Динамика влияния NPY на амплитудно временные показатели изометрического сокращения миокарда предсердий

Нейропептид Y (NPY) высококонсервативный пептид, состоящий из 36 аминокислот, который был впервые выделен из гипоталамуса свиньи в 1982 году Tatemoto [15]. NPY является классическим нейромедиатором, вырабатываемым в основном симпатическими нейронами [8]. Пептид является одним из наиболее распространенных в сердце и головном мозге млекопитающих [6]. На данный момент у позвоночных животных обнаружено восемь различных Y-рецепторов (R) (Y1-Y8) [7], из которых пять (Y1R, Y2R, Y4R, Y5R и Y6R)

клонированы у млекопитающих, а четыре (Y1R, Y2R, Y4R и Y5R) доказали свою функциональность в организме человека [10].

В центральной и периферической нервной системе Y(R) кодируются разными генами и имеют различное распределение в тканях, а также внутриклеточные сигнальные пути, это доказывает о том, что они участвуют в различных физиологических процессах. Y(R) представляют собой мономерные белки сопряжённые с G-белками. После активации с рецепторами изменяется положение субъединицы G-белка в результате чего происходят различные внутриклеточные механизмы, приводящие как к ингибированию, так и к активации различных сигнальных каскадов [3]. По литературным данным известно также, что в гладкомышечных клетках кроликов Y2R и Y4R могут связываться с Gq белком и способствовать выработке инозитолтрифосфата (IP3) путем активации фосфолипазы C (PLC) [4]. Показано, что в нейронах мозга крысы Y(R) могут регулировать K+ и Ca2+ каналы, а также связанные с G-белком калиевый ток внутреннего выпрямления. Связываясь с Y (R), NPY играет различные роли в биологических процессах, а иногда даже может функционировать совершенно по-разному.

Y(R) участвуют в физиологических процессах и в заболеваниях, такие как прием пищи, ожирение, гипертония, атеросклероз, эпилепсия, метаболические нарушения, заживление переломов [2]. NPY также регулирует аппетит, половое размножение, обучение и память. Кроме того, он обладает антидепрессивными свойствами [13] и значительно ингибирует обмен костной ткани в экспериментальных моделях [5].

В кровеносной системе NPY регулирует сосудистый тонус, взаимодействуя с симпатической нервной системой. Примечательно, что NPY является признанным регулятором нескольких гормональных систем и участвует в иммунной регуляции [14].

Было показано, что NPY не влияет на инотропию полосок предсердий человека [11]. Отрицательные инотропные эффекты были продемонстрированы в кардиомиоцитах взрослых крыс, а положительные инотропные эффекты были продемонстрированы в кардиомиоцитах взрослых морских свинок [12]. Показано, что NPY и его аналоги замедляют частоту спонтанной активности и влияет разнонаправлено на сократительную функцию миокарда предсердий в онтогенезе [1]. Однако изучение динамики активации нейропептидом Y YR в возрастном аспекте изучено недостаточно.

Материал и методы исследований. В экспериментальную группу входили 7- и 100-дневные белые беспородные крысы (n=34). В ходе эксперимента из сердец крыс в условиях in vitro изготавливались полоски миокарда правого предсердия с сохраненным синусовым узлом и спонтанной активностью. Полоски были погружены в ёмкость с рабочим раствором Тироде, который был обогащен карбогеном. Механическое изометрическое сокращение полосок миокарда проводили на установке "PowerLab" с датчиком силы "MLT 050/D" ("ADInstruments"). В момент «приработки» полоскам миокарда предсердий обеспечивалось максимальное натяжение, после чего оценивался уровень контроля первоначального значения изометрического сокращения. Полученные результаты фиксировались с помощью программного обеспечения «Chart 8.0». Исследование эффекта NPY изучалось в концентрации, варьирующей от 10^-8до 10⁶М с 1 по 20 минуту регистрации, так как известен тот факт, что эндогенное содержание NPY в сердечно-сосудистой системе варьирует от микромолярных до миллимолярных концентраций [9].

Эксперимент был проведен поэтапно: регистрация первоначального показателя изометрического сокращения, аппликация NPY и промывка. Длительность отдельно взятого этапа составляла 20 минут. После оценки эффектов NPY у каждой из концентраций препарат отмывали с помощью раствора Тироде, и в дальнейшем, стабилизируя амплитудно-временные параметры изометрического сокращения, фиксировали первоначальный результат для исследования очередной концентрации. Расчеты показателей изометрического сокращения полосок миокарда производились в программе «LabChart 8.0». Оценивались: частота спонтанного сокращения (количество пиков/мин), общая длительность сокращения (момент от начала сокращения до его завершения), амплитуда сокращения (от уровня изолинии до максимального пика сокращения). В экспериментах был использован фармакологический препарат неселективного агониста NPY производства «Sigma-Aldrich», USA. Исходные показатели изометрического сокращения миокарда предсердий принимали за 100 %, тогда как эффект влияния агониста рассчитывали в процентах от первоначальных значений. Статистическая обработка данных проводилась с использованием программ Microsoft Excel и Statistica 13. Достоверность различий рассчитывали по критерию Стьюдента. Статистические данные представлены в виде среднего арифметического и стандартной ошибки среднего (М±m). Исследуемые данные считали статистически значимыми при Р˂0,05, а n-количество использованных препаратов предсердного миокарда.

Результат исследований. В наших экспериментах частота спонтанной активности у 7-дневных крысят в контроле составлял 165 пиков/мин, у 100-суточных животных средний показатель в контроле составлял 85 пиков/мин. Достоверно большие показатели частоты спонтанной активности у новорожденных животных согласуются с литературными данными развития хронотропной функции у животных.

У 7-суточных животных при аппликации NPY в концентрации 10-8М не приводила к достоверным изменениям амплитудно-временных параметров изометрического сокращения предсердного миокарда с 1 по 20 минуту регистрации (n=8). При увеличении концентрации на один порядок наблюдали развитие двухфазного эффекта. Частота спонтанной активности (ЧСА) со 2 минуты регистрации увеличивалась на 15 % (P˂0,05), затем наблюдалось уменьшение к концу эксперимента до 6 % (P˂0,05) по сравнению с контрольными значениями. Уменьшение ЧСА сопровождалось уменьшением амплитуды сокращения на 10 % (P˂0,05; n=10). При концентрации

10-6 М мы также наблюдали наличие двухфазного эффекта. Частота спонтанной активности с 1 и 2 минуты регистрации увеличивалась на 10 % и 8 % (P˂0,05). С 17 по 20 минуты регистрации частота спонтанной активности уменьшалась на 4 % (P˂0,05) (рисунок 1А). Амплитуда сокращения с 1 и по 20 минуты регистрации уменьшалась (P˂0,05). Остальные исследуемые параметры достоверно не изменялись (n=9).

Рисунок 1 – Влияние NPY на частоту спонтанной активности с 1 по 20 минуту регистрации 7(А) - и 100 (Б) -суточных крысят

У 100-суточных животных при аппликации NPY 10-8 М ЧСА с 3 минуты регистрации уменьшалась на 10 % (P˂0,05) и к концу эксперимента уменьшилась на 15 % (P˂0,05) по сравнению с контрольным значением. Амплитуда сокращения и длительность сокращения достоверно не изменялись (n=10). В концентрации 10-7М ЧСА с 12 минуты регистрации уменьшилась на 5 % (P˂0,05). К 20 минуте регистрации ЧСА уменьшилась до 8 % (P˂0,05). Уменьшение ЧСА сопровождалось уменьшением амплитуды сокращения на 8 % (P˂0,05). К

20 минуте регистрации мы наблюдали уменьшение амплитуды сокращения на 12 % (P˂0,05; n=10). NPY в концентрации 10-6 М с 15 минуты регистрации уменьшала ЧСА на 4 % (P˂0,05). К 20 минуте регистрации ЧСА уменьшилась на 5 % (P˂0,05) по сравнению с исходным значением (рисунок 1Б). Уменьшение ЧСА сопровождалось уменьшением амплитуды сокращения на 6 % (P˂0,05) и к концу эксперимента уменьшилась на 8 % (P˂0,05; n=10) по сравнению с контрольным значением. Остальные исследуемые параметры не изменялись.

Заключение. Сердце сокращается под влиянием импульсов, возникающих в синусно-предсердном узле. ЧСА является важным физиологическим параметром не по которому оценивают работу сердца. Отклонения от нормы или наличия аритмий в работе синусного узла ведет к негативному влиянию на организм. Нейропептид Y выделяющийся из симпатических везикул совместно с АТФ и норадреналином способен регулировать работу через метаботропные рецепторы. Необходимо отметить, что пептид свои эффекты осуществляет последним, после норадреналина и АТФ. В наших экспериментах NPY оказывал эффекты у 7-суточных животных положительный на первых 3 минутах, что может быть связано с отсутствием сформированной симпатической иннервацией и NPY оказывает свои эффекты намного раньше. У 100-суточных животных при сформированной нервной регуляции NPY свои эффекты оказывает позже, что согласуется с данными.