Введение к работе
Гладкие мышцы желудочно-кишечного тракта характеризуются большим многообразием электрических и сократительных свойств, которые находятся под сложным контролем нервной и гуморальной системы регуляции организма [Курский МД, Михальченко ЕТ. и др, 1975 - 1992, и другие; Шуба М.Ф, 1965 -1992, Богач П Г, Рыбальченко В Г. 1978, Баскаков М Б и др 1980 - 2000, Медведев М А. 1980 - 2006] В связи с поисками новых методов лечения нарушений моторной деятельности гладкомышечных органов пищеварительного тракта необходимы новые знания для понимания не только общих закономерностей функционирования гладких мышц, но также знания фундаментального характера индивидуальных особенностей отдельных гладкомышечных образований ЖКТ
Особого внимания в этом плане заслуживают не только сфинктерные образования желудочно-кишечного тракта, но и прилегающие к ним гладкомышеч-ные структуры, которые имеют ряд особенностей функционирования миоген-ной природы, а также регуляции со стороны как нервно-гуморальной, так и клеточно-межклеточных и тканевых информационных посредников [Ходоров БИ, 1975, Амвросьев АП, 1977, Ноздрачев АД, 1981, Геннис Р, 1997, Allescher Н D et al, 1988, Rattan S et a!, 1989, Whalen E.J et al, 2000, Waka-bayashil etal,2001]
Наряду с классическими клеточными и межклеточными информационными посредниками, такими как концентрация свободного внутриклеточного кальция (Са,), цАМФ, цГМФ, инозитол-3-фосфат и другие, ионы водорода, имеющий определенный внутриклеточный уровень и создающие определенное значение внутриклеточного рН (рН,), существенным образом могут изменять функциональный ответ гладкомышечных клеток к воздействию регулирующих внутриклеточных, межклеточных, экстраклеточных и других факторов регуляции конечного ответа [Орлов С Н , 1987 - 1989, Баскаков М Б , 2004, Weinberg A G , 1970, Qween N F , 1984, Allan S Pollook et al, 1986, Bobik A , Weissberg P , 1986, Bund S J 1989, Kamp T J et al, 2000, Cao W et al, 2003, W F Boron et al, 2004]
Являясь одной из основных констант внутриклеточного гомеостаза, в результате определенного уровня внутриклеточного метаболизма ГМК и работы ионтранспортирующих систем, ионы водорода могут определять функциональный ответ клеток, влияя на уровень Са, в покое и при возбуждении, определяя особенности электро- и фармакомеханического сопряжения гладкомышечных клеток желудочно-кишечного тракта [Goyal R К, Rattan S , 1980, Sohn U D et al, 1997, Buharahoglu С К et al, 2002] Это в свою очередь определяется перестройкой функции многих ферментативных систем и регуляторных белков, концентрацией Са,, состоянием потенциало- и рецепторзависимых ионных каналов различного типа и других ионтранспортирующих систем мембраны гладкомышечных клеток В конечном итоге эти изменения приводят к модулирующему или определяющему влиянию на конечный функциональный ответ гладкомышечной ткани отдельного региона в виде изменения как электро-, так и фармакомеханического сопряжения [Студницкий В Б 1989, Rajendran V М et
al, 1999, Orlov S N et al, 2000, Noboru Toda and Frnold G Herman, 2005]
Наиболее важная роль среди этих ионтранспортирующих систем регуляции рН, принадлежит катионному — Na+/H+ обменнику и анионному - натрий зависимому - или натрий независимому С17НС03 обменнику [Геннис Р ,1997, Орлов С Н и др , 1992, Berk ВС et al, 1990, Blank Р S et al, 1992, Fitzgerald R С et al, 1998, Duquette R A et al, 2001, Yeung E W et al, 2002, W F Boron et al, 2004]
Разрозненность и неоднородность экспериментальных данных в приведенных работах о роли и значении внутриклеточного рН в регуляции функции ГМК определили необходимость проведения анализа влияний изменения рН, в реакциях гладкомышечных клеток на электромеханическое сопряжение и действие биологически активных веществ в начальной части толстого кишечника, прилегающего к Баугиновой заслонке
Вышеизложенное позволяет выдвинуть данное направление нашего исследования в ряд наиболее актуальных исследовательских задач электрофизиологии гладких мышц желудочно-кишечного тракта
Нами были проведены исследования по изучению влияния изменения рН, на функциональную активность циркулярных гладких мышц начальной части толстого кишечника котов, в области илеоцекального сфинктера
Цель исследования:
Изучить роль и механизмы регуляции электрической и сократительной активности циркулярного слоя гладкомышечных клеток начальной части толстого кишечника в условиях измененного внутриклеточного рН
Задачи исследования:
Изучить основные параметры электрической и сократительной активности ГМК циркулярного слоя начальной части толстого кишечника
Изучить влияние изменения вне- и внутриклеточного рН на параметры электромеханического сопряжения ГМК начальной части толстого кишечника
Исследовать влияние ацетилхолина на показатели электрической и сократительной активности гладких мышц в условиях измененного рН,
Изучить эффекты и механизмы регуляции электрической и сократительной активности циркулярного слоя ГМК начальной части толстого кишечника при действии нитропруссида натрия (как донора оксида азота) в условиях измененного внутриклеточного рН
Научная новизна
В работе впервые проведен анализ электрических и сократительных свойств ГМК циркулярного слоя начальной части толстого кишечника, прилегающего к Баугиновой заслонке, в условиях внутриклеточного закислення и защелачивания Показано, что в нормальном растворе Кребса гладкие мышцы не обладали спонтанной электрической и сократительной активностью Потенциал действия имеет кальциевую природу
Внутриклеточное закисление оказывало активирующее влияние на электрическую и сократительную активности гладких мышц не только за счет подавления калиевой проводимости мембраны, но и за счет активации кальциевой проводимости мембраны Внутриклеточное защелачивание
вызывало подавление электрической и сократительной активности гладкомышечных клеток за счет активации калиевой и подавления кальциевой проводимости мембраны В поддержании постоянства рН, определяющая роль принадлежит натрий-протонному и хлор-бикарбонатному обменникам
Вігутриклеточное закисление приводит к увеличению сократительных ответов на ацетилхолин, а внутриклеточное защелачивание - к достоверному подавлению его действия
Нитропруссид натрия оказывает дозозависимое ингибирующее действие на параметры электрической и сократительной активности ГМК как в нормальном растворе Кребса, так и на фоне влияния измененного рН, Его действие проявляется цГМФ-зависимым и цГМФ-независимым путем При этом внутриклеточное закисление снижает ингибирующие эффекты нитропруссида натрия, в основном за счет подавления калиевой проводимости мембраны
Научно-практическая значимость работы
В результате проведенного исследования получены новые данные для понимания фундаментального характера, роли и значения внутриклеточного закислення и защелачивания в регуляции электрической и сократительной активности гладких мышц начальной части толстого кишечника в области Баугиновой заслонки Полученные данные могут быть использованы при разработке средств и способов фармакологической коррекции патологических состояний, связанных с нарушением функции проксимального отдела толстого кишечника в области илеоцекального сфинктера, а также служат теоретической и экспериментальной базой целенаправленного поиска модуляторов передачи сигналов в ГМК
Положения, выносимые на защиту
1 Гладкомышечные клетки начальной части толстого кишечника не
обладали спонтанной электрической и сократительной активностью Потенциал
действия имеет кальциевую природу
2 Внутриклеточное закисление сопровождается активацией сократительной
активности гладких мышц начальной части толстого кишечника не только за
счет подавления калиевой проводимости мембраны, но и за счет активации
кальциевой проводимости мембраны гладкомышечных клеток
Внутриклеточное защелачивание вызывает достоверное подавление сократительной активности гладкомышечных клеток начальной части толстого кишечника за счет активации калиевой проводимости и подавления кальциевой проводимости мембраны
Внутриклеточное закисление вызывает увеличение сократительных ответов на ацетилхолин, а внутриклеточное защелачивание ведет к их снижению
5 Внутриклеточное закисление снижает угнетающие эффекты
нитропруссида натрия за счет подавления калиевой проводимости мембраны
Основные положения используются в курсе лекционных и практических занятий по нормальной физиологии и биофизике в разделе "Физиология возбудимых тканей"
Апробация работы
Основные материалы доложены и обсуждены на 4, 5 и 6 международном конгрессе молодых учёных и специалистов (Томск 2003, 2004, 2005 г), на симпозиуме «Мембранные и молекулярные механизмы регуляции функций гладких мышц» г Томск 27-28 мая 2004 , на XIX съезде физиол общ им И,П, Павлова г Екатеренбург, 2004 г , на Всерос конф молод исслед "Физиология и медицина" С Петербург 2005 г, на 5 съезде физиологов Сибири, г Томск, 2005 г
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 16 статей, из них 2 в центральной печати
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 137 страницах, иллюстрирована 43 рисунками и состоит из введения, 4 глав, обсуждения, выводов, указателя литературы из 229 источников (63 отечественных и 166 иностранных авторов) и приложения
