По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616.5-002.73-08(091) DOI:10.33920/med-10-2103-07

Механизмы адаптации двигательных «быстрых» и «медленных» локомоторных мышц мыши в условиях аллергической перестройки организма

Теплов Александр Юрьевич д-р биол. наук, доцент кафедры общей патологии, ФГБОУ ВО «Казанский ГМУ» Минздрава России, Е-mail: Alikteplov@mail.ru, http://orcid.org/0000-0003-4753-1792

Состояние сократительной функции поперечнополосатых локомоторных мышц в условиях аллергической перестройки остается актуальной для современной спортивной медицины. В частности, известно, что обязательная вакцинация спортсменов перед соревнованиями приводит к изменениям в состоянии мышечной системы. Механизмы этих изменений до конца не выяснены. В представленной работе использовались следующие методы исследования. Регистрация: а) сократительной функции различных локомоторных «скорой» и «медленной» мышц мыши in vitro на гуморальные инициаторы сокращения — карбахолин (КХ) и хлористый калий (KCI); б) показателей систем про- и антиоксидантного равновесия в крови и в тканях этих мышц и определение в них уровня малонового диальдегида (МДА). Различия в соотношениях динамики силы сокращения и уровнем МДА у обеих мышц демонстрируют степень их устойчивости к оксидативному стрессу, что и определяет различия в механизмах их адаптации к аллергической перестройке. Материалы статьи могут использоваться при коррекции функции локомоторных мышц при вакцинации, а также при определении стратегии терапевтического воздействия с учетом их волоконного состава. Цель статьи — определение механизмов адаптации скелетных мышц (СМ) мыши («быстрой» (m.EDL) и «медленной» (m.Soleus)) при аллергической перестройке.

Литература:

1. Адо, А.Д. Белковые спектры и фосфолипидный состав мембран, обогащенных холинорецепторами из скелетных мышц крыс в условиях сенсибилизации / А.Д. Адо, Н.В. Стомахина, Л.М. Тулуевская, В.Н. Федосеева // Бюлл. эксп. биол. медицины. — 1984. — Т. 99, № 7. — С. 84–86.

2. Гришин, С.Н. Роль пуринов в нервно-мышечной передаче / С.Н. Гришин, А.У. Зиганшин // Биологические мембраны: журнал мембранной и клеточной биологии. — 2013. — Т. 30, № 4. — С. 243.

3. Гущин, И.С. Экспериментальная модель для разработки и оценки способов контроля немедленной аллергии / И.С. Гущин, А.И. Зебрева, Н.Л. Богуш // Патол. физиол. и эксперимент. терапия. — 1986. — № 4. — С. 18–23.

4. Зиганшин А.У. Р2-рецепторы как перспективные мишени действия будущих лекарств // Казанский медицинский журнал. — 2016. — Т. 97, № 1. — С. 135–141.

5. Рахманова, Т.И. Методы оценки оксидативного статуса: учебно-методическое пособие для вузов / Т.И. Рахманова, Л.В. Матасова, А.В. Семенихина, О.А. Сафонова, А.В. Макеева, Т.Н. Попова. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 2009. — 64 с.

6. Теплов А.Ю. Влияние белковой сенсибилизации на сократительные свойства «быстрых» и «медленных» мышц мыши in vitro // Нижегородский медицинский журнал. — 2006. — № 3. — С. 21–24.

7. Теплов, А.Ю. Возможные механизмы изменения сократительной функции изолированных поперечнополосатых мышц мыши при аллергической перестройке организма / А.Ю. Теплов, А.М. Фархутдинов, С.Н. Гришин // Профилактическая и клиническая медицина (Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И. И. Мечникова). — 2010. — № 1 (34). — С. 105–110.

8. Теплов, А.Ю. Возможные механизмы влияния белковой сенсибилизации на функциональные свойства изолированных m.soleus и m.EDL мыши / А.Ю. Теплов, А.М. Фархутдинов, О.В. Теплов, С.Н. Гришин, М.М. Миннебаев // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2010. — Т. 150, № 9. — С. 262–265.

9. Фархутдинов, А.М. Механизмы влияния экзогенной АТФ на сократительную функцию изолированных поперечнополосатых мышц мыши / А.М. Фархутдинов, А.Ю. Теплов // Вестник Санкт-Петербургского университета. — 2010. — Сер. 11, вып. 2. — С. 238–244.

10. Burnstock G. Historical review: ATP as a neurotransmitter / Burnstock G. // Trends Pharmacol Sci. 2006; 27 (3): 166–176.

11. Burnstock G. Physiology and pathophysiology of purinergic neurotransmission / Burnstock G. // Physiol Rev. 2007 Apr; 87 (2): 659–797.

12. Burnstock G. Purinergic signalling: pathophysiology and therapeutic potential / Burnstock G. // Keio J Med. 2013; 62 (3): 63–73.

13. Espinosa-Diez C, et all. Antioxidant responses and cellular adjustments to oxidative stress / Espinosa-Diez C, Miguel V, Mennerich D, Kietzmann T, Sánchez-Pérez P, Cadenas S, Lamas S. // Redox Biol. 2015. Dec; 6: 183–97. DOI: 10.1016/j.redox.2015.07.008.

14. Florendo J.A. Electrophysiologic differences between mouse extensor digitorum longus and soleus / Florendo J.A., Reger J.F., Law P.K. // Exp Neurol. 1983 Nov.; 82 (2): 404–12.

15. Kang C. Role of PGC-1α signaling in skeletal muscle health and disease / Kang C, Li Ji L. // Acad Sci. 2012 Oct.; 1271: 110–117. DOI: 10.1111/j.1749-6632.2012.06738.x.

16. Lushchak OV. Aconitase post-translational modification as a key in linkage between Krebs cycle, iron homeostasis, redox signaling, and metabolism of reactive oxygen species / Lushchak OV, Piroddi M, Galli F, Lushchak VI. // Redox Rep. 2014 Jan; 19 (1): 8–15. DOI: 10.1179/1351000213Y.0000000073.

17. Miura S, et all. Mitochondrial-Targeted Antioxidant Maintains Blood Flow, Mitochondrial Function, and Redox Balance in Old Mice Following Prolonged Limb Ischemia / Miura S, Saitoh SI, Kokubun T, Owada T, Yamauchi H, Machii H, Takeishi Y. // Int J Mol Sci. 2017 Sep 4; 18: 9. pii: E1897. doi: 10.3390/ijms18091897.

18. Nadal L, et al. Presynaptic Muscarinic Acetylcholine Receptors and TrkB Receptor Cooperate in the Elimination of Redundant Motor Nerve Terminals during Development / Nadal L, Garcia N, Hurtado E, Simо A, Tomаs M, Lanuza MA, Cilleros V, Tomаs J. // Front Aging Neurosci. 2017 Feb 8; 9: 24. DOI: 10.3389/fnagi.2017.00024.

19. Nadal L, et al. Synergistic Action of Presynaptic Muscarinic Acetylcholine Receptors and Adenosine Receptors in Developmental Axonal Competition at the Neuromuscular Junction / Nadal L, Garcia N, Hurtado E, Simó A, Tomàs M, Lanuza MA, Cilleros V, Tomàs JM // Dev Neurosci. 2016; 38 (6): 407–419. DOI: 10.1159/000458437.

20. Teplov A. Ovalbumin-induced sensitization affects non-quantal acetylcholine release from motor nerve terminals and alters contractility of skeletal muscles in mice / Teplov A., Grishin S., Mukhamedyarov M. // Exp Physiol. 2009 Feb. 94; 2: 264–268. DOI: 10.1113/expphysiol.2008.045740.

21. Tomаs J. Presynaptic Membrane Receptors Modulate ACh Release, Axonal Competition and Synapse Elimination during Neuromuscular Junction Development / Tomаs J, Garcia N, Lanuza MA, Santafе MM, Tomаs M, Nadal L, Hurtado E, Simо A, Cilleros V. // Front Mol Neurosci. 2017 May 16; 10: 132. DOI: 10.3389/fnmol.2017.00132.

22. Tomаs JM. Membrane Receptor-Induced Changes of the Protein Kinases A and C Activity May Play a Leading Role in Promoting Developmental Synapse Elimination at the Neuromuscular Junction / Tomаs JM, Garcia N, Lanuza MA, Nadal L, Tomаs M, Hurtado E, Simо A, Cilleros V. // Front Mol Neurosci. 2017 Aug 9; 10: 255. DOI: 10.3389/fnmol.2017.00255.

23. Yarian CS. Aconitase and ATP synthase are targets of malondialdehyde modification and undergo an age-related decrease in activity in mouse heart mitochondria / Yarian CS, Rebrin I, Sohal RS. // Biochem Biophys Res Commun. 2005 Apr 29; 330 (1): 151–6.

1. Ado A.D. Belkovye spektry i fosfolipidnyi sostav membran, obogashchennykh kholinoretseptorami iz skeletnykh myshts krys v usloviiakh sensibilizatsii [Protein spectra and phospholipid composition of membranes enriched with cholinergic receptors from skeletal muscles of rats under sensitization] / Ado A.D., Stomakhina N.V., Tuluevskaia L.M., Fedoseeva V.N. // Biull. eksp. biol. meditsiny [Bull. exp. biol. medicine]. — 1984. — Vol. 99. — No. 7. — P. 84–86. (In Russ.)

2. Grishin S.N. Rol purinov v nervno-myshechnoi peredache [The role of purines in neuromuscular transmission] / Grishin S.N., Ziganshin A.U. // Biologicheskie membrany: Zhurnal membrannoi i kletochnoi biologii [Biological membranes: Journal of membrane and cell biology]. — 2013. — Vol. 30. — No. 4. — P. 243. (In Russ.)

3. Gushchin I.S. Eksperimentalnaia model dlia razrabotki i otsenki sposobov kontrolia nemedlennoi allergii [Experimental model for the development and evaluation of methods for controlling immediate allergies] / Gushchin I.S., Zebreva A.I., Bogush N.L. // Patol. fiziol. i eksperiment. terapiia [Patol. fisiol. and experiment. therapy]. — 1986. — No. 4. — P. 18–23. (In Russ.)

4. Ziganshin A.U. R2-retseptory kak perspektivnye misheni deistviia budushchikh lekarstv [P2 receptors as promising targets for the action of future drugs] / A.U.Ziganshin. // Kazanskii meditsinskii zhurnal [Kazan medical journal]. — 2016. — Vol. 97. — No. 1. — P. 135–141. (In Russ.)

5. Rakhmanova T.I. Metody otsenki oksidativnogo statusa: uchebno-metodicheskoe posobie dlia VUZov [Methods for assessing the oxidative status: a teaching aid for universities] / Rakhmanova T.I., Matasova L.V., Semenikhina A.V., Safonova O.A., Makeeva A.V., Popova T.N. — Voronezh: Voronezh State University Publishing House. — 2009. — 64 p. (In Russ.)

6. Teplov A.Iu. Vliianie belkovoi sensibilizatsii na sokratitelnye svoistva «bystrykh» i «medlennykh» myshts myshi in vitro [Influence of protein sensitization on the contractile properties of «fast» and «slow» mouse muscles in vitro] / Teplov A.Iu. // Nizhegorodskii meditsinskii zhurnal [Nizhny Novgorod medical journal]. — 2006. — No. 3. — P. 21–24. (In Russ.)

7. Teplov A.Iu. Vozmozhnye mekhanizmy izmeneniia sokratitelnoi funktsii izolirovannykh poperechnopolosatykh myshts myshi pri allergicheskoi perestroike organizma [Possible mechanisms of changes in the contractile function of isolated striated mouse muscles during allergic restructuring of the body] / Teplov A.Iu., Farkhutdinov A.M., Grishin S.N. // Profilakticheskaia i klinicheskaia meditsina (Vestnik Sankt-Peterburgskoi gosudarstvennoi meditsinskoi akademii im. I.I. Mechnikova) [Preventive and clinical medicine (Bulletin of the St. Petersburg State Medical Academy named after I.I. Mechnikov)]. — 2010. -No. 1 (34). — P. 105–110. (In Russ.)

8. Teplov A.Iu. Vozmozhnye mekhanizmy vliianiia belkovoi sensibilizatsii na funktsionalnye svoistva izolirovannykh m.soleus i m.EDL myshi [Possible mechanisms of the effect of protein sensitization on the functional properties of isolated m.soleus and m.EDL of mouse] / Teplov A.Iu., Farkhutdinov A.M., Teplov O.V., Grishin S.N., Minnebaev M.M. // Biulleten eksperimentalnoi biologii i meditsiny [Bulletin of experimental biology and medicine]. — 2010. — Vol. 150. — No. 9. — P. 262–265. (In Russ.)

9. Farkhutdinov A.M. Mekhanizmy vliianiia ekzogennoi ATF na sokratitelnuiu funktsiiu izolirovannykh poperechnopolosatykh myshts myshi [Mechanisms of the influence of exogenous ATP on the contractile function of isolated striated muscles of a mouse] / Farkhutdinov A.M., Teplov A.Iu. // Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta [Bulletin of St. Petersburg University]. 2010. Ser.11. — Issue 2. — P. 238–244. (In Russ.)

10. Burnstock G. Historical review: ATP as a neurotransmitter / Burnstock G. // Trends Pharmacol Sci. — 2006. — V.27. — № 3. — P.166–176.

11. Burnstock G. Physiology and pathophysiology of purinergic neurotransmission / Burnstock G. // Physiol Rev. — 2007. — Apr;87 (2). — Р. 659–797.

12. Burnstock G. Purinergic signalling: pathophysiology and therapeutic potential / Burnstock G. // Keio J Med. — 2013. — V. 62 (3). — P.63–73.

13. Espinosa-Diez C, et al. Antioxidant responses and cellular adjustments to oxidative stress / Espinosa-Diez C, Miguel V, Mennerich D, Kietzmann T, Sánchez-Pérez P, Cadenas S, Lamas S. // Redox Biol. — 2015. Dec;6. — P.183–97. — doi: 10.1016/j.redox.2015.07.008.

14. Florendo J.A. Electrophysiologic differences between mouse extensor digitorum longus and soleus / Florendo J.A., Reger J.F., Law P.K. // Exp Neurol. — 1983. — Nov.82 (2). — P.404–12.

15. Kang C. Role of PGC-1α signaling in skeletal muscle health and disease / Kang C, Li Ji L. // Acad Sci. — 2012. — Oct.1271. — P.110–117. — doi: 10.1111/j.1749–6632.2012.06738.x.

16. Lushchak OV. Aconitase post-translational modification as a key in linkage between Krebs cycle, iron homeostasis, redox signaling, and metabolism of reactive oxygen species / Lushchak OV, Piroddi M, Galli F, Lushchak VI. // Redox Rep. — 2014. — Jan;19 (1). — P.8–15. — doi: 10.1179/1351000213Y.0000000073.

17. Miura S, et all. Mitochondrial-Targeted Antioxidant Maintains Blood Flow, Mitochondrial Function, and Redox Balance in Old Mice Following Prolonged Limb Ischemia / Miura S, Saitoh SI, Kokubun T, Owada T, Yamauchi H, Machii H, Takeishi Y. // Int J Mol Sci. — 2017. — Sep 4. — № 18. — P.9. pii: E1897. doi: 10.3390/ijms18091897.

18. Nadal L, et all. Presynaptic Muscarinic Acetylcholine Receptors and TrkB Receptor Cooperate in the Elimination of Redundant Motor Nerve Terminals during Development / Nadal L, Garcia N, Hurtado E, Simó A, Tomàs M, Lanuza MA, Cilleros V, Tomàs J. // Front Aging Neurosci. — 2017. — Feb 8. — №.9. — P.24. — doi: 10.3389/fnagi.2017.00024.

19. Nadal L, et all. Synergistic Action of Presynaptic Muscarinic Acetylcholine Receptors and Adenosine Receptors in Developmental Axonal Competition at the Neuromuscular Junction / Nadal L, Garcia N, Hurtado E, Simó A, Tomàs M, Lanuza MA, Cilleros V, Tomàs JM // Dev Neurosci.— 2016.— №.38 (6). — P.407–419. — doi: 10.1159/000458437.

20. Teplov A. Ovalbumin-induced sensitization affects non-quantal acetylcholine release from motor nerve terminals and alters contractility of skeletal muscles in mice / Teplov A., Grishin S, Mukhamedyarov M. // Exp Physiol. — 2009. — Feb.94. — № 2. — P.264–268. — doi: 10.1113/expphysiol.2008.045740.

21. Tomàs J. Presynaptic Membrane Receptors Modulate ACh Release, Axonal Competition and Synapse Elimination during Neuromuscular Junction Development / Tomàs J, Garcia N, Lanuza MA, Santafé MM, Tomàs M, Nadal L, Hurtado E, Simó A, Cilleros V. // Front Mol Neurosci. — 2017. — May 16. — №.10. — P.132. — doi: 10.3389/fnmol.2017.00132.

22. Tomàs JM. Membrane Receptor-Induced Changes of the Protein Kinases A and C Activity May Play a Leading Role in Promoting Developmental Synapse Elimination at the Neuromuscular Junction / Tomàs JM, Garcia N, Lanuza MA, Nadal L, Tomàs M, Hurtado E, Simó A, Cilleros V. // Front Mol Neurosci. — 2017. — Aug 9. — № 10. — P.255. — doi: 10.3389/fnmol.2017.00255.

23. Yarian CS. Aconitase and ATP synthase are targets of malondialdehyde modification and undergo an age-related decrease in activity in mouse heart mitochondria / Yarian CS, Rebrin I, Sohal RS. // Biochem Biophys Res Commun. — 2005. — Apr 29. — №.330 (1). — P. 151–6.

Механизмы пластичности поперечно полосатых мышц в условиях аллергии остаются плохо исследованными. Интерес же к изучению патогенеза этих явлений определяется запросами спортивной биологии и медицины. В частности, известны факты влияния белковой сенсибилизации (БС) на функцию двигательных мышц при вакцинации спортсменов перед соревнованиями. Ткань скелетных мышц (СМ) должна менять чувствительность к гуморальным факторам, которые появляются в ходе формирования аллергической реакции [1]. В предыдущих работах мы показали, что параметры сокращения различных СМ голени мыши на карбахолин in vitro в условиях БС претерпевают существенные изменения [3, 7]. Они затрагивают в первую очередь механизмы возбуждения постсинаптической мембраны, в которых ведущую роль играет АТФ, выполняющий функцию кофактора синаптической передачи. Однако последующие этапы системы электромеханического сопряжения (ЭМС) также играют существенную роль в механизмах изменения силы мышцы [4, 6], что было показано нами ранее методом регистрации сократительных свойств [2]. В причинах тканевых изменений при аллергии существенная роль отдается оксидативному стрессу, ключевым маркером которого является малоновый диальдегид (МДА) [13, 16].

Цель — изучить механизмы влияния факторов про- и антиоксидантного равновесия на динамику сократительной функции изолированных локомоторных мышц мыши (m.soleus и m.EDL) в условиях аллергической перестройки.

Эксперименты проводили на мышах обоего пола, массой тела 17–22 г. Животных сенсибилизировали овальбумином (ОА) с гелем гидроокиси алюминия (2 мкг сухого вещества геля + 150 мкг ОА в 0,5 мл физиологического раствора) парентерально, дважды [1]. В эксперимент животных забирали на пике сенсибилизации. Механомиографические исследования проводили на препарате изолированной мышцы, которая помещалась в термостатируемую ванночку, заполненную раствором Кребса следующего состава (в мМ): NaCl — 118,0, KCl — 4,75, CaCl2 — 2,5, NaHCO3 — 24,8, KH2PO4 — 1,18, MgSO4•7H2O — 1,18, глюкоза — 11,0, рН 7,4 ± 0,1. Один конец мышцы фиксировали, другой — шелковой нитью прикрепляли к датчику силы сокращения. Условия изометрии достигали растяжением препарата мышцы в ванночке в течение 20 минут с силой 0,5 г при постоянной температуре 260–280 °С. С помощью датчика силы анализировали силу и скорость сокращения объекта на гуморальные инициаторы сокращения в конечных концентрациях, вызывающих максимальный по силе сократительный ответ. Концентрации карбахолина (КХ) для m.soleus 2 × 10-3М, для m.EDL 4 × 10-3М. Концентрации хлористого калия (KCl) для m.soleus 150 ммоль/л, для m.EDL 250 ммоль/л.

Для Цитирования:
Теплов Александр Юрьевич, Механизмы адаптации двигательных «быстрых» и «медленных» локомоторных мышц мыши в условиях аллергической перестройки организма. Справочник врача общей практики. 2021;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: