ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2018-4-103-109ssmu-1983Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSОсобенности ион-транспортных процессов в модели артериальной гипертензииFeatures of ionic transport processes in a model of arterial hypertensionhttps://orcid.org/0000-0002-0119-9707НосаревА. В.NosarevA. V.

Носарев Алексей Валерьевич, доктор медицинских наук, профессор, кафедра биофизики и функциональной диагностики, СибГМУ; отделение ядерно-топливного цикла, Физико-технический институт, НИ ТПУ

634050, г. Томск, Московский тракт, 2, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 

Nosarev Alexey V., DM, Professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics, SSMU; Division of Nuclear Fuel Cycle, NR TPU

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, 

2, Lenin Av., Tomsk, 634028

avnosarev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1237-9786БирулинаЮ. Г.BirulinaYu. G.

Бирулина Юлия Георгиевна, кандидат биологических наук, ассистент, кафедра биофизики и функциональной диагностики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Birulina Yuliya G., PhD, Assistant, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0001-9034-4226ПетроваИ. В.PetrovaI. V.

Петрова Ирина Викторовна, доктор биологических наук, профессор, кафедра биофизики и функциональной диагностики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Petrova Irina V., DBSc, Professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-9269-0170КовалевИ. В.KovalevI. V.

Ковалев Игорь Викторович, доктор медицинских наук, профессор, кафедра биофизики и функциональной диагностики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Kovalev Igor V., DM, Professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0001-5047-8668ГусаковаС. В.GusakovaS. V.

Гусакова Светлана Валерьевна, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой биофизики и функциональной диагностики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Gusakova Svetlana V., DM, Head of the Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

СмаглийЛ. В.SmagliyL. V.

Смаглий Людмила Вячеславовна, кандидат медицинских наук, доцент, кафедра биофизики и функциональной диагностики

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Smagliy Lyudmila V., PhD, Associate Professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

ТесляЕ. С.TeslyaE. S.

Тесля Елена Сергеевна, студент, медико-биологический факультет

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Teslya Elena S., Student, Medico-Biological Faculty

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0003-2348-1444ШаманаевА. Ю.ShamanaevA. Yu.

Шаманаев Александр Юрьевич, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник, лаборатория фармакологии кровообращения, НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга, ТНИМЦ РАН

634028, г. Томск, пр. Ленина, 3

Shamanaev Alexander Yu., PhD, Junior Scientist Researcher, Laboratory of Blood Circulation Pharmacology

3, Lenin Av., Tomsk, 634028

ПушкинаЕ. В.PushkinaE. V.

Пушкина Екатерина Владимировна, ординатор, кафедра лучевой диагностики и лучевой терапии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Pushkina Ekaterina V., Resident Doctor, Department of Radiodiagnosis and Radiotherapy

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

МедведевМ. А.MedvedevM. A.

Медведев Михаил Андреевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Medvedev Michail A., DM, Professor, Head of theDepartment Normal Phisiology

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ); Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)РоссияSiberian State Medical University (SSMU); National Research Tomsk Polytechnic University (NR TPU)Russian FederationСибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияSiberian State Medical University (SSMU)Russian FederationНаучно-исследовательский институт фармакологии и регенеративной медицины (НИИФиРМ) имени Е.Д. Гольдберга, Томский национальный исследовательский медицинский центр (ТНИМЦ) Российской академии наук (РАН)РоссияGoldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine (GRIPR), Tomsk National Research Medical Center (TNRMC) of Russian Academy of Science (RAS)Russian Federation201824122018174103109Copyright © Носарев А.В., Бирулина Ю.Г., Петрова И.В., Ковалев И.В., Гусакова С.В., Смаглий Л.В., Тесля Е.С., Шаманаев А.Ю., Пушкина Е.В., Медведев М.А., 20182018Носарев А.В., Бирулина Ю.Г., Петрова И.В., Ковалев И.В., Гусакова С.В., Смаглий Л.В., Тесля Е.С., Шаманаев А.Ю., Пушкина Е.В., Медведев М.А.Nosarev A.V., Birulina Y.G., Petrova I.V., Kovalev I.V., Gusakova S.V., Smagliy L.V., Teslya E.S., Shamanaev A.Y., Pushkina E.V., Medvedev M.A.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/1983Цель исследования

Цель исследования. Изучение ионных механизмов регуляции сократительной активности сосудистых гладких мышц и мембранного потенциала эритроцитов у спонтанно-гипертензивных крыс.

Материалы и методы

Материалы и методы. Механографическим методом исследовано действие ацетилхолина (АЦХ), 10 мкМ, и Са2+-ионофора A23187, 10 мкМ, на контрактильные реакции изолированных гладкомышечных сегментов аорты 11-недельных спонтанно-гипертензивных крыс (spontaneously hypertensive rats, SHR) и крыс Wistar – Kyoto (WKY), индуцированные фенилэфрином (ФЭ), 1 мкМ. Крысы SHR были разделены на контрольную и экспериментальные группы в зависимости от типа получаемого лечения (амлодипин 10 мг/кг внутрижелудочно). У крыс SHR измеряли артериальное давление (АД) до и после лечения. Потенциометрическим методом оценивали величину гиперполяризационного ответа (ГО) и активность Са2+-зависимых К+-каналов мембраны эритроцитов крыс SHR.

Результаты

Результаты. В ответ на стимулирующее воздействие АЦХ и кальциевого ионофора А23187 происходило расслабление гладкомышечных сегментов аорты крыс WKY и SHR, предсокращенных адреномиметиком ФЭ. На добавление АЦХ сосудистые сегменты крыс SHR отвечали большей дилатацией, чем сегменты крыс WKY, но подобной тенденции не наблюдалось при действии Ca2+-ионофора. Внутрижелудочное введение крысам SHR блокатора Са2+-каналов L-типа амлодипина вызывало как снижение АД, так и значимое усиление расслабляющего действия холиномиметика и Са2+-ионофора на интактные сегменты аорты. У крыс SHR отмечено повышение амплитуды ГО активности Са2+-зависимых К+-каналов мембраны эритроцитов.

Заключение

Заключение. Дилатационные реакции сосудистых гладких мышц крыс SHR обусловлены изменением эндотелиальной функции и Са2+-зависимой ионной проводимости мембраны миоцитов. Увеличение гиперполяризации мембраны эритроцитов крыс со спонтанной гипертензией связано с активацией калиевых каналов. Селективное воздействие на данные внутриклеточные мишени может служить основой для разработки антигипертензивных препаратов.

Aim

Aim. To study the ionic mechanisms which underlie regulation contractile activity of vascular smooth muscles and the erythrocytes membrane potential from spontaneously hypertensive rats.

Materials and methods

Materials and methods. The effect of acetylcholine (ACX), 10 μM, and Ca2+ -ionophore A23187, 10 μM, on the contractile reactions of isolated smooth muscle segments of the aorta from 11-week-old spontaneously hypertensive rats (SHR) and Wistar – Kyoto rats (WKY) induced by phenylephrine (PE), 1 μM, was measured by the mechanography. 11-week-old SHR were divided into control and experimental groups depending on the drug administration (amlodipine 10 mg/kg given intragastrically). Blood pressure (BP) in SHR was measured before and after treatment. The amplitude of the hyperpolarizating response (HO) and the activity of Ca2+-dependent K+-channels of the erythrocyte membrane of SHR were performed with potentiometric method.

Results

Results. In response to the stimulating effect of the ACX or the calcium ionophore A23187, the smooth muscle segments of the aorta from the WKY and SHR precontracted with PE were relaxed. To the addition of the ACX, the vascular segments of the SHR responded with a stronger dilatation than the WKY segments, but not the action of the Ca2+-ionophore. Treatment of SHR with blocker of Ca2+-channels of L-type amlodipine caused a decrease the BP, and an increase in the relaxing effect of intact aortic segments on the ACX and Ca2+-ionophore. There was an increase the amplitude of HO and activity of Ca2+-dependent K+-channels of the erythrocyte membrane from SHR.

Conclusion

Conclusion. Relaxation of vascular smooth muscle in SHR is caused by changes in the endothelial function and Ca2+-dependent ionic conductivity of the myocyte membrane. An increase of the hyperpolarizating response of the erythrocyte membrane from rats with spontaneous hypertension is associated with activation of potassium channels. The selective effect on these intracellular targets can serve as a basis for the development of antihypertensive drugs.

гладкие мышцыэритроцитыэндотелиальная дисфункцияионные каналы.smooth muscleserythrocytesendothelial dysfunctionion channelsReferencesBolivar J.J. Essential Hypertension: An Approach to Its Etiology and Neurogenic Pathophysiology. International Journal of Hypertension. 2013; 1: 1–12. DOI: 10.1155/2013/547809.Bolivar J.J. Essential Hypertension: An Approach to Its Etiology and Neurogenic Pathophysiology. International Journal of Hypertension. 2013; 1: 1–12. DOI: 10.1155/2013/547809.Endemann D.H., Schiffrin E.L. Endothelial dysfunction. J. Am. Soc. Nephrol. 2004; 15 (8): 1983–1992.Endemann D.H., Schiffrin E.L. Endothelial dysfunction. J. Am. Soc. Nephrol. 2004; 15 (8): 1983–1992.Cox R.H. Changes in the expression and function of arterial potassium channels during hypertension. Vascul. Pharmacol. 2002; 38 (1): 13–23.Cox R.H. Changes in the expression and function of arterial potassium channels during hypertension. Vascul. Pharmacol. 2002; 38 (1): 13–23.Johnson R.J., Feig D.I., Nakagawa T., Sanchez-Lozada L.G., Rodriguez-Iturbe B. Pathogenesis of essential hypertension: historical paradigms and modern insights. J. Hypertens. 2008; 26 (3): 381–391. DOI: 10.1097/HJH.0b013e3282f29876.Johnson R.J., Feig D.I., Nakagawa T., Sanchez-Lozada L.G., Rodriguez-Iturbe B. Pathogenesis of essential hypertension: historical paradigms and modern insights. J. Hypertens. 2008; 26 (3): 381–391. DOI: 10.1097/HJH.0b013e3282f29876.Журавлев Д.А. Модели артериальной гипертензии. Спонтанно-гипертензивные крысы. Артериальная гипертензия. 2009; 15 (6): 721–722.Zhuravlyov D.A. Hypertension models. Spontaneously hypertensive rats. Arterial’naya Gipertenziya – Arterial Hypertension. 2009; 15 (6): 721–72. (in Russ.).Köhler R., Kaistha B.P., Wulff H. Vascular KCa-channels as therapeutic targets in hypertension and restenosis disease. Expert Opin. Ther. Targets. 2010; 14 (2): 143–155. DOI: 10.1517/14728220903540257.Köhler R., Kaistha B.P., Wulff H. Vascular KCa-channels as therapeutic targets in hypertension and restenosis disease. Expert Opin. Ther. Targets. 2010; 14 (2): 143–155. DOI: 10.1517/14728220903540257.Трубачева О.А., Шахристова Е.В., Галич А.И., Петрова И.В. Влияние повышенной Са2+-зависимой калиевой проницаемости на деформируемость ýритроцитов. Вестник ТГПУ. 2011; 5: 69–72.Trubacheva O.A., Shahristova E.V., Galich A.I., Petrova I.V. The effect of elevated Ca2+-dependent potassium permeability of erythrocyte deformability. Vestnik TGPU – Vestnik TSPU. 2011; 5: 69–72 (in Russ.)Doggrell S.A., Brown L. Rat models of hypertension, cardiac hypertrophy and failure. Cardiovasc. Res. 1998; 39 (1): 89–105.Doggrell S.A., Brown L. Rat models of hypertension, cardiac hypertrophy and failure. Cardiovasc. Res. 1998; 39 (1): 89–105.Марков Х.М. Молекулярные механизмы дисфункции сосудистого ýндотелия. Кардиология. 2005; 12: 62–72.Markov H.M. Molecular mechanisms of vascular endothelial dysfunction. Kardiologija. 2005; 12: 62–72 (In Russ.).Анищенко А.М., Алиев О.И., Сидехменова А.В., Шаманаев А.Ю., Плотников М.Б. Динамика повышения артериального давления и ýндотелиальная дисфункция у молодых крыс SHR в период развития артериальной гипертензии. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015; 5: 541–544.Anishchenko A.M., Aliev O.I., Sidekhmenova A.V., Shamanaev A.Yu., Plotnikov M.B. Changes in Blood Pressure and Endothelial Dysfunction in SHR Rats During the Development of Arterial Hypertension. Bjulleten’ jeksperimental’noj biologii i mediciny – Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2015; 5: 541–544 (in Russ.).Förstermann U., Sessa W.C. Nitric oxide synthases: regulation and function. Eur Heart J. 2012; 33 (7): 829–837. DOI: 10.1093/eurheartj/ehr304.Förstermann U., Sessa W.C. Nitric oxide synthases: regulation and function. Eur Heart J. 2012; 33 (7): 829–837. DOI: 10.1093/eurheartj/ehr304.Kagota S., Tada Y., Kubota Y., Nejime N., Yamaguchi Y., Nakamura K., Kunitomo M., Shinozuka K. Peroxynitrite is Involved in the dysfunction of vasorelaxation in SHR/NDmcr-cp rats, spontaneously hypertensive obese rats. J. Cardiovasc. Pharmacol. 2007; 50 (6): 677–685. DOI:10.1097/FJC.0b013e3181583d80.Kagota S., Tada Y., Kubota Y., Nejime N., Yamaguchi Y., Nakamura K., Kunitomo M., Shinozuka K. Peroxynitrite is Involved in the dysfunction of vasorelaxation in SHR/NDmcr-cp rats, spontaneously hypertensive obese rats. J. Cardiovasc. Pharmacol. 2007; 50 (6): 677–685. DOI:10.1097/FJC.0b013e3181583d80.Köhler R., Grundig A., Brakemeier S., Rothermund L., Distler A., Kreutz R., Hoyer J. Regulation of pressure-activated channel in intact vascular endothelium of strokeprone spontaneously hypertensive rats. Am. J. Hypertens. 2001; 14 (7 Pt 1): 716–721.Köhler R., Grundig A., Brakemeier S., Rothermund L., Distler A., Kreutz R., Hoyer J. Regulation of pressure-activated channel in intact vascular endothelium of strokeprone spontaneously hypertensive rats. Am. J. Hypertens. 2001; 14 (7 Pt 1): 716–721.Joseph B.K., Thakali K.M., Moore C.L., Rhee S.W. Ion channel remodeling in vascular smooth muscle during hypertension: Implications for novel therapeutic approaches. Pharmacol. Res. 2013; 70 (1): 126–138. DOI: 10.1016/j.phrs.2013.01.008.Joseph B.K., Thakali K.M., Moore C.L., Rhee S.W. Ion channel remodeling in vascular smooth muscle during hypertension: Implications for novel therapeutic approaches. Pharmacol. Res. 2013; 70 (1): 126–138. DOI: 10.1016/j.phrs.2013.01.008.Fransen P., Van Hove C.E., Leloup A.J., Schrijvers D.M., De Meyer G.R., De Keulenaer G.W. Effect of angiotensin II-induced arterial hypertension on the voltage-dependent contractions of mouse arteries. Pflugers Arch. 2016; 468 (2): 257–267. DOI: 10.1007/s00424-015-1737-x.Fransen P., Van Hove C.E., Leloup A.J., Schrijvers D.M., De Meyer G.R., De Keulenaer G.W. Effect of angiotensin II-induced arterial hypertension on the voltage-dependent contractions of mouse arteries. Pflugers Arch. 2016; 468 (2): 257–267. DOI: 10.1007/s00424-015-1737-x.Sonkusare S., Palade P.T., Marsh J.D., Telemaque S., Pesic A., Rusch N.J. Vascular calcium channels and high blood pressure: pathophysiology and therapeutic implications. Vascul. Pharmacol. 2006; 44 (3): 131–142. DOI: 10.1016/j.vph.2005.10.005.Sonkusare S., Palade P.T., Marsh J.D., Telemaque S., Pesic A., Rusch N.J. Vascular calcium channels and high blood pressure: pathophysiology and therapeutic implications. Vascul. Pharmacol. 2006; 44 (3): 131–142. DOI: 10.1016/j.vph.2005.10.005.Xu H., Garver H., Galligan J.J., Fink G.D. Large-conductance Ca2+-activated K+ channel beta1-subunit knockout mice are not hypertensive. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011; 300 (2): H476–H485. DOI: 10.1152/ajpheart.00975.2010.Xu H., Garver H., Galligan J.J., Fink G.D. Large-conductance Ca2+-activated K+ channel beta1-subunit knockout mice are not hypertensive. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011; 300 (2): H476–H485. DOI: 10.1152/ajpheart.00975.2010.Nieves-Cintrуn M., Syed A.U., Nystoriak M.A., Navedo M.F. Regulation of voltage-gated potassium channels in vascular smooth muscle during hypertension and metabolic disorders. Microcirculation. 2018; 25 (1): 1–9. DOI: 10.1111/micc.12423.Nieves-Cintrуn M., Syed A.U., Nystoriak M.A., Navedo M.F. Regulation of voltage-gated potassium channels in vascular smooth muscle during hypertension and metabolic disorders. Microcirculation. 2018; 25 (1): 1–9. DOI: 10.1111/micc.12423.Plotnikov M.B., Aliev O.I., Nosarev A.V., Shamanaev A.Y., Sidekhmenova A.V., Anfinogenova Y., Anishchenko A.M., Pushkina E.V. Relationship between arterial blood pressure and blood viscosity in spontaneously hypertensive rats treated with pentoxifylline. Biorheology. 2016; 53 (2): 93–107. DOI: 10.3233/BIR-15100Plotnikov M.B., Aliev O.I., Nosarev A.V., Shamanaev A.Y., Sidekhmenova A.V., Anfinogenova Y., Anishchenko A.M., Pushkina E.V. Relationship between arterial blood pressure and blood viscosity in spontaneously hypertensive rats treated with pentoxifylline. Biorheology. 2016; 53 (2): 93–107. DOI: 10.3233/BIR-15100

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