Грант РНФ 23-24-00356 "ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАРДИОМИОЦИТОВ МИОКАРДА ЛЕГОЧНЫХ ВЕН"

Руководитель Щепкин Д.В.

Сокращение миокардиальных рукавов легочных вен играет важную роль в работе сердца, принимая активное участие в наполнении левого предсердия кровью и его расслаблении во время систолы левого желудочка. На крысах было показано, что отсутствие кардиомиоцитов в легочных венах приводит к развитию легочной гипертензии. Вследствие своих анатомических и электрофизиологических свойств миокардиальные рукава вен известны как источник эктопической активности, инициирующей развитие фибрилляции предсердий (ФП). Механизмы возникновения эктопической активности и факторы, поддерживающие эту аномальную электрическую активность, остаются плохо изученными. В частности, слабо исследована сократительная функция кардиомиоцитов миокардиальных рукавов, а между тем их механические свойства могут служить основой для возникновения электрофизиологических аномалий по механизму механоэлектрической обратной связи.

Цель проекта состоит в сравнительном анализе характеристик сокращения одиночных кардиомиоцитов миокардиальных рукавов грудных вен (верхняя полая вена и легочные вены) и кардиомиоцитов левого и правого предсердия, а также выяснении молекулярных особенностей сокращения кардиомиоцитов миокардиальных рукавов грудных вен.

Мы сравнили характеристики сократительной функции одиночных кардиомиоцитов из миокардиальных рукавов верхней полой вены и легочных вен и предсердий морской свинки и проанализировали возможность формирования в миокарде вен механических предпосылок для возникновения эктопических очагов электрической активности. Были получены следующие основные результаты: 1) кардиомиоциты верхней полой вены и легочных вен отличаются между собой временем укорочения и расслабления саркомеров, но не отличаются характеристиками укорочения-расслабления саркомеров от кардиомиоцитов соответствующих предсердий; 2) для кардиомиоцитов миокардиальных рукавов верхней полой вены и легочных вен характерно наличие альтернансов амплитуды укорочения саркомеров и отсутствие корреляции между амплитудой укорочения саркомеров и длиной кардиомиоцитов. Альтернансы амплитуд укорочения саркомеров одиночных кардиомиоцитов могут указывать на возможность формирования неоднородного фронта сократительной активности в ткани миокардиального рукава. 3) При растяжении, кардиомиоциты миокардиальных рукавов верхней полой вены и легочных вен демонстрировали угнетение динамики саркомеров и сократительной способности по сравнению с кардиомиоцитами правого левого предсердия. Таким образом, механические свойства кардиомиоцитов миокардиальных рукавов верхней полой вены и легочных вен могут служить основой для возникновения электрофизиологических аномалий по механизму механоэлектрической обратной связи и быть одной из причин возникновения фибрилляции предсердий.

На молекулярном уровне мы сравнили фосфорилирование белков саркомера и функциональные характеристики сердечного миозина из левого и правого предсердий, верхней полой вены и легочных вен сердца свиньи. Обнаружено, что миозин из миокардиальных рукавов содержит больше β-изоформы тяжелой цепи, то есть характеризуется более медленной кинетикой прикрепления/открепления поперечных мостиков, чем предсердный миозин. В миокардиальных рукавах фосфорилирование тропонина T и I и тропомиозина было ниже, чем в предсердиях. Обнаруженные особенности фосфорилирования белков тонкого филамента крупных животных (свинья) могут влиять на механические характеристики сокращения кардиомиоцитов, а также на механизмы, регулирующие сокращение миокарда, такие как длинозависимая регуляция и механоэлектрическая обратная связь. Механоэлектрическая обратная связь играет важную роль в электрофизиологии сердца, например, изменение механических характеристик миокарда при дилатации предсердий влияет на его электрофизиологические свойства и является причиной аритмий и фибрилляции предсердий.

В результате работы по проекту мы установили ряд молекулярных и механических особенностей сокращения кардиомиоцитов миокардиальных рукавов верхней полой вены и легочных вен, которые могут обусловливать возникновение эктопических очагов электрической активности в предсердиях.