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.