР, присутствующих в соот-

α2B, α2C, β1, β2 и β3), которые демонстрируют

ношении 8 : 2 (β1 : β2), и 10% α1-АР, присутству-

сходную аффинность связывания, но вызывают

ющих в соотношении 6 : 4 (α1A : α1B). [7, 8]. Пер-

разные физиологические эффекты для одних и

воначально α1-АР были идентифицированы как

тех же эндогенных катехоламинов. Избиратель-

постсинаптические α-адренорецепторы на осно-

ность передачи сигналов достигается за счет свя-

вании их уникальных фармакологических харак-

зывания с различными G-белками и эффектор-

теристик [9]. АР регулируют как сократительную

ными системами как во времени, так и в про-

способность, так и рост миокарда. В то время как

странстве [2]. В 1948 г Р. Ахлакиест ввел понятие

β-АР преобладают в регуляции функции сердца в

различных типов адренергических рецепторов и

нормальных физиологических условиях, считает-

присвоил им подтипы α и β [3]. Первоначально

ся, что α1-АР играют более важную роль при па-

существовала классификация α-адренорецепто-

тологических состояниях и заболеваниях, таких

ров на α1- и α2-подтипы. Затем на основе фарма-

как гипертрофия, сердечная недостаточность и

кологических данных подтип α1-AР дополни-

ишемическая болезнь [10]. Все три подтипа α1-

тельно подразделили на α1A- и α1B-AР [4]. Не-

адренорецепторов (α1А-, α1В-, α1D-) связаны с

сколькими годами позже был клонирован другой

Gq/11-белком. Внутриклеточные механизмы пе-

рецептор, который показал новую фармакологию

редачи сигнала при активации мембранных α1-

по сравнению с двумя предыдущими подтипами

адренорецепторов хорошо изучены. Согласно об-

и был назван α1D-AР [5]. Альтернативная клас-

щей классической схеме, Gαq/11-субъединица

сификация α1-адренорецепторов в гладких мыш-

активированного адренорецептора связывается с

цах, основанная на их сродстве, в частности, к

фосфолипазой С (PLC-β) и стимулирует еe, что

празозину, подтвердила существование а1L-ад-

ведет к гидролизу фосфолипидного компонента

клеточной мембраны фосфатидилинозитол-4,5-

Сокpащения: АР - адренергические рецепторы, ДПД -

длительность потенциала действия.

бисфосфата на инозитолтрифосфат и диацилгли-

748

ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯЦИИ α1-АДРЕНОРЕЦЕПТОРОВ

749

церол, которые известны как вторичные посред-

потенциал действия регистрировали стеклянны-

ники [11].

ми микроэлектродами сопротивлением

25-

60 MОм. Сигналы записывали с помощью про-

Активация α1-АР затрагивает большое число

граммы Elph 3.0. Данные обрабатывались с помо-

компонентов регулирующих работу миокарда, в

щью Excel. Регистрацию мембранного потенциа-

том числе, происходит увеличение Са²⁺-тока L-

ла, потенциала действия, длительности деполя-

типа, также увеличивается активность Na⁺/Ca²⁺-

ризации, амплитуды потенциала действия,

обменника [12, 13] и Na⁺-H⁺-обменника [14], де-

длительности потенциала действия (ДПД) опре-

деляли при уровнях реполяризации 20% (ДПД

по-зависимого входа Са²⁺ [15]. На основании по-

20%), 50% (ДПД 50%) и 90% (ДПД 90%). Исполь-

лученных результатов исследователи отмечают,

зовали неселективный агонист альфа-1-адрено-

что физиологические функции подтипов α1-АР

рецепторов метоксамин (Токрис) в концентра-

могут существенно отличаться при развитии ме-

ханизмов регуляции сердца [16].

ции 10^-8 М и 10^-7 М. Его растворяли в растворе

Тироде и наносили после записи контроля.

В целом следует отметить что активация α1-АР

может приводить к разнонаправленным измене-

Результаты экспериментов выражены как

ниям как силы сокращений в препаратах сердца

среднее значение ± стандартная ошибка средне-

го. Статистическую значимость оценивали по

так и их частоты, в зависимости от видовых, тка-

критерию Стьюдента для сравнения двух групп.

невых и возрастных особенностей животных а

Достоверными считались значения при p < 0.05.

также от фармакологических свойств используе-

мых агонистов [12, 14, 17, 18]. Таким образом, ис-

следование механизмов α1-АР сигнализации в

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

сердце остается актуальной задачей.

Влияние метоксамина на параметры электри-

Целью нашего исследования было изучение

ческой активности рабочих кардиомиоцитов

роли агониста α1-адренорецепторов метоксами-

взрослых крыс с сохраненным синусовым узлом,

на в регуляции электрической активности мио-

обладающих спонтанной активностью.

карда предсердий у взрослых крыс.

Метоксамин в концентрации 10^-7 М (рис. 1)

уменьшал длительность потенциала действия на

уровне ДПД 20%, ДПД 50% и ДПД 90% на 17.0%

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

(р < 0.05), 14.0% (р < 0.05), и 13.0% соответствен-

Исследование выполнено на белых беспород-

но, при этом длительность фазы деполяризации

ных крыс. Подопытные животные находились в

не изменялась. Также не изменялись значения

одинаковых условиях, по три-четыре крысы в

амплитуды потенциала действия, мембранного

потенциала и овершута. Метоксамин в концен-

клетке со свободным доступом к воде и корму.

Эксперименты проводились на взрослых крысах.

трации 10^-7 М у взрослых крыс вызывал увеличе-

Для наркоза внутрибрюшинно вводили 25%-й

ние частоты генерации потенциала действия на

10,3% (p<0,05).

раствор уретана из расчета 1.2 г/кг массы живот-

ного. После инъекции уретана вскрывали груд-

Аппликация метоксамина в концентрации

ную клетку, вырезали сердце и перемещали его в

10-8 М (рис. 2) у взрослых животных вызывала

чашку Петри с раствором Тироде, содержащим

увеличение частоты возникновения потенциала

(в мМ) NaCl - 133.47, KCl - 4.69, NaH₂PO₄ - 1.35,

действия на 10.9% (р < 0.05), при этом достоверно

не изменялись мембранный потенциал и ампли-

NaHCO₃ - 16.31, MgSO₄ - 1.18, CaCl₂ - 2.5, глю-

туда потенциала действия. Длительность потен-

коза - 7.77, и насыщали карбогеном (95% O₂, 5%

циала действия на уровне 20, 50 и 90% реполяри-

CO₂), pH при температуре 37 ± 1°С поддерживали

зации уменьшалась на 27.4% (р < 0.05), 23%

на уровне 7.3-7.4 добавлением к раствору основ-

(р < 0.05) и 16% (р < 0.05) соответственно.

ного буфера Trizma и кислотного буфера. В чашке

Далее было изучено влияние метоксамина на

Петри готовили изолированный миокард правого

параметры электрической активности работаю-

предсердия с сохраненным синусовым узлом и

щих кардиомиоцитов при навязанном ритме

спонтанной активностью. Влияние стимуляции

взрослых крыс.

альфа-1-адренорецепторов изучали на предсер-

Метоксамин в концентрации 10^-7 М (рис. 3)

диях с собственным и навязанным ритмом. Дли-

увеличивал длительность потенциала действия на

тельность периода адаптации препарата состав-

уровне ДПД 20%, ДПД 50% и ДПД 90% на 29.0%

ляла 40 мин. В ходе экспериментов с навязанным

(р < 0.05), 23.9% (р < 0.05) и 10.0% соответственно,

ритмом стимулировали предсердия платиновыми

при этом длительность фазы деполяризации не

электродами (150 имп/мин). Внутриклеточный

изменялась. Также не изменялись значения ам-

БИОФИЗИКА том 68

№ 4

2023

752

МАНСУР и др.

плитуды потенциала действия и мембранного по-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

тенциала.

На основании полученных результатов можно

сделать заключение, что стимуляция α1-адрено-

Применение метоксамина в концентрации

рецепторов рабочих кардиомиоцитов правого

10-8 М (рис. 4) у взрослых животных не изменяло

предсердия крыс с собственным и навязанным

мембранный потенциал и амплитуду потенциала

ритмом не вызывает изменений мембранного по-

действия. Длительность потенциала действия на

тенциала, амплитуды и длительности фазы депо-

уровне 20, 50 и 90% реполяризации увеличива-

ляризации потенциала действия. В то же время

лась на 20.0% (р < 0.05); 24.0% (р < 0.05); 11.0%

метоксамин оказывал влияние на длительность

(р < 0.05) соответственно.

реполяризации потенциала действия взрослых

крыс. Необходимо отметить, что в экспериментах

Итак, в наших экспериментах мы наблюдали

с навязанным ритмом метоксамин приводил к

двоякое влияние метоксамина на длительность

увеличению длительности фазы реполяризации

реполяризации рабочих кардиомиоцитов. При

потенциала действия, а при собственном ритме -

навязанном ритме метоксамин увеличивал дли-

к ее уменьшению.

тельность фазы реполяризации потенциала дей-

ствия, при собственном ритме - уменьшал. Воз-

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

можно, что в экспериментах с собственным рит-

мом, именно частота генерации потенциала

Исследование выполнено при финансовой

поддержке Российского научного фонда (грант

действия регулировала длительность фазы репо-

№ 21-15-00121, https://rscf.ru/project/21-15-00121).

ляризации. Таким образом, было обнаружено,

что стимуляция α1-адренорецепторов метокска-

мином влияет на электрическую активность серд-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

ца взрослых крыс и увеличивает частоту генера-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

ции потенциалов действия, приводя к изменению

интересов.

длительности реполяризации на препаратах мио-

карда предсердий. Электрическая активность

миокарда проявляется в виде потенциалов дей-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

ствия, отражающих активацию (и инактивацию)

Все эксперименты на животных проводили в

деполяризующих (Na⁺, Ca²⁺) и реполяризующих

соответствии с национальными и международ-

ными руководящими принципами по уходу и гу-

(K⁺) каналов тока. Существует несколько типов

манному использованию животных.

миокардиальных K⁺-каналов, которые вносят

вклад в региональные различия в форму волн по-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тенциала действия и в генерацию нормальных

сердечных ритмов [19]. Известно, что длитель-

1. R. M. Graham, Cleve Clin. J. Med., 57 (5), 481(1990).

ность фазы реполяризации ПД в кардиомиоцитах

2. D. M. Perez, Front. Pharmacol., 29, 11 (2020).

определяется выходящими калиевыми токами:

3. R. P. Ahlquist, Am. J. Physiol., 153 (3), 586 (1948).

I_Kur (сверхбыстрый выходящий ток задержанного

4. A. L. Morrow and I. Creese, Mol. Pharmacol., 29 (4),

выпрямления), I_to (транзиторный выходящий

321 (1986).

ток), I_Kr и I_Ks (быстрый и медленный компонен-

5. D. M. Perez, M. T. Piascik, and R. M. Graham, Mol.

ты токов задержанного выпрямления), I_K1 (ток

Pharmacol., 40 (6),876 (1991).

аномального выпрямления) и некоторыми други-

6. J. R. Docherty, Eur. J. Pharmacol., 855, 305 (2019).

ми [20]. У человека и крысы длительность фазы

7. A. J. Baker, Pflugers Arch., 466 (6), 1139 (2014).

реполяризации ПД в основном определяется то-

8. T. L. Zefirov, et al., Uchenye Zapiski Kazanskogo Uni-

ком I_Kr и I_Ks [21, 22]. Данные изменения могут

versiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 160 (4),

613

быть связаны с влиянием метоксамина на кине-

(2018).

тику K⁺-токов, в первую очередь I_Kr и I_Ks. Изме-

9. S. Z. Langer, Biochem. Pharmacol., 23 (13),1793

нения длительности фазы реполяризации рабо-

(1974).

чих кардиомиоцитов непременно сказываются на

10. K. B. Lai, J. E. Sanderson, and C. M. Yu, Cardiovasc.

их сократительной функции, что подтверждается

Drugs Ther., 23 (4), 271 (2009).

литературными данными, согласно которым ме-

11. T. D. O'Connell, B. C. Jensen, A. J. Baker, and

токсамин в концентрации 10^-8 М, 10^-7 М у взрос-

P. C. Simpson, Pharmacol. Rev., 66 (1), 308 (2014).

лых крыс снижал силу сокращения полосок пред-

12. K. Nishimaru, M. Kobayashi, T. Matsuda, et al., AJP

сердного миокарда [23].

Heart Circ. Physiol., 280 (1), H132 (2001).

БИОФИЗИКА том 68

№ 4

2023

ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯЦИИ α1-АДРЕНОРЕЦЕПТОРОВ

753

13. M. Stengl, K. Mubagwa, E. Carmeliet, and

19. J. M. Nerbonne and R. S. Kass, Physiol. Rev., 85 (4),

W. Flameng, Cardiovasc. Res., 38 (3), 703 (1998).

1205 (2005).

14. G. Gambassi, H. A. Spurgeon, E. G. Lakatta, et al.,

20. S. A. Kodirov, V. L. Zhuravlev, T. A. Safonova, et al.,

Circ. Res., 71(2), 870 (1992).

Rev. Clin. Pharmacol. Drug Therapy, 3 (4), 27 (2004)

15. A. S. Averin, L. A. Andreeva, S. S. Popova, et al., J.

[in Russian].

Comp. Physiol. B, 191, 927 (2021).

16. S. H. Woo and C. O. Lee, Pflugers Arch., 437 (3), 335

21. L. Virág, N. Iost, M. Opincariu, et al., Cardiovasc.

(1999).

Res., 49 (4), 790 (2001).

17. T. L. Zefirov, I. I. Khabibrakhmanov, N. I. Ziyatdino-

22. E. Grandi, M. C. Sanguinetti, D. C. Bartos, et al., J.

va, and A. L. Zefirov, Bul. Exp. Biol. Med., 162 (1), 4

Physiol., 595 (7), 2209 (2017).

(2016).

18. S. Zhang, R. Takahashi, N. Yamashita, et al., Eur. J.

23. I. I. Khabibrakhmanov, N. I. Ziyatdinova, and

Pharmacol., 839, 82 (2018).

T. L. Zefirov, Russ. J. Cardiol., 26 (5), 53 (2021).

Effect of Α1-Adrenoreceptors Stimulation on Electrical Activity of Rat Atria

N. Mansour*, N.I. Ziyatdinova*, A.M. Gallieva*, R.R. Shakirov*, and T.L. Zefirov*

*Kazan Federal University, Kremlevskaya ul. 18, Kazan, 420008 Russia

The effect of methoxamine, an agonist at α1-adrenergic receptors, on the frequency of spontaneous activity

and parameters of the electrical activity of the atrial myocardium was investigated in rats with normal sinus

rhythm and in normal rats under continuous electrical pacing. Methoxamine exerted dual effects on the du-

ration of repolarization of working cardiomyocytes. Methoxamine increased the duration of the repolariza-

tion phase of the action potential in normal rats under continuous electrical pacing but decreased it in rats

with normal sinus rhythm.

Keywords: α1-adrenoreceptor, methoxamine, frequency of spontaneous activity, heart

БИОФИЗИКА том 68

№ 4

2023