|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животныхНИР
Mechanisms of electrical activity environmental remodeling in myocardium of vertebrates
- Руководитель НИР: Абрамочкин Д.В.
- Ответственные исполнители: Джуманиязова И.Х., Шамшура А.В.
- Участники НИР: Кузьмин В.С., Пустовит О.Б., Филатова Т.С.
- Подразделение: Кафедра физиологии человека и животных
- Срок исполнения: 1 января 2022 г. - 31 декабря 2027 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 28-5-22
- Номер ЦИТИС: 122012100156-5
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физиологические механизмы деятельности, развития и устойчивости организма человека и животных
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения
- ПН России: Науки о жизни
- Критическая технология России: Биомедицинские и ветеринарные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.39.29 Кровообращение
- Классификатор OECD: Физиология
-
Ключевые слова:
пэтч-кламп, ионные токи, сердце, потенциал действия
action potential, heart, ionic currents, patch-clamp -
Описание:
Выяснение молекулярно-клеточных механизмов воздействия ремоделирующих факторов окружающей среды, а также нейрогуморальной регуляции, на электрофизиологические характеристики миокарда эктотермных и эндотермных, в том числе гибернирующих, позвоночных.
-
Научный задел:
Коллектив представляет собой научную группу, работающую на кафедре физиологии человека и животных, специализирующуюся в области электрофизиологии сердца. В настоящее время группа состоит из 4 постоянных сотрудников (Абрамочкин Д.В., Кузьмин В.С., Пустовит К.Б., Филатова Т.С,), аспирантов и студентов. Наша группа является одной из немногих в мире, проводящих не только исследования биомедицинского характера на миокарде млекопитающих и клеточных культурах, но и сравнительно- и эколого-физиологические работы на сердцах и изолированных кардиомиоцитах других групп позвоночных: рыб, амфибий, рептилий и птиц. Наличие именно такого опыта является критически важным для реализации настоящего работы. В частности, на сердцах и кардиомиоцитах рыб в период с 2009 по 2021 год получены результаты, опубликованные в 19 статьях, из которых 17 – в журналах из первой или второй квартили. Многие работы группы проводятся в тесной коллаборации с коллективами ведущих специалистов в области сравнительной и экологической физиологии - М.Ворнанена, Х.Шилз (Университет Манчестера), Дж.Стецика (Университет Анкориджа), Т.Ванга (Университет Орхуса). В частности, совместно с группой М.Ворнанена в период с 2013 по 2019 гг были детально исследованы механизмы адаптации электрической активности пресноводных и морских рыб к смене сезонов. Группа владеет всеми необходимыми для выполнения работы экспериментальными методиками, позволяющими исследовать работу сердца на всех уровнях организации : методом регистрации ионных токов в изолированных клетках с помощью техники пэтч-кламп, кальциевым имэджингом изолированных кардиомиоцитов, методом внутриклеточной регистрации электрической активности в тканевых препаратах миокарда, методом оптического картирования миокарда, методом регистрации сократительной активности и поверхностных электрограмм препаратов миокарда и целого перфузируемого сердца, методиками регистрации ЭКГ у рыб, амфибий, птиц, млекопитающих, иммунохимическими и молекулярно-биологическими методами.
- Добавил в систему: Абрамочкин Денис Валерьевич
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животных |
| Результаты этапа: Основная цель проводимого исследования заключается в выяснении молекулярно-клеточных механизмов воздействия ремоделирующих факторов окружающей среды, а также нейрогуморальной регуляции, на электрофизиологические характеристики миокарда эктотермных и эндотермных, в том числе гибернирующих, позвоночных. В соответствие с этой целью в 2022 году были систематизированы имеющиеся знания относительно ионных механизмов формирования электрической активности миокарда основных групп позвоночных животных и были выбраны ионные токи для дальнейшего экспериментального исследования: быстрый натриевый ток INa, как обеспечивающий деполяризацию в рабочих кардиомиоцитах всех позвоночных, а также калиевые токи задержанного выпрямления (в первую очередь быстрый - IKr) и транзиторный (Ito), как обеспечивающие реполяризацию. В экспериментальной части работы было показано наличие механизма адренергического замедления реполяризации в миокарде рыб за счет подавления быстрого калиевого тока задержанного выпрямления IKr при активации α-адренорецепторов адреналином. Также была проведена работа по сопоставлению параметров INa, а также реполяризующих токов (Ito, IKur,летних активных и зимних гибернирующих якутских сусликов. В то время, как калиевые токи не показали IK1 ) в желудочковых кардиомиоцитах ярких отличий, для натриевого тока была показана меньшая чувствительность к снижению температуры и большая легкость восстановления натриевых каналов после инактивации у гибернирующих животных. Эти особенности позволяют поддерживать достаточную возбудимость кардиомиоцитов и скорость проведения возбуждения в миокарде в условиях гибернации. | ||
| 2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животных |
| Результаты этапа: В 2023 году было завершено исследование быстрого натриевого ток (INa), его стационарной кинетики и восстановления после инактивации у якутских сусликов в период зимней гибернации и в летний период, а также у крыс, используя метод whole-cell пэтч-кламп, при температурах 10°С и 20°С. Пиковая амплитуда INa не различалась между тремя группами экспериментальных животных при каждой из температур. Мы также выяснили, что характер восстановления INa от инактивации не различается между группами при 20°С. Однако при 10°С INa в миоцитах гибернирующих сусликов показывает более быстрое восстановление от инактивации по сравнению с группой летних сусликов, что помогает обеспечить нормальную активацию миокарда в период гибернации. Параметры стационарной активации и инактивации INa не различаются между миоцитами гибернирующих и летних сусликов, но как при 10°С, так и при 20°С кривые активации и инактивации в миоцитах сусликов существенно смещены вправо (в сторону менее негативных значений мембранного потениала). При низких температурах и ассоциированной с гипотермией деполяризацией мембраны эта особенность помогает обеспечивать сохранение возбудимости сердца гибернирующего животного. Таким образом, параметры стационарной активации и инактивации INa в кардиомиоцитах гибернирующих млекопитающих отличаются от присущих негибернирующим видам, например, крысе. Тем не менее постреполяризационная рефрактерность в миокарде суслика, вероятно, зависит от других механизмов, нежели восстановление INa после быстрой инактивации. Помимо этого, в 2023 году были зарегистрированы основные ионные токи (IK1, IKr, IKs, INa, ICaL) в желудочковых кардиомиоцитах аксолотля до метаморфоза, что позволит в следующем году продемонстрировать адаптивные изменения ионных токов и электрической активности, сопряженные со структурными изменениями сердца при метаморфозе. | ||
| 3 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животных |
| Результаты этапа: В ходе работы в 2024 году были успешно выполнены все поставленные экспериментальные задачи, что позволило раскрыть механизмы изменений электрической активности миокарда при ремоделировании, обусловленном метаморфозом у амфибий на примере мексиканской амбистомы. В частности, было показано, что для кардиомиоцитов амбистом, прошедших метаморфоз, характерны потенциалы действия меньшей длительности, что очевидно необходимо для поддержания более высокой ЧСС у взрослых животных. Данные изменения конфигурации потенциалов действия достигаются за счет увеличения плотности медленного калиевого тока задержанного выпрямления IKs при сохранении неизменной амплитуды быстрого тока IKr. Также для миоцитов взрослых животных характерны меньшая плотность тока входящего выпрямления IK1 и большая – быстрого натриевого тока INa. В результате баланс IK1 и INa изменяется в пользу последнего, повышая возбудимость кардиомиоцитов у взрослой амбистомы по сравнению с аксолотлем. Кроме того, с метаморфозом сопряжено значительное увеличение кальциевого тока как в предсердных, так и в желудочковых клетках, обеспечивающее большую сократимость кардиомиоцитов у взрослого животного, необходимую в условиях жизни на суше. Данные изменения электрофизиологических характеристик кардиомиоцитов, ассоциированные с метаморфозом, позволяют увеличить производительность сердца у взрослой сухопутной формы амбистомы по сравнению с личиночной неотенической формой, ведущей водный образ жизни. Опубликовано 2 статьи, из которых одна – в высокорейтинговом журналах из Q1 (SJR). Сделано 2 доклада на всероссийских конференциях. | ||
| 4 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животных |
| Результаты этапа: | ||
| 5 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животных |
| Результаты этапа: | ||
| 6 | 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. | Механизмы воздействия ремоделирующих факторов на электрофизиологические характеристики миокарда позвоночных животных |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".