Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ

2499-9962

53994

Общая биофизика

General biophysics

Общая биофизика

CHARACTERISTICS OF INDIVIDUAL CONTRACTILE RESPONSES WITHIN THE TETANUS IN RAT SLOW SKELETAL MUSCLES UNDER CONDITIONS OF MODULATION OF CA2+ RELEASE FROM SARCOPLASMIC RETICULUM

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СОКРАТИТЕЛЬНЫХ ОТВЕТОВ, СЛЕДУЮЩИХ В СОСТАВЕ ТЕТАНУСОВ В МЕДЛЕННЫХ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ КРЫСЫ В УСЛОВИЯХ МОДУЛЯЦИИ ОСВОБОЖДЕНИЯ CA2+ ИЗ САРКОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО РЕТИКУЛУМА

Кубасов

И В

Kubasov

I V

Арутюнян

Р С

Aratyunyan

R S

Матросова

Е В

Matrosova

E V

elizaveta.matrosowa@yandex.ru

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН ru Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences (IEPhB RAS) ru

25 06 2016

1 1 60 64 20 06 2016 20 06 2016

https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/53994/view

При прямой стимуляции m. Soleus пачками из 5, 10 и 50 стимулов с частотой 20 Гц в контроле (n = 16) наблюдалось двухфазное изменение амплитуды конечных сократительных ответов (КСОN) в зависимости от N, где N - количество индивидуальных сократительных ответов в составе тетануса. Так, первоначальное снижение амплитуды КСОN сменялось последующим и существенным укорочением их полуспада по отношению к начальному ответу. При действии кофеина в концентрациях 5 мМ (n = 6) и 10 мМ (n=4), на фоне развития характерных стационарных контрактурных ответов наблюдалось усиление депрессии КСО5. Время полуспада КСО50 на фоне действия кофеина в обеих концентрациях по-прежнему оставалось значительно короче значений одиночных ответов, регистрируемых как на фоне действия кофеина, так и в контроле. В отличие от контроля и действия кофеина, амплитуда КСО5 и КСО10 на фоне 10 мкМ дантролена (n=5) сохранялась на уровне значений, близких к величине первого ответа, а КСО50 демонстрировал значительно меньший рост, чем это наблюдалось в контрольных мышцах. Кроме того, действие дантролена вызывало дополнительное расслабление мышцы в покое. Кофеин (10 мМ) на фоне действия дантролена восстанавливал динамику изменения амплитудно-временных характеристик конечных сократительных ответов до значений, близких к контролю. Полученные данные могут быть интерпретированы в поддержку ранее выдвинутого предположения об участии “Са2+- вызванного освобождения Са2+” в качестве дополнительного механизма электромеханического сопряжения в скелетных мышцах в условиях их тетанической стимуляции [1, 2].

During direct stimulation of m. Soleus by train of 5, 10 and 50 stimuli with a frequency of 20 Hz in the control (n=16) was observed a biphasic change in the amplitude of the last contractile responses (LCRN) depending on N, where N is number of individual contractile responses within the tetanus. Thus, an initial decrease of LCRN amplitude was replaced by their subsequent growth associated with a significant shortening of the half-relaxation time. Caffeine at concentrations of 5 mM (n=6) and 10 mM (n=4), while preserving the overall two phase character of the responses exacerbated LCR5 depression during the initial inhibitory phase. LCR50 half-relaxation time during the action of both caffeine concentrations remained still considerably shorter than the individual responses recorded either in the presence of caffeine or in control. In contrast to the control and caffeine effects, LCR5 and LCR10 amplitude during the action of 10 mkM of dantrolene (n=5) remained at the level close to the value of the first response, and LCR50 amplitude demonstrated a significantly smaller increase than was observed in the control muscle. Additionally, dantrolene enhanced muscle relaxation at rest. Caffeine (10 mM) restored the dynamics of changes of amplitude-time characteristics of the last contractile responses caused by dantrolene to values close to the control. These data can be interpreted to support the previously suggested theory about the participation of "Ca2+-dependent Ca2+ release" as an additional mechanism of excitation-contraction coupling in skeletal muscle under conditions of tetanic stimulation [1, 2]. This work is supported by RSF №15-15-20008.

дантролен кофеин рианодиновые рецепторы скелетные мышцы Ca2+-АТФаза саркоплазматического ретикулума электромеханическое сопряжение

dantrolene caffeine ryanodine receptors skeletal muscles Ca2+-ATPase of the sarcoplasmic reticulum excitation-contraction coupling

Nasledov G.A, Katina I.E., Zhitnicova Yu.V. Changes in functioning of electromechanical connection during tetanic contraction. Neurosci. Behav. Physiol., 2007, vol. 37 (2), pp. 153-159.

Кубасов И.В., Арутюнян Р.С., Матросова Е.В. Трансформация индивидуальных сократительных ответов, следующих в составе тетанусов в быстрых и медленных скелетных мышцах крысы. Журн. эвол. биох. и физиол., 2015, т. 52, № 1, с. 42-50. [Kubasov I.V., Aratyunyan R.S., Matrosova E.V. Transformation of individual contractile responses within the tetanus in the fast and slow rat skeletal muscles. Zhurnal evolyutsionnoj biohimii i fiziologii, 2015, vol. 52, no. 1, pp. 42-50. (In Russ.)]

Kubasov I.V., Arutyunyan R.S., Matrosova E.V. Transformaciya individual'nyh sokratitel'nyh otvetov, sleduyuschih v sostave tetanusov v bystryh i medlennyh skeletnyh myshcah krysy. Zhurn. evol. bioh. i fiziol., 2015, t. 52, № 1, s. 42-50. [Kubasov I.V., Aratyunyan R.S., Matrosova E.V. Transformation of individual contractile responses within the tetanus in the fast and slow rat skeletal muscles. Zhurnal evolyutsionnoj biohimii i fiziologii, 2015, vol. 52, no. 1, pp. 42-50. (In Russ.)]

Schiaffino S., Reggiani C. Fiber types in mammalian skeletal muscles. Physiol. Rev., 2010, vol. 91, pp. 1447-1531.

Lamb G.D. Exсitation-contraction coupling in skeletal muscle: comparisons with cardiac muscle. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 2000, vol. 27. pp. 216-224.

Lamb G.D. Exsitation-contraction coupling in skeletal muscle: comparisons with cardiac muscle. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 2000, vol. 27. pp. 216-224.

Endo M. Calcium-induced calcium release in skeletal muscle. Physiol. Rev., 2009, vol. 80, pp. 1153-1176.

Кубасов И.В., Арутюнян Р.С., Добрецов М.Г., Матросова Е.В. Действие инсулина на сократительные и электрические ответы скелетных мышц крысы. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова., 2012, т. 99, № 10, с. 1200-1213. [Kubasov I.V., Aratyunyan R.S., Dobretsov M.G., Matrosova E.V. The effect of insulin on the contractile and electrical responses of rat skeletal muscle. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 2012, vol. 99, no. 10, pp. 1200-1213. (In Russ.)]

Kubasov I.V., Arutyunyan R.S., Dobrecov M.G., Matrosova E.V. Deystvie insulina na sokratitel'nye i elektricheskie otvety skeletnyh myshc krysy. Ros. fiziol. zhurn. im. I.M. Sechenova., 2012, t. 99, № 10, s. 1200-1213. [Kubasov I.V., Aratyunyan R.S., Dobretsov M.G., Matrosova E.V. The effect of insulin on the contractile and electrical responses of rat skeletal muscle. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 2012, vol. 99, no. 10, pp. 1200-1213. (In Russ.)]

Bers D.M., Stiffel V.M. Ratio of ryanodine to dihydropyridine receptors in cardiac and skeletal muscle and implications for E-C coupling. Am. J. Physiol., 1993, vol. 264, pp. 1587-1593.