Четверг, 26.04.2018, 02:36
Приветствую Вас Гость | RSS

Сайт Издательство

Статистика

Рейтинг@Mail.ru
создание сайтов недорого
Форма входа

Каталог статей

Главная » Статьи » Физика [ Добавить статью ]

ОКСИД АЗОТА В МЕХАНИЗМАХ РЕГУЛЯЦИИ НАСОСНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА КРЫС


ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Оксид азота (NO) участвует в функционировании разнообразных систем организма и представляет исключительный интерес в связи с влиянием на ионные каналы (Уразаев, Зефиров, 1999), секрецию медиатора, обмен ионов кальция (Зефиров, 1999). </p><p>Наиболее изученным является действие оксида азота на сосуды. Показано, что нормальный уровень артериального давления поддерживается постоянной фоновой активностью системы L-аргинин – NO-синтаза - оксид азота (Calver et al., 1993; Moncada, Higgs, 1993; Star, 1993). При сердечно-сосудистой патологии используются препараты, эффект которых основан на высвобождении NO и расширении коронарных сосудов. Однако механизм действия доноров оксида азота на сердце, особенно при сочетанном применении с адреноблокаторами, до конца не исследован.
Известно, что источниками оксида азота могут быть коронарный эндотелий, эндокард и кардиомиоциты (Kojda, Kottenberg, 1999; Martin et al., 1997). Открытие NO-синтаз в разных структурах сердца (Han et al.,1996; Klimaschevski et al., 1992) привлекло внимание к исследованию роли оксида азота в регуляции насосной функции сердца, основными показателями которой являются ударный объем крови, частота сердечных сокращений, минутный объем кровообращения, артериальное давление, мощность сердечных сокращений. </p><p>Выявлены эффекты NO на изолированные кардиомиоциты (Massion, 2003), показано увеличение силы сокращения кардиомиоцитов при небольших концентрациях NO и угнетение при ее повыше-нии (Mohan et al., 1995; Kojda et al., 1999). Однако в условиях in vivo изучение влияния NO на сердце не проводилось.



Модуляции оксидом азота адренергических и холинергических влияний на сердце посвящены исследования Massion, 2003; Lewis et al., 1994; Welch et al., 1994; Dawson, 1994; Schuman et al., 1994. В связи с этим можно ожидать эффектов экзогенных доноров NO и блокады NO-синтаз на насосную функцию сердца, связанных с изменением ее регуляции через адренорецепторы (АР) и холинорецепторы (ХР). </p><p>Однако рецепторные механизмы, опосредующие эффекты оксида азота на сердце, не изучены.
Исследованию механизмов адренергической и холинергической регуляции сердца посвящены работы Абзалова, 1986; Нигматуллиной, 1991; Гильмутдиновой, 1991; Святовой, 1997; Ситдикова, 1998; Зефирова, 1999; Ferrari, 1993. Установлено, что регуляция хронотропной и инотропной функций сердца крыс в основном реализуется через -, 1-адренорецепторы и м-холинорецепторы. В кардиомиоцитах желудочков крыс преобладают 1-АР (Kuznetsov et al., 1995; Juberg et al., 1985; Liang et al., 1985; Lemoine et al., 1991), которые модулируют сократимость миокарда исключительно через цАМФ-зависимый механизм. С другой стороны в регуляции сердца важны 1-АР (Нигматуллина, 1999), т.к. реализация их эффектов осуществляется другими внутриклеточными посредниками.
Отсутствие комплексного изучения механизмов регуляции оксидом азота частоты сердечных сокращений, ударного объема крови, артериального давления, фазовой структуры сердечного цикла в условиях in vivo делает данную работу актуальной.
</p><p>Цель исследования - изучение механизмов регуляции насосной функции сердца оксидом азота.
Задачи исследования:
1. Определить влияние доноров оксида азота – нитроглицерина и нитропруссида натрия на насосную функцию сердца крыс.
2. Исследовать влияние субстрата синтеза NO L-аргинина и правовращающего изомера D-аргинина на насосную функцию сердца крыс.
3. Изучить влияние блокады NO-синтаз хроническим введением L-NAME на насосную функцию сердца крыс.
4. Изучить влияние различных доз нитроглицерина и нитропруссида натрия на показатели насосной функции сердца крыс в условиях блокады -адренорецепторов и м-холинорецепторов.
5. </p><p>Оценить влияние последовательной блокады 1-АР, 1-АР и м2-ХР на выраженность эффектов нитроглицерина на насосную функцию сердца крыс.
Научная новизна
Новыми являются данные о том, что механизмы отрицательного хронотропного действия доноров NO нитроглицерина и нитропруссида натрия различны. Отрицательный хронотропный эффект нитроглицерина не проявляется после введения обзидана, следовательно, он связан с угнетением -адренергических влияний. Влияние нитропруссида натрия на частоту сердечных сокращений не зависит от блокады -адренорецепторов обзиданом, снижается при блокаде м-холинорецепторов атропином, следовательно связано с усилением холинергических влияний.
</p><p>Приоритетными являются данные о том, что субстрат синтеза оксида азота L аргинин оказывает влияние на показатели насосной функции сердца крыс. L аргинин обладает двухфазным действием на инотропную и хронотропную функции сердца. Вместе с тем, неактивный изомер L аргинина D-аргинин вызывает сходные изменения показателей насосной функции сердца крыс, но влияние L-аргинина более выражено. Оба изомера аргинина обладают гипотензивным действием.
Впервые установлено, что механизмы отрицательного инотропного и хронотропного действия нитроглицерина на сердце реализуются как через 1-, 2-, так и 1-адренорецепторы. </p><p>Эти данные позволяют сделать предположение, что оксид азота реализует влияние на функции сердца через модулирование различных внутриклеточных сигнальных систем, т.е. цГМФ, цАМФ, инозитол-три-фосфат и диацилглицерол.
Научно-практическая значимость
Полученные результаты позволяют расширить представление о роли оксида азота в регуляции сердечно-сосудистой системы, уточнить механизмы влияния NO на хронотропную, инотропную функции сердца, фазовую структуру сердечного цикла, а также раскрыть роль адренорецепторов и холинорецепторов в опосредовании эффектов оксида азота на сердце. </p><p>Полученные результаты свидетельствуют о том, что доноры NO, блокатор синтеза NO L-NAME, применяемые совместно с адреноблокаторами оказывают выраженное влияние на хронотропную и инотропную функции сердца, а не только на артериальное давление крови и коронарное кровообращение, что необходимо учитывать в кардиологической практике.
Полученные результаты представляют интерес для специалистов по физиологии, фармакологии и кардиологии.
</p><p>Основные положения, выносимые на защиту
1. Оксид азота обладает выраженным влиянием на сердце, вызывая уменьшение частоты сердечных сокращений, ударного объема крови, увеличение длительности интервала PQ и периода изгнания крови.
2. Отрицательное инотропное и хронотропное действие оксида азота на сердце осуществляется через модуляцию адренергических и холинергических влияний, реализуемых 1-АР, 2-АР, 1-АР и м-ХР.
3. Субстрат синтеза NO L-аргинин и стереоизомер D-аргинин вызывают сходные изменения показателей насосной функции сердца крыс, эффекты L-аргинина более выражены по сравнению с D-аргинином. Предполагается, что аргинин обладает собственным, не связанным с метаболизмом оксида азота, действием на функции сердца.
Апробация работы. Результаты исследований, выполненных по теме диссертации, доложены на XVIII съезде физиологического общества им. И.П.Павлова (Казань, 2001), VII Всероссийской школе молодых ученых "Актуальные проблемы нейробиологии” (Казань, 2001), Российском национальном конгрессе кардиологов (Санкт-Петербург, 2002), VI Всероссийском симпозиуме "Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке” (Казань, 2002), VII Научно-практической конференции молодых ученых (Казань, 2002), международной конференции "Рецепция и внутриклеточная сигнализация” (Пущино, 2003), Всероссийской конференции, посвященной 100-летию профессора О.Д.Курмаева "Нейрогуморальные механизмы регуляции сердца” (Казань, 2004), на заседании кафедры нормальной физиологии Казанского государственного медицинского университета (2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 42 научные работы.
Объем и структура диссертации
Диссертация объемом 178 страниц, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов. В работе имеется список литературы, содержащий 408 источников, из них 392 иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 38 рисунками и 37 таблицами.
















1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. NO В РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ СЕРДЦА
Оксид азота (NO) производится фактически всеми типами клеток, составляющими миокард, и регулирует функции сердца через сосудисто-зависимые и сосудисто-независимые эффекты. Первые включают регуляцию тонуса коронарных сосудов, тромбообразование, пролиферативные и воспалительные свойства, поддержание регенерации тканей. Вторые объясняют прямые эффекты NO на некоторые аспекты сократимости кардиомиоцитов, от тонкой регуляции процесса сопряжения возбуждения и сокращения до модуляции (пресинаптической и постсинаптической) симпатических и парасимпатических влияний.
NO - вездесущая молекула передачи сигналов, синтезируемая превращением L-аргинина в L-цитруллин семейством NO-синтаз, которое включает конститутивную и индуцибельную изоформы (Moncada et al., 1993). Экспрессия эндотелиальной NOS в кардиомиоцитах составляет 20% от общего содержания NOS в сердце (Gödecke et al., 2001). Выяснение того, что все три формы NO-синтазы экспрессируются в самих кардиомиоцитах, вызвало несколько интригующих вопросов относительно роли NO в регуляции сердца.
В организме NO образуется из аминокислоты L-аргинина в результате реакции, которая катализируется ферментом NOS.
2L-аргинин+3NADPH+4O2+3H =2NO+2L-цитруллин+3NADPH+4H2O.
Образовавшийся NO оказывает как аутокринное, так и паракринное действие. Каковы же клеточные мишени NO? Во-первых, это железосодержащие ферменты и белки, такие как гуанилатциклаза, собственно сама NOS, гемоглобин и др. Связывание NО с железосодержащим участком фермента приводит к изменению его активности. Вторая важная молекулярная мишень для NO - это белки, содержащие SH-группы. Благодаря взаимодействию с SH-группами NO может регулировать биосинтез белка. Третья молекулярная мишень - активные формы кислорода. NO связывается с кислородом с образованием токсичных соединений – пероксинитритов, играющих важную роль во многих патофизиологических процессах, включая ишемические повреждения органов и септический шок. NOS с энзимологической точки зрения обладает рядом уникальных свойств: NOS - самый регулируемый в биологии фермент. Это единственный из известных ферментов, который имеет 5 кофакторов. В результате система генерации NO является наиболее чувствительной к изменениям, происходящим в организме (Драпкина О.М. и др., 2000).
NO-синтазная система широко представлена в разных структурах сердца (Han X., et al., 1996, Klimaschevski L et al., 1992) и играет важную роль не только в функционировании рабочих кардиомиоцитов, клеток проводящей системы, коронарных сосудов (Han X., et al., 1996, Klimaschevski L et al., 1992), но и в модуляции парасимпатических влияний на ЧСС (Conlon K et al., 1998, Jumrussirikul P et al., 1992).
Активность конститутивных изоформ фермента прямо зависит от внутриклеточной концентрации ионов кальция и, таким образом, повышается под влиянием различных агентов, приводящих к увеличению их уровня в клетке. Конститутивные изоформы NO-синтазы (eNOS, nNOS) имеют преимущественно физиологическое значение, поскольку количество образуемого NO относительно невелико (Сосунов, 2000). Нейрональная и макрофагальная формы фермента находятся в клетках преимущественно в растворенном состоянии - в цитозоле, а эндотелиальная NO-синтаза обычно связана с клеточными мембранами.
Индуцибельные изоформы NO-синтазы (iNOS) проявляют активность через некоторое время после внешнего воздействия на клетки (как правило, через 6-8 часов - время, необходимое для активации генов и начала синтеза фермента), продуцируют огромные количества NO - в 100-1000 раз больше, чем конститутивные изоформы фермента. Поскольку высокие дозы NO токсичны для клеток, индуцибельная изоформа NO-синтазы считается патологической. Активность iNOS не зависит от уровня кальция/кальмодулина, поскольку, как полагают, кальмодулин постоянно и прочно связан с ферментом. В настоящее время показано, что не только макрофаги, но многие другие клетки способны при определенных внешних воздействиях, в основном в условиях патологии, синтезировать индуцибельную форму NO-синтазы (Сосунов, 2000).
Большие концентрации NO, образующиеся iNOS, оказывают на клетки токсический эффект, связанный как с прямым действием на железосодержащие ферменты, так и с образованием сильного окислителя токсичного свободнорадикального соединения пероксинитрита (ОNOO-) при взаимодействии NO с радикальным супероксид анионом (О2-). Токсический эффект NO проявляется, прежде всего, в ингибировании ферментов митохондрий, что приводит к снижению выработки АТФ, а также ферментов, участвующих в репликации ДНК. Кроме того, NO и пероксинитрит могут непосредственно повреждать ДНК, это приводит к активации защитных механизмов, в частности стимуляции фермента поли-(АДФ-рибоза)-синтетазы, что еще больше снижает уровень АТФ и может приводить к гибели клеток. Повреждение ДНК под влиянием NO является одной из причин развития апоптоза, особого вида клеточной смерти, регулирующейся геномом клетки (Сосунов, 2000).
Модуляторные эффекты NO на сократимость являются комплексными (Kelly et al., 1996; Shah AM et al., 2000; Brutsaert DL 2003; Casadei B et al., 2003), что является результатом множественности его внутриклеточных мишеней (иногда с противоположным влиянием на сократимость), также как распределением этих клеток в миокарде. Модель мышей с наследственным отсутствием или чрезмерной экспрессией одной или нескольких из трех изоформ NO синтаз, помогли разъяснить роль эндогенно произведенного NO (в отличие от экзогенного NO из фармакологических источников), вместе с тем, много вопросов осталось без ответа. NO является свободнорадикальным газом, что предполагает его синтез поблизости от мишеней для быстрой передачи сигналов (Li H et al., 2002; 2002a).
Далее будет рассмотрена сократимость сердца в отсутствие (покой) и в присутствие инотропных агентов, таких как, например катехоламины (стимуливанное сердце). Эндогенный NO влияет на дыхание митохондрий, апоптоз и гипоксию (Moncada et al., 2002), также как на потребление миокардом кислорода, использование субстрата и эффективность работы миокарда (Trochu et al., 2000).
Модуляция оксидом азота функций сердца. Инотропные эффекты. В исследовании Massion et al (Massion et al., 2003) не выявлено эффектов как экзогенного, так и эндогенного NO на сократимость миокарда. Вместе с тем, имеются данные о том, что эффект NO бимодальный, с положительным инотропным эффектом при низких количествах выделения NO, но отрицательным при более высоких количествах (авторы ???). По общему признанию, определить - что является низким или высоким уровнем NO трудно, и что касается фактического количества биоактивного NO (т.е., образуемого различными экзогенными донорами NO), и что касается соответствия количествам, эндогенно производимым в естественных условиях in vivo. Недостаток стандартизации, вероятно, объясняет часть несоответствия результатов.
Известно, что сокращение сердца регулируется электромеханическим сопряжением ионами кальция (Bers et al., 2001). Активация β-АР стимулирует аденилатциклазу, увеличивает цАМФ и активирует цАМФ-зависимую ПКА, которая фосфорилирует некоторые белки электромеханического сопряжения. Например, Са2+ -освобождающие каналы саркоплазматического ретикулума (рианодиновые рецепторы). ODQ, специфический ингибитор активированной NO гуанилатциклазы (Gartliwaite et al., 1995) селективно уменьшил уровень цГМФ в ответ на доноры NO (Stojanovic et al., 2001). Хотя доноры NO не изменяют частоту возникновения Са2+ спарков в нормальных кардиомиоцитах, они оказывают существенное влияние после стимуляции β-АР (что опосредовано изменением Са2+ загрузки саркоплазматического ретикулума) (Ziolo et al., 2001). Вероятно, iNOS может быть локализована около рианодиновых рецепторов, таким образом, оказывая более прямое локальное влияние на рианодиновые рецепторы. Применение экзогенных доноров NO не приводит к значительному повышению локальной концентрации NO, достаточной для того, чтобы непосредственно воздействовать на рианодиновые рецепторы. Нейрональная NOS также может быть локализована возле саркоплазматического ретикулума (Xu et al., 1999).
NO является сигнальной молекулой, участвующей в регуляции сократимости миокарда (Kelly et al., 1996). Кардиомиоциты желудочков экспрессируют три изоформы NOS: конститутивную NOS (еNOS), нейрональную NOS (nNOS) и индуцибельную (iNOS). Экспрессия iNOS ведет к непрерывной продукции больших количеств NO, по сравнению с небольшим количеством NO, произведенным еNOS и nNOS. NO имеет два пути передачи сигналов, цГМФ-зависимый и цГМФ-независимый (de Bolder AJ et al., 1995, Ungureanu-Longrois U et al., 1995).
Экспрессия iNOS кардиомиоцитами ведет к снижению сократимости (Balligand JL et al., 1994; Zioio MT et al., 1998). Вместе с тем, сниженные эффекты NO вероятны также под влиянием взаимодействия с оксидными радикалами или ловушками типа миоглобина. Соответственно этому, эффект доноров и эндогенного NO на силу сокращения увеличен в сердцах мышей с дефицитом гена миоглобина (Flogel et al., 2001). Ингибирование NOS может вызывать отрицательный инотропный эффект, свидетельствуя, что в некоторых случаях сократимость сердца постоянно поддерживается эндогенным образованием NO.
Установлено, увеличение инотропии кардиомиоцитов желудочка крысы на 15% в ответ на освобождение NO субмикромолярными концентрацими донора диэтилгидроксинитрозогидразина (Kojda et al., 1996). Важно отметить что, эффект экзогенного NO усиливается после ингибирования эндогенного образования NO (Muller-Strain et al., 2000). В таблице 1. приведены данные анализа фенотипа мышей, наследственно мутантных по одной или нескольким изоформам NOS.
Таблица 1. (по ???????)
Инотропные, люзитропные и хронотропные эффекты NO в сердце в покое и после -адренергической и/или мускариновой холинергической стимуляции


Модель Инотропный Люзитропный Хронотропный
покой  +M2 покой  покой  M2
eNOS-/- =/ =//* =/ =  =// = =/
eNOS-ТГ  = = = ... = ... ...
iNOS-/- = = ... = = = = ...
iNOS-ТГ =/ ... ... = ... =/ ... ...
nNOS-/- =/ =// ... =/ = =/ ... =/
n+ eNOS-/- =/ ... ...  ...  ... ...

Примечания: - -адренергический эффект; M2- мускариновый эффект (M2-холинорецепторы); -/-- нокаутные; ТГ- трансгенные; -увеличение эффекта у генетически модифицированных мышей в сравнении с диким типом/контролем (в абсолютных величинах); = - неизмененный; - снижение; * или  - сократимость не изменена 3-агонистом* или карбахолом у нокаутных мышей, в то время как снижена у дикого типа;  или - ЧСС не изменена карбахолом , или стимуляцией вагуса у нокаутных мышей, в то время как снижена у дикого типа.

Хотя у eNOS-/- мышей выявлена нормальная сократимость сердца, некоторые nNOS-/- мыши также как nNOS-/- плюс eNOS-/- мыши проявляют увеличенную (или не уменьшенную) сократимость (Barouch et al., 2002, Ashley et al., 2002; Sears et al., 2003). В перфузируемом сердце давление в левом желудочке и максимальная скорость развития силы левого желудочка у eNOS-/- животных незначительно различаются от такового у животных дикого типа (Gödecke et al., 2001).
Внутриклеточные механизмы инотропных эффектов NO разнообразны (Massion et al., 2003; Balligand et al., 1997; Balligand 1999). С экзогенным NO показано, что некоторые внутриклеточные механизмы работают концентрационно-зависимым бимодальным образом, вызывая обратный инотропный эффект при большом выделении NO. Подобный механизм может снижать сократимость сердца у мышей с чрезмерной экспрессией больших количеств eNOS (Bninner et al., 2001).
В кардиомиоцитах nNOS угнетает вход кальция (ICa,L) и укорачивает длительность сокращения (Sears et al., 2003). Эти результаты противоположны данным об отсутствии изменений в кальциевом токе (ICa,L) в nNOS-/- кардиомиоцитах (Barouch et al., 2002) или в кардиомиоцитах с диким типом, обработанных неспецифическими блокаторами NOS (Vandecasteele et al., 1999).
Точная роль NO как модулятора сократимости миокарда и связи сила-длина неясна. В присутствии блокады NO-синтазы донор оксида азота SNAP в концентрациях от наномолярных к микромолярным вызывает умеренный положительный инотропный эффект на изолированной папиллярной мышце. Низкие концентрации NO могут модулировать миокардиальные функции, увеличивая сократимость и время взаимодействия миофиламентов, но не влияя значительно на связь сила-длина, предполагая управление освобождением Са2+ из саркоплазматического ретикулума.
NO стимулирует растворимую гуанилатциклазу образуя цГМФ, который активирует две важные мишени для белков. Небольшое увеличение уровня цГМФ преимущественно подавляет фосфодиэстеразу 11, в то время как высокий уровень цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу. Субмикромолярные концентрации NO увеличивают сократимость миокарда, в то время как субмиллимолярные концентрации снижают сократимость. Последний эффект включает прямое ингибиторное действие NO на синтез АТФ и потенциал-зависимые Са-каналы. Считается что инотропный эффект экзогенного NO небольшой и вероятно менее важен для сократимости миокарда (Kojda G et al., 1999).
Различные ингибиторы NO-синтазы могут уменьшать сократимость миокарда in vitrо и in vivo предполагая, что базальное (основное) образование NO поддерживает сократимость миокарда.
Изменения под влиянием NO коронарного кровотока и перфузионного давления в сердце участвуют в регуляции его сократимости через изменение внутриклеточной концентрации кальция (Kojima S et al., 1993, Moris C.E, 1990; Bassenge E et al., 1990, De Bruyne B et al., 1993, Gordon J.B, et al., 1989). Экспериментальными исследованиями установлено также влияние эндокарда на сократимость миокарда (Li K et al., 1993), в том числе на продолжительность систолы и начало релаксации (Brutsaert D.L et al., 1988, 1992, Li K et al., 1993, Moncada S et al., 1991; Brutsaert D.L et al., 1992). Представление о роли NO эндотелия как модулятора сосудистого тонуса может быть распространено и на эндокардиальный слой сердца, в частности его эндотелий. NO эндокарда выполняет такие же функции в отношении миокарда, какие осуществляются NO эндотелия в коронарных сосудах. Следовательно, эффекты NO коронарного эндотелия и NO эндотелия эндокарда на сократимость миокарда тесно взаимодействуют и дополняют друг друга (Марков, 2001).
Люзитропные эффекты. Десенсибилизация сердечных миофиламентов лежит в основе увеличения диастолической длины волокон NO, что показано на изолированных кардиомиоцитах (Layland et al., 2002). Основываясь на экспериментах разобщения эндотелия/эндокарда, было показано, что большинство эндогенного NO может быть произведено паракринным способом из эндотелиальных клеток. Стимуляция коронарного эндотелия NO-освобождающими агонистами, например субстанцией P (Grocott-Mason et al., 1994), потенциировало люзитропный эффект NO. Теоретически, эта связь от клетки к клетке обеспечивает способность быстро адаптировать сократимость миокарда в ответ на острые изменения в преднагрузке, возможно даже содействуя компенсаторным изменениям инотропных свойств через увеличение диастолического резерва в начальной стадии сердечной недостаточности.




Рисунок 2 (по Massion et al., 2003). Аутокринная и паракринная регуляция функций кардиомиоцита оксидом азота. Внутриклеточные эффекты эндогенного NO, синтезируемого тремя изоформами NO-синтазы (eNOS, nNOS и iNOS), экспрессированными в эндотелиальных клетках (ЕК), симпатических варикозах (симп.н), постганглионарных парасимпатических волокнах (парас.н), или кардиомиоцитах непосредственно. Слева, классический стимулирующий эффект -адренергической передачи сигналов на связь возбуждение-сокращение, где активация 1-АР активирует аденилатциклазу (АЦ) и зависимое от протеинкиназы А (ПКА) фосфорилирование потенциал-зависимых Са2+ каналов (поддерживая L-тип Са2+ тока, ICa,L), рианодиновых рецепторов (РиР2), и фосфоламбана (ФЛ) [таким образом подавляя Са2+-ATФaзу саркоплазматического ретикулума (SERCA)], производит положительные инотропные эффекты, принимая во внимание, что фосфорилирование тропонина I (TnI) объясняет положительные люзитропные эффекты. Справа, модуляторные эффекты эндогенного NO на  - адренергический путь. цГМФ-зависимые механизмы включают регулирование фосфодиэстеразой уровня цАМФ, главным образом вызванное ФДЭII уменьшение (Han et al., 1996) (экзогенный NO может также производить зависимое от ФДЭIII увеличение цАМФ), и опосредованное ПКG снижение L-типа Са2+ тока (Han et al., 1996; Gallo et al., 1998), оба из которых приводят к ослаблению  - адренергических эффектов. ПКG может также фосфорилировать TnI снижая чувствительность сердечных миофиламентов к Са2+ (Layland et al., 2002). Эти эффекты связаны с аутокринно образуемым NO, произведенным eNOS кардиомиоцитов в ответ на активацию как мускаринового холинергического рецептора M2 (Han et al., 1998), так и 3-АР (Barouch et al., 2002; Varghese et al., 2000; Gauthier et al., 1998) (хотя локализация последнего в кавеоле твердо не установлена); или iNOS, экспрессирующейся при действии воспалительных цитокинов (Balligand et al., 1994; Ziolo et al., 2001); или эти эффекты вызваны паракринно произведенным NO теми же самыми двумя изоформами в эндотелиальных клетках (Balligand et al., 1997). Кроме того, недавно показано, что nNOS специфически угнетает приток Са2+ через каналы L-типа в отсутствии -адренергической стимуляции (Sears et al., 2003), возможно обеспечивая модуляцию связи возбуждение - сокращение от сокращения к сокращению. Нарушение nNOS также способно увеличить (Sears et al., 2003) или уменьшить загрузку саркоплазматического ретикулума Са2+, в т.ч. при увеличении частоты сокращений (Khan et al., 2003) через неизвестные пока механизмы. NO, произведенный конститутивной NOS-синтазой (eNOS или nNOS) в симпатических варикозах (сверху слева) и парасимпатических нейронах (nNOS; сверху справа) уменьшает освобождение НА и усиливает выброс АХ (Paton et al., 2002) соответственно, таким образом, усиливая антиадренергическую модуляцию на пресинаптическом уровне. Наоборот, местная передача сигналов еNOS положительно регулирует сопряжение возбуждение - сокращение специфически в ответ на растяжение кардиомиоцита (белая стрелка) независимо от цГМФ. Наконец, другие метаболические или ионные эффекты эндогенного NO показаны в правой части, в т.ч. ингибирование дыхания митохондрий и поглощения глюкозы (Глю), увеличение захвата свободных жирных кислот (СЖК) и активация Na+/K+-АТФазы.

Компенсаторное образование предсердного натрий-уретического гормона (Gyurko et al., 2000), простаноидов (Beaucage et al., 2002), или оксида азота nNOS миоцитов, действуя как обратный люзитропный регулятор (Ashley et al., 2002; Sears et al., 2003), могут играть роль. Однако, последнее утверждение не согласуется с отсутствием явных диастолических нарушений у nNOS-/- нокаутных мышей (Sears et al., 2003; Barouch et al., 2002), исключая очень высокие частоты сокращений (Khan et al., 2003), поэтому участие эндогенного NO в регуляции люзитропной функции оказалось необязательным, по крайней мере у мыши. Также неясно, как вызванная NO десенсибилизация сердечных миофиламентов может вызывать как растяжение мышечных волокон, так и раннее увеличение развития силы через механизм Франка-Старлинга, потому что последний может самостоятельно управляться, по крайней мере частично, через увеличенную чувствительность миофиламентов к Са2+. Однако, растяжение кардиомиоцитов также поддерживает аутокринное, eNOS зависимое положительное регулирование связи возбуждение-сокращение и увеличение транспорта Са2+ (Petroff et al., 2001).

Хронотропные эффекты. NO влияет на ЧСС (Prabhu S.D et al., 1999) и физиологические концентрации оксида азота могут стимулировать ЧСС через активируемый гиперполяризацией направленный внутрь ток (If) и этот эффект снижается при субмиллимолярных концентрациях NO. Следовательно, физиологические концентрации NO увеличивают сократимость и ЧСС по сравнению с базальным (исходным) уровнем, в то время как высокие его концентрации вызывают противоположный эффект (Kojda G et al., 1999).
На уровне целого органа, другой механизм играет роль через пресинаптическую модуляцию вагуса нейрональной NOS нервных окончаний (Herring et al., 2001). Генетическое удаление или специфичное от изоформы ингибирование этого фермента привели к уменьшению вагусного торможения ЧСС (Choate et al., 2001), уменьшению ее вариабельности, и, при полном ингибировании G1, к потере барорефлекторной брадикардии (Juinnissirikul et al., 1998).
Базальная ЧСС, с другой стороны, остается неизмененной у большинства eNOS-/- и некоторых nNOS-/- мышей (Sears et al., 2003; Barouch et al., 2002) (Таблица 1). Получены данные об эффекте облегчения NOS1 вагусной передачи на пресинаптическом уровне, то есть, в сердечном ганглии (Mohan et al., 2002).
На постсинаптическом уровне eNOS кардиомиоцитов модулирует ответ на мускариновую холинергическую стимуляцию. В клетках атриовентрикулярного узла электрофизиологические измерения демонстрируют цГМФ-зависимое ингибирование ICa,L после стимуляции -АР через деградацию ФДЭII (Han et al., 1996). Положение было первоначально подтверждено в кардиомиоцитах новорожденных (Feron et al., 1998) и взрослых (Han et al., 1996) eNOS-/- мышей.
Наконец, опосредованная NO мускариновая холинергическая передача сигналов (и ее регулирующая роль относительно NO-независимых механизмов) более выражена у эмбрионов по сравнению со взрослым сердцем (Ji et al., 1999), поднимая интригующую возможность ее возрождения в больном сердце как часть реэкспрессии более эмбрионально-подобной генетической программы (Lijnen et al., 1999). Конценсус может быть достигнут в том, что nNOS (в сердечном ганглии) и eNOS (в кардиомиоцитах) координированно усиливают вагусное эфферентное угнетение ЧСС.

Влияние субстрата синтеза NO L-аргинина на насосную функцию сердца
L-аргинин - незаменимая аминокислота, является естественным субстратом для синтеза оксида азота различными NO синтазами (NOS) (Palmer et al., 1988; Andrew and Mayer, 1999). В 1992 Криджер и сотр (12) продемонстрировали, что L-аргинин улучшает эндотелиальные NO - опосредованные сосудорасширяющие ответы предплечья у пациентов с гиперхолестеринемией. L-аргинин вызвал улучшение сосудорасширяющей функции эндотелия в атероматозной левой передней нисходящей артерии (13). С этого времени, многочисленные исследования подтвердили, что и острое введение L-аргинина и его хроническое оральное применение улучшают функцию сосудов при гиперхолестеринемии (14), при микрососудистых заболеваниях (15), в лечении пациентов с устойчивой стенокардией (16), и на участках стеноза коронарной артерии (17).
L-аргинин, как полагают, вызывает эти полезные эффекты не только обеспечивая eNOS субстратом, чтобы увеличить синтез NO, но также и косвенным антиокислительным эффектом, особенно при гиперхолестеринемии, где его использование сопровождается уменьшением выработки супероксид-аниона эндотелием (18). Следовательно, было предложено, что L-аргинин может служить эффективным средством в лечении заболеваний у людей, связанных с дисфункцией эндотелия (Velianou et al., 1999). Однако также сообщено о повреждающих эффектах L-аргинина (Takeuchi et al., 1995; Mori et al., 1998; Kronon et al., 1999).
Точные молекулярные механизмы, которыми L-аргинин улучшает функцию эндотелия, остаются нераскрытыми. Нарушенная эндотелиальная функция у людей с гиперхолестеринемией или застойной сердечной недостаточностью, возможно, связана с пониженной способностью эндотелия продуцировать или высвобождать биологически активный NO (Lefer and Ma, 1993; Katz et al., 1999). Это вообще приписывается к уменьшенному биосинтезу NO и/или к увеличенной оксидативной деградации NO. L-аргинин вызвал восстановление эндотелиальной функции у кроликов с гиперхолестеринемией, увеличивая продукцию NO и защищая NO от инактивации супероксидными анионами (Böger et al., 1995). Однако, внутриклеточная концентрация L-аргинина - ~0.5 до 0.8 мм (Baydoun et al., 1990) [то есть, выше Км NOS (2-4 µM)], делает маловероятным, что дополнение L-аргинина стимулирует синтез NO. Это подтверждают другие исследования, где прием L-аргинина значительно увеличил уровень аргинина в плазме с 70±17 µmol/L до 130±53 по сравнению с плацебо. Однако не выявлено эффекта L-аргинина на образование оксида азота (19.3±7.9 против 18.6±6.7 µmol/L), на опосредованный дилятацией кровоток в плечевой артерии (11.9±6.3 % против 11.4±7.9 %, P=0.742) (Blum A, et al., 2000).
Кроме того, в исследовании пациентов с гиперхолестеринемией (Clarkson P. et al., 1996), введение L-аргинина в дозе 21 г в день в течение 1 месяца вызвало то же самое относительное увеличение уровня L-аргинина в сыворотке, как и у получавших 9 г в день при той же самой продолжительности введения.
Системная инфузия L-аргинина уменьшала давление крови у здоровых людей (3, 14) и пациентов с гипертонией (15). Кроме того, было показано, что введение L-аргинина усиливает вазодилятацию, вызванную ацетилхолином в предплечье здоровых людей (15) и пациентов с гиперхолестеринемией (16). L-аргинин проявляет благоприятное воздействие на сосуды, подобное эффекту NO, которые также включают вазодилятацию и антитромботическую активность (1). Кроме того, установлено снижение вязкости крови у здоровых людей в течение введения обоих нитратов короткого и пролонгированного действия, сосудистые эффекты которых, связаны с образованием NO (17).
Имеются данные, что сосудистые эффекты L-аргинина не обязательно связаны с синтезом NO. В частности два исследования (18, 19) не выявили снижения давления крови в течение введения L-аргинина, хотя это могло быть связано с его различными дозами. При системном введении L-аргинина увеличивалось выделение цГМФ как из плазмы (4) так и из мочи (3), устойчивое нахождение продуктов метаболизма NO (4), так же как выдыхаемого NO (5, 20), что предполагает увеличение выработки NO.
В моделях ишемии-реперфузии, когда реактивные разновидности кислорода увеличены, и D-аргинин и ингибиторы NOS типа NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), которые не являются субстратом для NOS, эффективно уменьшали окислительное повреждение (Haklar et al., 1998), предполагая, что помимо использования L-аргинина как предшественника NO, он может быть антиоксидантом, нейтрализуя производные свободных кислородных радикалов.
Перфузия сердца в присутствии L-аргинина предотвратила снижение сократимости левого желудочка, вызванной электролизом буфера или дополнения гипоксантин/ксантин оксидазы, возможно из-за нейтрализации O2 и/или других реактивных кислородных частиц. Это исследование согласуется с улучшением миокардиальной и коронарной функции, наблюдаемой при предварительном введении L-аргинина в региональных и глобальных моделях сердечной ишемии/реперфузии (Weyrich et al., 1992; Brunner et al., 1997). Это действие может, по крайней мере, частично, объяснять антиатеросклеротические эффекты L-аргинина (Böger et al., 1995; Clarkson et al., 1996) и обеспечивает дополнительное объяснение для его использования как диетической добавки при различных болезнях (Velianou et al., 1999).
Доступность L-аргинина для реакции с eNOS по-видимому не может быть лимитирующим скорость фактором: внутриклеточные уровни аминокислоты находятся в миллимолярном диапазоне (19), тогда как Km фермента для субстрата находится в микромолярном диапазоне (20). Поэтому, были предложены другие возможные механизмы, чтобы объяснить эффекты L-аргинина, и они будут рассмотрены позже.
Механизм, которым L-аргинин может увеличить производство NO, все еще обсуждается. Считают, что вазодилятация вызвана увеличением доступности внутриклеточного субстрата для эндотелиальной NO-синтазы. Однако, Km конститутивной эндотелиальной NO-синтазы - значительно ниже внутриклеточной концентрации L-аргинина. В культуре клеток, например, внутриклеточное содержание L-аргинина в 30-800 раз выше, чем Km для NO-синтаз (21), что подвергает сомнению обоснованность предположения, что L-аргинин служит просто субстратом для NO-синтаз. Также недавно появилось несколько доказательств, позволяющих предположить, что L-аргинин может увеличить освобождение NO вследствие обратимости ингибирующего эффекта L-глутамина, но опять очевидно независимо от его роли как субстрата для NO синтаз (22). Третья возможность состоит в том, что вазодилататорный эффект L-аргинина может быть неспецифическим.
Исследователи рассмотрели несколько прямых механизмов для положительных эффектов L-аргинина на продукцию NO. Активность аргиназ увеличена в плазме людей с сосудистой болезнью, и дополнительный L-аргинин может быть использован, чтобы преодолеть аргиназную активность и увеличить установившиеся (стабилизированные) уровни аминокислоты в плазме (21). L-аргинин сначала превращается в NG-hydroxy-L-arginine при помощи eNOS (22), и альтернативными путями для N-hydroxylation L-аргинина могут увеличить доступность (готовность) этого промежуточного звена реакции, которое могло облегчить использование субстрата ферментом. Кроме того, NG-hydroxy-L-arginine ингибирует аргиназу и может таким образом увеличить внутриклеточный уровень L-аргинина (21). Ясно, дополнительный L-аргинин действительно увеличивает уровни аминокислоты в плазме, но вследствие большого различия между концентрацией субстрата и Km, польза субстрата является маловероятной, чтобы быть лимитирующим скорость фактором даже в</p>

Категория: Физика | Добавил: Гость (21.06.2011)
Просмотров: 2705 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 2.0/1

Всего комментариев: 1
1 Lusik   (27.07.2011 08:04)
Введение. Нарушение ритма сердца (в частности, мерцательная аритмия) — одна из многих причин нарушения у пожилых пациентов мозгового кровообращения (ишемического инсульта). Использование возможности лабораторной диагностики уровня NT-proBNP у таких пациентов в целях оценки степени сердечной недостаточности и его мониторинга в процессе терапии является нерешенной задачей, которая может быть выполнена при возможности диагностики NT-proBNP в лабораторных подразделениях.

Цель исследования. Оценка уровней NT-proBNP в сыворотке крови у пациентов с нарушением ритма сердца, осложнившихся ишемическим инсультом, в первые часы после нарушения мозгового кровообращения и в динамике, а так же у пациентов, уже неоднократно перенесших ишемический инсульт.

Материалы и методы. Проводили исследования уровня NT-proBNP у больных с мерцательной аритмией, у которых в дальнейшем развивался инсульт, а так же у больных после первичного перенесенного инсульта, всего 53 пациента. Уровень NT-proBNP определяли на аппарате Elecsys-2010 (Хитачи, Япония) c использованием наборов по количественному определению концентрации NТ-proBNP в сыворотке (плазме) крови фирмы (Рош, Швейцария).

Результаты. Результаты исследования показали, что в случаях, если уровень NTproBNP был в пределах 275-500 нг/мл риск развития инсульта был минимален и обязательно требовал проведения коррекции сердечной недостаточности. А в тоже время в случаях, если уровень NT-proBNP был выше 500 нг/мл и продолжал нарастать то риск развития инсульта (как первичного, так и повторного) был очень высоким и комплексная терапия сердечной недостаточности была необходима. Высокая концентрация NTproBNP в сыворотке (плазме) крови таких пациентов свидетельствовало о неэффективной терапии патологии сердца и требовало активного привлечения специалистов кардиологического профиля. Снижение уровня NT-proBNP у пациентов до 50-150 нг/мл свидетельствовало о эффективности проводимой терапии и минимизировало риск развития повторного инсульта.

Заключение. Таким образом, определение концентрации NT-proBNP в сыворотке (плазме) крови у пациентов с мерцательной аритмией может снизить риск развития первичного ишемического инсульта и осуществлять эффективный мониторинг терапии сердечной недостаточности для предотвращения развития повторного инсульта у пациентов уже перенесших данную патологию.


Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск