1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 6, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 6, стр. 788-797

Влияние гибернации на электрическую активность и калиевые токи в миокарде длиннохвостого суслика

Т. С. Филатова 1, Д. В. Абрамочкин 1, *

1 Кафедра физиологии человека и животных, биологический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

* E-mail: abram340@mail.ru

Поступила в редакцию 06.04.2023
После доработки 10.05.2023
Принята к публикации 12.05.2023

Аннотация

Гибернирующие млекопитающие способны снижать температуру своего тела до значений, близких к 0°C. При этом их сердце чрезвычайно устойчиво к развитию аритмий, вызванных снижением температуры. В данной работе впервые были исследованы калиевые токи в миокарде зимоспящего млекопитающего на примере длиннохвостого суслика (Citellus undulatus) и их изменение при гибернации. С помощью метода пэтч-кламп были исследованы транзиторный выходящий ток Ito и фоновый ток входящего выпрямления IK1 в изолированных желудочковых и предсердных кардиомиоцитах летних (активных) и зимних (гибернирующих) сусликов. В работе выявлено, что при комнатной температуре, при положительных поддерживаемых потенциалах пиковая амплитуда тока Ito в кардиомиоцитах гибернирующей группы животных статистически значимо ниже, чем таковая у летней группы. Подавление тока Ito при гибернации было выражено сильнее в желудочковом миокарде по сравнению с предсердным. Фоновый ток входящего выпрямления IK1 при адаптации к гибернации усиливался в желудочковом миокарде зимней группы животных. В предсердном миокарде статистически значимых различий тока IK1 между группами не было обнаружено. Также в работе регистрировали потенциалы действия в изолированных желудочковых кардиомиоцитах. Длительность потенциалов действия на уровнях реполяризации 50 и 90% не различалась между группами, также не было выявлено различий в максимальной скорости нарастания переднего фронта потенциалов действия и уровне потенциала покоя. В совокупности, выявленные различия в амплитуде токов Ito и IK1 между активными и гибернирующими сусликами могут способствовать увеличению длительности рефрактерного периода и поддержанию потенциала покоя при низкой температуре.

Ключевые слова: сердце, гибернация, потенциал действия, пэтч-кламп, ионные токи, Ito, IK1

Список литературы

  1. Lyman CP, Chatfield PO (1955) Physiology of Hibernation in Mammals. Phys Rev 35: 403–425. https://doi.org/10.1152/PHYSREV.1955.35.2.403

  2. Barnes BM (1989) Freeze Avoidance in a Mammal: Body Temperatures Below 0°C in an Arctic Hibernator. Science 244: 1593–1595. https://doi.org/10.1126/SCIENCE.2740905

  3. Andrews MT (2007) Advances in molecular biology of hibernation in mammals. BioEssays 29: 431–440. https://doi.org/10.1002/BIES.20560

  4. Johansson BW (1996) The hibernator heart – Nature’s model of resistance to ventricular fibrillation. Cardiovasc Res 31: 826–832. https://doi.org/10.1016/S0008-6363(95)00192-1

  5. Burlington RF, Darvish A (1988) Low-Temperature Performance of Isolated Working Hearts from a Hibernator and a Nonhibernator. Physiol Zool 61: 387–395. https://doi.org/10.1086/PHYSZOOL.61.5.30161260

  6. White JD (1980) Cardiac Arrest in Hypothermia. JAMA 244: 2262–2262. https://doi.org/10.1001/JAMA.1980.03310200014007

  7. Johansson BW (1985) Ventricular Repolarization and Fibrillation Threshold in Hibernating Species. Eur Heart J 6: 53–62. https://doi.org/10.1093/EURHEARTJ/6.SUPPL_D.53

  8. Egorov YV, Glukhov AV, Efimov IR, Rosenshtraukh LV (2012) Hypothermia-induced spatially discordant action potential duration alternans and arrhythmogenesis in nonhibernating versus hibernating mammals. Am J Physiol – Hear Circ Physiol 303(8): H1035–H1046. https://doi.org/10.1152/AJPHEART.00786.2011/ASSET/IMAGES/LARGE/ZH40201205500008.JPEG

  9. Fedorov VV, Glukhov AV, Sudharshan S, Egorov Y, Rosenshtraukh LV, Efimov IR (2008) Electrophysiological mechanisms of antiarrhythmic protection during hypothermia in winter hibernating versus nonhibernating mammals. Hear Rhythm 5: 1587–1596. https://doi.org/10.1016/J.HRTHM.2008.08.030

  10. Kuzmin VS, Abramov AA, Egorov YV, Rosenshtraukh LV (2019) Hypothermia-Induced Postrepolarization Refractoriness Is the Reason of the Atrial Myocardium Tolerance to the Bioelectrical Activity Disorders in the Hibernating and Active Ground Squirrel Citellus undulatus. Dokl Biol Sci 486: 63–68. https://doi.org/10.1134/S0012496619030050/FIGURES/3

  11. Kuz’min VS, Abramov AA, Egorov IV, Rozenshtraukh LV (2014) Hypothermia induced alteration of refractoriness in the ventricular myocardium of ground souirrel Citellus undulatus. Ross Fiziol Zhurnal Im IM Sechenova 100: 1399–1408.

  12. Alekseev AE, Markevich NI, Korystova AF, Terzic A, Kokoz YM (1996) Comparative analysis of the kinetic characteristics of L-type calcium channels in cardiac cells of hibernators. Biophys J 70: 786–797. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(96)79618-2

  13. Abramochkin DV, Filatova TS, Pustovit KB, Dzhumaniiazova I, Karpushev AV (2021) Small G—protein RhoA is a potential inhibitor of cardiac fast sodium current. J Physiol Biochem 77: 13–23. https://doi.org/10.1007/s13105-020-00774-w

  14. Isenberg G, Klockner U (1982) Calcium tolerant ventricular myocytes prepared by preincubation in a “KB medium.” Pflügers Arch Eur J Physiol 395: 6–18. https://doi.org/10.1007/BF00584963

  15. Yue L, Feng J, Li GR, Nattel S (1996) Transient outward and delayed rectifier currents in canine atrium: properties and role of isolation methods. Am J Physiol Circ Physiol 270: H2157–H2168. https://doi.org/10.1152/AJPHEART.1996.270.6.H2157

  16. Ibarra J, Morley GE, Delmar M (1991) Dynamics of the inward rectifier K+ current during the action potential of guinea pig ventricular myocytes. Biophys J 60: 1534–1539. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(91)82187-7

  17. Apkon M, Nerbonne JM (1991) Characterization of two distinct depolarization-activated K+ currents in isolated adult rat ventricular myocytes. J Gen Physiol 97: 973–1011. https://doi.org/10.1085/JGP.97.5.973

  18. Linz KW, Meyer R (2000) Profile and kinetics of L-type calcium current during the cardiac ventricular action potential compared in guinea-pigs, rats and rabbits. Pflügers Arch 439: 588–599. https://doi.org/10.1007/S004249900212

  19. Dong M, Yan S, Chen Y, Niklewski PJ, Sun X, Chenault K, Wang HS (2010) Role of the Transient Outward Current in Regulating Mechanical Properties of Canine Ventricular Myocytes. J Cardiovasc Electrophysiol 21: 697–703. https://doi.org/10.1111/J.1540-8167.2009.01708.X

  20. Liu B, Arlock P, Wohlfart B, Johansson BW (1991) Temperature effects on the Na and Ca currents in rat and hedgehog ventricular muscle. Cryobiology 28: 96–104. https://doi.org/10.1016/0011-2240(91)90011-C

  21. Wilson JR, Clark RB, Banderali U, Giles WR (2011) Measurement of the membrane potential in small cells using patch clamp methods. Channels 5: 530. https://doi.org/10.4161/CHAN.5.6.17484

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал