Preview

Сеченовский вестник

Расширенный поиск

Влияние соединения MK-801, глутамата и глицина через модуляцию N-метил-D-аспартатных рецепторов на изолированное сердце крысы

https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.15-25

Полный текст:

Аннотация

Рецепторы N-метил-D-аспартата (NMDA) относятся к группе ионотропных рецепторов глутамата, которые обнаружены в кардиомиоцитах крысы.

Цель. Изучить влияние неконкурентного антагониста NMDA-рецепторов — МК-801 отдельно или в сочетании с глутаматом и/или глицином на кардиодинамические параметры, коронарный кровоток и биомаркеры окислительного стресса изолированного сердца крысы.

Материалы и методы. 40 крыс линии Wistar albino были разделены на 4 группы по 10 в каждой. Аорту изолированного сердца крысы канюлировали и ретроградно перфузировали раствором Кребса — Хензелейта по Лангендорфу. В группе 1 вводили МК-801 (50 мкмоль/л), в группе 2 — МК-801 и глицин (100 мкмоль/л), в группе 3 — МК-801 и глутамат (100 мкмоль/л), в группе 4 — МК-801, глутамат и глицин. Кардиодинамические параметры регистрировали в последнюю минуту применения веществ (E) и при заборе перфузата из коронарных сосудов в конце контрольного периода (С). Рассчитывали разницу между точками: C и E, которую выражали в процентах со стандартным отклонением.

Результаты. В группе 1 отмечено наибольшее снижение максимальной скорости повышения давления в левом желудочке: (–47,59 ± 5,65)%, систолического и диастолического давления в левом желудочке: (–45,18 ± 4,87)% и (–37,24 ± 5,15)% соответственно, частоты сердечных сокращений: (–28,63 ± 3,00)%. Снижение минимальной скорости повышения давления в левом желудочке было наиболее значимым в группе 2: (–47,43 ± 5,68)%, коронарного кровотока — в группе 3: (–23,02 ± 2,49)%. Биомаркеры окислительного стресса (нитрит и перекись водорода) наиболее выраженно снижались в группе 3: (–29,24 ± 2,70)% и (–23,43 ± 3,15)% соответственно, супероксидный анионрадикал — в группе 2: (–55,72 ± 6,90)%, индекс перекисного окисления липидов: (–35,77 ± 4,49)% в группе 1.

Заключение. МК-801 по сравнению с его сочетанием с глутаматом и/или глицином вызывает более выраженное снижение кардиодинамических параметров и индекса перекисного окисления липидов.

Для цитирования:


Говорушкина Н.С., Болевич С.Б., Яковлевич В., Тачиева Б.И., Болевич С.С., Орлова А.С., Фокина М.А., Салтыков А.Б., Морозова Е.М., Самбурова Н.В., Вуколова М.Н., Тезиков Е.Б. Влияние соединения MK-801, глутамата и глицина через модуляцию N-метил-D-аспартатных рецепторов на изолированное сердце крысы. Сеченовский вестник. 2020;11(1):15-25. https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.15-25

For citation:


Govorushkina N.S., Bolevich S.B., Jakovlevich V., Tachieva B.I., Bolevich S.S., Orlova A.S., Fokina M.A., Saltykov A.B., Morozova E.M., Samburova N.V., Vukolova M.N., Tezikov E.B. The influence of MK-801, glutamate and glycine via the modulation of N-methyl-D-aspartate receptors on isolated rat heart. Sechenov Medical Journal. 2020;11(1):15-25. (In Russ.) https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.15-25

Рецепторы N-метил-D-аспартата (NMDA) от­носятся к группе ионотропных рецепторов глутамата, которые играют роль в возбуждающей синап­тической передаче, открывая лиганд-зависимые трансмембранные ионные каналы. Для адекватной функциональности NMDA-рецепторов необходимо, чтобы в их структуре содержались две субъедини­цы GluN 1 и две субъединицы GluN2 или одна субъ­единица GluN2 и одна субъединица GluN3. Посколь­ку субъединицы GluN1 и GluN3 связывают глицин, а GluN2 евязывает глутамат, для активации рецепто­ра NMDA требуется действие обоих коагонистов — глицина и глутамата [1].

Физиологическая роль NMDA-рецепторов в пер­вую очередь связана с функцией центральной нерв­ной системы. NMDA-рецепторы, в дополнение к другим ионотропным глутаматным рецепторам (α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионат и каинат), играют ключевую роль в быстрой регуля­ции синаптической пластичности, включая долго­срочное потенцирование и длительное ингибирова­ние, которые являются клеточной основой памяти и процессов обучения [2]. Нарушение активности рецепторов NMDA связано с рядом неврологиче­ских заболеваний. Ключевым расстройством при бо­лезни Альцгеймера является неадекватная регуля­ция индуцированной бета-амилоидом активности NMDA-рецепторов. С одной стороны, бета-амилоид индуцирует эндоцитоз и интернализацию синапти­ческих NMDA-рецепторов, а с другой — индуцирует гиперактивность экстрасинаптических NMDA- рецепторов, предотвращая переход глутамата из вне­клеточного пространства, вызывая тем самым нейро­токсичность [3].

Несколько десятилетий назад результаты неко­торых исследований показали возможность суще­ствования NMDA-рецепторов и вне нервных тканей [4]. Существуют данные об их распространенности во многих тканях и органах, и впервые те, которые связаны с сердцем, были обнаружены в кардиомиоцитах крысы [5].

Исследование временного и пространственно­го распределения в тканях радиоактивно меченных антагонистов NMDA-рецепторов ([3H] CGS и [3H] MK-801) выявило широкое распространение этих рецепторов в ряде органов, таких как сердце, легкие, почки и желудок [6]. Исследование отдельных субъ­единиц рецепторов NMDA выявило высокую пред­ставленность субъединицы GluN1 в сердце крысы, тогда как те же авторы не обнаружили субъединиц GluN2, и их заключение было сведено к возможно­му существованию гомоолигомерных рецепторов NMDA, состоящих из субъединиц GluN1 [7].

Изучение отдельных субъединиц рецепторов NMDA показало наличие субъединицы GluN2B в сердце крысы от ранних стадий развития до де­сятой недели постнатальной жизни, вместе с этим субъединица GluN1 не наблюдалась ни на одной ста­дии развития [8].

Таким образом, результаты данных исследований противоречивы. Также имеются данные о NMDA- рецепторах в эндотелии кровеносных сосудов в раз­ных частях тела. Введение глутамата и D-серина, ко­торые связываются с глицином, вызывает активацию NMDA-рецепторов, которые активируют эндотели­альную синтазу оксида азота (eNOS), что приводит к увеличению продукции оксида азота (NO) и вазодилатации в мозговых артериях. Этот каскад опосре­дуется астроцитами, которые накапливают глутамат и D-серин и выделяют их в зависимости от активно­сти нейронов [9].

Субъединицы GluN1 и GluN2A в сонных артери­ях крыс, а также экспрессия всех субъединиц рецеп­торов NMDA в эндотелии аорты крысы обнаружены при изучении механизмов негативного влияния гомоцистеина на сердечно-сосудистую систему [10]. В этом же исследовании сообщалось об увеличении экспрессии субъединицы GluN1 под действием гомо- цистеина и увеличении пролиферации клеток, а так­же об уменьшении пролиферации при предшеству­ющем введении соединения MK-801 (дизоцилпин малеат) — неконкурентного антагониста NMDA-рецепторов.

Появляется все больше доказательств значимо­сти NMDA-рецепторов в регуляции электрической активности сердца [11]. Кроме того, все больше ис­следований посвящено изучению влияния чрезмер­ной стимуляции этих рецепторов на сердечно-со­судистую систему. Хроническая активация NMDA-рецепторов определенными агонистами вызывает значительные электрофизиологические нарушения и повышает вероятность желудочковых аритмий [12]. Механизм патофизиологических нарушений, вызванных высокими концентрациями гомоцистеина, связан с активацией NMDA-рецепторов [13].

В отличие от других ионотропных глутаматных рецепторов, которые являются преимущественно Nа+-каналами, активация NMDA-рецепторов позво­ляет значительному количеству Ca2+ проникать и на­капливаться в клетке, вызывая окислительный стресс за счет дисбаланса в выработке и элиминации актив­ных форм кислорода, нарушение митохондриальной функции и в результате апоптоз.

Исследования кардиомиоцитов показали, что введение блокатора рецепторов NMDA, МК-801 предотвращает описанный каскад и последующий апоптоз [14].

Предыдущие исследования воздействия МК-801 и глутамата на нейроны гиппокампа крыс показали, что совместное применение этих двух веществ вы­зывает кратковременное открытие каналов под дей­ствием глутамата с последующей блокировкой кана­лов, вызванной МК-801 [15]. Эти факты, полученные в вышеуказанных исследованиях [14][15], указывают на важность NMDA-рецепторов в регуляции физио­логической активности и патологических процес­сов в сердечно-сосудистой системе, а также на роль окислительного стресса как одного из посредников данных реакций.

Цель исследования: изучить влияние соедине­ния МК-801 отдельно или в сочетании с глутаматом и/или глицином на кардиодинамические параметры, коронарный кровоток и биомаркеры окислительного стресса изолированного сердца крыс, ретроградно перфузируемого по методике Лангендорфа.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В эксперименте использовали изолированные сердца крыс Wistar albino ода (n = 40), восьмине­дельного возраста, мужского пола и массой тела 250 ± 30 г.

Животных содержали в стандартных лаборатор­ных условиях (температура воздуха 23 ±1 °C, от­носительная влажность воздуха 50%, циклы 12:12 свет:темнота (с началом светлого периода в 7:00 ч) и со свободным доступом к воде и пище (ad libitum). В экспериментальной работе соблюдались положе­ния предписанных актов и принципы этики.

Все процедуры исследования проводились в соот­ветствии с Европейской директивой о благополучии лабораторных животных № 86/609 / EEC и принци­пами надлежащей лабораторной практики (GLP), одобрены этическим комитетом факультета меди­цинских наук Крагуевацкого университета, Сербия.

Животных умерщвляли после внутрибрюшинной анестезии комбинацией анестетиков кетами- на и ксилазина путем смещения шейных позвон­ков (Приложение 1 Закона о животных / научных процедурах 1986 г., Великобритания). После этого быстро вскрывалась брюшная полость, диафрагма разрезалась слева направо, грудная полость откры­валась вдоль линии молочных желез. Для поддер­жания относительного гомеостаза сердце сразу по­сле вскрытия грудной клетки омывали физиологи­ческим раствором (+4 °C). После вскрытия грудной клетки в верхней части сердца разрезали перикард: таким образом оно было готово к изоляции. У осно­вания сердца пересекали кровеносные сосуды, ор­ган извлекали из грудной клетки и немедленно по­мещали в охлажденный физиологический раствор со льдом при температуре (-4...-10) °C, при кото­рой метаболические процессы в миокарде сводятся к минимуму. После этого проводили обработку ос­нования сердца для устранения всех тканей, кроме восходящей аорты, необходимой для проведения ретроградной перфузии сердца, для чего аорта сво­им концом присоединялась к канюле аппарата Лангендорфа. Затем, после удаления левого предсердия и разрыва митрального клапана, в левый желудочек помещался датчик (преобразователь BS4 73-0184), позволяющий непрерывно регистрировать параме­тры кардиодинамики, отражающие функцию мио­карда: dp/dt max (максимальная скорость развития давления в левом желудочке, мм рт. ст./с), dp/dt min (минимальная скорость развития давления в левом желудочке, мм рт. ст./с), систолическое давление в левом желудочке (СДЛЖ, мм рт. ст.), диастоличе­ское давление в левом желудочке (ДДЛЖ, мм рт. ст.) и частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин). Кровоток через коронарные кровеносные сосуды выражался в мл/мин и измерялся путем суммирова­ния венозного оттока из коронарных кровеносных сосудов сердца, флуориметрическим методом.

После стабилизации работы сердца, которая подразумевала неизменные значения коронарного кровотока и поддерживаемые примерно на одном уровне значения кардиодинамических параметров во время нескольких последовательных измерений, были созданы условия для тестирования функции изолированного сердца.

Далее через инфузионный насос в коронарный кровоток работающего сердца вводилось изучаемое вещество, разводимое в растворе Кребса — Хенселейта. Проводилось по одному опыту на каждом сердце. Экспериментальные группы:

  • введение МК-801 в дозе 50 мкмоль/л (n = 10);
  • совместное применение МК-801 в дозе 50 мкмоль/л и глицина в дозе 100 мкмоль/л (n = 10);
  • совместное применение МК-801 в дозе 50 мкмоль/л и глутамата в дозе 100 мкмоль/л (n = 10);
  • совместное введение МК-801 в дозе 50 мкмоль/л, глутамата в дозе 100 мкмоль/л и глицина в дозе 100 мкмоль/л (n = 10).

Экспериментальный протокол включал в себя пя­тиминутное применение указанных веществ с после­дующим периодом восстановления 10 минут.

Кардиодинамические параметры и биохимиче­ские показатели перфузата из коронарных сосудов измеряли:

  • в последнюю минуту применения веществ (эф­фект — E);
  • в последнюю минуту периода восстановления (вымывание — W);
  • а также при заборе перфузата из коронарных сосу­дов в конце контрольного периода (контроль — С). Биохимические параметры определяли по мето­дике, описанной ранее [16]. Спектрофотометриче­ским методом на спектрофотометре Shimadzu UV- 1800 (Specord S-600 Analytik Jena, Германия) изуче­ны биомаркеры окислительного стресса:
  • содержание супероксидного анион-радикала (O2) на основе реакции O2- с нитросиним тетразолием с образованием нитроформазанового синего, те­стируемого при длине волны 550 нм;
  • уровень перекиси водорода (Н202) в условиях окисления фенолового красного пероксидом во­дорода, катализируемого пероксидазой, при дли­не волны 610 нм;
  • концентрация нитрита (NO2-) с использованием реактива Грисса, образующего диазокомплекс фиолетового цвета с нитритами. После стабили­зации цвета при комнатной температуре в течение 5-10 минут определяли концентрации высвобож­даемого нитрита при длине волны 550 нм;
  • индекс перекисного окисления липидов (ИПОЛ), который рассчитывали на основе спектрофо­тометрического определения при длине волны в 530 нм одного из конечных продуктов перекисного окисления липидов — малонового диальде­гида с помощью тиобарбитуровой кислоты. Концентрацию ИПОЛ рассчитывали на основе следующего уравнения: нмоль ИПОЛ/ml образца = ΔA (Au-Asp)/1,56 χ 1,25, где Au — абсорбент образ­ца, Asp — абсорбент контроля, 1,56 и 1,25 — попра­вочные коэффициенты.

Статистическая обработка данных, полученных после завершения экспериментов, включала три точ­ки: в последнюю минуту применения веществ (эф­фект — E); в последнюю минуту периода восстановле­ния (вымывание — W), а также при заборе перфузата из коронарных сосудов в конце контрольного периода (контроль — С). Внутри групп рассчитывали разни­цу между точками: C vs E, E vs W и C vs W, которую выражали в процентах со стандартным отклонением; для сравнения значений между указанными точками использовали критерий Вилкоксона. При проверке нулевых гипотез принят уровень значимостир < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Влияние введения соединения МК-801 от­дельно и в сочетании с глутаматом и/или глицином на кардиодинамические параме­тры и коронарный кровоток

Введение МК-801 вызвало статистически значи­мое снижение всех наблюдаемых кардиодинамиче- ских параметров и коронарного кровотока. После периода восстановления (вымывания — W) все эти параметры статистически значимо увеличились, при этом значимой разницы между исходными зна­чениями и значениями после периода восстановле­ния не наблюдалось (табл. 1).

 

Таблица 1. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между значениями кардиодинамических па­раметров в контрольном периоде (С), при введении МК-801 (E) и после периода восстановления (W)

Table 1. Difference in percentages and statistical significance of the difference between cardiodynamic parameters in the control period (C), in the introduction of MK-801 (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

dp/dt max, мм рт. ст./с

-47,59 ± 5,65; p < 0,05

+85,46 ± 10,22; p < 0,05

-2,79 ± 0,33; p > 0,05

dp/dt min, мм рт. ст./с

-37,26 ± 2,76; p < 0,05

+56,61 ± 4,23; p < 0,05

-1,74 ± 0,20; p > 0,05

СДЛЖ, мм рт. ст.

-45,18 ± 4,87; p < 0,05

+63,24 ± 8,75; p < 0,05

-10,51 ± 0,87; p > 0,05

ДДЛЖ, мм рт. ст.

-37,24 ± 5,15; p < 0,05

+50,41 ± 6,66; p < 0,05

-5,61 ± 0,57; p > 0,05

ЧСС, уд./мин

-28,63 ± 3,00; p < 0,05

+29,57 ± 2,45; p < 0,05

-7,53 ± 0,97; p > 0,05

Коронарный кровоток, мл/мин

-20,54 ± 3,54; p < 0,05

+22,05 ± 2,64; p < 0,05

-3,01 ± 0,42; p > 0,05

Совместное применение МК-801 и глицина вызы­вало статистически значимое снижение всех наблю­даемых кардиодинамических параметров и коронар­ного кровотока. После периода вымывания все эти параметры увеличивались, причем только ЧСС была статистически значимо ниже после периода восста­новления по сравнению с контрольными значени­ями, в то время как другие параметры не показали статистически значимой разницы между начальны­ми значениями и значениями после периода восста­новления (табл. 2).

 

Таблица 2. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между значениями кардиодинамических пара­метров в контрольном периоде (С), при введении МК-801 и глицина (E) и после периода восстановления (вымывание W)

Table 2. Difference in percentages and statistical significance of the difference between cardiodynamic parameters in the control period (С), in the introduction of MK-801 and glycine (E) and after a recovery period (washout W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

dp/dt max, мм рт. ст./с

-46,28 ± 5,05; p < 0,05

+94,86 ± 10,68; p < 0,05

+4,69 ± 0,65; p > 0,05

dp/dt min, мм рт. ст./с

-47,43 ± 5,68; p < 0,05

+98,76 ± 8,09; p < 0,05

+4,49 ± 0,30; p > 0,05

СДЛЖ, мм рт. ст.

-38,1 ± 4,89; p < 0,05

+65,92 ± 8,31; p < 0,05

+2,7 ± 0,22; p > 0,05

ДДЛЖ, мм рт. ст.

-18,86 ± 2,55; p < 0,05

+11,08 ± 1,58; p < 0,05

-9,87 ± 0,78; p > 0,05

ЧСС, уд./мин

-24,76 ± 3,07; p < 0,05

+25,02 ± 2,70; p < 0,05

-5,93 ± 0,35; p < 0,05

Коронарный кровоток, мл/мин

-22,25 ± 3,43; p < 0,05

+26,08 ± 2,22; p < 0,05

-1,97 ± 0,20; p > 0,05

Одновременное применение МК-801 и глутама- та вызывало статистически значимое снижение всех наблюдаемых кардиодинамических параметров и коронарного кровотока. После периода вымы­вания все эти параметры, за исключением ДДЛЖ, увеличились; статистически значимой разницы между исходными значениями и значениями после периода восстановления не наблюдалось (р > 0,05) (табл. 3).

 

Таблица 3. Различие в процентах и статистическая значимость разницы между значениями кардиодинамических па­раметров в контрольном периоде (С), при введении МК-801 и глутамата (E) и после периода восстановления (W)

Table 3. Difference in percentage and statistical significance of the difference between cardiodynamic parameters in the control period (C), in the introduction of MK-801 and glutamate (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

dp/dt max, мм рт. ст./с

-39,88 ± 4,98; p < 0,05

+76,49 ± 7,46; p < 0,05

+6,11 ± 0,77; p > 0,05

dp/dt min, мм рт. ст./с

-40,57 ± 6,09; p < 0,05

+77,65 ± 8,45; p < 0,05

+5,57 ± 0,55; p > 0,05

СДЛЖ, мм рт. ст.

-31,74 ± 4,34; p < 0,05

+47,58 ± 5,76; p < 0,05

+0,73 ± 0,08; p > 0,05

ДДЛЖ, мм рт. ст.

-20,45 ± 3,79; p < 0,05

+17,14 ± 1,88; p > 0,05

-6,82 ± 0,80; p > 0,05

ЧСС, уд./мин

-25,29 ± 2,67; p < 0,05

+29,35 ± 3,00; p < 0,05

-3,36 ± 0,45; p > 0,05

Коронарный кровоток, мл/мин

-23,02 ± 2,49; p < 0,05

+23,21 ± 2,89; p < 0,05

-5,15 ± 0,67; p > 0,05

Применение МК-801 в сочетании с глутама- том и глицином вызывало статистически значимое снижение всех наблюдаемых кардиодинамических параметров и коронарного кровотока, за исклю­чением ДДЛЖ. После периода восстановления вышеуказанные параметры статистически увеличи­вались, кроме ДДЛЖ, причем значения максималь­ной и минимальной скорости изменения давления (dp/dt max, dp/dt min) в левом желудочке были ста­тистически значимо выше относительно контроль­ных значений (табл. 4).

 

Таблица 4. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между значениями кардиодинамических пара­метров в контрольном периоде (С), при введении МК-801, глутамата и глицина (E) и после периода восстановления (W)

Table 4. Difference in percentage and statistical significance of the difference between cardiodynamic parameters in the control period (C), in the introduction of MK-801, glutamate and glycine (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

dp/dt max, мм рт. ст./с

-24,65 ± 2,80; p < 0,05

+44,17 ± 5,55; p < 0,05

+8,64 ± 0,99; p < 0,05

dp/dt min, мм рт. ст./с

-23,81 ± 2,35; p < 0,05

+41,51 ± 5,08; p < 0,05

+7,82 ± 0,73; p < 0,05

СДЛЖ, мм рт. ст.

-19,32 ± 2,12; p < 0,05

+26,77 ± 3,72; p < 0,05

+2,27 ± 0,30; p > 0,05

ДДЛЖ, мм рт. ст.

-11,17 ± 1,79; p > 0,05

+1,14 ± 0,15; p > 0,05

-10,15 ± 1,43; p > 0,05

ЧСС, уд./мин

-15,33 ± 1,66; p < 0,05

+16,03 ± 1,89; p < 0,05

-1,76 ± 0,19; p > 0,05

Коронарный кровоток, мл/мин

-18,91 ± 2,46; p < 0,05

+25,69 ± 2,19; p < 0,05

+1,95 ± 2,88; p > 0,05

Влияние введения МК-801 отдельно и в ком­бинации с глутаматом и/или глицином на биомаркеры окислительного стресса

Введение МК-801 вызвало статистически значи­мое снижение ИПОЛ. После периода восстановления значение ИПОЛ статистически значительно умень­шалось, также наблюдалась статистически значимая разница между исходными значениями и значения­ми после периода восстановления. Значения других параметров окислительного стресса существенно не изменились (табл. 5).

 

Таблица 5. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между показателями окислительного стресса в контрольном периоде (С), при введении МК-801 (E) и после периода восстановления (W)

Table 5. Difference in percentage and statistical significance of the difference between indicators of oxidative stress in the control period (C), in the introduction of MK-801 (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

ИПОЛ, нмоль/мин/r веса

-35,77 ± 4,49; p < 0,05

-49,01 ± 5,09; p < 0,05

-67,25 ± 7,77; p < 0,05

NO2-, нмоль/мин/r веса

+2,66 ± 0,35; p > 0,05

+5,71 ± 0,68; p > 0,05

+8,52 ± 0,76; p > 0,05

O2-, нмоль/мин/r веса

-17,54 ± 2,07; p > 0,05

+6,78 ± 0,66; p > 0,05

-11,96 ± 1,56; p > 0,05

H2O2, нмоль/мин/r веса

-8,31 ± 0,95; p > 0,05

+1,42 ± 0,17; p > 0,05

-0,70 ± 0,08; p > 0,05

Совместное введение МК-801 и глицина вы­зывало статистически значимое снижение NO2-. После периода восстановления показатели указан­ного параметра статистически значимо увеличива­лись до значений, которые статистически значимо не отличались от исходных результатов. Показате­ли ИПОЛ, O2- и H2O2 существенно не изменились (табл. 6).

 

Таблица 6. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между показателями окислительного стресса в контрольном периоде (С), при введении МК-801 и глицина (E) и после периода восстановления (W)

Table 6. Difference in percentage and statistical significance of the difference between indicators of oxidative stress in the control period (C), in the introduction of MK-801 and glycine (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

ИПОЛ, нмоль/мин/г веса

+4,1 ± 0,52; p > 0,05

-4,76 ± 0,47; p > 0,05

-0,86 ± 0,09; p > 0,05

NO2-, нмоль/мин/г веса

-22,58 ± 2,95; p < 0,05

+26,68 ± 3,48; p < 0,05

-2,7 ± 0,23; p > 0,05

O2-, нмоль/мин/г веса

-55,72 ± 6,90; p > 0,05

+69,49 ± 7,37; p > 0,05

-24,96 ± 2,88; p > 0,05

H2O2, нмоль/мин/г веса

+19,93 ± 2,00; p > 0,05

+1,47 ± 0,50; p > 0,05

+21,69 ± 2,55; p > 0,05

Одновременное применение МК-801 и глутамата вызвало статистически значимое снижение значений ИПОЛ и H2O2. После периода восстановления эти параметры увеличивались до значений, которые ста­тистически значимо не отличались от исходных. Зна­чения O2- и NO2- в ответ на введение МК-801 и глута- мата статистически значимо не изменялись (табл. 7).

 

Таблица 7. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между показателями окислительного стресса в контрольном периоде (С), при введении МК-801 и глутамата (E) и после периода восстановления (W)

Table 7. Difference in percentage and statistical significance of the difference between indicators of oxidative stress in the control period (C), in the introduction of MK-801 and glutamate (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

ИПОЛ, нмоль/мин/г веса

-23,65 ± 3,75; p < 0,05

+36,66 ± 4,44; p < 0,05

+4,34 ± 0,51; p > 0,05

NO2-, нмоль/мин/г веса

-29,24 ± 2,70; p > 0,05

+38,55 ± 4,81; p > 0,05

-1,97 ± 0,20; p > 0,05

O2-, нмоль/мин/г веса

-21,95 ± 2,19; p > 0,05

+34,18 ± 3,77; p > 0,05

+4,72 ± 0,42; p > 0,05

H2O2, нмоль/мин/г веса

-23,43 ± 3,15; p < 0,05

+20,96 ± 2,53; p < 0,05

-7,38 ± 0,58; p > 0,05

Введение МК-801 в комбинации с глутаматом и глицином вызывало статистически значимое сни­жение NO2- и статистически значимое увеличение O2-. После периода восстановления эти параметры статистически изменились и вернулись к значени­ям, которые статистически значимо не отличались от исходного уровня, а значения ИПОЛ статистиче­ски увеличились. Значения H2O2 существенно не из­менились (табл. 8).

 

Таблица 8. Различия в процентах и статистическая значимость разницы между показателями окислительного стресса в контрольном периоде (С), при введении МК-801, глутамата и глицина (E) и после периода восстановления (W)

Table 8. Difference in percentage and statistical significance of the difference between indicators of oxidative stress in the control period (C), in the introduction of MK-801, glutamate and glycine (E) and after the recovery period (W)

Показатель

C vs E

E vs W

C vs W

ИПОЛ, нмоль/мин/г веса

-21,92 ± 2,57; p > 0,05

+43,91 ± 5,77; p < 0,05

+12,37 ± 1,49; p > 0,05

NO2-, нмоль/мин/г веса

-22,13 ± 2,71; p < 0,05

+34,07 ± 3,51; p < 0,05

+4,4 ± 0,59; p > 0,05

O2-, нмоль/мин/г веса

+124,11 ± 15,70; p < 0,05

-78,19 ± 7,43; p < 0,05

-51,13 ± 6,62; p > 0,05

H2O2, нмоль/мин/г веса

-2,78 ± 0,30; p > 0,05

+23,13 ± 3,61; p > 0,05

+19,71 ± 2,11; p > 0,05

ОБСУЖДЕНИЕ

Введение соединения МК-801, а также комбина­ции соединения МК-801 с глутаматом и/или глици­ном вызывало значительное снижение всех кардиодинамических параметров и коронарного кровотока. После периода восстановления все эти параметры значительно увеличились, причем значения в кон­трольных условиях и после периода восстановления существенно не отличались, за исключением параме­тров dp/dt max и dp/dt min в группе, где одновремен­но применялись МК-801, глутамат и глицин, и ЧСС в группе, где МК-801 и глицин применялись одно­временно.

Применение МК-801 с глутаматом и/или гли­цином привело к значительному снижению ЧСС изолированного сердца крысы во всех группах, причем процентное снижение было меньше всего в группе, где вводились все три тестируемых веще­ства. После периода восстановления значение ЧСС было значительно ниже, чем контрольное значение только в группе, где одновременно применялись МК-801 и глицин, в то время как значения в других группах существенно не отличались от контроль­ных значений.

Сочетанное введение МК-801 с глутаматом и/ или глицином вызывало значительное уменьше­ние коронарного кровотока, причем значения ко­ронарного кровотока во всех группах значительно увеличивались после периода восстановления, так что контрольные значения и значения после пери­ода восстановления существенно не различались. Наименьшие процентные изменения наблюдались в группе, где все три изученных вещества вводи­лись одновременно.

Введение МК-801 в данном исследовании вызва­ло статистически значимое снижение ИПОЛ, причем снижение данного параметра продолжалось в тече­ние всего периода восстановления.

Одновременный прием МК-801 и глицина вызвал статистически значимое снижение значений NO2, ко­торые значительно увеличились в течение периода восстановления, без существенной разницы между контрольными значениями и значениями после пе­риода восстановления.

Комбинированное введение МК-801 и глутамата вызвало снижение ИПОЛ и H2O2, значения которых значительно увеличились в течение периода восста­новления, так что не было статистически значимой разницы между контрольными значениями и значе­ниями после периода восстановления.

Введение МК-801, глутамата и глицина одновре­менно вызывало снижение NO2- и повышение O2-. Значения NO2-, O2- и ИПОЛ увеличивались в течение периода восстановления.

В данном исследовании снижение синтеза NO, отражающееся в снижении продукции NO2-, в груп­пе, получающей MK-801 и глицин, может быть свя­зано со снижением активности фундаментальных изоформ NOS, eNOS и nNOS. McGee и Abdel-Rah- man [17], в частности, исследовали влияние стиму­ляции сосудистых NMDA-рецепторов на продукцию NO в аорте крысы, и результаты этого исследования показали, что активация NMDA-рецепторов путем системного введения NMDA увеличивает актив­ность nNOS изоформы NOS. Учитывая корреляцию между NMDA-рецепторами и nNOS как путем изме­нения концентрации Сa2+, влияющей на активность nNOS, так и через белок PSD-95, можно предполо­жить, что в этом случае имеет место ингибирующий эффект МК-801 на синтез NO.

По результатам нашего исследования можно сделать вывод о том, что активация рецепторов NMDA и последующее поступление определен­ного количества кальция в клетки сердца опосре­дует изменение сердечного выброса под воздей­ствием МК-801. Если учитывать важность каль­ция для сердечной функции, а также его влияние на выработку активных форм кислорода и азота, то предполагаемый механизм формирования этих изменений, вероятно, подразумевает нарушение гомеостаза кальция, поскольку рецепторы NMDA значительно более проницаемы для ионов кальция, чем других ионов.

ВЫВОДЫ

Введение соединения МК-801 в качестве блокатора NMDA-рецепторов, по сравнению с его сочетанием с глутаматом и/или глицином, вызывает более выра­женное снижение кардиодинамических параметров: dp/dt max, СДЛЖ, ДДЛЖ и ЧСС, а также ИПОЛ.

Список литературы

1. Traynelis S.F., Wollmuth L.P., McBain C.J., et al. Glutamate receptor ion channels: structure, regulation, and function. Pharmacol Rev. 2010; 62(3): 405–96. https://doi.org/10.1124/pr.109.002451 PMID: 20716669

2. Martin S.J., Grimwood P.D., Morris R.G. Synaptic plasticity and memory: an evaluation of the hypothesis. Annu Rev Neurosci. 2000; 23: 649–711. https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.23.1.649 PMID: 10845078

3. Wang Z.C., Zhao J., Li S. Dysregulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-D-aspartate receptors induced by amyloid-β. Neurosci Bull. 2013; 29(6): 752–60. https://doi.org/10.1007/s12264-013-1383-2 PMID: 24136243

4. Moroni F., Luzzi S., Franchi-Micheli S., Zilletti L. The presence of N-methyl-D-aspartate-type receptors for glutamic acid in the guinea pig myenteric plexus. Neurosci Lett. 1986; 68(1): 57–62. https://doi.org/10.1016/0304-3940(86)90229-6 PMID: 2873540

5. Morhenn V.B., Waleh N.S., Mansbridge J.N., et al. Evidence for an NMDA receptor subunit in human keratinocytes and rat cardiocytes. Eur J Pharmacol. 1994; 268(3): 409–14. https://doi.org/10.1016/0922-4106(94)90066-3 PMID: 7805765

6. Näsström J., Böö E., Ståhlberg M., Berge O.G. Tissue distribution of two NMDA receptor antagonists, [3H]CGS 19755 and [3H]MK-801, after intrathecal injection in mice. Pharmacol Biochem Behav. 1993; 44(1): 9–15. https://doi.org/10.1016/00913057(93)90275-x PMID: 8430132

7. Leung J.C., Travis B.R., Verlander J.W., et al. Expression and developmental regulation of the NMDA receptor subunits in the kidney and cardiovascular system. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2002; 283(4): 964–71. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00629.2001 PMID: 12228067

8. Seeber S., Becker K., Rau T., et al. Transient expression of NMDA receptor subunit NR2B in the developing rat heart. J Neurochem. 2000; 75(6): 2472–7. https://doi.org/10.1046/j.14714159.2000.0752472.x PMID: 11080199

9. LeMaistre J.L., Sanders S.A., Stobart M.J., et al. Coactivation of NMDA receptors by glutamate and D-serine induces dilation of isolated middle cerebral arteries. J Cereb Blood Flow Metab. 2012; 32(3): 537–47. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2011.161 PMID: 22068228

10. Chen H., Fitzgerald R., Brown A.T., et al. Identification of a h cysteine receptor in the peripheral endothelium and its role in proliferation. J Vasc Surg. Venous Lymphat Disord. 2005; 41(5): 85360. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2005.02.021 PMID: 15886671

11. Bozic M., Valdivielso J.M. The potential of targeting NMDA r ceptors outside the CNS. Expert Opin Ther Targets. 2015; 19(3): 399–413. https://doi.org/10.1517/14728222.2014.983900 PMID: 25495517

12. Shi S., Liu T., Li Y., et al. Chronic N-methyl-D-aspartate receptor activation induces cardiac electrical remodeling and increases susceptibility to ventricular arrhythmias. Pacing Clin Electrophysiol. 2014; 37(10): 1367–77. https://doi.org/10.1111/pace.12430 PMID: 24888504

13. Maldonado C., Soni C.V., Todnem N.D., et al. H teinemia and sudden cardiac death: potential arrhythmogenic mechanisms. Curr Vasc Pharmacol. 2010; 8(1): 64–74. https://doi.org/10.2174/157016110790226552 PMID: 19485933

14. Gao X., Xu X., Pang J., et al. NMDA receptor activation i es mitochondrial dysfunction, oxidative stress and apoptosis in cultured neonatal rat cardiomyocytes. Physiol Res. 2007; 56(5): 559–69. PMID: 16925458

15. Hachem L.D., Mothe A.J., Tator C.H. Glutamate increases in vitro survival and proliferation and attenuates oxidative stress-induced cell death in adult spinal cord-derived neural stem/progenitor cells via non-NMDA ionotropic glutamate receptors. Stem Cells Dev. 2016; 25(16): 1223–33. https://doi.org/10.1089/scd.2015.0389 PMID: 27316370

16. Jakovljevic V., Milic P., Bradic J., et al. Standardized aronia m nocarpa extract as novel supplement against metabolic syndrome: A rat model. Int J Mol Sci. 2018 Dec 20; 20(1): 149–67. https://doi.org/10.3390/ijms20010006 PMID: 30577476

17. McGee M.A., Abdel-Rahman A.A. Enhanced vascular neuronal nitric-oxide synthase-derived nitric-oxide production underlies the pressor response caused by peripheral N-methyl-D-aspartate receptor activation in conscious rats. J Pharmacol Exp Ther. 2012; 342(2): 461–71. https://doi.org/10.1124/jpet.112.194464 PMID: 22580349


Об авторах

Н. С. Говорушкина
ФГБУ «Центральная клиническая больница с поликлиникой» УДП РФ
Россия

Говорушкина Наталья Станиславовна, врач-кардиолог

ул. Маршала Тимошенко, 15, г. Москва, 121359



С. Б. Болевич
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Болевич Сергей Бранкович, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой патологии человека

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991
Тел.: +7 (926) 371-89-93 



В. Яковлевич
Крагуевацкий университет (Сербия)
Сербия и Черногория

Яковлевич Владимир, д-р мед. наук, профессор, декан факультета медицинских наук

ул. Светозара Марковича, 69, г. Крагуевац, 34000



Б. И. Тачиева
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Тачиева Белла Исаевна, ассистент кафедры патологии человека

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



С. С. Болевич
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Болевич Стефани Сергеевна, ассистент кафедры патофизиологии

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



А. С. Орлова
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Орлова Александра Сергеевна, канд. мед. наук, доцент кафедры патологии человека

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



М. А. Фокина
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Фокина Марина Анатольевна, канд. мед. наук, доцент кафедры патологии человека

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



А. Б. Салтыков
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Салтыков Александр Борисович, д-р мед. наук, профессор кафедры патологии человека

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



Е. М. Морозова
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Морозова Елена Михайловна, ассистент кафедры патологии человека

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



Н. В. Самбурова
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Самбурова Наталья Викторовна, канд. мед. наук, доцент кафедры патофизиологии

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



М. Н. Вуколова
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Вуколова Марина Николаевна, канд. мед. наук, доцент кафедры патофизиологии

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



Е. Б. Тезиков
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
Россия

Тезиков Евгений Борисович, д-р мед. наук, профессор кафедры патофизиологии

ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, г. Москва, 119991



Для цитирования:


Говорушкина Н.С., Болевич С.Б., Яковлевич В., Тачиева Б.И., Болевич С.С., Орлова А.С., Фокина М.А., Салтыков А.Б., Морозова Е.М., Самбурова Н.В., Вуколова М.Н., Тезиков Е.Б. Влияние соединения MK-801, глутамата и глицина через модуляцию N-метил-D-аспартатных рецепторов на изолированное сердце крысы. Сеченовский вестник. 2020;11(1):15-25. https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.15-25

For citation:


Govorushkina N.S., Bolevich S.B., Jakovlevich V., Tachieva B.I., Bolevich S.S., Orlova A.S., Fokina M.A., Saltykov A.B., Morozova E.M., Samburova N.V., Vukolova M.N., Tezikov E.B. The influence of MK-801, glutamate and glycine via the modulation of N-methyl-D-aspartate receptors on isolated rat heart. Sechenov Medical Journal. 2020;11(1):15-25. (In Russ.) https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.1.15-25

Просмотров: 62


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2218-7332 (Print)
ISSN 2658-3348 (Online)