научная статья по теме СОДЕРЖАНИЕ ДЕСМИНА И АЛЬФА-АКТИНИНА-1 В КАМБАЛОВИДНОЙ МЫШЦЕ ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ 7-СУТОЧНОЙ “СУХОЙ” ИММЕРСИИ Математика

Текст научной статьи на тему «СОДЕРЖАНИЕ ДЕСМИНА И АЛЬФА-АКТИНИНА-1 В КАМБАЛОВИДНОЙ МЫШЦЕ ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ 7-СУТОЧНОЙ “СУХОЙ” ИММЕРСИИ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 436, № 5, с. 709-711

ФИЗИОЛОГИЯ

УДК 576.3

СОДЕРЖАНИЕ ДЕСМИНА И АЛЬФА-АКТИНИНА-1 В КАМБАЛОВИДНОЙ МЫШЦЕ ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ 7-СУТОЧНОЙ "СУХОЙ" ИММЕРСИИ

© 2011 г. И. В. Огнева, Б. С. Шенкман, член-корреспондент РАН И. Б. Козловская

Поступило 22.06.2010 г.

Снижение функциональных возможностей мышечной системы в условиях гравитационной разгрузки, особенно при длительном пребывании в невесомости, связано в значительной мере с изменением структуры мышечных волокон и их атрофией [5].

Определение поперечной жесткости различных участков мышечного волокна позволяет определить состояние локальных структур как на уровне сократительного аппарата, так и сарколеммы [6]. Ранее проведенные подобным образом исследования воздействия семисуточной "сухой" иммерсии на состояние волокон камбаловидной мышцы человека [7] показали, что изменения сократительного аппарата можно предотвратить путем применения компенсатора опорной разгрузки, разработанного И.Б. Козловской и соавторами [10]. Менее эффективным способом является применение электромиостимуляции.

Несмотря на то, что основную функциональную нагрузку несет на себе именно сократительный аппарат, мы обратили внимание на изменения поперечной жесткости сарколеммы. Интерес к сарколемме мышечного волокна связан прежде всего с тем, что именно там локализуется целый ряд белков, например, комплекс фокально-адгезивной киназы, интегрины и т.д., играющих сигнальную роль в механизме запуска адаптационных изменений в волокне. Кроме того, структурные изменения поперечных компонентов мышечного волокна могут и не вносить свой вклад в его функциональные характеристики, однако могут являться маркёром ранних деградационных изменений на клеточном уровне. Более того, существование целого ряда данных, свидетельствующих о важной и прежде всего сигнальной [3, 4, 9] роли таких белков, как альфа-актинин-1 и десмин, позволяет предположить их значение в снижении функциональных возможностей мышечного волокна и тонуса мышцы в целом.

Институт медико-биологических проблем Российской Академии наук, Москва

В связи с вышеизложенным целью данной работы было определение содержания десмина и альфа-актинина-1 в биоптатах мышечной ткани испытуемых в эксперименте семисуточная "сухая" иммерсия человека, проведенном под руководством члена-корреспондента РАН И. Б. Козловской в 2008 г. в Институте медико-биологических проблем РАН.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Методика проведения данного эксперимента подробно описана ранее [7]. Исследования проводили с участием здоровых добровольцев-мужчин в возрасте 20—30 лет с массой тела 60—80 кг (12 человек). Испытуемый в течение 7 суток находился в условиях сухой иммерсии и был отделен от воды, имевшей температуру 33°С, водонепроницаемой пленкой.

Испытуемые были разделены на 3 группы:

1) "чистая иммерсия" — группа, находящаяся в условиях "чистой" иммерсии;

2) "КОР" — группа в условиях иммерсионного воздействия вместе с применением компенсатора опорной разгрузки (совместная разработка Института медико-биологических проблем РАН и ООО "Звезда"), который использовался для стимуляции опорных зон стоп. Действующим фактором КОР являются импульсы давления на тело, равные 0.20 ± 0.15 кг/см2, в зонах скопления телец Фатер—Пачини. В комплект КОР входили пнев-мостельки, размещенные в фиксирующей обуви, которые и передают импульсы давления на тело. В иммерсии стимуляцию производили 6 раз по 20 мин каждого часа в режимах: 10 мин стимуляции в режиме медленной ходьбы (75 шаг/мин) и 10 мин стимуляции в режиме быстрой ходьбы (120 шаг/мин);

3) "электростимуляция" — группа иммерсионного воздействия с применением высокочастотной электромиостимуляции. Тренировочная программа состояла из изотонических сокращений мышц нижних конечностей. Макет стимулятора представлял собой источник переменного

710

ОГНЕВА и др.

Содержание десмина, % от

преиммерсионного уровня

Рис. 1. Изменение содержания десмина в камбало-видной мышце человека в условиях гравитационной разгрузки в эксперименте 7-суточная сухая иммерсия; 1 — чистая иммерсия, 2 — КОР, 3 — электростимуляция; * — р < 0.05 по сравнению с фоновым преим-мерсионным значением, $ — р < 0.05 по сравнению со значением в группе чистая иммерсия.

синусоидального тока звуковой (несущей) частоты 2000 Гц, прерываемого прямоугольными импульсами с частотой 50 Гц (полная амплитуда модуляции) и длительностью 10 с. При тестировании добровольцев угол в коленном суставе составлял 180°, в голеностопном — порядка 130°. Тренировочная процедура состояла из 10 повторных стимуляций, каждая в режиме 10-секундной стимуляции и 50-секундного отдыха, проводимых в течение пяти дней.

Для определения содержания белков в образцах мышечной ткани т. 8о1еш брали биопробы из этой мышцы методом пункционной биопсии по Бергстрему.

Все испытуемые были предупреждены об условиях эксперимента и дали письменное информированное согласие на участие в нем в соответствии с Хельсинкской Декларацией и нормами российского и международного права. Методика проведения сухой иммерсии и все медицинские процедуры одобрены комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ Института медико-биологических проблем Российской Академии наук.

Определение содержания цитоскелетных белков

Для определения содержания цитоскелетных белков использовали гель-электрофорез с последующим иммуноблоттингом на нитроцеллюлоз-ной мембране. Денатурирующий электрофорез в полиакриламидном геле проводили по методу Лэмли, используя двухкомпонентную систему, состоящую из 6% концентрирующего геля и 12% — разделяющего геля, перенос на нитроцеллюлоз-ную мембрану — по методу [9].

Для определения десмина, белка с молекулярной массой (ММ) 55 кДа, в качестве первичных

антител использовали моноклональные антитела на основе иммуноглобулинов мыши ("Sigma", Германия) в разведении 1 : 200. Для определения содержания альфа-актинина-1, белка с ММ 93 кДа, в качестве первичных антител использовали моноклональные антитела на основе иммуноглобулинов мыши ("Sigma", Германия) в разведении 1 : 125.

При выявлении всех исследуемых белков в качестве вторичных антител были биотинилиро-ванные козьи антитела против IgG мышей ("Sigma", Германия) в разведении 1 : 6000. Далее мембраны обрабатывали раствором стрептавидина, конъюгированного с пероксидазой хрена ("Sigma", Германия) в разведении 1 : 10000. Белковые полосы выявляли с помощью 3,3'-диаминобензи-дина ("Merck", США).

Статистический анализ

Все полученные в ходе экспериментов данные представляли в виде M ± m, где М — среднее значение оцениваемой величины, m — стандартная ошибка среднего значения. Сравнивали между собой значения измеряемого параметра до и после сухой иммерсии, применяя для оценки достоверности полученных различий 2-Way-ANOVA с последующим постхоковским i-тестом для оценки достоверности различий.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В группе чистая иммерсия содержание десми-на (рис. 1) снижено относительно преиммерсионного уровня на 20% (p < 0.05). В группе КОР содержание десмина увеличивается относительно преиммерсионного контроля на 19% и достоверно превышает значения в группе без применения протекторных средств. В группе электростимуляция уровень десмина не отличается от фонового, но так же, как и в группе КОР, выше, чем в группе чистая иммерсия.

Изменение содержания альфа-актинина-1 в цитоплазматической фракции белка после семи-суточной сухой иммерсии (рис. 2) было аналогичным во всех группах как с применением протекторных воздействий, так и без них. Так, в группе чистая иммерсия содержание альфа-актинина-1 относительно фонового преиммерсионного уровня снижалось на 12%, в группе КОР — на 11%, в группе электростимуляция — на 18%.

ОБСУЖДЕНИЕ

Согласно полученным ранее данным [7, 11], в группе чистая иммерсия наблюдались наиболее выраженные как функциональные, так и структурные изменения волокон камбаловидной мышцы. В группе КОР отсутствовало снижение функ-

СОДЕРЖАНИЕ ДЕСМИНА И АЛЬФА-АКТИНИНА-1

711

циональных характеристик, однако достоверное снижение коэффициента Хилла при анализе кальциевой чувствительности позволяло предполагать, что некоторые, пока незначительные структурные изменения все же имеют место. Тенденция к снижению максимальной силы сокращения в группе электростимуляция на фоне неизменного объема сократительного аппарата и кальциевой чувствительности свидетельствует о том, что происходящие в волокне изменения имеют принципиально иной характер, нежели в группе КОР, и ведут к более глубоким изменениям. Вполне согласовывались с функциональными данными и результаты измерения поперечной жесткости сократительного аппарата, которая использовалась как подход к оценке структурных изменений различных компартментов волокна, в том числе и сарколеммы.

В расслабленном состоянии происходило снижение поперечной жесткости сарколеммы во всех группах исследования вне зависимости от протекторных воздействий. По аналогии с результатами [2], возникло предположение, что подобный эффект может быть связан с деструктуризацией подмембранного цитоскелета, вызванной как деполимеризацией актиновых филаментов, так и отделением от белков субсарколеммального актина, например, альфа-актинина-1. Полученные в этом исследовании результаты свидетельствуют о том, что содержание альфа-актинина-1 снижается вне зависимости от группы испытуемых, и это вполне согласуется с вышеописанным изменением поперечной жесткости сарколеммы.

Тем не менее при активации сокращения поперечная жесткость сарколеммы в группе электростимуляция не отличалась от фоновых значений, а в группе КОР даже превышала их. Поскольку в сарколемме отсутствуют собственные активные сократительные элементы, то можно полагать, что изменения поперечной жесткости сарколеммы при активации сокращения связаны с передачей напряжения с сократительного аппарата, и по-видимому, через белки, ориентированные перпендикулярно продольной оси мышечного волокна [4]. Наиболее вероятным кандидатом на эту роль представляется десмин [1], содержание которого и было оценено. Содержание десмина в группе КОР несколько превышало преиммерсионный уровень, что, возможно, объясняет с

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком