Дроздов А.Л.¹, 2. Черная В.И.²

₁ Директор НИИ медико-биологических проблем ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины» ул. Дзержинского, 9, г. Днепропетровск, 49044, Украина; ₂ Днепропетровский государственный аграрно-экономический университет ул. Ворошилова, 25, г. Днепропетровск, 49600, Украина

Распределение АТФазной активности актомиозиновых комплексов миокарда крыс

Для характеристики функциональной активности миофибрилл большое значение имеет изучение АТФазной активности актомиозиновых комплексов[1]. Известно, что зимомерные АТФазные участки входят в состав альфа- и бета-тяжелых цепей миозина; как мы уже показали ранее, каждая из них при развитии может быть представлена тремя изомолекулярными формами. Для анализа функциональной активности указанных изоформ была изучена интенсивность АТФазной реакции в изолированных препаратах V₁, V₂- и V₃-молекул. В результате обнаружилось, что АТФазная активность V₁-формы альфа- и бета-тяжелых цепей миозина составляет в среднем 23,6 мкМ P_i на 1 мг белка за 1 мин; V₂-формы – 14,2 мкМ/мг/мин; V₃-формы – 58,5 мкМ/мг/мин. Исходя из полученных результатов, принципиальное значение приобретает вопрос о том, каким образом распределены различные изоформные молекулы в составе миофибрилл одной клетки и в клеточных комплексах, а также в различных отделах сердца и зонах сердечной стенки.

Гистохимическое исследование, проведенное на тканевых срезах сердца крыс, указало на существование выраженной гетерогенности сократительных клеток по Ca-активируемой АТФазной активности миофибрилл. При этом был выявлен ряд закономерностей в распределении гистохимической метки[2]. Во-первых, в пределах саркоплазмы одного кардиомиоцита миофибриллы не отличались друг от друга по интенсивности окрашивания (рис. 1) – распределение АТФазной активности было равномерным как в составе интенсивно окрашивающихся клеток, так и в умеренно окрашенных кардиомиоцитах. Вполне вероятно, что этот факт отражает однородность изомолекулярного состава миофибрилл и их функциональной активности в рамках регуляции одного генома.

Рис. 1. Характер распределения АТФазной активности миозина в миокарде левого желудочка сердца крысы контрольной группы. Гистохимическая реакция по Padykula, Herman. Ув.: ×1500.

Во-вторых, сердечные миоциты существенным образом отличались друг от друга по интенсивности гистохимического окрашивания и объединялись в варьирующие по размерам клеточные группы, включающие от 10 до 80 мышечных клеток. В ряде случаев обнаруживались одиночно расположенные кардиомиоциты в составе мышечного волокна, имеющие ярко выраженный гетерогенный характер интенсивности гистохимической метки по АТФазной активности миофибрилл (рис. 2). В-третьих, граница гетерогенного окрашивания соседних сократительных клеток в составе мышечного волокна всегда была достаточно отчетливой и топологически соответствовала вставочному диску (рис. 3), но ни в одном из случаев не обнаруживалась в центральных участках кардиомиоцитов. В-четвертых, соседние мышечные волокна в составе миокарда, обработанного в фазе систолы, находились как в сокращенном, так и в релаксированном состоянии, причем интенсивная метка АТФазы миофибрилл всегда накапливалась в контрактирующем волокне, а умеренная или низкая - в расслабленном. Иногда выпадающее из сокращения мышечное волокно отчетливо определялось по характерному извилистому ходу.

Рис. 2. Одиночная сократительная клетка с интенсивной АТФазной активностью миозина в миокарде левого желудочка сердца крысы контрольной группы. Гистохимическая реакция по Padykula, Herman. Ув.: ×1500.

Рис. 3. Четкая граница между гетерогенно окрашенныеми сократительными кардиомиоцитами в миокарде левого желудочка сердца крысы контрольной группы. Гистохимическая реакция по Padykula, Herman. Ув.: ×1350.

В-пятых, интенсивность гистохимической метки, определяемой цитоспектрофотометрически над различными гетерогенными по окрашиваемости клетками (ширина тубуса 48 мкм²), соотносилась следующим образом: над "активными" (темными) - 0,54±0,08 единиц оптической плотности (ЕОП); над менее "активными" (светлыми) - 0,21±0,04 ЕОП. Весьма интересным и важным представляется то обстоятельство, что соотношение между указанными цитоспектрофотометрическими значениями практически не отличалось от соотношения между величинами, полученными при дифференцированном биохимическом определении активностей Ca-активируемых АТФаз в изолированных препаратах V₃- и V₁-фракций тяжелых цепей миозина. Это свидетельствует о том, что на изученных тканевых срезах сердца крыс наблюдаемые нами распределения гетерогенных по своей активности сократительных клеток обусловлены различиями в изомолекулярном спектре тяжелых цепей миозина, несущих в своем составе зимомерные участки с АТФазной активностью[3].

Представленные данные электронной микроскопии, количественной гистохимии и биохимии позволяют заключить, что миокард содержит два типа сократительных кардиомиоцитов. Миофибриллы в клетках I типа ("активных") состоят из "зрелых" изомолекулярных форм сократительных белков и обладают высокой АТФазной активностью, низкой чувствительностью к внутриклеточной концентрации кальция и низкой устойчивостью к ацидозу. Актомиозиновые комплексы в составе кардиомиоцитов II типа ("резервных") содержат "эмбриональные" белковые изоформы и проявляют умеренную АТФазную активность, высокую чувствительность к уровню кальция и повышенную устойчивость к ацидозу.

Литература:

1. Карупу В. Я. Электронная микроскопия / В. Я. Карупу – Киев : Вища школа, 1984. - 162 с.

2. Combined immunoelectron microscopic and computer-assisted image analyses to detect advanced glycation end-products in human myocardium /C. Donaldson, D. J. Taatjes, M. Zile [et al.] // Histochem. Cell Biol. – 2010. – Vol. 134, № 1. – P. 23-30.

3. Borg T. K. Interaction between cardiac myocytes and fibroblasts: in vivo and in vitro / T. K. Borg, J. L. Hast-ings, C. A. Fix // Microsc. Microanal. – 2005. – Vol. 11, № 2. – P. 123-138.