РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПРОЕКТУ РФФИ №18-04-00572-а
Руководитель Лукин О.Н.
Было изучено влияние механической деформации, имитирующей систолическое сокращение миокарда, на мгновенные и отсроченные изменения силы сокращения и кальциевого перехода, одновременно измеряемые в трабекуле правого желудочка сердца крысы после прекращения деформации (пост-деформационный ответ). Для количественной оценки этих изменений были разработаны оригинальные биомеханические тесты, в которых изучалось влияние различных параметров деформации (амплитуда и длительность одиночного цикла деформации, число последовательно задаваемых циклов) на сократительный ответ и кальциевую кинетику в сердечной мышце.
Установлено, что инотропный эффект деформации зависит не только от амплитуды этой деформации, но и от числа последовательно идущих циклов деформации. Механо-индуцированные инотропные эффекты обусловлены нарушением баланса утилизации кальция двумя основными кальциевыми внутриклеточными буферами – саркоплазматическим ретикулумом и миофиламентами. При физиологической частоте стимуляции диастолический интервал, в течение которого этот механо-индуцированный кальциевый дисбаланс мог бы полностью восстанавливаться, является недостаточным, поэтому имеют место существенно более выраженные пост-деформационные инотропные эффекты, по сравнению с низкой частотой стимуляции. Инотропные эффекты непосредственно связаны с изменениями диастолического уровня и амплитуды кальциевого перехода. Относительные изменения этих характеристик составляют не более нескольких десятков % от величины характеристики до задания деформации, но этого достаточно для формирования мощного пост-деформационного ответа, который при физиологической частоте стимуляции достигает сотен % относительно величины силы сокращения до задания деформации.
Было впервые показано, что изменение кальциевой активации миофиламентов при снижении уровня активаторного кальция саркоплазматического ретикулума (при частичном ингибировании АТФ-зависимого кальциевого насоса) или снижении кооперативной активации миофиламентов (при частичном ингибировании АТФ-азной активности миозина) приводит к уменьшению выраженности пост-деформационных инотропных ответов сердечной мышцы. В патологически измененном миокарде с дефицитом кальциевой активации (в монокроталиновой модели легочно-сердечной недостаточности у крыс) было впервые показано, что динамическая систолически-подобная деформация вызывает количественно более слабые пост-деформационные инотропные ответы, по сравнению с миокардом здоровых крыс.
Механические условия сокращения являются важным детерминантом в регуляции сократительной функции миокарда. Инотропные ответы сердечной мышцы на серию циклических деформаций, имитирующих систолическое укорочение-удлинение, отражают комбинированный эффект механо-зависимых механизмов регуляции сократимости, среди которых главными являются кооперативная активация миофиламентов и уровень активаторного кальция в саркоплазматическом ретикулуме. Полученные данные проясняют роль частото-зависимой и индуцированной деформацией модуляции сократимости здорового и патологически измененного миокарда, реализующейся посредством механо-кальциевой обратной связи. В перспективе необходимо изучение эффектов систолической деформации на сократимость миокарда при нарушениях кальциевого гомеостаза и миопатиях, вызванных структурно-функциональными изменениями миофиламентов, а также разработка количественных индексов для оценки инотропных эффектов деформации на уровне целого сердца.