1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 8, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 8, стр. 1124-1139

Сравнительный анализ нарушений механизмов регуляции сердечного ритма, вызванных у новорожденных крыс хлоридом никеля и ингибитором ацетилхолинэстеразы эзерином

С. В. Кузнецов 1, *, Н. Н. Кузнецова 1

1 Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: ksv@iephb.ru

Поступила в редакцию 10.05.2023
После доработки 02.07.2023
Принята к публикации 04.07.2023

Аннотация

В экспериментах на 3-дневных новорожденных крысятах проведен сравнительный анализ показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) после инъекции животным ингибитора ацетилхолинэстеразы (АХЭ) эзерина (¾ LD50) и блокатора кальциевых каналов Т-типа (T-VDCC) Ni2+ (ED100). Оба препарата вызывают возникновение феноменологически сходного патологического сердечного ритма с выраженными брадикардическими комплексами (ПСРБК). Анализ показателей ВСР показал, что нарушение механизмов регуляции сердечного ритма при отравлении крысят NiCl2 и при активации холинореактивных структур, вызванных ингибированием АХЭ, развиваются по сходной схеме. В обоих случаях наблюдается падение общей мощности спектра и абсолютных значений мощности диапазонов LF (преимущественно симпатические) и HF (парасимпатические влияния). Значительное падение уровня нервных влияний приводит к тому, что доминирующую роль в регуляции сердечного ритма начинают играть нейрогуморальные факторы (VLF-диапазон). Установлено, что в условиях премедикации Н- или М-холинолитиками, в тех случаях, когда у крысят не развиваются нарушения сердечного ритма, общим является первоначальное снижение выраженности нейрогуморальных и последующее увеличение симпатических и, в меньшей степени, парасимпатических влияний. При этом состояние вагосимпатического баланса не является определяющим. В том случае, когда после премедикации влияние нейрогуморальных факторов усиливается, то в дальнейшем происходит снижение доли нервных влияний и возникновение ПСРБК. Полученные данные позволяют полагать, что у новорожденных крысят как прямая блокада T-VDCC, так и опосредуемое через М3-подтип мускариновых холинорецепторов изменение тока ICaT, приводит к нарушению работы пейсмекеров и развитию ПСРБК.

Ключевые слова: новорожденные крысы, дизритмия, вариабельность сердечного ритма, кальциевые каналы, хлорид никеля, холинергическая система, эзерин, холинолитики

Список литературы

  1. Timopheeva OP, Vdovichenko ND, Kuznetsov SV (2012) Dynamics of the formation of rhythmic activity of the heart in fetuses and newborn rats. Bull Exp Biol Med 152 (4): 397–401. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1537-7

  2. Sizonov VA, Dmitrieva LE (2018) Heart Rhythm Disturbances Caused by Injection of Cholinesterase Inhibitor Physostigmine to Rats during the Early Ontogeny. Bull Exp Biol Med 165(1): 44–47. https://doi.org/10.1007/s10517-018-4095-9

  3. Kuznetsov SV, Goncharov NV, Glashkina LM (2005) Change of parameters of functioning of the cardiovascular and respiratory systems in rats of different ages under effects of low doses of the cholinesterase inhibitor phosphacol. J Evol Biochem Physiol 41(2): 201–210. https://doi.org/10.1007/s10893-005-0055x

  4. Kuznetsov SV, Kuznetsova NN (2022) Effects of Ni2+ on Heart and Respiratory Rhythms in Newborn Rats. J Evol Biochem Physiol 58(5): 1367–1380. https://doi.org/10.1134/S0022093022050088

  5. Chuang HC, Hsueh TW, Chang CC, Hwang JS, Chuang KJ, Yan YH, Cheng TJ (2013) Nickel-regulated heart rate variability: the roles of oxidative stress and inflammation. Toxicol Appl Pharmacol 266(2): 298–306. https://doi.org/10.1016/j.taap.2012.11.006

  6. Hu J, Fan H, Li Y, Li H, Tang M, Wen J, Huang C, Wang C, Gao Y, Kan H, Lin J, Chen R (2020) Fine particulate matter constituents and heart rate variability: A panel study in Shanghai, China. Sci Total Environ 747: 141199. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141199

  7. Liberda EN, Zuk AM, Tsuji LJS (2021) Heart rate variation and human body burdens of environmental mixtures in the Cree First Nation communities of Eeyou Istchee, Canada. Environ Int 146: 106220. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106220

  8. Sizonov VA, Dmitrieva LE, Kuznetsov SV (2019) The Effect of M-Cholinoreceptor Blockade on Functional Activity of Somatomotor, Cardiovascular and Respiratory Systems in Newborn Rats upon Activation of Cholinoreactive Structures. J Evol Biochem Physiol 55(3): 198–207. https://doi.org/10.1134/S0022093019030050

  9. Sizonov VA, Dmitrieva LE (2019) Changes in Activities of Somatovisceral Systems in Newborn Rats under Conditions of Nicotinic Cholinoreceptor Blockage and Activation of Cholinoreactive Structures. Bull Exp Biol Med 167(2): 220–226.

  10. Baevsky RM, Chernikova AG (2017) Heart rate variability analysis: physiological foundations and main methods. Cardiometry 10: 66–76. https://doi.org/10.12710/CARDIOMETRY.2017.10.6676

  11. Robinson RB (1996) Autonomic receptor – effector coupling during post-natal development. Cardiovasc Res 31 (Issue supp1): E68–E76. https://doi.org/10.1016/S0008-6363(95)00151-4

  12. Zefirov TL, Gibina AE, Salman MAH, Ziyatdinova NI, Zefirov AL (2007) M3 cholinergic receptors are involved in postnatal development of cholinergic regulation of cardiac activity in rats. Bull Exp Biol Med 144(8): 171–173. https://doi.org/10.1007/s10517-007-0281-x

  13. Ziyatdinova NI, Sergeeva AM, Dementieva RE, Zefirov TL (2012) Peculiar Effects of Muscarinic M1, M2, and M3 Receptor Blockers on Cardiac Chronotropic Function in Neonatal Rats. Bull Exp Biol Med 154(1): 1–2. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1859-5

  14. Tapilina SV, Abramochkin DV (2016) Decrease in the Sensitivity of Myocardium to M3 Muscarinic Receptor Stimulation during Postnatal Ontogenisis. Acta Naturae 8(2): 127–131. https://doi.org/10.32607/20758251-2016-8-2-127-131

  15. Wang Y, Morishima M, Ono K (2022) Protein Kinase C Regulates Expression and Function of the Cav3.2 T-Type Ca2+ Channel during Maturation of Neonatal Rat Cardiomyocyte. Membranes (Basel) 12(7): 686. https://doi.org/10.3390/membranes12070686

  16. Alvarez C, Bladé C, Cartañà J (1993) α2-adrenergic blockade prevents hyperglycemia and hepatic glutathione depletion in nickel-injected rats. Toxicol Appl Pharmacol 121(1): 112–117. https://doi.org/10.1006/taap.1993.1135

  17. De Diego AM, Gandía L, García AG (2008) A physiological view of the central and peripheral mechanisms that regulate the release of catecholamines at the adrenal medulla. Acta Physiol (Oxf) 192(2): 287–301. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.2007.01807.x

  18. Criado M (2018) Acetylcholine nicotinic receptor subtypes in chromaffin cells. Pflugers Arch – Eur J Physiol 470: 13–20. https://doi.org/10.1007/s00424-017-2050-7

  19. Giancippoli A, Novara M, de Luca A, Baldelli P, Marcantoni A, Carbone E, Carabelli V (2006) Low-threshold exocytosis induced by cAMP-recruited CaV3.2 (alpha1H) channels in rat chromaffin cells. Biophys J 90(5): 1830–1841. https://doi.org/10.1529/biophysj.105.071647

  20. Bournaud R, Hidalgo J, Yu H, Jaimovich E, Shimahara T (2001) Low threshold T-type calcium current in rat embryonic chromaffin cells. J Physiol 537(1): 35–44. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.0035k.x

  21. Sallam MY, El-Gowilly SM, Fouda MA, Abd-Alhaseeb MM, El-Mas MM (2019) Brainstem cholinergic pathways diminish cardiovascular and neuroinflammatory actions of endotoxemia in rats: Role of NFκB/α7/α4β2AChRs signaling. Neuropharmacology 157: 107683. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2019.107683

  22. Лосев НА, Сапронов НС, Хныченко ЛК, Шабанов ПД (2015) Фармакология новых холинергических средств (фармакология – клинике). СПб. Арт-Экспресс. [Losev NA, Sapronov NS, Khnychenko LK, Shabanov PD (2015) Pharmacology of new cholinergic agents (pharmacology to the clinic). SPb. Art-Express. (In Russ)].

  23. Wang Z, Shi H, Wang H (2004) Functional M3 muscarinic acetylcholine receptors in mammalian hearts. Br J Pharmacol 142(3): 395–408. https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0705787

  24. Денисенко ПП (1959) Ганглиолитики. Л. Медгиз. [Denisenko PP (1959) Gangliolitiki. L. Medgiz. (In Russ)].

  25. Nagayama T, Matsumoto T, Kuwakubo F, Fukushima Y, Yoshida M, Suzuki-Kusaba M, Hisa H, Kimura T, Satoh S (1999) Role of calcium channels in catecholamine secretion in the rat adrenal gland. J Physiol 520(2): 503–512. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.1999.00503.x

  26. Kimura J, Miyamae S, Noma A (1987) Identification of sodium-calcium exchange current in single ventricular cells of guinea-pig. J Physiol 384: 199–222. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1987.sp016450

  27. Reppel M, Fleischmann BK, Reuter H, Pillekamp F, Schunkert H, Hescheler J (2007) Regulation of Na+/Ca2+ exchange current in the normal and failing heart. Ann N Y Acad Sci 1099: 361–372. https://doi.org/10.1196/annals.1387.065

  28. Cheng H, Smith GL, Hancox JC, Orchard CH (2011) Inhibition of spontaneous activity of rabbit atrioventricular node cells by KB-R7943 and inhibitors of sarcoplasmic reticulum Ca2+ ATPase. Cell Calcium 49(1): 56–65. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2010.11.008

  29. Torrente AG, Zhang R, Zaini A, Giani JF, Kang J, Lamp ST, Philipson KD, Goldhaber JI (2015) Burst pacemaker activity of the sinoatrial node in sodium-calcium exchanger knockout mice. Proc Natl Acad Sci U S A 112(31): 9769–9774. https://doi.org/10.1073/pnas.1505670112

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