3 курс / Патологическая физиология / АКТИН_МИОЗИНОВОЕ_ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ_В_МИОКАРДЕ_В_НОРМЕ_И_ПРИ_ХРОНИЧЕСКОЙ

которое приводит к снижению максимальной скорости скольжения тонких филаментов по миозину [196].

При анализе электрокардиограммы крыс с кадмиевой интоксикацией было выявлено снижение электрической изолинии, что может быть связано с токсическим повреждением кардиомиоцитов, например, частичным апоптозом. Косвенным морфометрическим свидетельством такого повреждения может служить заметное уменьшение количества ядер на единицу площади гистологического препарата и уменьшение толщины кардиомиоцитов [137]. Не исключено также и прямое влияние ионов кадмия на миокард [153].

Интересно, что в левом желудочке не происходило значимых изменений скорости актин-миозинового взаимодействия, соотношения тяжелых цепей миозина и фракции подвижных филаментов, и у нас есть некоторые предположения на это счет.

При влиянии кадмия наблюдалось снижение частоты сердечных сокращений – явное, но статистически незначимое – и увеличение продолжительности комплекса QRS, который отражает процесс деполяризации желудочков [137].

Кроме того, имеет место повреждение миокарда, которое приводит к снижению скорости и фракции подвижных филаментов (как это происходит в предсердиях). Факторами, свидетельствующими о повреждении миокарда,

могут служить снижение электрической изолинии и снижение количества ядер в кардиомиоцитах [137]. Имеются литературные данные, что при воздействии хлорида кадмия в сыворотке крови происходит повышение уровня тропонина

T [153], что может говорить о повреждении миокарда, поскольку тропонин T

является специфическим индикатором инфаркта миокарда [197], сердечной недостаточности [192] и дисфункции миокарда [198].

Учитывая вышеперечисленные факторы, прямое и опосредованное влияние кадмия и потенциальную возможность левого желудочка адаптироваться к интоксикации, мы можем предположить, что произошла

101

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

своего рода взаимная компенсация этих факторов, и влияние тиреоидных гормонов не было столь выраженным, как это видно на примере правого желудочка.

3.4. Воздействие комбинированной хронической интоксикации солями

свинца и кадмия на актин-миозиновое взаимодействие и пути коррекции

Токсичность тяжелых металлов, в том числе свинца и кадмия,

подтверждена различными исследованиями in vivo и in vitro [18,25,29,199,200],

однако, данные об их комбинированном воздействии не исследованы. При этом человек чаще всего подвергается именно комбинированному воздействию разных соединений тяжелых металлов [201], например, для распространённого в мире медеплавильного производства характерно действие на рабочих таких токсичных тяжелых металлов, как свинец и кадмий

[16].

Эксперимент был проведен на белых аутбредных крысах-самцах с исходной массой тела 220-225 грамм. Комбинированную хроническую интоксикацию моделировали путем повторных внутрибрюшинных инъекций раствора ацетата свинца (II) и хлорида кадмия (II) 3 раза в неделю (до 18

введений) при однократной дозе 6,01 мг по Pb и 0,377 мг по Cd на кг массы тела (группа «Pb+Cd»). Случайно отобранная половина крыс этой группы получала с кормом биопротекторный комплекс (группа «Pb+Cd+БПК»).

Контрольным животным вводили инъекции физиологического раствора

(группа «К»). Хроническое воздействие свинца и кадмия на крыс в используемых нами дозах приводит к умеренно выраженным токсическим эффектам [165].

В состав биопротекторного комплекса входили следующие вещества:

пектиновый энтеросорбент – в утреннее время, глутамат натрия, N-

ацетилцистеин, компоненты антиоксидантной системы организма (витамины А, Е и С, селен) и рутин (антиоксидант флавоноид), витамины группы В, ω-3

полиненасыщенные жирные кислоты, а также йод, железо, кальций и магний

– в вечернее время. Учитывая, что стандартный сбалансированный корм

102

удовлетворяет обычным потребностям крысы, есть предположение, что дополнительное потребление перечисленных выше биологически активных веществ будет отвечать возросшим потребностям, связанным с адаптацией к свинцово-кадмиевой интоксикации.

При комбинированной интоксикации максимальная скорость движения тонких филаментов имела различные тенденции к изменению в зависимости от отдела (рис.12, табл.14). В левом желудочке комбинированная интоксикация снижала максимальную скорость скольжения тонких филаментов по миозину на 10 %, такая же тенденция для миозина левого желудочка была описана при воздействии свинца (−12 %). В правом желудочке скорость была повышена на 12 %, что было характерно для изолированной интоксикации кадмием (+27 %). В предсердиях, при комбинированной интоксикации скорость падала на 27 %, что было характерно для изолированной интоксикации как свинцом (−27 %), так и кадмием (−20 %).

Скорость актин-миозинового взаимодействия в группе «Pb+Cd+БПК» в

левом желудочке была значимо выше, чем в группе «Pb+Cd», и не имела значимых отличий от контрольной группы. В правом желудочке под влиянием комбинированной интоксикации скорость росла в отличие от других отделов,

а при воздействии биопротекторного комплекса скорость снижалась статистически значимо по сравнению с группой «Pb+Cd», но незначимо по сравнению группой «К».

В предсердиях в группе «Pb+Cd» скорость значительно снижалась относительно контроля, а при воздействии биопротекторным комплексом скорость незначительно повышалась относительно группы «Pb+Cd» и была значимо ниже контрольных значений.

103

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Рис.12. Слева – зависимость скорости движения реконструированного тонкого филамента по миозину из предсердий (A), правого (Б) и левого желудочка (В) от концентрации кальция. Справа – зависимость фракции подвижных тонких филаментов по миозину тех же отделов сердца крыс от концентрации кальция. «К» – контрольная группа, «Pb+Cd» – группа с комбинированной интоксикацией солями свинца и кадмия, «Pb+Cd+БПК» – группа с комбинированной интоксикацией на фоне действия биопротекторного комплекса. рСа – отрицательный десятичный логарифм концентрации кальция. Линия регрессии соответствует уравнению Хилла.

104

Таблица 14. Характеристики зависимости «pCa-скорость» в разных отделах сердца в разных группах

* - значимые отличия от группы «К», # - значимые отличия от группы «Pb+Cd». Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние. Группы: «К» – контрольная, «Pb+Cd» – комбинированная интоксикация свинцом и кадмием, «Pb+Cd+БПК» – комбинированная интоксикация свинцом и кадмием на фоне действия биопротекторного комплекса.

Характеристики связи «рСа-скорость», такие как коэффициент

кооперативности Хилла (h) и кальциевая чувствительность (рСа50) не имели статистически значимых отличий от контрольной группы, как в группе

«Pb+Cd», так и в группе «Pb+Cd+БПК». Стоит отметить тенденцию к

повышению чувствительности к кальцию в группе «Pb+Cd+БПК», однако

данное изменение не было статистически значимым. Каких-либо тенденций к

изменению коэффициента Хилла при сравнении группы «Pb+Cd» с

контрольной не выявлено, однако при интоксикации на фоне воздействия биопротекторным комплексом наблюдалась тенденция к снижению

коэффициента кооперативности Хилла, но это снижение не являлось

статистически значимым (табл.14).

Фракция подвижных филаментов при насыщающей концентрации

кальция была значительно ниже в группе с комбинированной интоксикацией

для всех отделов сердца (рис.12, табл.15). При воздействии биопротекторного

комплекса значения стремились к контрольным: в правом желудочке фракция

имела значимые отличия от группы «Pb+Cd» и не имела отличий от

105

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

контрольной группы. В группе «Pb+Cd+БПК» в левом желудочке значение фракции движущихся филаментов было выше, чем в группе «Pb+Cd», однако данное различие было статистически незначимо. В отличие от правого желудочка в левом наблюдалась лишь тенденция к возвращению к контрольным значениям, и значение фракции было ниже, чем в контрольной группе. В то же время, в предсердиях фракция снижалась под влиянием комбинированной интоксикации, и стремилась к контрольным значениям при воздействии биопротекторного комплекса, но полного восстановления не наблюдалось. В данном случае, все три экспериментальные группы имели значимые различия.

Таблица 15. Характеристики зависимости «pCa-фракция подвижных филаментов» в разных отделах сердца в разных группах

* - значимые отличия от группы «К», # - значимые отличия от группы «Pb+Cd». Данныe прeдставлены как срeднее значeние ± стандартноe отклонeние. Группы: «К» – контрольная, «Pb+Cd» – комбинированная интоксикация свинцом и кадмием, «Pb+Cd+БПК» – комбинированная интоксикация свинцом и кадмием на фоне действия биопротекторного комплекса.

Характеристики связи «рСа-фракция», такие как коэффициент

кооперативности Хилла (h) и кальциевая чувствительность (pCa50) не имели статистически значимых отличий от контрольной группы, как в группе

«Pb+Cd», так и в группе «Pb+Cd+БПК».

106

максимальной амплитуды сокращения и время релаксации увеличиваются во всем диапазоне длин [164], что согласуется с нашими данными по правому желудочку – повышением скорости актин-миозинового взаимодействия и сдвигом соотношения изоформ миозина в сторону α-ТЦМ при интоксикации кадмием и противоположными изменениями при влиянии свинца.

Ещё одним доказательством противоположной направленности воздействия свинца и кадмия служит тот факт, что при влиянии кадмия снижается толщина трабекул и папиллярных мышц, в то время как при влиянии свинца их толщина увеличивается [164].

В результате при комбинированной свинцово-кадмиевой интоксикации одни сократительные характеристики миокарда изменяются в сторону,

характерную для воздействия свинца – удлинение интервала QT и снижение изолинии ЭКГ – другие отражают тенденцию сходную с влиянием кадмия – увеличение жёсткости многоклеточных препаратов миокарда и скорости развития напряжения и расслабления одиночного сокращения [164,165].

По нашим данным при хронической комбинированной интоксикации солями свинца и кадмия максимальная скорость имела различные тенденции

кизменению ещё и в зависимости от отдела сердца.

Вправом желудочке скорость скольжения тонких филаментов по миозину была выше контрольных значений, то есть преобладал эффект кадмия. Сдвиги скорости и фракции скольжения тонких нитей по миозину и соотношения изоформ сердечного миозина коррелируют со скоростью укорочения многоклеточных препаратов миокарда в изотонических условиях при комбинированной интоксикации свинцом и кадмием [165].

Вто же время комбинированная интоксикация снижает скорость актин-

миозинового взаимодействия в левом желудочке, что характерно при воздействии свинца, и в предсердиях, что было характерным для изолированной интоксикации свинцом, и – частично – кадмием.

Свинец и кадмий по отдельности разнонаправленно влияли на скорость актин-миозинового взаимодействия и соотношение тяжелых цепей миозина, а

108

при оценке кардиотоксического действия свинца и кадмия в комбинации наблюдался весьма сложный паттерн сократительного ответа миокарда: часть показателей изменялась в направлении, характерном для воздействия свинца,

часть – для кадмия, а иногда комбинация металлов нивелировала или,

наоборот, усиливала изолированное влияние друг друга.

Одним из вероятных путей предотвращения негативного влияния тяжелых металлов является использование биопротекторного комплекса.

Изменения сократительной функции миокарда, происходящие при комбинированной интоксикации свинцом и кадмием нивелируется – полностью или частично – при поступлении в организм биопротекторного комплекса. Во всех отделах сердца наблюдается тенденция к восстановлению скорости скольжения тонких филаментов по миозину, однако, только в правом желудочке показатели достигают контрольных значений, а в предсердиях и левом желудочке скорость не восстанавливается до контрольного уровня.

Полное восстановление значений фракции движущихся филаментов также происходит только в правом желудочке в отличие от левого желудочка и предсердий. Тем не менее, биопротекторный комплекс достаточно эффективно препятствует негативному влиянию на миокард даже при интоксикации высокими концентрациями свинца и кадмия, что согласуется с результатами на многоклеточном и системном уровнях, включая изменения сократительных характеристик трабекул и папиллярных мышц, снижение концентрации свинца и кадмия в крови, нормализацию изолинии ЭКГ,

возвращение вольтажа зубцов к норме, возврат значений гемодинамических индексов к контрольным и снижение выраженности показателей гепатотоксичности и нефротоксичности уровне [164,165].

Таким образом, применение биопротекторного комплекса при хронической комбинированной свинцово-кадмиевой интоксикации показало,

что механическая функция сердца на молекулярном уровне, угнетенная под влиянием комбинированного воздействия свинца и кадмия, может полностью или частично восстанавливаться.

109

Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Результаты наших исследований позволяют расширить представления об особенностях актин-миозинового взаимодействия в разных отделах сердца.

Важным достоинством работы является использование не только реконструированного, но и нативного тонкого филамента, что позволяет наиболее полно изучать сократительную функцию миокарда на уровне белков.

Другая часть нашей работы была посвящена изучению влияния хронической интоксикации солями свинца и кадмия, как изолированной, так и комбинированной, на сократительную функцию миокарда на молекулярном уровне. Перед изучением характеристик актин-миозинового взаимодействия у крыс наличие свинцовой интоксикации было подтверждено типичными для данной интоксикации нарушениями порфиринового биосинтеза, «свинцовой анемией», а также показателями гепатотоксичности [136]. Кадмиевая интоксикация приводила к снижению массы сердца и мозга, увеличению массы печени, селезенки и почек, снижению содержания альбумина, амилазы,

билирубина и липопротеинов высокой плотности и увеличение церулоплазмина в сыворотке крови, увеличению количества ретикулоцитов и снижению количества эозинофилов [137]. Кроме того, происходило значимое повышение содержаний свинца и/или кадмия в крови крыс при соответствующей интоксикации [136,137].

Представленные в работе данные расширяют представления о влиянии тяжелых металлов на сердце и его функцию. Мы полагаем, что результаты нашего исследования, описывающие актин-миозиновое взаимодействие в различных отделах сердца и влияние на него свинца и кадмия, могут впоследствии оказаться полезными для разработки способов лечения.

Одной из главных задач работы являлось исследование влияния биопротекторного комплекса на сократительную функцию миокарда крыс,

подвергшихся комбинированной свинцово-кадмиевой интоксикации.

Проведенная оценка влияния биопротекторного комплекса антитоксического

110