Роль каналов ВК_Са в дилатации пиальных артерий у крыс разного возраста

Исследование механизмов возрастных изменений сосудистых реакций и применение полученных знаний в клинике может способствовать снижению количества осложнений и смертности от заболеваний сердечно-сосудистой системы, частота которых увеличивается с возрастом. При старении усиливается дисфункция эндотелия и наблюдаются нарушения мозгового кровообращения, вызванные возникновением очагов ишемии. Одним из основных элементов регуляции сосудистого тонуса, наряду со множеством важных механизмов, являются ионные калиевые каналы. В настоящей работе изучали возрастные изменения роли кальций-активируемых калиевых каналов большой проводимости (ВК_Са) в ацетилхолин-опосредованной дилатации мозговых артерий у крыс Wistar, поскольку вклад этих каналов в вазодилатацию при старении изучен недостаточно. Методом прижизненной микрофотосъемки (×470) сравнивали реакции пиальных артерий на ацетилхолин (АХ, ацетилхолина хлорид, 10^-7 М, 5 мин) в отсутствие и на фоне блокады ВК_Са с помощью хлорида тетраэтиламмония (ТЭА, 2 мМ, 5 мин) у крыс Wistar в возрасте 4, 6, 9, 18 и 24 мес. Изменения вклада ВК_Са; в дилатацию сосудов оценивали по изменению числа дилатаций пиальных артерий в ответ на воздействие АХ после блокады ВК_Са;, измеряя ширину сосудов в трех отдельных группах артерий: мелких (диаметром менее 20 мкм), средних (20–40 мкм) и крупных (более 40 мкм). Показано, что АХ-индуцированная дилатация зависит от начального диаметра артерий. Ингибирование активности ВК_Са; у 4-месячных крыс уменьшало число АХ-индуцированных дилатаций во всех группах исследованных артерий. По сравнению с 4-месячными крысами у 6- и 18-месячных животных был снижен вклад ВК_Са; в дилатацию мелких, у 9- и 24-месячных – увеличен вклад ВК_Са; в дилатацию средних артерий; вклад ВК_Са; в дилатацию крупных артерий снижался, начиная с 6-месячного возраста. Заключается, что ВК_Са; играют значительную роль в АХ-опосредованной дилатации пиальных артерий. Возрастные нарушения вклада этих каналов в АХ-опосредованную дилатацию пиальных артерий развиваются постепенно, имеют волнообразное течение и зависят от диаметра артерий. Выявленные нарушения функциональной активности ВК_Са; могут служить терапевтическими мишенями для создания новых технологий лечения возрастных поражений церебральных сосудов

1. Мадьянова В.В. Болезни системы кровообращения у пожилых в России: динамика показателей заболеваемости и смертности. Пробл. стандарт. здравоохр. 2020;(11–12):44–52.

2. Chennupati R., Lamers W.H., Koehler S.T., De Mey G.R. Endothelium-dependent hyperpolarization-related relaxations diminish with age in murine saphenous arteries of both sexes. Br. J. Pharmacol. 2013;169(7):1486–1499.

3. Carvalho-de-Souza J.L., Varanda W.A., Tostes R.C., Chignalia A.Z. BK Channels in cardiovascular diseases and aging. Aging Dis. 2013;4(1):38–49.

4. Tykocki N.R., Boerman E.M., Jackson W.F. Smooth muscle ion channels and regulation of vascular tone in resistance arteries and arterioles. Compr. Physiol. 2017;7(2):485–581.

5. Tanaka Y., Koike K., Toro L. Maxi K channel roles in blood vessel relaxations induced by endothelium-derived relaxing factors and their molecular mechanisms. J. Smooth Muscle Res. 2004;40(4–5):125–153.

6. Jackson W.F. Calcium-dependent ion channels and the regulation of arteriolar myogenic tone. Front. Physiol. 2021;12:770450.

7. Hofmann F., Bernhard D., Lukowski R., Weinmeister P. cGMP regulated protein kinases (cGK). Handbook of Experimental Pharmacology, vol. 191. Eds. H.H.H.W. Schmidt, F. Hofmann and J.P. Stasch. Berlin; Heidelberg: Springer; 2009:137–162.

8. Serviente C., Berry C.W., Kenney W.L., Alexander L.M. Healthy active older adults have enhanced K+ channel- dependent endothelial vasodilatory mechanisms. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2020;319(1):R19–R25.

9. Schmid J., Müller B., Heppeler D., Gaynullina D., Kassmann M., Gagov H., Mladenov M., Gollasch M., Schubert R. The unexpected role of calcium-activated potassium channels: limitation of NO-induced arterial relaxation. J. Am. Heart Assoc. 2018;7(7):e007808.

10. Shuvaeva V.N., Gorshkova O.P. Contribution of IKCachannels to dilatation of pial arteries in young rats after ischemia/ reperfusion. J. Evol. Biochem. Physiol. 2022;58(6):1926–1936.

11. Sandow S.L., Senadheera S., Grayson T.H., Welsh D.G., Murphy T.V. Calcium and endothelium-mediated vasodilator signaling. Adv. Exp. Med. Biol. 2012;740:811–831.

12. Шуваева В.Н., Горшкова О.П. Модуляция тонуса церебральных артерий ацетилхолином у крыс разных линий. Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2018;104(7):807–816.

13. Davis C.M., Siler D.A., Alkayed N.J. Endothelium- derived hyperpolarizing factor in the brain: influence of sex, vessel size and disease state. Womens Health (Lond.). 2011;7(3):293–303.

14. Shuvaeva V.N., Gorshkova O.P. AgeRelated Changes in the contribution of nitric oxide and potassium channels to dilation of rat pial arteries. J. Evol. Biochem. Physiol. 2021;57(6):1408–1418.

15. Beleznai T.Z., Yarova P.L., Yuill K.H., Dora K.A. Smooth muscle Ca2+-activated and voltagegated K+ channels modulate conducted dilation in rat isolated small mesenteric arteries. Microcircul. 2011;18(6):487–500.

16. Черваев А.А., Буцких М.Г., Галагудза М.М. Механизмы нейрососудистого сопряжения. Рег. кровообр. микроциркул. 2023;22(2):67–73.

17. Zuccolo E., Lim D., Kheder D.A., Perna A., Catarsi P., Botta L., Rosti V., Riboni L., Sancini G., Tanzi F., D’Angelo E., Guerra G., Moccia F. Acetylcholine induces intracellular Ca2+ oscillations and nitric oxide release in mouse brain endothelial cells. Cell Calcium. 2017;66:33–47.

18. Gorshkova O.P. Age-related changes in the indices of cerebral blood flow velocity in rats. J. Evol. Biochem. Physiol. 2022;58(3):894–900.

19. Gorshkova O.P. Changes in rat cerebral blood flow velocities at different stages of aging. J. Evol. Biochem. Physiol. 2023;59(2):569–576.

20. Krüger-Genge A., Blocki A., Franke R.P., Jung F. Vascular endothelial cell biology: An update. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(18):4411.

21. Mitchell J.A., Kirkby N.S. Eicosanoids, prostacyclin and cyclooxygenase in the cardiovascular system. Br. J. Pharmacol. 2018;176(8):1038–1050.

22. Иванов А.Н., Попыхова Э.Б., Терешкина Н.Е., Степанова Т.В., Злобина О.В., Норкин И.А. Вазомоторная функция эндотелия. Усп. физиол. наук. 2020;51(4):82–104.

23. Lang M.G., Paterno R., Faraci F.M., Heistad D.D. Mechanisms of adrenomedullin-induced dilatation of cerebral arterioles. Stroke.1997;28(1):181–185.

24. Sobey C.G., Heistad D.D., Faraci F.M. Potassium channels mediate dilatation of cerebral arterioles in response to arachidonate. Am. J. Physiol. 1998;275(5):H1606–H1612.

25. Behringer E.J., Shaw R.L., Westcott E.B., Socha M.J., Segal S.S. Aging impairs electrical conduction along endothelium of resistance arteries through enhanced Ca2+-activated K+ channel activation. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2013;33(8):1892–1901.

26. Behringer E.J., Segal S.S. Tuning electrical conduction along endothelial tubes of resistance arteries through Ca2+-activated K+ channels. Circ. Res. 2012;110(10):1311–1321.