Аннотация
АТФ–чувствительные калиевые каналы (КАТФ) играют значительную роль в сосудистой регуляции. Благодаря нуклеотидной чувствительности они могут выступать в качестве датчиков метаболического состояния клетки и регулировать мембранный потенциал в ответ на изменение ее энергообеспечения. Старение сопровождается нарушениями церебрального энергетического обмена на всех уровнях, что может влиять на функциональную активность КАТФ–каналов. Однако данные о возрастных изменениях функциональной активности КАТФ–каналов в сосудах головного мозга немногочисленны и противоречивы. В работе исследовались возрастные особенности изменения вклада КАТФ–каналов в поддержание базального тонуса и осуществление опосредованной ацетилхолином (АХ) дилатации пиальных артериальных сосудов крыс. С использованием метода прижизненной микрофотосъемки оценивали реакции пиальных артерий у крыс Wistar в возрасте 4 и 18 месяцев. Об изменении вклада КАТФ–каналов в поддержание базального тонуса судили по изменению числа сосудов, сузившихся в ответ на воздействие блокатора КАТФ–каналов (глибенкламид, 10 мкМ). Изменение вклада каналов в АХ-опосредованную дилатацию сосудов оценивали путем сравнения числа и степени дилатации артерий в ответ на действие ацетилхолин хлорида (АХ, 10-7 М, 5 мин) до и после применения блокатора КАТФ–каналов. Установлено, что старение сопровождается снижением вклада КАТФ–каналов в поддержание базального тонуса пиальных артериальных сосудов. Также с возрастом снижается функциональная активность АТФ–чувствительных калиевых каналов в дилатацию сосудов, и у 18 месячных крыс они практически не участвуют в осуществлении дилататорных реакций на воздействие АХ.
Литература
Huang Y, Hu D, Huang C, Nichols CG (2019) Genetic discovery of ATP-sensitive K+ channels in cardiovascular diseases. Circ Arrhythm Electrophysiol 12(5):e007322. https://doi.org/10.1161/CIRCEP.119.007322
Tykocki NR, Boerman EM, Jackson WF. (2017) Smooth muscle ion channels and regulation of vascular tone in resistance. Arteries and Arterioles. Compr Physiol 7(2):485–581. https://doi.org/10.1002/cphy.c160011
Syed AU, Koide M, Brayden JE, Wellman GC (2019) Tonic regulation of middle meningeal artery diameter by ATP–sensitive potassium channels. J Cereb Blood Flow Metab 39(4):670–679. https://doi.org/10.1177/0271678X17749392
Li Y, Aziz, Q, Anderson N, Ojake, L, Tinker A (2020) Endothelial ATP–sensitive potassium channel protects against the development of hypertension and atherosclerosis. Hypertension 76(3):776–784. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.15355
Armstead WM, Riley J, Cines D B, Higazi AA-R (2011) tPA contributes to impairment of ATP and Ca sensitive K channel mediated cerebrovasodilation after hypoxia/ischemia through upregulation of ERK MAPK. Brain Res 1376: 88–93. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2010.12.052
Грибанов АВ, Джос ЮС, Дерябина ИН, Депутат ИС, Емельянова ТВ. (2017) Старение головного мозга человека: морфофункциональные аспекты. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова 117(1–2):3–7. [Gribanov AV, Dzhos YUS, Deryabina IN, Deputat IS, Yemelianova TV (2017) An aging brain: morphofunctional aspects. J Neurology and Psychiatry 117(1–2):3–7. (In Russ)]. https://doi.org/10.17116/jnevro2017117123-7
Yang HQ, Subbotina E, Ramasamy R, Coetzee WA (2016) Cardiovascular KATP channels and advanced aging. Pathobiol Aging Age Relat Dis 6:32517. https://doi.org/10.3402/pba.v6.32517
Shvetsova AA, Gaynullina DK, Tarasova OS, Schubert R (2021) Remodeling of arterial tone regulation in postnatal development: focus on smooth muscle cell potassium channels. Int J Mol Sci 22(11):5413. https://doi.org/10.3390/ijms22115413
Шуваева ВН, Горшкова ОП (2018) Модуляция тонуса церебральных артерий ацетилхолином у крыс разных линий. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 104 (7): 807-816. [Shuvaeva VN, Gorshkova OP (2018) Modulation of the tone of the cerebral arteries with acetylcholine in rats of different lines. Russ J Physiol 104(7):807–816. (In Rus)]. https://doi.org/10.7868/S0869813918070067
Soltani N, Mohammadi E, Allahtavakoli M, Shamsizadeh A, Roohbakhsh A, Haghparast A (2016) Effects of dimethyl sulfoxid on neuronal response characteristics in deep layers of rat barrel cortex. Basic Clin Neurosci 7(3): 213–220. https://doi.org/10.15412/J.BCN.03070306
Nagao T, Ibayashi S, Sadoshima S, Fujii K, Fujii K, Ohya Y, Fujishima M (1996) Distribution and physiological roles of ATP-sensitive K+ channels in the vertebrobasilar system of the rabbit. Circ Res. 78(2):238–243. https://doi.org/ 10.1161/01.res.78.2.238
McPherson GA, Stork AP (1992) The resistance of some rat cerebral arteries to the vasorelaxant effect of cromakalim and other K+ channel openers. Br J Pharmacol 105(1):51–58. https://doi.org/ 10.1111/j.1476-5381.1992.tb14209.x
Gorshkova OP, Shuvaeva VN (2020) Agerelated changes in the role of calciumactivated potassium channels in acetylcholine mediated dilatation of pial arterial vessels in rats. J of Evolutionary Biochem and Physiol 56(2):145–152. https://doi.org/10.1134/S0022093020020064
Shekhar S, Liu R, Travis OK, Roman RJ, Fan F (2017) Cerebral autoregulation in hypertension and ischemic stroke: a mini review. J Pharm Sci Exp Pharmacol (1):21–27.
Gericke A, Sniatecki JJ, Mayer VG, Goloborodko E, Patzak A, Wess J, Pfeiffer N (2011) Role of M1, M3, and M5 muscarinic acetylcholine receptors in cholinergic dilation of small arteries studied with gene-targeted mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol 300(5):H1602–1608. https://doi.org/ 10.1152/ajpheart.00982.2010
Gendron ME, Thorin E, Perrault LP (2004) Loss of endothelial KATP channel-dependent, NO-mediated dilation of endocardial resistance coronary arteries in pigs with left ventricular hypertrophy. Br J Pharmacol 143(2):285–291. https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0705937
Hojs N, Strucl M, Cankar K (2009) The effect of glibenclamide on acetylcholine and sodium nitroprusside induced vasodilatation in human cutaneous microcirculation. Clin Physiol Funct Imaging 29:38–44.
Toyoda K, Fujii K, Ibayashi S, Kitazono T, Nagao T, Fujishima M (1997) Role of ATP-sensitive potassium channels in brain stem circulation during hypotension. Am J Physiol 273(3Pt2):H1342-H1346. https://doi.org/10.1152/ajpheart
Al-Karagholi MA-M, Sode M, Gozalov A, Ashina M (2019) The vascular effect of glibenclamide: A systematic review. Cephalalgia Reports. 2:1–13. https://doi.org/10.1177/2515816319884937
Iadecola C (2017) The neurovascular unit coming of age: a journey through neurovascular coupling in health and disease. Neuron 96:17–42. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.07.030
16Longden TA, Hill-Eubanks DC, Nelson MT (2016) Ion channel networks in the control of cerebral blood flow. J Cereb Blood Flow Metab 36:492–512. https://doi.org/10.1177/0271678X15616138.
Hariharan A, Weir N, Robertson C, He L, Betsholtz C, Longden TA (2020) The ion channel and GPCR toolkit of brain capillary pericytes. Front Cell Neurosci 14:601324. https://doi.org/10.3389/fncel.2020.601324
Foster MN, Coetzee WA. KATP (2016) Channels in the Cardiovascular System. Physiol Rev. 96(1):177–252. https://doi.org/10.1152/physrev.00003.2015
Barbagallo M, Veronese N, Dominguez LJ (2021) Magnesium in aging, health and diseases. Nutrients 13(2):463. https://doi.org/10.3390/nu13020463
Shao A, Lin D, Wang L, Tu S, Lenahan C, Zhang J (2020) Oxidative stress at the crossroads of aging, stroke and depression. Aging Dis 11(6):1537–1566. https://doi.org/10.14336/AD.2020.0225
Yu M, Zhang H, Wang B, Zhang Y, Zheng X, Shao B, Zhuge Q, Jin K (2021) Key signaling pathways in aging and potential interventions for healthy aging. Cells10(3):660. https://doi.org/10.3390/cells10030660
Hosford PS, Christie IN, Niranjan A, Aziz Q, Anderson N, Ang R, Lythgoe MF, Wells JA, Tinker A, Gourine AV (2019) A critical role for the ATP–sensitive potassium channel subunit KIR6.1 in the control of cerebral blood flow. J Cereb Blood Flow Metab. 39(10):2089–2095. https://doi.org/10.1177/0271678X18780602.