РОЛЬ СИСТЕМЫ ОКСИДА АЗОТА В ЭФФЕКТАХ СЕРОВОДОРОДА В РЕГУЛЯЦИИ СОКРАТИМОСТИ ТОЩЕЙ КИШКИ КРЫСЫ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Сероводород, структура, физико-химические свойства 7
1.2. Эндогенный синтез сероводорода 8
1.З. Оксид азота, структура, физико-химические свойства 10
1.4. Механизм действия и физиологические функции оксида азота 12
1.5. Физиологическая роль сероводорода в желудочно-кишечном тракте 15
1.5.1. Механизмы сократимости и регуляции двигательной активности гладко
- мышечных клеток в желудочно-кишечном тракте 15
1.5.2. Влияние H2S на функционирование желудочно-кишечного тракта 27
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 31
2.1. Объект и методы исследования 31
2.1.1. Объект исследования и растворы 31
2.1.2. Метод тензометрии и анализ данных 32
2.1.3. Статистическая обработка экспериментальных данных 35
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 36
3.1. Влияние донора сероводорода на спонтанную сократительную
активность тощей кишки крысы 36
3.2. Влияние NaHS на вызванные карбахолином сокращения тощей кишки. 39
3.3. Роль блокатора NO-синтазы, донора N0 в эффектах сероводорода на
вызванные карбахолином сокращения 41
3.4. Роль циклических нуклеотидов в эффектах сероводорода на вызванные
сокращения тощей кишки 44
3.5. Влияние внутриклеточной концентрации кальция на фоне NaHS на
вызванные сокращения карбахолином 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
ВЫВОДЫ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 56
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Сероводород, структура, физико-химические свойства 7
1.2. Эндогенный синтез сероводорода 8
1.З. Оксид азота, структура, физико-химические свойства 10
1.4. Механизм действия и физиологические функции оксида азота 12
1.5. Физиологическая роль сероводорода в желудочно-кишечном тракте 15
1.5.1. Механизмы сократимости и регуляции двигательной активности гладко
- мышечных клеток в желудочно-кишечном тракте 15
1.5.2. Влияние H2S на функционирование желудочно-кишечного тракта 27
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 31
2.1. Объект и методы исследования 31
2.1.1. Объект исследования и растворы 31
2.1.2. Метод тензометрии и анализ данных 32
2.1.3. Статистическая обработка экспериментальных данных 35
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 36
3.1. Влияние донора сероводорода на спонтанную сократительную
активность тощей кишки крысы 36
3.2. Влияние NaHS на вызванные карбахолином сокращения тощей кишки. 39
3.3. Роль блокатора NO-синтазы, донора N0 в эффектах сероводорода на
вызванные карбахолином сокращения 41
3.4. Роль циклических нуклеотидов в эффектах сероводорода на вызванные
сокращения тощей кишки 44
3.5. Влияние внутриклеточной концентрации кальция на фоне NaHS на
вызванные сокращения карбахолином 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
ВЫВОДЫ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 56
Сероводород (H2S) и оксид азота (N0) в конце прошлого века были определены как новый вид посредников — газомедиаторов, вместе с монооксидом углерода [Wang, 2002; Boehning, 2003; Ситдикова, Зефиров, 2006; Magierowski, 2013]. Газообразные посредники представляют собой небольшие молекулы, которые могут легко диффундировать через клеточные мембраны, образуются в нейронах в ответ на вход ионов Са2+. Они выделяются из любой части клетки, а также не хранятся в везикулах и не высвобождаются экзоцитозом. Для газовых медиаторов на постсинаптической мембране нет рецепторов, они связываются с «ферментным рецептором». В отличие от классических медиаторов, газы обычно участвуют в передаче ретроградного сигнала от постсинаптического к пресинаптическому нейрону и также могут продуцироваться в глиальных клетках. Эти газы эндогенно синтезируются с помощью ферментов, их синтез является регулируемым [Wang, 2002; Ситдикова, 2006; Ситдикова, 2010; Boehning, 2003].
NO является одним из самых маленьких молекул в природе [Nitin I., 2011]. Является свободным радикалом, играет роль универсального регулятора многих физиологических процессов в организме. Оксид азота образуется в тканях из L-аргинина с помощью синтазы оксида азота (NOS) в присутствии 02 и НАДФН [Nitin I., 2011]. Многие клетки млекопитающих способны синтезировать N0. В последние годы были проведены многочисленные исследования для определения роли N0 в качестве эндогенного модулятора в многочисленных физиологических функциях. В ЖЕСТ N0 участвует в обеспечении двигательной функции, регуляции перистальтики кишечника, опорожнении желудка [Nitin I., 2011]. Кроме того, N0 следует классифицировать как один из наиболее важных факторов, защищающих слизистую оболочку желудка, что проявляется в способности противостоять воздействию агрессии на нее, появлению и заживлении эрозий и язв [Hofman J., 2000].
Как и другие газообразные посредники, H2S оказывает расслабляющее действие на гладкие мышцы в сердечно - сосудистой системе, желудочно- кишечном тракте (ЖКТ), репродуктивной системе [Xu et al., 2008; Lowiska, Beltowski, 2007]. Данные о влиянии H2S на двигательную активность неоднозначны, был выявлен расслабляющий эффект этого газомедиатора в различных отделах ЖКТ у разных видов животных [Hosoki et al., 1997; Teague et al., 2002; Dhaese et al., 2010; Nagao et al., 2012; Kasparek, 2012]. Однако есть данные и о двойственной роли H2S в регуляции двигательной активности ЖКТ в зависимости от концентрации [Zhao et al., 2009; Габитова, 2017].
Механизмы действия H2S по данным разных авторов неоднозначны и могут быть связаны как с активацией К-каналов [Gallego et al., 2008, Zhao et al., 2009; Ситдикова, 2010; Габитова, 2017], взаимодействием с системой NO [Gallego et al., 2008], так и влиянием на внутриклеточные ферменты, которые регулируют сократимость [Nagao et al., 2012; Ситдикова, 2011]. Таким образом, несмотря на свидетельства того, что H2S и N0 проявляют разнообразные эффекты в ЖКТ, механизмы взаимодействия газов достаточно не изучены.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью работы было изучение взаимодействия H2S и N0 в регуляции карбахолин индуцированных сокращений тощей кишки крысы.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Изучить действие донора H2S - NaHS на спонтанные и вызванные карбахолином сокращения гладких мышц тощего кишечника крысы.
2. Исследовать роль NO-синтазы, донора N0 в эффектах H2S на вызванные карбахолином сокращения.
3. Исследовать роль циклических нуклеотидов в эффектах H2S.
4. Выявить роль вне- и внутриклеточного кальция в эффектах H2S на вызванные карбахолином сокращения.
NO является одним из самых маленьких молекул в природе [Nitin I., 2011]. Является свободным радикалом, играет роль универсального регулятора многих физиологических процессов в организме. Оксид азота образуется в тканях из L-аргинина с помощью синтазы оксида азота (NOS) в присутствии 02 и НАДФН [Nitin I., 2011]. Многие клетки млекопитающих способны синтезировать N0. В последние годы были проведены многочисленные исследования для определения роли N0 в качестве эндогенного модулятора в многочисленных физиологических функциях. В ЖЕСТ N0 участвует в обеспечении двигательной функции, регуляции перистальтики кишечника, опорожнении желудка [Nitin I., 2011]. Кроме того, N0 следует классифицировать как один из наиболее важных факторов, защищающих слизистую оболочку желудка, что проявляется в способности противостоять воздействию агрессии на нее, появлению и заживлении эрозий и язв [Hofman J., 2000].
Как и другие газообразные посредники, H2S оказывает расслабляющее действие на гладкие мышцы в сердечно - сосудистой системе, желудочно- кишечном тракте (ЖКТ), репродуктивной системе [Xu et al., 2008; Lowiska, Beltowski, 2007]. Данные о влиянии H2S на двигательную активность неоднозначны, был выявлен расслабляющий эффект этого газомедиатора в различных отделах ЖКТ у разных видов животных [Hosoki et al., 1997; Teague et al., 2002; Dhaese et al., 2010; Nagao et al., 2012; Kasparek, 2012]. Однако есть данные и о двойственной роли H2S в регуляции двигательной активности ЖКТ в зависимости от концентрации [Zhao et al., 2009; Габитова, 2017].
Механизмы действия H2S по данным разных авторов неоднозначны и могут быть связаны как с активацией К-каналов [Gallego et al., 2008, Zhao et al., 2009; Ситдикова, 2010; Габитова, 2017], взаимодействием с системой NO [Gallego et al., 2008], так и влиянием на внутриклеточные ферменты, которые регулируют сократимость [Nagao et al., 2012; Ситдикова, 2011]. Таким образом, несмотря на свидетельства того, что H2S и N0 проявляют разнообразные эффекты в ЖКТ, механизмы взаимодействия газов достаточно не изучены.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью работы было изучение взаимодействия H2S и N0 в регуляции карбахолин индуцированных сокращений тощей кишки крысы.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Изучить действие донора H2S - NaHS на спонтанные и вызванные карбахолином сокращения гладких мышц тощего кишечника крысы.
2. Исследовать роль NO-синтазы, донора N0 в эффектах H2S на вызванные карбахолином сокращения.
3. Исследовать роль циклических нуклеотидов в эффектах H2S.
4. Выявить роль вне- и внутриклеточного кальция в эффектах H2S на вызванные карбахолином сокращения.
В результате проведенных экспериментов нами было показано, что донор H2S NaHS оказывает дозозависимое угнетение спонтанной сократительной активности сегмента тощей кишки крысы. При этом NaHS также вызывает угнетение вызванного карбахолином сокращения, что свидетельствует об участии сигнальных механизмов, запускаемых активаций мускариновых ХР в эффектах H2S. Известно, что активация М3-ХР приводит преимущественно к активации белка Gq и, как следствие, к активации фосфолипазы С, гидролизу фосфоинозитидов и высвобождению Са из внутриклеточных депо, в свою очередь, Са2+ вызывает ряд внутриклеточных реакций — либо сам по себе, либо через фосфорилирование эффекторных белков.
Анализ роли системы N0 показал, что эффекты NaHS снижаются при блокировании синтеза N0 или увеличение концентрации N0 в тканях. Поскольку эффекты N0 опосредуются изменением концентрации циклических нуклеотидов, нами были проведены исследования с повышением уровня цАМФ и цГМФ в клетке с использованием мембранопроникающих аналогов. Оказалось, что повышение уровня цАМФ и цГМФ не оказывает достоверного влияния на эффекты NaHS, однако, блокирование гуанилатциклазы уменьшало эффекты NaHS. Таким образом, система N0 - гуанилатциклаза работает в угнетающем действии H2S на вызванные КХ сокращения.
Изменение уровня кальция является ключевым фактором в регуляции сократительной активности. Поэтому мы провели исследование с изменением вне- и внутриклеточного уровня в клетках. Уменьшение ионов Са во внеклеточном растворе не изменяло эффектов H2S, при этом ингибирование освобождения Са2+ из внутриклеточных депо приводило к уменьшению эффектов NaHS.
Таким образом, можно предположить, что при активации М-ХР происходит увеличение уровня внутриклеточного Са2+ за счет входа через потенциалзависимые Са-каналы и выброса из СПР, а кроме того, и усиление синтеза N0, и повышение уровня цГМФ. Одной из важных мишеней N0 является внутриклеточная растворимая ГЦ. Активация этого энзима сопровождается образованием цГМФ. Повышение уровня цГМФ приводит к снижению уровня ионов кальция в цитозоле клеток и ослаблению связи между миозином и актином, под влиянием которого происходит релаксация гладких мышц.
Анализ роли системы N0 показал, что эффекты NaHS снижаются при блокировании синтеза N0 или увеличение концентрации N0 в тканях. Поскольку эффекты N0 опосредуются изменением концентрации циклических нуклеотидов, нами были проведены исследования с повышением уровня цАМФ и цГМФ в клетке с использованием мембранопроникающих аналогов. Оказалось, что повышение уровня цАМФ и цГМФ не оказывает достоверного влияния на эффекты NaHS, однако, блокирование гуанилатциклазы уменьшало эффекты NaHS. Таким образом, система N0 - гуанилатциклаза работает в угнетающем действии H2S на вызванные КХ сокращения.
Изменение уровня кальция является ключевым фактором в регуляции сократительной активности. Поэтому мы провели исследование с изменением вне- и внутриклеточного уровня в клетках. Уменьшение ионов Са во внеклеточном растворе не изменяло эффектов H2S, при этом ингибирование освобождения Са2+ из внутриклеточных депо приводило к уменьшению эффектов NaHS.
Таким образом, можно предположить, что при активации М-ХР происходит увеличение уровня внутриклеточного Са2+ за счет входа через потенциалзависимые Са-каналы и выброса из СПР, а кроме того, и усиление синтеза N0, и повышение уровня цГМФ. Одной из важных мишеней N0 является внутриклеточная растворимая ГЦ. Активация этого энзима сопровождается образованием цГМФ. Повышение уровня цГМФ приводит к снижению уровня ионов кальция в цитозоле клеток и ослаблению связи между миозином и актином, под влиянием которого происходит релаксация гладких мышц.
Подобные работы
- МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ СЕРОВОДОРОДА НА СОКРАТИТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК ЖЕЛУДКА КРЫСЫ
Магистерская диссертация, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4940 р. Год сдачи: 2017