ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2016-3-48-54ssmu-600Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSВЛИЯНИЕ ГИПОКСИИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ГЛАДКИХ МЫШЦ МОЧЕТОЧНИКА МОРСКОЙ СВИНКИTHE EFFECT OF HYPOXIA ON ELECTRICAL AND CONTRACTILE PROPERTIES OF SMOOTH MUSCLES OF THE GUINEA PIG URETERКовалевИ. В.KovalevI. V.

кафедра биофизики и функциональной диагностики 

д-р мед. наук, профессор 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

MD, professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

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

кафедра биофизики и функциональной диагностики

ассистент  

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

assistant, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

ГусаковаС. В.GusakovaS. V.

кафедра биофизики и функциональной диагностики

д-р мед. наук, зав. кафедрой

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

MD, chief of Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

СмаглийЛ. В.SmagliyL. V.

кафедра биофизики и функциональной диагностики

кафедра физического воспитания 

канд. мед. наук, доцент кафедр

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

634050, г. Томск, ул. Ленина, 30 

PhD, associate professor of Department of Biophysics and Functional Diagnostics

Associate Professor

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

30 Lenina Ave., Tomsk, 634050 

ПетроваИ. В.NosarevA. V.

кафедра биофизики и функциональной диагностики

д-р биол. наук, профессор 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

MD, professor of Department of Biophysics and Functional Diagnostics

Professor

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

30 Lenina Ave., Tomsk, 634050 

НосаревА. В.PetrovaI. V.

кафедра биофизики и функциональной диагностики

кафедра прикладной физики 

д-р мед. наук, профессор кафедр

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

634050, г. Томск, ул. Ленина, 30 

DBS, professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

МедведевМ. А.MedvedevM. A.

кафедра нормальной физиологии

д-р мед. наук, профессор, академик РАН, зав. кафедрой

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

MD, chief 

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

ОрловС. Н.OrlovS. N.

д-р биол. наук, главный научный сотрудник, профессор биологического факультета 

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

119991, г. Москва, Ленинские горы, 1 

DBS, research officer; Professor 

2 Moscow Trakt, Tomsk, 634050 

Leninskiye Goru, Moscow, 119991 

Сибирский государственный медицинский университет, г. ТомскРоссияSiberian State Medical University, TomskRussian FederationСибирский государственный медицинский университет, г. Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. ТомскРоссияSiberian State Medical University, Tomsk, Nationai Research Tomsk Polytechnic University, TomskRussian FederationСибирский государственный медицинский университет, г. ТомскРоссияSiberian State Medical University, Tomsk, Nationai Research Tomsk Polytechnic University, TomskRussian FederationСибирский государственный медицинский университет, г. Томск, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. ТомскРоссияSiberian State Medical University, TomskRussian FederationСибирский государственный медицинский университет, г. Томск, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г МоскваРоссияSiberian State Medical University, Tomsk, Lomonosov Moscow State University, MoscowRussian Federation2016300620161534854Copyright © Ковалев И.В., Бирулина Ю.Г., Гусакова С.В., Смаглий Л.В., Петрова И.В., Носарев А.В., Медведев М.А., Орлов С.Н., 20162016Ковалев И.В., Бирулина Ю.Г., Гусакова С.В., Смаглий Л.В., Петрова И.В., Носарев А.В., Медведев М.А., Орлов С.Н.Kovalev I.V., Birulina Y.G., Gusakova S.V., Smagliy L.V., Nosarev A.V., Petrova I.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/600

Цель – изучить влияние гипоксии на параметры электрической и сократительной активности гладкомышечных клеток (ГМК) мочеточника морской свинки.

Материал и методы

Материал и методы. Регистрацию параметров электрической и сократительной активности гладких мышц мочеточника осуществляли методом двойного сахарозного моста.

Результаты

Результаты. Обнаружено, что снижение содержания кислорода в перфузионном растворе в течение 10 мин приводило к усилению электрической и сократительной активности ГМК мочеточника. Присутствие тетраэтиламмония хлорида (ТЭА, 5 мМ) – неселективного блокатора калиевой проводимости мембраны – в условиях гипоксии вызывало дополнительное увеличение амплитуды и длительности плато потенциала действия, сократительных ответов гладких мышц мочеточника. При воздействии гипоксии калиевая проводимость мембраны ГМК мочеточника снижалась. Угнетение влияния агониста α1 -адренергических рецепторов – фенилэфрина (ФЭ, 10 мкМ) на электрические и сократительные свойства ГМК в условиях понижения парциального напряжения кислорода в растворе может служить указанием на участие С-киназной ветви кальциевой сигнальной системы в эффектах гипоксии. Предобработка гладких мышц мочеточника селективным ингибитором Na+, K+, 2Cl--котранспортера (NKCC) – буметанидом (100 мкМ) – вызывала снижение активирующего действия гипоксии на гладкомышечные сегменты мочеточника морской свинки, что является подтверждением вовлеченности данного ионного переносчика в механизмы действия гипоксии на гладкие мышцы.

Заключение

Заключение. Таким образом, влияние гипоксии на механизмы регуляции электрической активности и сокращений гладких мышц мочеточника морской свинки может быть обусловлено изменением ионной проницаемости мембран ГМК и оперированием ион-транспортирующих систем клеток. 

Aim

Aim. The effect of hypoxia on the electrical and contractile activities of smooth muscles cells (SMCs) of the guinea pig ureter was studied by the method of the double sucrose bridge.

Materials and methods

Materials and methods. This method allows registering simultaneously parameters of the action potential (AP) and the contraction of SMCs, caused by an electrical stimulus.

Results

Results. It was found that lowering the oxygen content in the perfusion solution for 10 min resulted to an increase of electrical and contractile activity of ureteral SMCs. Addition of tetraethylammonium chloride (TEA, 5 mM) – nonselective blocker of potassium membrane conductance – in hypoxic conditions causing an additional increase in the amplitude of the AP, duration of the AP plateau and the contractile responses of smooth muscles. Thus, the hypoxia decreased the potassium membrane conductance of ureteral SMCs. Inhibition of the effect of the α1 -adrenergic receptors agonist phenylephrine (PE, 10 mM) on the electrical and contractile properties of SMCs in hypoxic condition indicate the involvement of the protein kinase C-dependent signaling system in effects of hypoxia. Pretreatment of ureteral smooth muscles with bumetanide (100 mM) – selective inhibitor of Na+,K+,2Cl- - cotransporter (NKCC) – caused a decrease of the activating effect of hypoxia on the SMCs of guinea pig ureter.

Conclusion

Conclusion.Thus, the impact of hypoxia on the regulation of electrical activity and contractions of smooth muscles of guinea pig ureter may be due to changes in ion permeability of membranes SMCs and operation of ion-transporting systems. 

гипоксиягладкие мышцыкалиевые каналыNa+K+2Cl- -котранспортhypoxiasmooth musclespotassium channelsNa+K+2Cl- -cotransportReferencesЛукьянова, Л.Д., Кирова Ю.И., Сукоян Г.В. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции // Биологические мембраны. 2012. Т. 29, № 4. С. 238–252. Luk’janova, L.D., Kirova Ju.I., Sukojan G.V. Signal’nye mehanizmy adaptacii k gipoksii i ih rol’ v sistemnoj reguljacii [Signal mechanisms of adaptation to hypoxia and their role in system regulation]. Biologicheskie membrany – Biochemistry (Moscow) Supplement. Series A: Mem￾brane and Cell Biology, 2012, vol. 29, no 4, pp. 238–252 (in Russian).Лукьянова, Л.Д., Кирова Ю.И., Сукоян Г.В. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции // Биологические мембраны. 2012. Т. 29, № 4. С. 238–252. Luk’janova, L.D., Kirova Ju.I., Sukojan G.V. Signal’nye mehanizmy adaptacii k gipoksii i ih rol’ v sistemnoj reguljacii [Signal mechanisms of adaptation to hypoxia and their role in system regulation]. Biologicheskie membrany – Biochemistry (Moscow) Supplement. Series A: Mem￾brane and Cell Biology, 2012, vol. 29, no 4, pp. 238–252 (in Russian).Semenza G.L. Vascular responses to hypoxia and ischemia // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010. V. 30 (4). P. 648– 652. doi: 10.1161/ATVBAHA.108.181644.Semenza G.L. Vascular responses to hypoxia and ischemia // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2010. V. 30 (4). P. 648– 652. doi: 10.1161/ATVBAHA.108.181644.Chan C.K., Vanhoutte P.M. Hypoxia, vascular smooth muscles and endothelium // Acta Pharmacol. Sin. B. 2013. V. 3 (1). P. 1–7. doi:10.1016/j.apsb.2012.12.007.Chan C.K., Vanhoutte P.M. Hypoxia, vascular smooth muscles and endothelium // Acta Pharmacol. Sin. B. 2013. V. 3 (1). P. 1–7. doi:10.1016/j.apsb.2012.12.007.Shimizu Sh., Bowman P.S., Thorne G., Paul R.J. Effects of hypoxia on isometric force, intracellular Ca2+, pH, and energetics in porcine coronary artery // Circ. Res. 2000. Vol. 86. P. 862–870. doi: 10.1161/01. RES.86.8.862.Shimizu Sh., Bowman P.S., Thorne G., Paul R.J. Effects of hypoxia on isometric force, intracellular Ca2+, pH, and energetics in porcine coronary artery // Circ. Res. 2000. Vol. 86. P. 862–870. doi: 10.1161/01. RES.86.8.862.Shimoda L.A., Polak J. Hypoxia 4. Hypoxia and ion channel function // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2011. V. 300, № 5. P. C951–C967. doi: 10.1152/ajpcell.00512.2010.Shimoda L.A., Polak J. Hypoxia 4. Hypoxia and ion channel function // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2011. V. 300, № 5. P. C951–C967. doi: 10.1152/ajpcell.00512.2010.Peng G., Ran P., Lu W., Zhong N., Wang J. Acute hypoxia activates store-operated Ca(2+) entry and increases intracellular Ca(2+) concentration in rat distal pulmonary venous smooth muscle cells // J. Thorac. Dis. 2013. V. 5 (5). P. 605–612. doi: 10.3978/j.issn.2072- 1439.2013.08.68.Peng G., Ran P., Lu W., Zhong N., Wang J. Acute hypoxia activates store-operated Ca(2+) entry and increases intracellular Ca(2+) concentration in rat distal pulmonary venous smooth muscle cells // J. Thorac. Dis. 2013. V. 5 (5). P. 605–612. doi: 10.3978/j.issn.2072- 1439.2013.08.68.Anfinogenova Y.J., Baskakov M.B., Kovalev I.V., Kilin A.A., Dulin N.O., Orlov S.N. Cell-volume-dependent vascular smooth muscle contraction: role of Na+, K+, 2Clcotransport, intracellular Cl- and L-type Ca2+ channels // Pflugers Arch. 2004. V. 449 (1). P. 42–55.Anfinogenova Y.J., Baskakov M.B., Kovalev I.V., Kilin A.A., Dulin N.O., Orlov S.N. Cell-volume-dependent vascular smooth muscle contraction: role of Na+, K+, 2Clcotransport, intracellular Cl- and L-type Ca2+ channels // Pflugers Arch. 2004. V. 449 (1). P. 42–55.Ковалев И.В., Баскаков М.Б., Медведев М.А., Бородин И.Л., Попов А.А., Миноченко И.Л., Анфиногенова Я.Д., Капилевич Л.В. Миогенные ýффекты циклического гуанозинмонофосфата в гладкомышечных клетках. Роль протеинкиназы С // Рос. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. 2003. Т. 89, № 4. С. 436–446. Kovalev I.V., Baskakov M.B., Medvedev M.A., Borodin I.L., Popov A.A., Minochenko I.L., Anfinogenova Ja.D., Kapilevich L.V. Miogennye jeffekty ciklicheskogo guanozinmonofosfata v gladkomyshechnyh kletkah. Rol’ proteinkinazy S [Myogenic effects of cyclic guanosine monophosphate in smooth muscle cells. Role of protein kinase C]. Ross. fiziol. zhurnal im. I.M. Sechenova – Neuroscience and Behavioral Physiology – Sechenov Physiology Journal, 2003, vol. 89, no 4, pp. 436–446 (in Russian).Ковалев И.В., Баскаков М.Б., Медведев М.А., Бородин И.Л., Попов А.А., Миноченко И.Л., Анфиногенова Я.Д., Капилевич Л.В. Миогенные ýффекты циклического гуанозинмонофосфата в гладкомышечных клетках. Роль протеинкиназы С // Рос. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. 2003. Т. 89, № 4. С. 436–446. Kovalev I.V., Baskakov M.B., Medvedev M.A., Borodin I.L., Popov A.A., Minochenko I.L., Anfinogenova Ja.D., Kapilevich L.V. Miogennye jeffekty ciklicheskogo guanozinmonofosfata v gladkomyshechnyh kletkah. Rol’ proteinkinazy S [Myogenic effects of cyclic guanosine monophosphate in smooth muscle cells. Role of protein kinase C]. Ross. fiziol. zhurnal im. I.M. Sechenova – Neuroscience and Behavioral Physiology – Sechenov Physiology Journal, 2003, vol. 89, no 4, pp. 436–446 (in Russian).Бирулина Ю.Г., Гусакова С.В., Рязанцева Н.В., Ковалев И.В., Смаглий Л.В., Алейник А.Н. Влияние гипоксии и реоксигенации на механическое напряжение гладких мышц сосудов при активации α1 -адренорецепторов // Вестник науки Сибири. 2015. № 1 (15). С. 390–394. Birulina Ju.G., Gusakova S.V., Rjazanceva N.V., Kovalev I.V., Smaglij L.V., Alejnik A.N. Vlijanie gipoksii i reoksigenacii na mehanicheskoe naprjazhenie gladkih myshc sosudov pri aktivacii α1 -adrenoreceptorov [Effect of hypoxia and reoxygenation on the mechanical tension of vascular smooth muscles by activation α1 -adrenoreceptors]. Vestnik nauki Sibiri, 2015, no. 1 (15), pp. 390–394 (in Russian).Бирулина Ю.Г., Гусакова С.В., Рязанцева Н.В., Ковалев И.В., Смаглий Л.В., Алейник А.Н. Влияние гипоксии и реоксигенации на механическое напряжение гладких мышц сосудов при активации α1 -адренорецепторов // Вестник науки Сибири. 2015. № 1 (15). С. 390–394. Birulina Ju.G., Gusakova S.V., Rjazanceva N.V., Kovalev I.V., Smaglij L.V., Alejnik A.N. Vlijanie gipoksii i reoksigenacii na mehanicheskoe naprjazhenie gladkih myshc sosudov pri aktivacii α1 -adrenoreceptorov [Effect of hypoxia and reoxygenation on the mechanical tension of vascular smooth muscles by activation α1 -adrenoreceptors]. Vestnik nauki Sibiri, 2015, no. 1 (15), pp. 390–394 (in Russian).Орлов С.Н., Кольцова С.В., Анфиногенова Я.Д., Капилевич Л.В., Гусакова С.В., Смаглий Л.В., Баскаков М.Б., Медведев М.А. Натрий-калий-хлор-котранспорт в регуляции миогенного тонуса сосудов // Бюллетень сибирской медицины. 2014. T. 13, № 6. C. 165–173. DOI:10.20538/1682-0363-2014-13-6-165-173. Orlov S.N., Kol’cova S.V., Anfinogenova Ja.D., Kapilevich L.V., Gusakova S.V., Smaglij L.V., Baskakov M.B., Medvedev M.A. Natrij-kalij-hlor-kotransport v reguljacii miogennogo tonusa sosudov [Sodium-potassium-chloride cotransport in the regulation of vascular myogenic tone]. Bjulleten’ sibirskoj mediciny. – Bulletin of Siberian Medicine. 2014, vol. 13, no. 6, pp. 165–173 (in Russian) DOI:10.20538/1682-0363-2014-13-6-165-173.Орлов С.Н., Кольцова С.В., Анфиногенова Я.Д., Капилевич Л.В., Гусакова С.В., Смаглий Л.В., Баскаков М.Б., Медведев М.А. Натрий-калий-хлор-котранспорт в регуляции миогенного тонуса сосудов // Бюллетень сибирской медицины. 2014. T. 13, № 6. C. 165–173. DOI:10.20538/1682-0363-2014-13-6-165-173. Orlov S.N., Kol’cova S.V., Anfinogenova Ja.D., Kapilevich L.V., Gusakova S.V., Smaglij L.V., Baskakov M.B., Medvedev M.A. Natrij-kalij-hlor-kotransport v reguljacii miogennogo tonusa sosudov [Sodium-potassium-chloride cotransport in the regulation of vascular myogenic tone]. Bjulleten’ sibirskoj mediciny. – Bulletin of Siberian Medicine. 2014, vol. 13, no. 6, pp. 165–173 (in Russian) DOI:10.20538/1682-0363-2014-13-6-165-173.Orlov S.N., Koltsova S.V., Tremblay J., Baskakov M.B., Hamet P. NKCC1 and hypertension: role in the regulation of vascular smooth muscle contractions and myogenic tone // Ann. Med. 2012. V. 44, Suppl. 1. P. S111–S118. doi: 10.3109/07853890.2011. 653395.Orlov S.N., Koltsova S.V., Tremblay J., Baskakov M.B., Hamet P. NKCC1 and hypertension: role in the regulation of vascular smooth muscle contractions and myogenic tone // Ann. Med. 2012. V. 44, Suppl. 1. P. S111–S118. doi: 10.3109/07853890.2011. 653395.

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