ИЗМЕНЕНИЕ ВКЛАДА IKCa-КАНАЛОВ В ПОДДЕРЖАНИЕ ТОНУСА И ДИЛАТАЦИЮ ПИАЛЬНЫХ АРТЕРИИЙ У СТАРЕЮЩИХ КРЫС
PDF

Ключевые слова

IKCa-калиевые каналы
ишемия головного мозга
пиальные артерии
эндотелиальная дисфункция

Как цитировать

Горшкова, О. П., & Соколова, И. Б. (2022). ИЗМЕНЕНИЕ ВКЛАДА IKCa-КАНАЛОВ В ПОДДЕРЖАНИЕ ТОНУСА И ДИЛАТАЦИЮ ПИАЛЬНЫХ АРТЕРИИЙ У СТАРЕЮЩИХ КРЫС. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 108(5), 636–648. https://doi.org/10.31857/S0869813922050065

Аннотация

В основе нарушения мозгового кровотока после ишемии/реперфузии (И/Р) может лежать эндотелиальная дисфункция, связанная с нарушением функциональной активности кальций-чувствительных калиевых каналов промежуточной проводимости (IКCa). Однако данные об изменениях функциональной активности IКCa-каналов в сосудах головного мозга после И/Р немногочисленны и противоречивы. Старение сопровождается изменением вклада IKCa-каналов в эндотелий-зависимую дилатацию мозговых сосудов, что может нарушать перфузию и ухудшать процессы восстановления мозгового кровотока после перенесенной ишемии. В работе исследовали изменение вклада IКCa-каналов в поддержание тонуса и опосредованную ацетилхолином дилатацию пиальных артерий крыс Спрег-Доули в возрасте 18 месяцев после перенесенной однократной И/Р (пережатие обеих сонных артерий с одновременным снижением и строгим поддержанием среднего АД на уровне 45 ± 2 мм рт. ст. на 12 мин). Исследование сосудов проводили через 7, 14 и 21 день после И/Р. С использованием метода прижизненной микрофотосъемки оценивали реакции артерий у крыс, перенесших ишемию, и ложнооперированных животных. Об изменении вклада IКCa-каналов в поддержание тонуса судили по изменению числа сосудов, сузившихся в ответ на воздействие блокатора IКCa-каналов (клотримазола, 10-7 М, 5 мин). Изменение вклада каналов в дилатацию сосудов оценивали путем сравнения числа и степени дилатации артерий в ответ на действие ацетилхолин хлорида (АХ, 10-7 М, 8 мин) до и после применения клотримазола. Установлено, что И/Р коры головного мозга у крыс в возрасте 18 месяцев приводит к уменьшению числа дилатаций пиальных артерий на воздействие АХ, которое сохраняется на протяжении первых 14 дней после ишемии. В этот отрезок постишемического периода вклад IKCa-каналов в поддержание тонуса пиальных артерий и АХ-опосредованную дилатацию также снижается. Снижение вклада IKCa-каналов в осуществление дилататорного ответа наблюдается уже через 7 дней после И/Р, а через 14 дней эти каналы практически не участвуют в АХ-опосредованной дилатации пиальных артерий. К 21-му дню после И/Р все исследованные процессы восстанавливаются.

https://doi.org/10.31857/S0869813922050065
PDF

Литература

Davis CM, Siler DA, Alkayed NJ (2011) Endothelium-derived hyperpolarizing factor in the brain: influence of sex, vessel size and disease state. Womens Health (Lond) 7(3):293–303. https://doi.org/ 10.2217/whe.11.26

Ma J, Ma Y, Shuaib A, Winship IR (2020) Impaired collateral flow in pial arterioles of aged rats during ischemic stroke. Transl Stroke Res 11(2):243–253. https://doi.org/ 10.1007/s12975-019-00710-1

Yang Q, He GW, Underwood MJ, Yu CM (2016) Cellular and molecular mechanisms of endothelial ischemia/reperfusion injury: perspectives and implications for postischemic myocardial protection. Am J Transl Res 8(2):765–777.

Goto K, Ohtsubo T, Kitazono T (2018) Endothelium-dependent hyperpolarization (EDH) in hypertension: The role of endothelial ion channels. Int J Mol Sci 19(1): 315. https://doi.org/ 10.3390/ijms19010315

Tano JY, Gollasch M (2014) Calcium-activated potassium channels in ischemia reperfusion: a brief update. Front Physiol 5:381. https://doi.org/ 10.3389/fphys.2014.00381

Hakim MA, Chum PP, Buchholz JN, Behringer EJ (2020) Aging alters cerebrovascular endothelial GPCR and K+ channel function: divergent role of biological sex. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 75(11):2064–2073. https://doi.org/ 10.1093/gerona/glz275

Garland CJ, Bagher P, Powell C, Ye X, Lemmey HAL, Borysova L, Dora KA (2017) Voltage-dependent Ca2+ entry into smooth muscle during contraction promotes endothelium-mediated feedback vasodilationin arterioles. Sci Signal 10: eall3806. https://doi.org/ doi: 10.1126/scisignal.aal3806

Dong P, Zhao J, Zhang Y, Dong J, Zhang L, Li D, Li L, Zhang X, Yang B, Lei W (2014) Aging causes exacerbated ischemic brain injury and failure of sevoflurane post-conditioning: role of B-cell lymphoma-2. Neuroscience 275:2–11. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2014.05.064

Tang Y, Wang L, Wang J, Lin X, Wang Y, Jin K, Yang GY (2016) Ischemia-induced angiogenesis is attenuated in aged rats. Aging Dis 7:326–335. https://doi.org/10.14336/AD.2015.1125

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 Evol Biochem Physiol 56(2):145–152. https://doi.org/10.1134/S0022093020020064

Izzo C, Carrizzo A, Alfano A, Virtuoso N, Capunzo M, Calabrese M, De Simone E, Sciarretta S, Frati G, Oliveti M, Damato A, Ambrosio M, De Caro F, Remondelli P, Vecchione C (2018) The impact of aging on cardio and cerebrovascular diseases. Int J Mol Sci 19(2):481. https://doi.org/ 10.3390/ijms19020481

Winship IR (2015) Cerebral collaterals and collateral therapeutics for acute ischemic stroke. Microcirculation 22(3):228–236. https://doi.org/ 10.1111/micc.12177

Van der Worp HB, Van Gijn J (2007) Acute ischemic stroke. New England J Med 357(6): 572–579. https://doi.org/ 10.1056/NEJMcp072057

Lensman M, Korzhevskii D, Mourovets VO, Kostkin V, Izvarina N, Perasso L, Gandolfo C, Otellin V, Polenov S, Balestrino M (2006) Intracerebroventricular administration of creatine protects against damage by global cerebral ischemia in rat. Brain Res 1114 (1): 187–194. https://doi.org/ 10.1016/j.brainres.2006.06.103

Behringer EJ, Hakim MA (2019) Functional interaction among KCa and TRP channels for cardiovascular physiology: modern perspectives on aging and chronic disease. Int J Mol Sci 20(6):1380. https://doi.org/ 10.3390/ijms20061380

Cipolla MJ, Smith J, Kohlmeyer MM, Godfrey JA (2009) SKCa and IKCa channels, myogenic tone, and vasodilator responses in middle cerebral arteries and parenchymal arterioles: effect of ischemia and reperfusion. Stroke 40(4):1451–1457. https://doi.org/ 10.1161/STROKEAHA.108.535435

Shimokawa H, Yasutake H, Fujii K, Owada MK, Nakaike R, Fukumoto Y, Takayanagi T, Nagao T, Egashira K, Fujishima M, Takeshita A. (1996) The importance of the hyperpolarizing mechanism increases as the vessel size decreases in endothelium-dependent relaxations in rat mesenteric circulation. J Cardiovasc Pharmacol 28(5):703–711. https:|//doi.org/ 10.1097/00005344-199611000-00014. PMID: 8945685

Горшкова ОП, Шуваева ВН, Ленцман МВ, Артемьева АИ (2016) Постишемические изменения вазомоторной функции эндотелия. Совр пробл науки и образов 5. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=25270 (дата обращения: 09.01.2022). [Gorshkova OP, Shuvaeva VN, Lentsman MV, Artemyeva AI (2016) Postischemic changes in the vasomotor function of the endothelium. Modern Probl Sci and Educat 5. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=25270 (accessed: 09.01.2022). (In Russ)].

Dabertrand F, Nelson MT, Brayden JE (2012) Acidosis dilates brain parenchymal arterioles by conversion of calcium waves to sparks to activate BK channels. Circ Res 110(2):285–294 https://doi.org/ 10.1161/CIRCRESAHA.111.258145

Li Y, Lapina N, Weinzierl N, Schilling L (2018) Enhancement of bradykinin-induced relaxation by focal brain ischemia in the rat middle cerebral artery: receptor expression upregulation and activation of multiple pathways. PLoS One 13(6):e0198553. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0198553

Marrelli SP (2002) Altered endothelial Ca2+ regulation after ischemia/reperfusion produces potentiated endothelium-derived hyperpolarizing factor-mediated dilations. Stroke 33(9):2285–2291. https://doi.org/ 10.1161/01.str.0000027439.61501.39

Palomares SM, Cipolla MJ (2011) Vascular protection following cerebral ischemia and reperfusion. J Neurol Neurophysiol 2011:S1-004. https://doi.org/ 10.4172/2155-9562.s1-004

Wulff H, Gutman GA, Cahalan MD, Chandy KG (2001) Delineation of the clotrimazole/TRAM-34 binding site on the intermediate conductance calcium-activated potassium channel, IKCa1. J Biol Chem 276:32040-5. http://dx.doi.org/10.1074/jbc.M105231200

Cipolla MJ, Bullinger LV (2008) Reactivity of brain parenchymal arterioles after ischemia and reperfusion. Microcirculation 15(6):495–501. https://doi.org/ 10.1080/10739680801986742

Kalogeris T, Baines CP, Krenz M, Korthuis RJ (2016) Ischemia/reperfusion. Compr Physiol 7(1):113-170. https://doi.org/ 10.1002/cphy.c160006

Sonkusare SK, Dalsgaard T, Bonev AD, Nelson MT (2016) Inward rectifier potassium (Kir2.1) channels as end-stage boosters of endothelium-dependent vasodilators. J Physiol 594(12):3271–3285. https://doi.org/ 10.1113/JP271652

Dora KA, Gallagher NT, McNeish A, Garland CJ (2008) Modulation of endothelial cell KCa3.1 channels during endothelium-derived hyperpolarizing factor signaling in mesenteric resistance arteries. Circ Res 102:1247–1255. https://doi.org/ 10.1161/CIRCRESAHA.108.172379

Mozaffari MS, Liu JY, Abebe W, Baban B (2013) Mechanisms of load dependency of myocardial ischemia reperfusion injury. Am J Cardiovasc Dis 3(4):180–196.

Behringer EJ, Shaw R.L, Westcott EB, Socha MJ, Segal SS (2013) Aging impairs electrical conduction along endothelium of resistance arteries through enhanced Ca2+-activated K+ channel activation. Arterioscler Thromb Vasc Biol 33(8): 1892–1901. https:|//doi.org/ 10.1161/ATVBAHA.113.301514