УЧАСТИЕ АЦЕТИЛХОЛИНА И Na+,K+-АТФазы В РЕГУЛЯЦИИ РОСТА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ КУРИНОГО ЭМБРИОНА
PDF

Ключевые слова

органотипическая культура ткани
скелетная мышца
ацетилхолин
никотиновый холинорецептор
Na ,K -АТФаза
оуабаин

Как цитировать

Лопатина, Е. В., Гавриченко, А. В., & Пасатецкая, Н. А. (2023). УЧАСТИЕ АЦЕТИЛХОЛИНА И Na+,K+-АТФазы В РЕГУЛЯЦИИ РОСТА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ КУРИНОГО ЭМБРИОНА. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 109(2), 229–240. https://doi.org/10.31857/S0869813923020073

Аннотация

В последнее время все большее внимание уделяется обсуждению трофической функции нервной системы и ее участию в запуске сигнальных каскадов, регулирующих клеточный метаболизм. В работе оценивали роль ацетилхолина и Na+,K+-АТФазы в регуляции роста скелетных мышц 10-12-дневных куриных эмбрионов в условиях органотипической культуры ткани. Максимальный трофотропный эффект ацетилхолин проявлял в концентрации 10-8 М. Ингибиторный анализ доказал участие никотиновых холинорецепторов в этом эффекте. Оуабаин дозозависимо регулировал рост эксплантатов ткани скелетной мышцы куриных эмбрионов. В концентрациях, сопоставимых с эндогенными, гликозид стимулировал рост экспериментальных эксплантатов на 33% по сравнению с контрольным значением. Обнаружены миотоксические свойства оуабаина в диапазоне концентраций 10-6 - 10-4 М. Ацетилхолин устранял миотоксический эффект оуабаина (10-6 М) как прямо, действуя на Na+,K+-АТФазу, так и рецептор-опосредовано через никотиновый холинорецептор.

https://doi.org/10.31857/S0869813923020073
PDF

Литература

Malomouzh AI, Nikolsky EE (2018) Modern concepts of cholinergic neurotransmission at the motor synapse. Biochemistry (Moscow) Suppl Series A Membrane and Cell Biology 12 (3): 209–222. https://doi.org/10.1134/S1990747818030078

Mitchell JF, Silver A (1963) The spontaneous release of acetylcholine from the denervated hemidiaphragm of the rat. J Physiol 165(1): 117–129. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1963.sp007046.

Kubasov IV, Krivoi II, Lopatina E V (1994) Effect of exogenous acetylcholine on neuromuscular transmission in the stimulated rat diaphragm. Bull Exp Biol Med 118(5): 1153–1155. https://doi.org/10.1007/BF02444610

Кривой ИИ, Кубасов ИВ, Лопатина ЕВ (1994) Исследование восстановления работоспособности утомляемой диафрагмы крысы после применения экзогенного ацетилхолина. Физиол журн им ИМ Сеченова. 80(9): 61–66. [Krivoi II, Kubasov IV, Lopatina EV (1994) A study of recovery of working ability of the fatugued rat diaphragm after application of exogenous acetylcholine. Physiol J IM Sechenov 80(9): 61–66. (In Russ)].

Кубасов ИВ, Кривой ИИ, Лопатина ЕВ (1994) Исследование влияния экзогенного ацетилхолина на эффективность нервно-мышечной передачи в утомляемой диафрагме крысы. Бюл экспер биол мед 118(11): 457–459. [Kubasov IV, Krivoj II, Lopatina EV (1994) Investigation of the effect of exogenous acetylcholine on the effectiveness of neuromuscular transmission in the fatigued rat diaphragm Bjull jeksper biol med 118(11): 457–459. (In Russ)].

Kubasov IV, Krivoi II, Lopatina EV (1997) The role of Na+, K+-ATPase in the presynaptic aftereffect of exogenous acetylcholine in the rat diaphragm. Bull Exp Biol Med 123(5): 531–534. https://doi.org/ 10.1007/BF02445319

Krivoi II, Kravtsova VV, Lopatina EV (2000) Hyperpolarizing effect of acetylcholine in the skeletal muscle with different types of muscle fibers. J Evol Biochem Physiol 36(4): 491–494. https://doi.org/10.1007/BF02737001

Кривой ИИ, Лопатина ЕВ, Кравцова ВВ (2001) Роль К+-каналов и Na+,K+-АТФазы в гиперполяризации мембраны скелетных мышечных волокон, вызываемой ацетилхолином. Биол мембр 18(21): 10–15. [Krivoi II, Lopatina EV, Kravtsova VV (2001) Role of K+ channels and Na+,K+-ATPase in acetylcholine-induced hyperpolarization of skeletal muscle fibres. Biol Membr 18(1): 10–15. (In Russ)].

Nikolsky EE, Zemková H, Voronin VA, Vyskocil F (1994) Role of non-quantal acetylcholine release in surplus polarization of mouse diaphragm fibres at the endplate zone. J Physiol 477 (Pt 3): 497–502. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1994.sp020210

Hamlyn JM, Blaustein MP, Bova S, DuCharme DW, Harris DW, Mandel F, Mathews WR, Ludens JH (1991) Identification and characterization of a ouabain-like compound from human plasma. Proc Natl Acad Sci U S A 88(14): 6259–6263. https://doi.org/10.1073/pnas.88.14.6259

Blaustein MP, Hamlyn JM (2020) Ouabain, Endogenous Ouabain and Ouabain-like Factors: The Na+ Pump/Ouabain Receptor, its linkage to NCX, and its Myriad Functions. Cell Calcium 86: 102159. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2020.102159

Schoner W, Scheiner-Bobis G (2007) Endogenous and exogenous cardiac glycosides and their mechanisms of action. Am J Cardiovasc Drugs 7(3): 173–189. https://doi.org/10.2165/00129784-200707030-00004

Akera TT, Brody M (1976) Inotropic action of digitalis and ion transport. Life Sci 18(2): 135–144. https://doi.org/10.1016/0024-3205(76)90017-5

Dobretsov M, Stimers JR (2005) Neuronal function and alpha3 isoform of the Na/K-ATPase. Front Biosci10: 2373–2396. https://doi.org/10.2741/1704

Cherniavsky LM, Karlish SJ, Garty H (2015) Cardiac glycosides induced toxicity in human cells expressing α1-, α2-, or α3-isoforms of Na-K-ATPase. Am J Physiol Cell Physiol 309(2): 126–135. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00089.2015

Лазарев НВ (ред) (1961) Руководство по фармакологии. В 2т. М. Медгиз. [Lazarev NV (red) (1961) Manual of Pharmacology. In 2 V. M. Medgiz. (In Russ)].

Cui X, Xie Z (2017) Protein Interaction and Na/K-ATPase-Mediated Signal Transduction. Molecules 22(6): 1–20. https://doi.org/10.3390/molecules22060990

Yu H, Cui X, Zhang J, Xie JX, Banerjee M, Pierre SV, Xie Z (2018) Heterogeneity of signal transduction by Na-K-ATPase alpha-isoforms: role of Src interaction. Am J Physiol Cell Physiol 314(2): 202–210. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00124.2017

Li Z, Cai T, Tian J, Xie J, Zhao X, Liu L, Shapiro JI, Xie Z (2009) NaKtide, a Na/K-ATPase-derived peptide Src inhibitor, antagonizes ouabain-activated signal transduction in cultured cells. J Biol Chemi 284(31): 21066–21076. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.013821

Wang Y, Ye Q, Liu C, Xie JX, Yan Y, Lai F, Duan Q, Li X, Tian J, Xie Z (2014) Involvement of Na/K-ATPase in hydrogen peroxide-induced activation of the Src/ERK pathway in LLC-PK1 cells. Free Rad Biol Med 71(31): 415–426. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2014.03.036

Heiny JA, Kravtsova VV, Mandel F, Radzyukevich TL, Benziane B, Prokofiev AV, Pedersen SE, Chibalin AV, Krivoi II (2010) The nicotinic acetylcholine receptor and the Na,K-ATPase α2isoform interact to regulate membrane electrogenesis in skeletal muscle. J Biol Chem 285: 28614–28626. https://doi.org/10.1074/jbc.M110.150961

Chibalin AV, Heiny JA, Benziane B, Prokofiev AV, Vasiliev AN, Kravtsova VV, Krivoi II (2012) Chronic nicotine exposure modifies skeletal muscle Na,K-ATPase activity through its interaction with the nicotinic acetylcholine receptor and phospholemman. PLoS One 7: e33719. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0033719

Xie Z., Xie J (2015) The Na/K-ATPase-mediated signal transduction as a target for new drug development. Front Biosci 10: 3100–3109. https://doi.org/10.2741/1766

Nikolsky EE, Oranska TI, Vyskocil F (1996) Nonquantal acetylcholine release in the mouse diaphragm after phrenic nerve crush and during recovery. Exp Physiol 81(3): 341–348. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1996.sp003938

Krivoi II, Drabkina TM, Kravtsova VV, Vasiliev AN, Eaton MJ, Skatchkov SN, Mandel F (2006) On the functional interaction between nicotinic acetylcholine receptor and Na+,K+-ATPase. Pflüg Arch Eur J Physiol 452(6): 756–765. https://doi.org/10.1007/s00424-006-0081-6

Cisterna BA, Vargas AA, Puebla C (2020) Active acetylcholine receptors prevent the atrophy of skeletal muscles and favor reinnervation. Nat Commun 11(1): 1073. https://doi.org/10.1038/s41467-019-14063-8

Xie Z, Askari A (2002) Na+/K+-ATPase as a signal transducer Eur J Biochem 269: 2434–2439. https://doi.org/10.1046/j.1432-1033.2002.02910.x

Lopatina EV, Kipenko AV, Pasatetskaya N, Penniyaynen VA, Krylov BV (2016) Modulation of the transducer function of Na+,K+-ATPase: new mechanism of heart remodeling. Canad J Physiol Pharmacol 94(10): 1110–1116. https://doi.org/10.1139/cjpp-2015-0577

Lopatina EV, Karetsky AV, Penniyaynen VA, Vinogradova TV (2008) Role of cardiac glycosides in regulation of the growth of retinal tissue explants. Bull Exp Biol Med 146(12): 651–653. https://doi.org/10.1007/s10517-009-0384-7

Pennijajnen VA, Lopatina EV (2005) Role of Na/K-ATPase in regulation of neurite growth in sensory neurons. Bull Exp Biol Med 139(2): 190–192. https://doi.org/10.1007/s10517-005-0244-z

Маломуж АИ, Никольский ЕЕ (2010) Неквантовое освобождение медиатора: миф или реальность? Успехи физиол наук 41(2): 27–43. [Malomouzh AI, Nikolsky EE (2010) Non-quantal mediator release: myth or reality? Uspekhi Fiziol Nauk 41(2): 27–43. (In Russ)].

Vyskocil F, Vrbova G (1993) Non-quantal release of acetylcholine affects polyneuronal innervation on developing rat muscle fibres. Eur J Neurosci 5: 1677–1683. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.1993.tb00235.x

Lopatina EV, Pennijajnen VA, Zajka AA (2005) Regulatory Role of Na,K-ATPase in the Growth of Heart Tissue Explants in Organotypic Culture. Bull Exp Biol Med 140(8): 150–153. https://doi.org/10.1007/s10517-005-0440-x

Kotova O, Al-Khalili L, Talia S, Hooke C, Fedorova OV, Bagrov AY, Chibalin AV (2006) Cardiotonic steroids stimulate glycogen synthesis in human skeletal muscle cells via a Src- and ERK1/2-dependent mechanism. J Biol Chem 281(29): 20085–20094. https://doi.org/10.1074/jbc.M601577200

Pirkmajer S, Bezjak K, Matkovic U, Dolinar K, Jiang LQ, Mis K, Gros K, Milovanova K, Pirkmajer KP, Mars T, Kapilevich L, Chibalin AV (2020) Ouabain Suppresses IL-6/STAT3 Signaling and Promotes Cytokine Secretion in Cultured Skeletal Muscle Cells. Front Physiol 11: 1–50. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.566584. eCollection 2020

Oliveira TN, Possidonio AC, Soares CP, Ayres R, Costa ML, Quintas LE, Mermelstein C (2015) The role of Na+/K+-ATPase during chick skeletal myogenesis. PLoS One 10(3): e0120940. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0120940

Kravtsova VV, Matchkov VV, Bouzinova EV, Vasiliev AN, Razgovorova IA, Heiny JA, Krivoi II (2015) Isoform-specific Na,K-ATPase alterations precede disuse-induced atrophy of rat soleus muscle. Bio Med Res Int 2015: 1–11. https://doi.org/10.1155/2015/720172

Лопатина ЕВ, Поляков ЮИ (2011) Синтетический аналгетик аноцептин: результаты доклинических и клинических исследований. Эфферентная терапия 17(3): 79–81. [Lopatina EV, Poljakov JuI (2011) Synthetic analgesic anoceptin: results of preclinical and clinical studies]. Jefferent Terapija 17(3): 79–81. (In Russ)].