Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2021, T. 57, № 1, стр. 53-62

ВОЗРАСТ-ЗАВИСИМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РОЛИ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ В ДИЛАТАЦИИ ПИАЛЬНЫХ АРТЕРИЙ НА АЦЕТИЛХОЛИН У КРЫС WKY И SHR

О. П. Горшкова *

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: o_gorshkova@inbox.ru

Поступила в редакцию 27.06.2020
После доработки 10.09.2020
Принята к публикации 28.09.2020

Аннотация

Изучалось изменение роли BKCa-каналов и NO в опосредованной ацетилхолином (АХ) дилатации пиальных артериальных сосудов крыс при старении в отсутствие и в условиях длительно текущей АГ. С использованием метода прижизненной микрофотосъемки (×470) проведена сравнительная оценка реакций пиальных артерий на ацетилхолин хлорид (АХ, 10–7 М, 5 мин) в отсутствие и на фоне блокады ВКCa-каналов (тетраэтиламмоний хлорид, 2 мМ) и NO (L-NAME, 10–3 М) у нормотензивных крыс Wistar-Kyoto (WKY) и спонтанно гипертензивных крыс SHR в возрасте 4 и 20 мес. Об изменении роли ВКСa-каналов и NO в дилатации сосудов судили по изменению числа и степени дилатации артерий в ответ на действие АХ после применения блокаторов, измеряя ширину потока эритроцитов в 3 отдельных группах артерий: мелких (диаметр менее 20 мкм), средних (20–40 мкм) и крупных (более 40 мкм). Установлено, что у крыс WKY старение приводит к подавлению роли ВКСа-каналов в АХ-опосредованной дилатации пиальных артериальных сосудов всех диаметров. Аналогичные процессы обнаружены в пиальном сосудистом русле молодых крыс SHR. Изменения роли BKСа-каналов в дилататорных ответах сосудов у стареющих крыс WKY и молодых крыс SHR во многом сопряжены с нарушением системы синтеза оксида азота и изменением роли NO-опосредованных механизмов в дилатации. Старение у крыс SHR сопровождается усилением вклада NO-зависимого механизма в регуляции АХ-опосредованных дилататорных реакций мелких пиальных артериальных сосудов.

Ключевые слова: вазодилатация, кальций-чувствительные калиевые каналы большой проводимости, гипертония, старение, пиальная артерия

DOI: 10.31857/S0044452921010034

Список литературы

  1. Ungvari Z., Kaley G., de Cabo R., Sonntag W.E., Csiszar A. Mechanisms of vascular aging: new perspectives. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 65: 1028–1041. 2010. https://doi.org/10.1093/gerona/glq113

  2. Earley S., Brayden J. E. Transient receptor potential channels in the vasculature. Physiol. Rev. 95 (2): 645–690. 2015. https://doi.org/10.1152/physrev.00026.2014

  3. Forouzanfar M.H., Liu P., Roth G.A., Ng M. Global burden of hypertension and systolic blood pressure of at least 110 to 115 mm Hg, 1990-2015. JAMA. 317 (2): 165–182. 2017. https://doi.org/10.1001/jama.2016.19043

  4. Nikkari S.T., Määttä K.M., Kunnas T.A. Functional inducible nitric oxide synthase gene variants associate with hypertension: a case-control study in a finnish population-the TAMRISK study. Medicine (Baltimore). 94 (46): e1958. 2015. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000001958

  5. Соколова И.Б., Рыжак Г.А., Хавинсон В.Х. Функциональная кумуляция влияния пептидного биорегулятора сосудов на микроциркуляцию в коре головного мозга у спонтанно гипертензивных крыс. Успехи геронтол. 30 (5): 671–675. 2017. [Sokolova I.B., Ryzhak G.A., Havinson V.H. Funkcional’naya kumulyaciya vliyaniya peptidnogo bioregulyatora sosudov na mikrocirkulyaciyu v kore golovnogo mozga u spontanno gipertenzivnyh krys. Uspekhi gerontol. 30 (5): 671–675. 2017. (In Russ)].

  6. Pires P., Ramos C., Matin N., Dorrance A. The effects of hypertension on the cerebral circulation. Amer. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 304: H1598–H1614.2013. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00490.2012

  7. Tanaka Y., Koike K., Toro L. Maxi K channel roles in blood vessel relaxations induced by endothelium-derived relaxing factors and their molecular mechanisms. J. Smooth Muscle Res. 40 (4–5): 125–153. 2004. https://doi.org/10.1540/jsmr.40.125

  8. Yuill K.H., McNeish A.J., Kansui Y., Garland C.J., Dora K.A. Nitric oxide suppresses cerebral vasomotion by sGC-independent effects on ryanodine receptors and voltage-gated calcium channels. J Vasc Res. 47 (2): 93–107. 2010. https://doi.org/10.1159/000235964

  9. Robertson B.E., Schubert R., Hescheler J., Nelson M.T. cGMP-dependent protein kinase activates Ca-activated K channels in cerebral artery smooth muscle cells. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 265: C299–C303. 1993. https://doi.org/10.1152/ajpcell.1993.265.1.C299

  10. Tykocki N.R., Boerman E.M., Jackson W.F. Smooth muscle ion channels and regulation of vascular tone in resistance arteries and arterioles. Compr. Physiol. 7 (2): 485–581. 2017. https://doi.org/10.1002/ cphy.c160011

  11. Schmid J., Müller B., Heppeler D., Gaynullina D., Kassmann M., Gagov H., Mladenov M., Gollasch M., Schubert R. The unexpected role of calcium-activated potassium channels: limitation of NO-induced arterial relaxation. J. Am. Heart Assoc. 7 (7): e007808. 2018. https://doi.org/10.1161/JAHA.117.007808

  12. Puzserova A., Ilovska V., Balis P., Slezak P., Bernatova I. Age-related alterations in endothelial function of femoral artery in young SHR and WKY rats. Biomed. Res. Int. 2014 (1): 658479. 2014. https://doi.org/10.1155/2014/658479

  13. Bernatova I. Endothelial dysfunction in experimental models of arterial hypertension: Cause or consequence? BioMed Research International. Article ID 598271. 14p. 2014. https://doi.org/10.1155/2014/598271

  14. Behringer E.J., Shaw R.L., Westcott E.B., Socha M.J., Segal S.S. Aging impairs electrical conduction along endothelium of resistance arteries through enhanced Ca2+-activated K+ channel activation. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 33 (8): 1892–1901. 2013. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.113.301514

  15. Beleznai T.Z., Yarova P.L., Yuill K.H., Dora K.A. Smooth muscle Ca2+-activated and voltage-gated K+ channels modulate conducted dilation in rat isolated small mesenteric arteries. Microcirc. 18: 487–500. 2011. https://doi.org/10.1111/j.1549-8719.2011.00109.x

  16. Behringer E.J., Hakim M.A. Functional interaction among KCa and TRP channels for cardiovascular physiology: modern perspectives on aging and chronic disease. Int. J. Mol. Sci. 20 (6): 1380. 2019. https://doi.org/10.3390/ijms20061380

  17. Behringer E.J., Segal S.S. Tuning electrical conduction along endothelial tubes of resistance arteries through Ca2+-activated K+ channels. Circ. Res. 110: 1311–1321. 2012.https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.111.262592

  18. Парахонский А.П. Сосудистые эффекты липопротеинов и оксида азота. Современные проблемы науки и образования. 8: 120–122. 2008. [Parakhonsky A.P. Vascular effects of lipoproteins and nitric oxide. Modern problems of science and education. 8: 120–122. 2008 (In Russ)].

  19. Cau S.B., Carneiro F.S., Tostes R.C. Differential modulation of nitric oxide synthases in aging: therapeutic opportunities. Front Physiol. 3: 218. 2012. https://doi.org/10.3389/fphys.2012.00218

  20. Liguori I., Russo G., Curcio F., Bulli G., Aran L. Oxidative stress, aging, and diseases. Clin. Interv. Aging. 13: 757–772. 2018. https://doi.org/10.2147/CIA.S158513

  21. Montesanto A., Crocco P., Tallaro F., Pisani F., Mazzei B., Mari V., Corsonello A., Lattanzio F., Passarino G., Roseet G. Common polymorphisms in nitric oxide synthase (NOS) genes influence quality of aging and longevity in humans. Biogerontology. 14: 177–186. 2013. https://doi.org/10.1007/s10522-013-9421-z

  22. Fichtlscherer S., Dimmeler S., Breuer S., Busse R., Zeiher A.M., Fleming I. Inhibition of cytochrome P450 2C9 improves endothelium-dependent, nitric oxide-mediated vasodilatation in patients with coronary artery disease. Circulation 109: 178–183. 2004. https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000105763.51286.7F

  23. Feher A., Broskova Z., Bagi Z. Age-related impairment of conducted dilation in human coronary arterioles. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 306: H1595–H1601. 2014. https://doi.org/10.1152/ ajpheart.00179.2014

  24. Amberg G.C., Bonev A.D., Rossow C.F., Nelson M.T., Santana L.F. Modulation of the molecular composition of large conductance Ca (2+) activated K (+) channels in vascular smooth muscle during hypertension. J. Clin. Invest. 112 (5): 717–724. 2003. https://doi.org/10.1172/JCI18684

  25. Amberg G.C., Santana L.F. Downregulation of the BK channel β1 subunit in genetic hypertension. Circ. Res. 93: 965–971. 2003. https://doi.org/10.1161/01.RES.0000100068.43006.36

  26. Yang Y., Li P.- Y., Cheng J., Mao L., Wen J., Tan X.-Q., Liu Z.-F., Zeng X.-R. Function of BKCa channels is reduced in human vascular smooth muscle cells from han chinese patients with hypertension. Hypertension. 61: 519–525. 2013. https://doi.org/10.1016/j.ejca.2010.10.025

  27. Gokina N.I., Wellman T.D., Bevan R.D., Walters C.L., Penar P.L., Bevan J.A. Role of Ca2+-activated K+ channels in the regulation of membrane potential and tone of smooth muscle in human pial arteries. Circul. Res. 79: 881–886. 1996. https://doi.org/10.1161/01.res.79.4.881

  28. Khavandi K., Baylie R.A., Sugden S.A., Ahmed M., Csato V., Eaton Ph., Hill-Eubanks D.C., Bonev A.D., Nelson M.T., Greenstein A. S. Pressure-induced oxidative activation of PKG enables vasoregulation by Ca2+ sparks and BK channels. Sci. Signal. 9 (449): ra100. 2016. https://doi.org/10.1126/scisignal.aaf6625

  29. Feletou M., Kohler R., Vanhoutte P.M. Nitric oxide: Orchestrator of endothelium-dependent responses. Annals of Medicine. 44: 694–716. 2012. https://doi.org/10.3109/07853890.2011.585658

  30. Santhanam L., Lim H.K., Lim H.K., Miriel V., Brown T., Patel M., Balanson S., Ryoo S., Anderson M., Irani K., Khanday F., Costanzo L.D., Nyhan D., Hare J. M., Christianson D.W., Rivers R., Shoukas A., Berkowitz D.E. Inducible NO synthase–dependent S -nitrosylation and activation of arginase1 contribute to age-related endothelial dysfunction. Circ. Res. 101 (7): 692–702. 2007. https://doi.org/10.1161/ CIRCRESAHA.107.157727

  31. Chertok V. M., Kotsyuba A. E. Changes in inducible NO synthase in the pial arteries of different diameters in hypertensive rats. Bull Exp. Biol. Med. 152: 258–261. 2011. https://doi.org/10.1007/s10517-011-1502-x

Дополнительные материалы отсутствуют.