МОДЕЛЬНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ЭМБРИОНАЛЬНЫХ СКЕЛЕТНЫХ МИОЦИТОВ ЛЯГУШКИ

Катина И. Е., Терентьев Д. А., Томилин Н. В., Наследов Г. А.
Институт физиологии им. А.А.Ухтомского С-Петербургского государственного университета; *Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН; **Институт токсикологии МЗ РФ, Санкт-Петербург
Параллельные электрофизиологические и ультраструктурные исследования показали, что у эмбриональных скелетных миоцитов лягушки в течение 1-8 суток культивирования в условиях, исключающих слияние клеток, наблюдается формирование сократительного аппарата и структур, ответственных за электромеханическое сопряжение, происходит экспрессия основных типов потенциалозависимых ионных токов. Клетки способны к сократительной активности и генерации потенциала действия (ПД) в условиях фиксации тока уже на 4-5 сутки культивирования. На всех стадиях развития наблюдаются качественные отличия калиевых и кальциевых токов от характеристик соответствующих ионных токов зрелого мышечного волокна: (1) начиная с 3-го дня развития, в миоцитах присутствует низкопороговый Ca-ток, отличающийся от тока L-типа быстрой кинетикой активации и низкой чувствительностью к дигидропиридинам; (2) калиевая проводимость представлена шестью компонентами, с различными кинетическими характеристиками, относительный вклад которых изменяется по стадиям развития. Экспериментальное исследование роли каждого из выявленных типов каналов в генерации потенциала действия осложняется отсутствием строго специфических блокаторов и быстрым уменьшением в процессе эксперимента амплитуды Са-токов. Поэтому для решения этой задачи был использован метод математического моделирования. Проведен анализ кинетики основных потенциалозависимых компонентов ионного тока (Na-ток, К-токи, быстрый и медленный Са-токи) с учетом наличия и степени развития тубулярной системы. В качестве эквивалентоной схемы мембраны была принята модель Falk & Fatt, 1964, модифицированная в соответствии с данными о присутствии электровозбудимых каналов в мембране Т-системы. Численное интегрирование проводили по методу Рунге-Кутта на ЭВМ IBM PC c использованием программы на языке QuickC. Предложена полная система уравнений модели Ходжкина-Хаксли, обеспечивающая количественное описание экспериментальных данных.. Расчеты показывают, что ПД, генерируемый миоцитами в ответ на постоянный деполяризующий стимул, имеет натриевую природу, однако именно наличие быстрого Са2+-тока обеспечивает длительную следовую деполяризацию, необходимую для активации Са2+-каналов L-типа, ответственных за реализацию механизма электро-механического сопряжения. Увеличение вклада и абсолютных значений проводимости быстроинактивирующихся компонент К+-тока от 1 до 8 суток определяет увеличение вероятности и числа повторных ответов при действии постоянного тока, что также повышает уровень активации Са2+-каналов.