ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2014-1-39-46ssmu-15Research ArticleМЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В МЕДИЦИНЕNTERDISCIPLINARY BASIC RESEARCH IN MEDICINEРОЛЬ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА В РЕГУЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И СОКРАТИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК МОЧЕТОЧНИКА МОРСКОЙ СВИНКИTHE ROLE OF CARBON MONOXIDE IN THE REGULATION OF ELECTRICAL AND CONTRACTILE PROPERTIES OF SMOOTH MUSCLE CELLS OF THE GUINEA PIG URETERКовалёвИ. В.KovalyovI. V.

Ковалёв Игорь Викторович, доктор медицинских наук, профессор кафедры биофизики и функциональной диагностики

kovalew@mail.ruБаскаковМ. Б.BaskakovM. B.

Баскаков Михаил Борисович, доктор медицинских наук, профессор кафедры биофизики и функциональной диагностики

kovalew@mail.ruГусаковаС. В.GusakovaS. V.

Гусакова Светлана Валерьевна, доктор медицинских наук, доцент, и.о. зав. кафедрой биофизики и функциональной диагностики

kovalew@mail.ruИдамжаповаТ. А.IdamzhapovaT. A.

Идамжапова Татьяна Александровна, интерн кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии

kovalew@mail.ruБирулинаЮ. Г.BirulinaYu. G.

Бирулина Юлия Георгиевна, аспирант кафедры патофизиологии

kovalew@mail.ruРожковаО. С.RozhkovaO. S.

Рожкова Ольга Сергеевна, интерн кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии

kovalew@mail.ruМарченкоА. С.MarchenkoA. S.

Марченко Анастасия Сергеевна, интерн кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии

kovalew@mail.ruСмаглийЛ. В.SmaglyL. V.

Смаглий Людмила Вячеславовна, интерн кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии

kovalew@mail.ruМедведевМ. А.MedvedevM. A.

Медведев Михаил Андреевич, заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН, зав. кафедрой нормальной физиологии

kovalew@mail.ruОрловС. Н.OrlovS. N.

Орлов Сергей Николаевич, доктор биоогических наук, профессор, Лаборатория Научно-исследовательского центра Университета г. Монреаль

kovalew@mail.ruСибирский государственный медицинский университет, ТомскРоссияSiberian State Medical University, TomskRussian FederationНаучно-исследовательский центр Университета, МонреальКанадаResearch Center, University of Montreal Hospital (CHUM), MontrealCanada2014280220141313946Copyright © Ковалёв И.В., Баскаков М.Б., Гусакова С.В., Идамжапова Т.А., Бирулина Ю.Г., Рожкова О.С., Марченко А.С., Смаглий Л.В., Медведев М.А., Орлов С.Н., 20142014Ковалёв И.В., Баскаков М.Б., Гусакова С.В., Идамжапова Т.А., Бирулина Ю.Г., Рожкова О.С., Марченко А.С., Смаглий Л.В., Медведев М.А., Орлов С.Н.Kovalyov I.V., Baskakov M.B., Gusakova S.V., Idamzhapova T.A., Birulina Y.G., Rozhkova O.S., Marchenko A.S., Smagly L.V., Medvedev M.A., Orlov S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/15

Монооксид углерода СО наряду с оксидом азота и сероводородом принадлежит к семейству газотрансмиттеров и вовлечен в регуляцию многих физиологических процессов организма, в частности в механизмы сопряжения возбуждения-сокращения гладких мышц.Методом двойного сахарозного моста изучалось влияние донора монооксида углерода CORM II (tricarbonyldichlororuthenium(II)-dimer) на электрические и сократительные свойства изолированных препаратов гладких мышц мочеточника морской свинки. Данный метод исследования позволяет одновременно регистрировать потенциал действия (ПД) и сокращение гладкомышечных клеток (ГМК), вызванные электрическим стимулом.Было показано, что CORM II вызывает дозозависимое (1, 10, 100 мкмоль) снижение величины сократительного ответа ГМК мочеточника, а также уменьшает амплитуду и длительность плато ПД. На фоне действия биологически активных веществ, агонистов α1-адренои H1-гистаминергических рецепторов (10 мкмоль фенилфрина или гистамина соответственно), эти эффекты донора СО усиливались. Угнетающее действие СОRM II на параметры сократительной и электрической активности гладких мышц мочеточника морской свинки ослаблялось при блокировании калиевых каналов плазмалеммы тетраэтиламмонием (ТЭА) или ингибировании растворимой гуанилатциклазы (ODQ [1H-[1,2,4]-oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-l-one]).Таким образом, можно утверждать, что оказываемое монооксидом углерода угнетающее влияние на электрическую и сократительную активность ГМК мочеточника морской свинки связано с изменением ионной проводимости их мембран, прежде всего повышением калиевой проводимости и (или) активацией растворимой гуанилатциклазы.

Carbon monoxide CO, as well as nitric oxide and hydrogen sulfide, make up the family of labile biological mediators termed gasotransmitters. We hypothesized that CO may be involved in the mechanisms of regulation electrical and contractile properties of smooth muscles.The effects of carbon monoxide donor CORM II (tricarbonyldichlororuthenium(II)-dimer) on the electrical and contractile activities of smooth muscles of the guinea pig ureter were studied by the method of the double sucrose bridge. This method allows to register simultaneously the parameters of the action potential (AP) and the contraction of smooth muscle cells (SMCs), caused by an electrical stimulus.CORM II in a concentration of 10 mmol has reduced the amplitude of contractions SMCs to (86.5 ± 9.7)% (n = 6, p < 0.05), the amplitude of the AP to (88.9 ± 4.2)% (n = 6, p < 0.05) and the duration of the plateau of the AP to (91.7 ± 6.0)% (n = 6, p < 0.05). On the background of the action of biologically active substances (phenylephrine, 10 µmol or histamine, 10 µmol), these effects of CORM II amplified. The inhibitory action of СORM II on the parameters of the contractile and electrical activities of the smooth muscles of guinea pig ureter has been decreased by blocking potassium channels in membrane of SMCs by tetraethylammonium chloride (TEA) оr inhibition of soluble guanylate cyclase (ODQ [1H-[1,2,4]-oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-l-one]). On the background of TEA (5 mmol), a donor of CO (10 mmol) caused a reduction the amplitude of contraction SMCs to (87.0 ± 10.8)% (n = 6, p < 0.05), the amplitude of the AP to (91.7 ± 6.4)% (n = 6, p < 0.05) and the duration of the plateau of the AP to (93.4 ± 7.5)% (n = 6, p < 0.05). After the pretreatment of ODQ (1 µmol) adding CORM II (10 mmol) in solution has resulted to augment of the amplitude of contraction ureteral smooth muscle strips to (90.9 ± 4.2)% (n = 6, p < 0.05), the amplitude of the AP to (97.2 ± 10.3)% (n = 6, p < 0.05) and the duration of the plateau of the AP to and (99.7 ± 10.0)% (n = 6, p < 0.05).Thus, can be argued the inhibitory effect of carbon monoxide on the electrical and contractile activities of the guinea pig ureter SMCs is due to changes in the ionic conductivity of the membranes, above all with increasing the potassium conductance or activation of soluble guanylate cyclase.

гладкие мышцыгазотрансмиттерыкалиевая проводимость мембраныгуанилатциклазаsmooth musclesgasotransmitterspotassium conductance of the membraneguanylate cyclaseФедеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годыReferencesБаскаков М.Б., Юсубов М.С. Газовая атака, или Осторожно, газы // Бюл. cиб. медицины. 2010. Т. 9, № 6. C. 160–164.Baskakov M.B., Yusubov M.S. Bulletin of the Siberian medicine, 2010, no. 6, pp. 160–164 (in Russian).Коржов В.И., Видмаченко А.В., Коржов М.В. Монооксид углерода // Журн. АМН Украины. 2010. Т. 16, № 1. С. 23–37.Korzhov V.I., Vidmachenko A.V., Korzhov M.V. Journal of academy of medical sciences of Ukraine, 2010, vol. 16, no. 1, pp. 23–37 (in Russian).Leffler Ch.W., Parfenova H., Jaggar J.H. Carbon monoxide as an endogenous vascular modulator // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011. V. 301. Р. 1–11.Leffler Ch.W., Parfenova H., Jaggar J.H. Carbon monoxide as an endogenous vascular modulator. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 2011, vol. 301, pp. 1–11.Wu L., Wang R. Carbon monoxide: endogenous production, physiological functions and pharmacological applications // Pharmac. Rev. 2005. V. 57. P. 585–630.Wu L., Wang R. Carbon monoxide: endogenous production, physiological functions and pharmacological applications. Pharmac. Rev., 2005, vol. 57, pp. 585–630.Ryter St.W., Alam J., Choi A. Heme-oxygenase-1/carbon monoxide: from basic science to therapeutic applications // Physiol. Rev. 2008. V. 86. P. 583–650.Ryter St.W., Alam J., Choi A. Heme-oxygenase-1/carbon monoxide: from basic science to therapeutic applications. Physiol. Rev., 2008, vol. 86, pp. 583–650.Wilkinson W.J., Kemp P.G. Carbon monoxide: an emerging regulator of ion channels // J. Physiol. 2011. V. 589, № 13. P. 3055–3062.Wilkinson W.J., Kemp P.G. Carbon monoxide: an emerging regulator of ion channels. J. Physio., 2011, vol. 589, no. 13, pp. 3055–3062.Araujo J.A., Zhang M., Yin F. Heme oxygenase-1, oxidation, inflammation, and atherosclerosis // Frontiers in Pharmacol-ogy. 2012. V. 3. P. 1–17.Araujo J.A., Zhang M., Yin F. Heme oxygenase-1, oxidation, inflammation, and atherosclerosis. Frontiers in Pharmacology, 2012, vol. 3, pp. 1–17.Dallas M.L., Boyle J.P., Milligan C.J. et al. Carbon monox-ide protects against oxidant-induced apoptosis via inhibition of Kv2.1 // The FASEB J. 2011. V. 25. P. 1–12.Dallas M.L., Boyle J.P., Milligan C.J. et al. Carbon monoxide protects against oxidant-induced apoptosis via inhibition of Kv2.1. The FASEB J., 2011, vol. 25, pp. 1–12.Wang Y., Tian H., Tang Ch. et al. Nitric oxide modulates hypoxic pulmonary smooth muscle cell proliferation and apoptosis by regulating carbon monoxide pathway // Acta. Pharmacol. Sin. 2007. V. 28, № 1. P. 28–35.Wang Y., Tian H., Tang Ch. et al. Nitric oxide modu lates hypoxic pulmonary smooth muscle cell prolifera tion and apoptosis by regulating carbon monoxide pat hway. Acta. Pharmacol. Sin., 2007, vol. 28, no. 1, pp. 28–35.Баскаков М.Б., Желудева А.С., Гусакова С.В. и др. Роль оксида азота в механизмах действия монооксида углерода на сократительную активность гладкомышечных клеток аорты крысы [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. Режим доступа: http://www.science-education.ru/108-8690.Baskakov M.B., Zheludeva A.S., Gusakova S.V. et al. The role of nitric oxide in the mechanism of action of carbon monoxide on the contractile activity of smooth muscle cells from the rat aorta. Modern problems of science and education, 2013, no. 2. URL: http://www.science-education.ru/108-8690 (Accessed21 September 2013) (in Russian).Kim Y.M., Pae H.O., Park J.E. et al. Heme oxygenase in the regulation of vascular biology: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities // Antiox. Redox. Signal. 2011. V. 14, № 1. P. 137–167.Kim Y.M., Pae H.O., Park J.E. et al. Heme oxygenase in the regulation of vascular biology: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antiox. Redox. Signal., 2011, vol. 14, no. 1, pp. 137–167.Lamon B.D., Zhang F.F., Puri N. et al. Dual pathways of carbon monoxide-mediated vasoregulation: modulation by redox mechanisms // Circ. Res. 2009. V. 105. P. 775–783.Lamon B.D., Zhang F.F., Puri N. et al. Dual pathways of carbon monoxide-mediated vasoregulation: modulation by redox mechanisms. Circ. Res., 2009, vol. 105, pp. 775–783.Sha L., Farrugia G., Harmsen W.S. et al. Membrane poten-tial gradient is carbon monoxide-dependent in mouse and human small intestine // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007. V. 293. P. 438–445.Sha L., Farrugia G., Harmsen W.S. et al. Membrane potential gradient is carbon monoxide-dependent in mouse and human small intestine. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 2007, vol. 293, pp. 438–445.Stec D.E., Drummond H.A., Vera T. Role of carbon monox-ide in blood pressure regulation // Hypertension. 2008. V. 51. P. 597–604.Stec D.E., Drummond H.A., Vera T. Role of carbon monoxide in blood pressure regulation. Hypertension, 2008, vol. 51, pp. 597–604.Morita T. Smooth muscle cell-derived carbon monoxide is a regulator of vascular cGMP // Cell Biology. 1995. № 92. P. 1475–1479.Morita T. Smooth muscle cell-derived carbon monoxide is a regulator of vascular cGMP. Cell Biology, 1995, no. 92, pp. 1475–1479.Jaggar J.H., Parfenova H., Liu J. et al. Heme is a carbon monoxide receptor for large-conductance Ca2+-activated K+ channels // Circ. Res. 2007. V. 97. P. 805–812.Jaggar J.H., Parfenova H., Liu J. et al. Heme is a carbon monoxide receptor for large-conductance Ca2+-activated K+ channels. Circ. Res., 2007, vol. 97, pp. 805–812.Wang, R., Wu L. The chemical modification of K+Ca channels by carbon monoxide in smooth muscle cells // J. Biolog. Chem. 2005. V. 207, № 13. P. 8222–8226.Wang, R., Wu L. The chemical modification of K+channels by carbon monoxide in smooth muscle cells. J. Biolog. Chem., 2005, vol. 207, no. 13, pp. 8222–8226.Ковалев И.В., Баскаков М.Б., Медведев М.А., и др. Миогенные эффекты циклического гуанозинмоно-фосфата в гладкомышечных клетках. Роль протеин-киназы С // Рос. физиол. журн. им. Сеченова. 2003. Т. 89, № 4. С.436–446.Kovalev I.V., Baskakov M.B, Medvedev M.A. et al. Setchenov's Russian Physiological Journal, 2003, vol. 89, no. 4, pp. 436–446 (in Russian).Peers Ch., Dallas M.L., Scragg J.L. Ion channels as effectors in carbon monoxide signaling // Comm. Integ. Biol. 2009. V. 2. P. 241–242.Peers Ch., Dallas M.L., Scragg J.L. Ion channels as effectors in carbon monoxide signaling. Comm. Integ. Biol., 2009, vol. 2, pp. 241–242.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.