Влияние активности Na+, K+-ATP-азы и дигидропиридиновых рецепторов на содержание Ca2+ и сократительные свойства M. soleus крыс при трехдневной функциональной разгрузке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При гипокинезии наблюдается атрофия мышц и снижение силы, причем снижение силы может происходить на самых ранних этапах функциональной разгрузки. Для исследования связи между кальций-зависимыми процессами в волокне и изменением сократительных свойств m. soleus был использован 3-суточный срок разгрузки самцов крыс Wistar, которым вводили нифедипин – блокатор дигидропиридиновых рецепторов (DHPR), или уабаин – сердечный гликозид, который связывается с α-субъединицей Na+,K+-ATP-азы. В двух сериях экспериментов использовали по 3 группы крыс (по 16 особей в каждой группе): контроль (С), вывешивание (3HS), вывешивание + нифедипин (3HS+N) или вывешивание + уабаин (3HS+Ou). Обнаружили, что при функциональной разгрузке происходит снижение массы m. soleus во всех вывешенных (3HS, 3HS+N, 3HS+Ou) группах (p < 0.05). Также при 3-суточном вывешивании без препаратов уменьшается площадь поперечного сечения (ППС) быстрых и медленных мышечных волокон (МВ), увеличивается уровень Са2+ в миоплазме МВ, снижается максимальная сила одиночного и тетанического сокращения m. soleus относительно контроля (p < 0.05). Трехсуточное ингибирование DHPR при функциональной разгрузке предотвращало снижение ППС, падение силы, увеличение уровня Са2+ в миоплазме МВ и снижение максимальной силы одиночного и тетанического сокращения m. soleus. При введении уабаина наблюдалось увеличение ППС, уменьшение уровня Са2+ в миоплазме, тогда как удельная (соотнесенная с физиологическим поперечным сечением мышцы) максимальная сила одиночного и тетанического сокращения m. soleus у животных снижалась недостоверно по сравнению с группой без препаратов (3HS), однако уабаин значимо повлиял на пассивные механические свойства m. soleus: максимальная пиковая сила и максимальная сила в конце теста на растяжение в мышцах с введением препарата не отличалась от группы интактного контроля. Таким образом, применение уабаина и нифедипина приводит к предотвращению накопления миоплазматического кальция на фоне функциональной разгрузки, что сопровождается сохранением удельной жесткости и силы мышцы, замедлением снижения площади поперечного сечения МВ и предотвращением изменения процентного соотношения МВ в сторону волокон быстрого типа.

Об авторах

Т. Л. Немировская

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: Nemirovskaya@bk.ru
Москва, 123007 Россия

К. А. Шарло

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: Nemirovskaya@bk.ru
Москва, 123007 Россия

С. А. Тыганов

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: Nemirovskaya@bk.ru
Москва, 123007 Россия

Д. А. Сидоренко

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: Nemirovskaya@bk.ru
Москва, 123007 Россия

Р. О. Боков

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: Nemirovskaya@bk.ru
Москва, 123007 Россия

К. А. Зарипова

Институт медико-биологических проблем РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Nemirovskaya@bk.ru
Москва, 123007 Россия

Список литературы

  1. Marusic U., Narici M., Simunic B., Pisot R., Ritzmann R. 2021. Nonuniform loss of muscle strength and atrophy during bed rest: a systematic review. J. Appl. Physiol. (1985). 131 (1), 194–206. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00363.2020
  2. Baldwin K.M., Haddad F. 2002. Skeletal muscle plasticity: Сellular and molecular responses to altered physical activity paradigms. Am. J. Phys. Med. Rehabil. 81, 40–51. https://doi.org/10.1097/01.PHM.0000029723.36419.0D
  3. Shenkman B.S. 2020. How postural muscle senses disuse? Early signs and signals. Int. J. Mol. Sci. 21 (14), 5037. https://doi.org/10.3390/ijms21145037
  4. Ingalls C.P., Warren G.L., Armstrong R.B. 1999. Intracellular Ca2+ transients in mouse soleus muscle after hindlimb unloading and reloading. J. Appl. Physiol. 87 (1), 386–390. https://doi.org/10.1152/jappl.1999.87.1.386
  5. Zaripova K.A., Kalashnikova E.P., Belova S.P., Kostrominova T.Y., Shenkman B.S., Nemirovskaya T.L. 2021. Role of pannexin 1 ATP-permeable channels in the regulation of signaling pathways during skeletal muscle unloading. Int. J. Mol. Sci. 22 (19), 10444. https://doi.org/10.3390/ijms221910444
  6. Kravtsova V.V., Matchkov V.V., Bouzinova E.V., Vasiliev A.N., Razgovorova I.A., Heiny J.A., Krivoi I.I. 2015. Isoform-specific Na,K-ATPase alterations precede disuse-induced atrophy of rat soleus muscle. Biomed Res Int. 2015, 720172. https://doi.org/10.1155/2015/720172
  7. Kravtsova V.V., Petrov A.M., Matchkov V.V., Bouzinova E.V., Vasiliev A.N., Benziane B, Zefirov A.L., Chibalin A.V., Heiny J.A., Krivoi I.I. 2016. Distinct alpha2 Na,K-ATPase membrane pools are differently involved in early skeletal muscle remodeling during disuse. J. Gen. Physiol. 147 (2), 175–188. https://doi.org/10.1085/jgp.201511494
  8. Kravtsova V.V., Bouzinova E.V., Matchkov V.V., Krivoi I.I. 2020. Skeletal muscle Na,K-ATPase as a target for circulating ouabain. Int. J. Mol. Sci. 21 (8), 2875. https://doi.org/10.3390/ijms21082875
  9. Morey-Holton E.R., Globus R.K. 2002. Hindlimb unloading rodent model: Technical aspects. J. Appl. Physiol. 92 (4), 1367–1377. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00969.2001
  10. Sharlo K., Lvova I., Turtikova O., Tyganov S., Kalashnikov V., Shenkman B. 2022. Plantar stimulation prevents the decrease in fatigue resistance in rat soleus muscle under one week of hindlimb suspension. Arch Biochem Biophys. 718, 109150. https://doi.org/10.1016/j.abb.2022.109150
  11. Belova S.P., Lomonosova Y.N., Shenkman B.S., Nemirovskaya T.L. 2015. The blockade of dihydropyridine channels prevents an increase in mu-calpain level under m. soleus unloading. Dokl. Biochem. Biophys. 460, 1–3. https://doi.org/10.1134/S1607672915010019
  12. Nicogossian A.E., Williams R., Huntoon C.L., Doarn C.R., Poll J.D., Schneider V.S. 2016. Space physiology and medicine: From evidence to practice. Eds. A.E. Nicogossian, R.S. Williams, C.L. Huntoon et al. New York: Springer. 509 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6652-3
  13. Глашев М.М., Разговорова И.А., Михайлова Е. В., Кравцова В.В., Кривой И.И. 2011. Электрофизиологические и сократительные характеристики m. soleus крысы и монгольской песчанки при функциональной разгрузке. Вестник СПбГУ. 4, 73–83.
  14. Melnikov I.Y., Tyganov S.A., Sharlo K.A., Ulanova A.D., Vikhlyantsev I.M., Mirzoev T.M., Shenkman B.S. 2022. Calpain-dependent degradation of cytoskeletal proteins as a key mechanism for a reduction in intrinsic passive stiffness of unloaded rat postural muscle. Pflugers Arch. 474 (11), 1171–1183. https://doi.org/10.1007/s00424-022-02740-5

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).