БИОФИЗИКА, 2010, том 55, вып.3, c.493-495
БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК 577.3
ТРАБЕКУЛЫ И МЕЖТРАБЕКУЛЯРНАЯ ТКАНЬ В ПPОЦЕССЕ СОКРАЩЕНИЯ ПРЕДСЕРДИЯ СЕРДЦА ЛЯГУШКИ П Р И ПОНИЖЕНИИ ТЕМПЕРАТУР Ы И КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ НАТРИЯ В РАСТВОРЕ
© 2010 г. Л.М. Чайлахян, В.И. Поротиков, Б.И. Медведев,
А.А. Катаев*, А.М. Хохлов**
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290, ПущиноМосковской области; *Институт биофизики клетки РАН, 142290, Пущино Московской области; ** Институт биологического приборостроения РАН, 142290, Пущино Московской области
Поступила в р едакцию 24.12.09 г.
Получены данные, хар актеризующие кинетику процесса сокр ащения трабекул и межтрабеку-ляр ной ткани. Сделан вывод, что тр абекулы могут действовать как пр оводники/передатчики процесса сокращения миокарда и игр ать ведущую р оль в данном процессе, в то время как функциональная роль межтр абекуляр ной ткани вторична и более пассивна и со стоит в оптимизации и поддержке процесса сокращения.
Ключевые слова: предсердие лягушки, трабекулы, межтрабекулярная ткань.
В ранних работах [1-7] исследователи, изучая нарушения режимов работы сердца, уделяли большое внимание пространственно-временным параметрам процесса возбуждения. В более поздних работах [8,9] исследователи акцентировали свое внимание на получении возможно большего числа характеристик и сведений о пространственно-временной динамике процесса сокращения, что способствовало его лучшему пониманию.
Настоящая работа посвящена исследованию трабекул и межтрабекулярных тканей в процессе сокращения предсердия сердца лягушки при понижении температуры и концентрации ионов натрия в инкубационном растворе.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Лягушку (Rana temporaria) обездвиживали, перерезали кровеносные сосуды у сердца, переносили сердце в чашку Петри и закрепляли на резиновой подложке, эластичность которой соответствовала требованиям поставленной задачи. Использовали раствор Рингера с вдвое сниженной конценрацией ионов натрия. Сокращения регистрировали в изотоническом режиме при пониженной температуре (12°С) с помощью телевизионной камеры DSR-TRV-11E (Sony, Япония), оснащенной объективом для макровидеосъемки «Карл Цейс Variosonnar», фокусное расстояние 3,3-33 мм, частота съемки 25 кадров в секунду. Обработку результатов проводили с использованием ряда компьютерных про-
грамм. Программу AVIEdit 3.0 применяли для раскладки видеофильма на кадры, c помощью программы tpsDig 1.4 оцифровывали длину и толщину трабекулы, а программу Origin 6 использовали для построения графиков и для статистической обработки.
Чтобы используемый нами метод видеорегистрации позволил четко фиксировать динамику пространственного распространения волны сокращения, были подобраны специальные экспериментальные условия - понижение температуры инкубационной среды с 22 до 12°C и снижение вдвое концентрации ионов натрия. При этих условиях более чем в два раза уменьшалась частота сокращений, а также скорость распространения волны сокращения миокарда.
В каждом опыте на эндокардиальной стороне развернутого предсердия лягушки выбирали фрагмент (рис. 1), где имелись трабекулы достаточно однородные по толщине со сравнительно четкими боковыми границами и участок межтрабекулярной ткани, попадавшие в поле зрения видеокамеры. Проводили юстировку осветительной системы, центрировали и фокусировали видеокамеру так, чтобы в кадре одновременно присутствовали участки трабекул и межтрабекулярной ткани с линиями, помеченными цифрами 1,2,3. Затем осуществляли видеосъемку многих десятков циклов сердечного сокращения с записью видеофайлов в память компьютера. В результате накапливали многие сотни кадров, на которых одновременно
494
ЧАЙЛАХЯН и др.
Pис. 1. Фотофрагмент предсердия сердца лягушки. Изменение толщины трабекулы и межтрабекуляр-ного расстояния в пр оцессе сокр ащения пр ед сер дия лягушки. Стр елками и цифр ами отмечены участки (1, 2, 3), на которых производили измерения.
пр исутствовали участки, содержащие тр абекулы и межтр абекулярную ткань в пр оцессе пр о -текания множества сердечных циклов. Дальнейший анализ полученных в каждом опыте экспериментальных данных на указанных участках проводили с помощью упомянутых выше специальных компьютерных программ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Известно [9], что пр оцесс сокр ащения тр а -бекулы сопровождается локальным утолщени-
ем, перемещающимся по ее длине, и что динамика изменения толщины тр абекулы в пр оцессе протекания сердечных циклов при одновременном снятии информации с нескольких разных достаточно удаленных друг от друга участков тр абекулы отр ажает динамику ра спр о стр анения волны сокр ащения вдоль тр абекулы. Это позволяет в дальнейшем вычислять скор о сть ра с-пр о стр анения и длину волны сокр ащения по т р абекуле.
В данном исследовании были получены статистически обработанные кривые изменения толщины тр абекулы в пр оцессе сердечного цикла (р ис. 2а), полно стью подобные полученным ранее в работе [10], что подтверждает воспроизводимость описанного ранее эффекта. Эти кривые характеризуются тем, что их максимумы перемещаются по временной шкале, принимая зна-чения (0,6; 0,77; 0,9 с) пр и пер еходе пр оцесса сокр ащения по тр абекуле чер ез уча стки 3, 2, 1.
Пр и пер еходе к межтр абекулярной ткани статистически обработанные кривые изменения межтр абекуляр ных р асстояний для участков 3, 2, 1 (рис. 2б) имеют такую же форму, как и к р ивые, п р иведенные на р и с. 2а. О сновным отличием указанных кривых является то, что все их максимумы имеют одно и то же значение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные данные свидетельствуют о том, что тр абекулы со стоят из материала с более плотной р игидной структур ой, спо собной функ-ционир овать в качестве пр оводника пр оцесса сокращения по миокарду, и играют в этом пр оцессе ведущую р оль, тогда как р оль межтр абекуляр ной ткани втор ична и более пассивна и со стоит в оптимизации и поддержании сокр атительного пр оцесса.
Рис. 2. С татистически обр аботанные кривые изменения толщины тр абекулы в пр оцессе сокр ащения (а) и одновр еменного изменения межтр абекуляр ного р а сстояния (б). Данные пр иведены для уча стков 1, 2, 3, пока -занных на рис. 1.
ТРАБЕКУЛЫ И МЕЖТРАБЕКУЛЯРНАЯ ТКАНЬ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. N. Wiener and A. Rosenblurth, Arch. Inst. Cardiol. Меxico 16, 205 (1946).
2. I. S. Balakhovskii, Biofizika 10, 1063 (1965).
3. V. I. Krinskii, Biofizika 11, 676 (1966).
4. V. I. Krinskii and A. V. Kholopov, Biofizika 12, 524 (1967).
5. V. I. Krinskii, S. V. Fomin, and A. V. Kholopov, Biofizika 12, 908 (1967).
6. V. I. Krinskii, Probl. Kibernet. 20, 59 (1968).
495
7. G. R. Ivanitskii, V. I. Krinskii, and E. E. Sel'kov,
Matematicheskaya biofizika kletki. (M athematical Biophysics of Cells) (Nauka, Mosrnw, 1978).
8. V. I. Porotikov, L. M. Chailakhyan, F.E. Il'yasov, et al., Pe^. Infonn. Tekhnol., № 3, 70 (2002). (Ы^/^^^итш).
9. В. И. Поротиков, Л. М. Чайлахяни А. А. Катаев, Докл. РАН 392 (5), 713 (2003).
10. В. И. Поротиков, А. А. Катаев, А. М. Хо хлов и др., Докл. РАН 422 (6), 1 (2008).
Trabeculae and the Intertrabelcular Tissue during the Contraction of the Frog Atrium at Decreased Temperatures and Sodium Ion
Concentrations in Solution
L.M. Chailakhyan*,
V.I. Porotikov*, B.I. Medvedev*,
A.A. Kataev**, and A.M. Khokhlov***
*Institute of Experimental and Theoretical Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia
**lnstitute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia
***lnstitute of Biological Instrumentation, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia
Data characterizing the kinetics of the contraction of trabeculae and the intertrabelcular tissue have been obtained. It has been concluded that trabeculae can act as conductors/transmitters of contraction across the myocardium and play a leading role in this process, while the functional role of the intertrabelcular tissue is secondary and more passive, and consists in the optimization and support of the contractile process.
Key words: frog atrium, trabeculae, intertrabecular tissue
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.