Международный
научный журнал

Вазорелаксантное действие дитерпеноидного алкалоида 6–о–бензоилгетератизина на функциональную активность гладкомышечных клеток аорты крысы


Vasorelaxant effect of 6–O–benzoylgeteratisine, a diterpene alkaloid on functional activity of rat aorta smooth muscle cells

Цитировать:
Бакиева М.Ш., Зайнабиддинов А.Э., Усманов П.Б. Вазорелаксантное действие дитерпеноидного алкалоида 6–о–бензоилгетератизина на функциональную активность гладкомышечных клеток аорты крысы // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 4(58). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/7096 (дата обращения: 19.06.2019).
 
Прочитать статью:


Блогадарность. Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований АН РУз (проект №ФА–Ф–6–004). Авторы выражают искреннюю благодарность сотрудника института ИХРВ АН РУз д-р хим. наук Б.Т.Салимову за любезное предоставление алкалоида 6–О–бензоилгетератизина.

 

АННОТАЦИЯ

Изучено действие дитерпеноидного алкалоида 6–О–бензоилгетератизина на функциональную активность гладкомышечных клеток аорты крысы. Регистрацию изометрической силы проводили с помощью преобразователя силы типа FT–03 (Grass Instrument Co., США). Обнаружено, что 6–О–бензоилгетератизин (5–250 мкМ) обладают выраженным вазорелаксантным действием и установлено, что релаксантный эффект 6–О–бензоилгетератизина обусловлено модуляцией активности VOCC, а также SOСC/ROСC сарколеммы ГМК.

ABSTRACT

The effect of 6–O–benzoylgeteratisin on the contractile activity of the rat aorta smooth muscle cells was studied. Isometric tension forces were recorded using a force transducer FT–03 (Grass Instrument Co., USA). Obtained results suggest that 6–O–benzoylgeteratisin (5–250 micromol/L–1) relaxed the aorta SMC by supressing the Ca2+ entre into SMC both through VOCC and SOCC/ROCC.

 

Ключевые слова:аорта, ГМК, Са2+–канал, 6–О–бензоилгетератизин, вазорелаксантный эффект.

Keywords: aorta, SMC, Ca2+–channel, 6–O–benzoylgeteratisine, vasorelaxant effect.

 

Известно, что патогенез большинства кардиоваскулярных заболеваний прямо связан с дисфункциями в работе различных типов ион–транспортных систем гладкомышечных клетки (ГМК) сосудов. В связи с этим, изучение молекулярных механизмов регуляции функциональных свойств ГМК в физиологических/патологических условиях является актуальной проблемой современной физиологии и биофизики [1; с.767–772; 2; с.568–573; 3; c.1039–1047; 4; 145–170].

Цель работы – изучение влияния С19–нордитерпеноидного алкалоида 6–О–бензоилгетератизина, выделенного из растения Aconitum zeravshanicum на функциональную активность ГМК аорты крысы (рис. 1).

 

 

Рисунок 1. Химическая структура дитерпеноидного алкалоида 6–О–бензоилгетератизина [5; с.16]

 

Материалы и методы. Эксперименты проводились на препаратах, представляющих собой кольца шириной ~3–4 мм, выделенных из аорты белых беспородных крыс (150–200 гр) и помещенных в специальную камеру (5 мл), перфузируемую физиологическим раствором Кребса–Хензелайта. Эксперименты выполнялись в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению биомедицинских исследований с использованием животных», принятыми Международным советом медицинских научных обществ (CIOMS) в 1985 г. В эксперментах использовали модифицированный раствор Кребса–Хензелайта следующего состава (мМ): NaCl – 158,3; KCl – 4; CaCl2×2H2O – 2; MgСl2×2H2O – 1,5; NaHCO3 – 10; NaH2PO4×H2O – 0,42; глюкоза – 5,6 (рН=7,4). Растворы оксигенировали карбогеном (О2–95%, СО2–5%), температура раствора поддерживалась на уровне +37±0,5°С с помощью ультратермостата U–8 (Болгария). Для регистрации сократительной активности кольца аорты подвешивались с одной стороны к неподвижному крючку ячейки, а с другой стороны – к датчику механотрона FT–03 (Grass Instrument Co., США), предназначенного для измерения изометрического напряжения. Перед экспериментом сегменты аорты предварительно растягивали нагрузкой 1 гр. (~9,8 мН) и промывали физиологическим раствором в течение ~45–60 минут для достижения равновесия [6; с.195–203].

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ OriginLab OriginPro v. 8.5 SR1 (EULA, Northampton, MA 01060–4401, США). Полученные результаты в экспериментах подвергали статистической обработке с использованием t–критерия Стьюдента. Данные представлены в виде М±m, где М – среднее,mстандартная ошибка. Статистически значимыми считали различия при р<0,01 и р<0,05.

Результатыи обсуждение. Как показали предварительные исследования, 6–О–бензоилгетератизин в нормальных условиях в широком диапазоне концентраций (5–250 мкМ) не влияет на тонус препаратов аорты крысы. Эти данные свидетельствуют о том, что в состоянии покоя 6–О–бензоилгетератизин не вызывает активацию сократительного аппарата препарата аорты крысы. Однако в дальнейших экспериментах нами было обнаружено, что 6–О–бензоилгетератизин эффективно расслабляет препараты аорты крысы, предварительно сокращенные гиперкалиевыми растворами (КСl 50 мМ), т.е. обладает выраженным релаксантным действием. В частности, было обнаружено, что эффекты 6–О–бензоилгетератизина имеют дозозависимый характер и, начиная с концентрации 5 мкМ, он вызывал подавление силы сокращений на 6,5±2,4%, относительно контроля, степень которых возрастала с увеличением его концентрации и достигала максимума при 200 мкМ (до 73,8±4,6%, относительно контроля; n=4–6). В этих условиях значение ЕС50 (концентрация вызывающая подавление силы сокращения на 50%) для 6–О–бензоилгетератизина состовляло 50,47 мкМ или pD2(–logEC50)=4,297 (рис. 2).

Известно, что КСl–индуцируемое сокращение ГМК аорты связано с активацией потенциал–зависимых Са2+L–каналов (VOCC) плазматических мембран ГМК. При этом, увеличение [К+]outизменяет потенциал мембраны и cледовательно вызывает деполяризацию, за счет этого активируется VOCC, что приводит к увеличению [Са2+]in, которое в свою очередь вызывает сокращения ГМК [7; с.5047–5061; 8; c.158–229].

 

 

Рисунок 2. Влияние 6–О–бензоилгетератизина на механическое напряжение сегментов ГМК. Сила сокращения, индуцированная КСl (50 мМ), принята за 100%. (* – p<0,01; ** – p<0,05; n=4–6).

 

Учитывая это и анализируя полученные данные, можно предположить, что механизмы релаксантного эффекта алкалоида 6–О–бензоилгетератизина могут быть обусловлены подавлением поступления Са2+ в цитозоле ГМК, в результате блокирования VOCC сарколеммы. Для проверки этого предположения нами была выполнена специальная серия экспериментов, с использованием от разных концентрации ионов Са2+ в среде инкубации растворов Кребса–Хензелайта (рис. 3А). Результаты этих экспериментов показывают, что в реализации релаксантного действия 6–О–бензоилгетератизина важную роль играют [Са2+]out, что может указывать на взаимодействие алкалоида с VOCC плазматических мембран ГМК. Вместе с тем в экспериментах было обнаружено, что релаксантное действие алкалоида 6–О–бензоилгетератизина заметно подавлялось нифедипином (0,01 мкМ) – специфицеским блокатором VOCC (рис. 3Б).

 

 

Рисунок 3. А. Зависимость вазорелаксантного действия алкалоида 6–О–бензоилгетератизина от [Са2+]out в среде инкубации. Б. Влияние нифедипина на релаксантное действие алкалоида 6–О–бензоилгетератизина. Сила сокращения, индуцированная KCl (50 мМ), принято за 100% (* – p<0,01; ** – p<0,05; n=4–6)

 

Для дальнейшей характеристики механизма вазорелаксантного действия 6–О–бензоилгетератизина нами были изучены его эффекты на сокращения препаратов аорты, индуцируемые селективном агонистом α1–адренорецепторов фенилэфрином (ФЭ), в развитии которых участвует ионы Са2+ поступающие в ГМК не только через VOCC, но и через рецептор–управляемые Са2+–каналы (ROCC), а также высвобождаемыми из саркоплазматического ретикулума (СПР) [7; с.158–229; 8; с.1438–1449].

При исследовании действия алкалоида 6–О–бензоилгетератизина на сократительные ответы, индуцированные ФЭ (1 мкМ), нами было обнаружено, что данный алкалоид и в этих условиях проявляют выраженное дозозависимое релаксантное действие. В предварительных экспериментах было показано, что 6–О–бензоилгетератизин (250 мкМ) на фоне контрактуры аорты, вызванной ФЭ (1 мкМ) вызывал подавление силы сокращений ГМК аорты крысы на 85,9±3,5%, относительно контроля (рис. 4).

 

 

Рисунок 4. Действие алкалоида 6–О–бензоилгетератизина на ФЭ (1 мкМ)–индуцированное сокращение препарата аорты крысы. Оригинальная запись сократительных ответов препараты аорты, стрелкой указан момент добавления ФЭ и 6–О–бензоилгетератизина (10–250 мкМ).

 

Известно, что сократительные ответы ГМК индуцируемые ФЭ обусловлены активацией рецепторов IP3 Са2+–высвобождающих каналов СПР. В этих условиях и при блокировании VOCC верапамилом (0,1 мкМ) сократительные ответы индуцируемые ФЭ обеспечиваются поступлением ионов Са2+ по рецептор–управляемым (ROCC) и запас–оперируемым Са2+–каналам (SOCC) плазматической мембраны, которые функционально связаны с Са2+–транспортирующими системами СПР [7; с.158–229; 8; с.1438–1449; 9; c.1438–1449; 10; c.577–590; 11; c.201–206].

Учитывая это и анализируя полученные данные, можно предположить, что релаксантное действие алкалоида 6–О–бензоилгетератизина связано с его влиянием на ROCC и SOCC плазматической мембраны и Са2+– транспортирующими системами СПР ГМК.

В этих исследованиях нами было обнаружено, что 6–О–бензоилгетератизин условиях ФЭ (1 мкМ)–индуцированной контрактуры эффективно расслабляет препараты аорты крысы. При этом, релаксантный эффект 6–О–бензоилгетератизина также имел дозозависимый характер и при его концентрации 10 мкМ он вызвал расслабление препарата аорты на 14,8±4,3%, а максимальное расслабление до 85,9±3,5% наблюдалось при его концентрации 250 мкМ. В этих условиях значение ЕС50 для 6–О–бензоилгетератизина состовляло 33,4 мкМ или pD2(–logEC50)=4,476 (рис. 5).

Результаты этих экспериментов свидетельствуют о том, что релаксантное действие 6–О–бензоилгетератизина, в условиях ФЭ (1 мкМ)–индуцированной контрактуры, в основном, обусловлено его влиянием на поступление ионов Са2+ в ГМК через ROCC/SOCC и на высвобождение из СПР.

 

Рисунок 5. Влияние 6–О–бензоилгетератизина на сокращения препаратов аорты крысы индуцируемые ФЭ (1 мкМ). Мышечное напряжение, индуцируемое ФЭ (1 мкМ), принято за 100% (* – p<0,01; ** – p<0,05; n=4–6)

 

Выводы. В целом, на основании полученных данных можно заключить, что релаксантное действие 6–О–бензоилгетератизина в основном реализуется благодаря его взаимодействием и с ROCC/SOCC плазматической мембраны ГМК (в условиях ФЭ (1 мкМ)–индуцированной контрактуры) и блокированию VOCC (в условиях KCl (50 мМ)–индуцированной контрактуры).

Данные, полученные в результате изучения механизмов действия алкалоида 6–О–бензоилгетератизина, имеют важное практическое значение и могут быть рекомендованы для оптимизации процесса целенаправленного создания нового поколения вазорелаксантных лекарственных средств. 

 

Список использованных сокращений:

1. ГМК – гладкомышечная клетка;

2. СПР – саркоплазматический ретикулум;

3. ФЭ – фенилэфрин;

4. [Cа2+]in– внутриклеточная концентрация ионов кальция;

5. SOCC – запас–оперируемые Са2+–канал (store–operated Ca2+–channels);

6. ROCC – рецептор–управляемые Са2+–канал (receptor–operated Ca2+–channels);

7. VOCC – потенциал–зависимые Са2+–канал/Са2+L–канал (voltage–operated Ca2+–channels).

 

Список литературы:
1. Cheng H.P., Wei S., Wei L.P. et al. Calcium signaling in physiology and pathophysiology // Acta Pharmacologica Sinica. – 2006. – V.27(7). – P.767–772.
2. Niemeyer B.A., Lery M., Zavar C. et al. Ion channels in health and disease // EMBO Reports. – 2001. – V.2(7). – P.568–573.
3. Jenitsch T., Hubner C.A.., Fuhrmann J. Ion channels: Function unraveled by dysfunction // Nature Cell Biology. – 2004. – V.6. – P.1039–1047.
4. Nilius B., Viana F., Droogmans G. Ion channels in vascular endothelium // Annual Review of Physiology. – 1997. – V. 59. – P.145–170.
5. Салимов Б.Т. Дитерпеноидные алкалоиды растений рода Delphinium L.: автореф. дис. докт. хим. наук. – Институт химии растительных веществ АН РУз. – Ташкент, 2007. – 16 с.
6. Vandier С., Le Guennec J.Y., Bedfer G. What are the signaling pathways used by norepinephrine to contract the artery? A demonstration using guinea pig aortic ring segments // Adv. Physiol. Educ. – 2002. – V.26. – P.195–203.
7. Berridge M.J. Smooth muscle cell calcium activation mechanisms // Journal of Physiology. – 2008. – V.586. – P.5047–5061.
8. Karaki H., Ozaki H., Hori M. et al. Calcium movements, distribution, and functions in smooth muscle // Pharmacological Reviews. – 1997. – V.49(2). – P.158–229.
9. Sanders K.M. Signal transduction in smooth muscle. Invited review: Mechanisms of calcium handling in smooth muscles // Journal Applied Physiology. – 2001. – V.91(3). – P.1438–1449.
10. Buus C.L., Aalkjaer C., Nilsson H., Juul B., Muller J.V., Mulvany M.J. Mechanisms of Ca2+ sensitization of force production by noradrenaline in rat mesenteric small arteries // J. Physiol. – 1998. – V.510(2). – P.577–590.
11. Webb R.C. Smooth muscle contraction and relaxation // Adv. Physiol. Edu. – 2003. – V.27. – P.201–206.

 

Информация об авторах:

Бакиева Муаззам Шарифджановна Muazzam Bakieva

преподаватель Наманганского государственного университета, Узбекистан, г. Наманган

the teacher, Namangan State University, Uzbekistan. Namangan


Зайнабиддинов Анвар Эркинджанович Anvar Zaynabiddinov

д-р биол. наук,Андижанский государственный университет, Узбекистан, г. Андижан

d.biol.sci., Andijan State University, Uzbekistan, Andijan


Усманов Пулат Бекмуратович Pulat Usmanov

д–р биол. наук, проф., Институт биофизики и биохимии при Национальном университете Узбекистана, Узбекистан, г. Ташкент

d.biol.sci., prof., Institute of Biophysics and Biochemistry at the National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.