Казанский (Приволжский) федеральный университет

Влияние HCN-каналов на работу изолированного сердца взрослых крыс

А.М. Купцова, Н.И. Зиятдинова, Л.И. Фасхутдинов, Р.Г. Биктемирова, Т.Л. Зефиров

Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

Аннотация

Токи, активируемые при гиперполяризации (If), привлекают исследователей, изучающих пейсмекерную активность клеток сердца. If является входящим, неселективным током, переносимым ионами Na⁺ и K⁺, активируемый гиперполяризацией мембраны. Активность If зависит от концентрации цАМФ. В атипичных кардиомиоцитах If участвует в генерации спонтанной электрической активности и регулируют сердечный ритм. В рабочих кардиомиоцитах функциональное значение If до конца непонятно. Исследование направлено на выявление участия токов, активируемых при гиперполяризации на давление, развиваемое левым желудочком, частоту сердечных сокращений и коронарный проток изолированного сердца взрослых крыс. Выявлено, что блокатор If изменял хронотропию, инотропию и кровоснабжение изолированного сердца. Давление, развиваемое левым желудочком, увеличивалось при блокаде If в концентрации 10^–9 М и уменьшалось при концентрации ZD7288, равной 3·10^–5 М. Блокатор ZD7288 приводил к брадикардии изолированного сердца в концентрациях 10^–9, 10^–6, 3·10^–5 М. Коронарный проток изолированного сердца уменьшался при блокаде If в концентрации 10^–9 и 3·10^–5 М.

Ключевые слова: изолированное сердце; давление, развиваемое левым желудочком; частота сердечных сокращений; коронарный проток; токи, активируемые при гиперполяризации

Благодарности. Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета в целях повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров, а также при поддержке РФФИ (проекты № 17-04-00071, 18-44-160022).

Литература

DiFrancesco D. The role of the funny current in pacemaker activity // Circ. Res. – 2010. – V. 106, No 3. – P. 434–446. – doi: 10.1161/CIRCRESAHA.109.208041.
Biel M., Wahl-Schott C., Michalakis S., Zong X. Hyperpolarization-activated cation channels: From genes to function // Physiol. Rev. – 2009. – V. 89, No 3. – P. 847–885. – doi: 10.1152/physrev.00029.2008.
Krieger J., Strobel J., Vogl A., Hanke W., Breer H. Identification of a cyclic nucleotide- and voltage-activated ion channel from insect antennae // Insect Biochem. Mol. Biol. – 1999. – V. 29, No 3. – Р. 255–267. – doi: 10.1016/S0965-1748(98)00134-9.
Altomare C., Bucchi A., Camatini E., Baruscotti M., Viscomi C., Moroni A., DiFrancesco D. Integrated allosteric model of voltage gating of HCN channels // J. Gen. Physiol. – 2001. – V. 117, No 6. – Р. 519–532. – doi: 10.1085/jgp.117.6.519.
Craven K.B., Zagotta W.N. CNG and HCN channels: Two peas, one pod // Annu. Rev. Physiol. – 2006. – V. 68. – P. 375–401. – doi: 10.1146/annurev.physiol.68.040104.134728.
DiFrancesco D. Dual allosteric modulation of pacemaker (f) channels by cAMP and voltage in rabbit SA node // J. Physiol. – 1999. – V. 515, Pt. 2. – Р. 367–376. – doi: 10.1111/j.1469-7793.1999.367ac.x.
Barbuti A., Crespi A., Capilupo D., Mazzocchi N., Baruscotti M., DiFrancesco D. Molecular composition and functional properties of f-channels in murine embryonic stem cell-derived pacemaker cells // J. Mol. Cell Cardiol. – 2009. – V. 46, No 3. – Р. 343–351. – doi: 10.1016/j.yjmcc.2008.12.001.
Bucchi A., Barbuti A., Difrancesco D., Baruscotti M. Funny current and cardiac rhythm: Insights from HCN knockout and transgenic mouse models // Front. Physiol. – 2012. – V. 3. – Art. 240, P. 1–10. – doi: 10.3389/fphys.2012.00240.
Notomi T., Shigemoto R. Immunohistochemical localization of Ih channel subunits, HCN1-4, in the rat brain // J. Comp. Neurol. – 2004. – V. 471, No 3. – Р. 241–276. – doi: 10.1002/cne.11039.
Hughes D.I., Boyle K.A., Kinnon C.M., Bilsland C., Quayle J.A., Callister R.J., Graham B.A. HCN4 subunit expression in fast-spiking interneurons of the rat spinal cord and hippocampus // Neuroscience. – 2013. – V. 237. – Р. 7–18. – doi: 10.1016/j.neuroscience.2013.01.028.
Fyk-Kolodziej B., PourchoR.G. Differential distribution of hyperpolarization-activated and cyclic nucleotide-gated channels in cone bipolar cells of the rat retina // J. Comp. Neurol. – 2007. – V. 501, No 6. – P. 891–903. – doi:10.1002/cne.21287.
Wahl-Schott C., Fenske S., Biel M. HCN channels: New roles in sinoatrial node function // Curr. Opin. Pharmacol. – 2014. – V. 15. – Р. 83–90. – doi: 10.1016/j.coph.2013.12.005.
Roubille F., Tardif J.-C. New therapeutic targets in cardiology: Heart failure and arrhythmia: HCN channels // Circulation. – 2013. – V. 127, No 19. – Р. 1986–1996. – doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.112.000145.
Herrmann S., Layh B., Ludwig A. Novel insights into the distribution of cardiac HCN channels: An expression study in the mouse heart // J. Mol. Cell. Cardiol. – 2011. – V. 51, No 6. – P. 997–1006. – doi: 10.1016/j.yjmcc.2011.09.005.
Fenske S., Krause S., Biel M., Wahl-Schott C. The role of HCN channels in ventricular repolarization // Trends Cardiovasc. Med. – 2011. – V. 21, No 8. – Р. 216–220. – doi: 10.1016/j.tcm.2012.05.013.
Romanelli M.N., Sartiani L., Masi A., Mannaioni G., Manetti D., Mugelli A., Cerbai E. HCN channels modulators: The need for selectivity // Curr. Top. Med. Chem. – 2016. – V. 16, No 16. – Р. 1764–1791. – doi: 10.2174/1568026616999160315130832.
He C., Chen F., Li B., Hu Z. Neurophysiology of HCN channels: From cellular functions to multiple regulations // Prog. Neurobiol. – 2014. – V. 112, – P. 1–23. – doi: 10.1016/j.pneurobio.2013.10.001.
Gao Z., Chen B., Joiner M.-l.A., Wu Y., Guan X., Koval O.M., Chaudhary A.K., Cunha S.R., Mohler P.J., Martins J.B., Song L.-S., Anderson M.E. I_f and SR Ca²⁺ release both contribute to pacemaker activity in canine sinoatrial node cells // J. Mol. Cell. Cardiol. – 2010. – V. 49, No 1. – Р. 33–40. – doi: 10.1016/j.yjmcc.2010.03.019.
Schweizer P.A., Yampolsky P., Malik R., Thomas D., Zehelein J., Katus H.A., Koenen M. Transcription profiling of HCN-channel isotypes throughout mouse cardiac development // Basic Res. Cardiol. – 2009. – V. 104. – Р. 621–629. – doi: 10.1007/s00395-009-0031-5.
Zefirov T.L., Ziyatdinova N.I., Zefirov A.L. Effects of blockade of hyperpolarization-activated ion currents (Ih) on autonomic control of the heart in rats: Age-related peculiarities // Neurophysiology. – 2003. – V. 35, No 6. – Р. 415–421. – doi: 10.1023/B:NEPH.0000024602.05250.f1.
Zefirov T.L., Svyatova N.V., Ziyatdinova N.I. A new insight into mechanisms of age-related changes in heart rate // Bull. Exp. Biol. Med. – 2001. – V. 131, No 6. – Р. 518–522. – doi: 10.1023/A:1012329930448.
Zefirov T.L., Gibina A.E., Sergejeva A.M., Ziyatdinova N.I., Zefirov A.L. Age-related peculiarities of contractile activity of rat myocardium during blockade of hyperpolarization-activated currents // Bull. Exp. Biol. Med. – 2007. – V. 144, No 3. – Р. 273–275. – doi: 10.1007/s10517-007-0308-3.
Abramochkin D.V., Faskhutdinov L.I., Filatova T.S., Ziyatdinova N.I. Changes in electrical activity of working myocardium under condition of I_f current inhibition // Bull. Exp. Biol. Med. – 2015. – V. 158, No 5. – P. 600–603. – doi: 10.1007/s10517-015-2815-y.
Robinson R.B. Autonomic receptor–effector coupling during postnatal development // Cardiovasc. Res. – 1996. – V. 31, – Р. E68–E76. – doi: 10.1016/0008-6363(95)00151-4.
Смирнов В.М. Симпатическая нервная система не участвует в развитии ваготомической тахикардии // Бюл. экспер. биол. и мед. – 1995. – № 8. – С. 125–128.

Поступила в редакцию

10.07.18

Купцова Анна Михайловна, кандидат биологических наук доцент кафедры охраны здоровья человека

Казанский (Приволжский) федеральный университет