INFLUENCE OF POTASSIUM TAURINATE ON THE ACTIVITY OF THE ISOLATED FROG HEART

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This article presents the results of our experiments, by means of which the effect of potassium taurine on the preparation of a frog-isolated heart was studied. Studies conducted in model experiments allowed to determine the effect of potassium taurine on the main parameters of cardiac activity. A pronounced negative chronotropic and positive inotropic effect was found. The effective concentration of potassium taurine, at which there was a significant change in the studied parameters of cardiac activity, namely heart rate, stroke volume and the minute volume of the heart, was 10-4 M. The paper discusses the prospects for further research on taurine derivatives.

Full Text

Заболевания сердечно-сосудистой си- препаратов является тауринат калия. Спектр стемы являются самыми распространенными действия таурината калия обусловлен его ме- в мире. Ими страдают около 3,5% населения таболической природой и регулирующим земного шара. Занимая первое место среди воздействием этого соединения на функцио- причин потери трудоспособности и смертно- нальное состояние органов и систем орга- сти больных, они служат причинами более низма, а также различные виды обмена ве- трети летальных исходов, поэтому изучению ществ. Большое число сообщений свидетель- работы сердца посвящено большое количе- ствует о перспективности применения таури- ство исследований. ната калия в профилактике лечении ряда сер- Сбои в сердечной деятельности влекут дечно-сосудистых заболеваний, однако, сооб- за собой серьёзные последствия для всего ор- щения о возможности его применения у сер- ганизма в целом. Вот почему столь важным дечных больных не систематизированы, не является глубокое теоретическое осмысление выработаны единые взгляды на целесообраз- как собственно физиологических процессов, ность включения таурината калия в комплекс протекающих в миокарде, и их изменений лечебных мероприятий у данного контин- под влиянием различных фармакологических гента пациентов [1]. препаратов, так и возможностей целенаправ- ленного управления этими процессами. Условия и методы исследования Несмотря на то, что на сегодняшний Эксперименты были выполнены на 6 день проведено множество исследований по препаратах изолированного по Штраубу изучению тауриновых производных на орга- сердца лягушки. Градуированная канюля, за- низм, влияние на функционирование сердца фиксированная в луковице аорты, содержала таурината калия не известно. раствор Рингера (NaCl - 6,5 г/л; KCl - 0,2 г/л; Поиск лекарственных средств, способ- CaCl2 - 0,2 г/л; NaHCO3 - 0,3 г/л). ствующих улучшению метаболических про- Необходимый объём вводимого веще- цессов в миокарде является перспективным ства вносили шприцом, ориентируясь на направлением фармакологии. Одним из таких шкалу канюли. Исследовалось влияние © Самкаева С. В., Зайнулин Р. А., Романова И. Д., 2019. Самкаева Светлана Васильевна (bsamkaev@mail.ru), магистрант биологического факультета; Зайнулин Руслан Анасович (zajnulin63@inbox.ru), доцент; Романова Ирина Дмитриевна (romanova_id@mail.ru), доцент кафедры физиологии человека и животных Самарского университета, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 101 -8 -6 таурината калия в концентрациях 10 М, 10 изолированного сердца лягушки была следую- -4 М и 10 М по сравнению с действием рас- щая. Препарат вызывал уменьшение частоты твора Рингера (контроль). Для определения сердечных сокращений, а также увеличение зависимости сердечного выброса от вели- ударного и минутного объемов сердца. На рис. чины пост-нагрузки и соблюдения закона 1-2 представлены механокардиограммы, полу- Франка-Старлинга градуированная канюля ченные в экспериментах. последовательно заполнялась следующими По динамике изменений механокардио- объемами раствора препарата: 0 мл, 0,054 мл, грамм мы судили о кардиотропных свойствах 0,108 мл, 0,162 мл, 0,216 мл, 0,270 мл и 0,324 исследуемого соединения. По сравнению с кон- мл. Для предотвращения подсыхания наруж- тролем, в качестве которого использовался рас- ной поверхности сердца и с целью обеспече- твор Рингера для холоднокровных, наблюда- ния физиологических условий его деятельно- лись следующие процентные изменения. сти сердце периодически орошалось раство- На рис. 3 видно изменение частоты сер- ром Рингера для холоднокровных. дечных сокращений. В концентрациях от -8 -4 Полученные данные обрабатывались 10 М до 10 М раствор таурината калия вы- статистически с помощью программного па- зывал отрицательный хронотропный эффект. кета SigmaPlot 11.0 с использованием парного При использовании раствора таурината -8 t-теста, и были представлены как средние зна- калия в концентрации 10 М, статистически чения ± стандартизированные ошибки. Для значимые изменения наблюдались при пост- построения графиков использовалась та же нагрузках 54 мкл, 216 мкл, 270 мкл и соста- программа. Статистически значимыми счита- вили 25,7±9,6 % (р<0,05), 32,8±12,4 % лись изменения со значениями р≤0,05. (р<0,05), 51,1±16,8 % (р<0,01) соответ- ственно.При использовании раствора таури- -6 Результаты исследования ната калия в концентрации 10 М, статисти- В результате проведенных исследований чески значимые изменения наблюдались при было установлено, что тауринат калия оказы- постнагрузках 0 мкл, 108 мкл, 162 мкл, 216 вает выраженное влияние на функциональное мкл и составили 44,7±16,2 % (р<0,05), состояние сердца лягушки. Общая тенденция 45,3±18,2 % (р<0,05), 90,4±29,1 % (р<0,01), влияния исследуемого вещества на препарат 97,5±29,9 % (р<0,01) соответственно. Рис. 1. Механокардиограмма в условиях перфузии раствором Рингера изолированного сердца лягушки (постнагрузка 54 мкл) 102 Биология -4 Рис. 2. Механокардиограмма при действии раствора таурината калия 10 М на изолированное сердце лягушки (постнагрузка 54 мкл) Рис. 3. Изменения частоты сердечных сокращений при действии таурината калия на изолированное сердце лягушки: * - р < 0,05; ** - p < 0,01 Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 103 При использовании раствора таурината При использовании раствора таурината -4 -4 калия в концентрации 10 М, статистически калия в концентрации 10 М, статистически значимые изменения наблюдались при пост- значимые изменения наблюдались при пост- нагрузках 0 мкл, 108 мкл, 162 мкл, 216 мкл и нагрузках 54 мкл, 216 мкл, 270 мкл и соста- составили 93,3±37,4 % (р<0,05), 140,2±36,05 % вили 45,6±37,8 % (р<0,005), 154,8±126,2 % (р<0,001), 118,5±53,7 % (р<0,005), 165,3±49,1 % (р<0,005), 187,7±62,7 % (р<0,001) соответ- (р<0,001) соответственно. ственно. На приведённой ниже гистограмме Изменение величины минутного объ- (рис. 4) видно, что отклонения ударного объ- ёма представляет собой интегральный пока- ёма под действием таурината калия, который затель, так как это совокупность изменений вызвал положительный инотропный эффект, ударного объема и частоты сердечных сокра- статистически значимы при всех концентра- щений. На рис. 5 видно, что отклонения ми- циях, но не при всех постнагрузках. нутного объема при действии исследуемого При использовании раствора таурината вещества статистически значимы при всех -8 калия в концентрации 10 М, статистически концентрациях, но не при всех постнагруз- значимые изменения наблюдались при пост- ках. нагрузках 0 мкл, 216 мкл, 324 мкл и составили При использовании раствора таурината -8 58,2±23,4 % (р<0,005), 89,05±27,4 % калия в концентрации 10 М, статистически (р<0,001), 108,8±44,05 % (р<0,005) соответ- значимые изменения наблюдались при пост- ственно. нагрузках 216 мкл, 270 мкл и составили При использовании раствора таурината 64,05±27,1 % (р<0,005), 30,5±11,5% (р<0,005) -6 калия в концентрации 10 М, статистически соответственно. значимые изменения наблюдались при пост- При использовании раствора таурината -6 нагрузках 54 мкл, 162 мкл, 216 мкл, 324 мкл калия в концентрации 10 М, статистически и составили 38,3±14,35 % (р<0,005), значимые изменения наблюдались при пост- 109,6±51,5 % (р<0,005), 167,6±47,6 % нагрузках 162 мкл, 216 мкл и составили (р<0,001), 192,5±74,6 % (р<0,005) соответ- 21,7±8,35 % (р<0,005), 108,3±32,5 % (р<0,005) ственно. соответственно. Рис. 4. Изменения ударного объёма сердца при действии таурината калия на изолированное сердце лягушки: * - р < 0,05; ** - p < 0,01 104 Биология Рис. 5. Изменения минутного объёма сердца при действии таурината калия на изолированное сердце лягушки: * - р < 0,05; ** - p < 0,01 Рис. 6. Изменение ударного объёма при перфузии препарата -8 изолированного сердца лягушки 10 М раствором таурината калия При использовании раствора таурината время диастолы, тем сильнее сокращение -4 калия в концентрации 10 М, статистически миокарда в последующую систолу (рис. 6-8). значимые изменения наблюдались при пост- Результаты проведенных исследований нагрузках 108 мкл, 216 мкл, 270 мкл и соста- показали, что тауринат калия оказывает выра- вили 31,2±13,1 % (р<0,005), 104,5±40,05 % женное влияние на функциональное состоя- (р<0,005), 146,3±59,5 % (р<0,005) соответ- ние сердца, а именно на частоту сердечных ственно. сокращений, ударный объем и минутный На гистограммах, где показаны измене- объем сердца (рис. 1-8). Выраженное и стати- ния в абсолютных величинах, видно, что во стически значимое влияние на сердечную де- всех опытах соблюдался закон Франка-Стар- ятельность раствор оказал во всех концентра- -8 -4 линга: чем больше величина постнагрузки во циях (10 -10 М). Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 105 Рис. 7. Изменение ударного объёма при перфузии препарата -6 изолированного сердца лягушки 10 М раствором таурината калия Рис. 8. Изменение ударного объёма при перфузии препарата -4 изолированного сердца лягушки 10 М раствором таурината калия Обсуждение результатов ного сердца лягушки (рис. 3-5). Как видно из Проведенные нами в модельных экспе- рисунков, исследуемое вещество оказывает риментах исследования позволили опреде- выраженное отрицательное хронотропное лить влияние таурината калия на основные (уменьшение частоты сердечных сокраще- параметры сердечной деятельности, а также ний) влияние, а также положительный ино- сравнить характер их действия. тропное (увеличение ударного объема Наше исследование включало в себя се- сердца) влияние на препарат изолированного рию из 6 экспериментов. Были исследованы сердца лягушки. эффекты препарата на силу и частоту сокра- На рисунке 3 показаны изменения ча- щений изолированного сердца лягушки. стоты сердечных сокращений. В эксперимен- В экспериментах было продемонстри- тах достоверно выявлен отрицательный хро- ровано прямое влияние препарата на частоту нотропный эффект. Как видно из рисунка, и силу сердечных сокращений изолирован- при увеличении концентрации препарата 106 Биология данный эффект становится более выражен- еще более, то генераторный потенциал разви- ным. вается настолько медленно, что мембраны си- Нормализация проницаемости клеток нусового узла теряют способность развивать для ионов калия связана с несколькими меха- потенциал действия (аккомодация мем- низмами: стимуляцией компенсаторного браны). Наступает остановка сердца. Повы- + транспорта К в клетки из среды и удержива- шение проницаемости для калия под влия- + нием таурина обусловливает более быстрый нием эндогенного К за счет взаимодействия таурина с плазматической мембраной. процесс восстановления потенциала покоя Согласно современным взглядам, мем- мембраны (реполяризацию) [2]. брана несет в покое определенный электриче- Согласно данным исследований 2011 ский заряд, обусловленный перераспределе- года, у пациентов, страдающих сердечно-со- нием ионов калия. Концентрация калия в покое судистыми заболеваниями, отмечено поло- много выше внутри клетки, чем снаружи. Для жительное влияние месячного курса лечения натрия, наоборот, концентрация снаружи таурином на параметры объема и сократимо- клетки велика, а внутри - мала. Концентрация сти миокарда [3]. ионов натрия внутри клетки остается постоян- ной благодаря активному удалению его из Заключение клетки натриевым насосом. Калий же прони- Таким образом, тауринат калия оказы- кает на поверхность клетки, поэтому наружная вает выраженное отрицательное хронотроп- поверхность клетки получает избыток положи- ное и положительное инотропное влияние на тельных зарядов, внутренняя - отрицатель- препарат изолированного сердца лягушки. ных. Чем больше катионов калия выйдет из Эффективная концентрация таурината клетки, тем выше оказывается заряд ее мем- калия, при которой отмечалось достоверное браны, и наоборот - при замедлении выхода изменение исследуемых параметров сердеч- калия потенциал мембраны снижается. Прямые ной деятельности, а именно частоты сердеч- измерения потенциала покоя показали, что он ных сокращений, ударного объема и минут- -4 равен в миокарде желудочков и предсердий ного объема сердца, составила 10 М. приблизительно 90 мв, в синусовом узле 70 мв. При тестировании раствора таурината -8 -6 -4 Если по какой-либо причине потенциал мем- калия в концентрациях 10 М, 10 М и 10 М браны снизится до 50 мв, резко меняются свой- закон Франка-Старлинга не нарушается. ства мембраны и она пропускает внутрь клетки значительное количество ионов натрия. Тогда Благодарности внутри клетки превалируют положительные Авторы выражают благодарность док- ионы и мембранный потенциал меняет свой тору химических наук, профессору кафедры знак. Перезарядка (деполяризация) мембраны неорганической химии Самарского универси- вызывает возникновение потенциала действия. тета Петру Петровичу Пурыгину за препарат, После сокращения восстанавливаются концен- предоставленный для исследований. трации калия и натрия, свойственные состоя- нию покоя (реполяризация). Литература Нормальный механизм автоматизма в 1. Beneficial effects of taurine on serum li- сердце основан на спонтанном уменьшении pids in overweight or obese non-diabetic sub- потенциала синусового узла до -50 мв (гене- jects / M. Zhang, L. F. Bi, X. L. Su [et al.] // раторный потенциал). Это происходит в си- Amino Acids. 2004. Vol. 26(3). P. 267-271. нусовом узле посредством особого метаболи- 2. Механизм действия таурина. Ионный ческого процесса, основанного на снижении обмен в кардиомиоцитах под действием тау- проницаемости мембраны для калия. Таурин, рина // Medicalplanet. URL: http://medical- напротив, специфически увеличивает прони- planet.su/cardiology (дата обращения: + 05.06.2017). цаемость для К мембраны синусового узла, + 3. Таурин в лечении сахарного диабета. тем самым повышая выход К и препятствуя развитию генераторного потенциала. По- Все о лекарствах. URL: http://www.reme- этому частота сердечных сокращений падает. dium.ru/pda/ doctor/detail.php?ID=46502& Если же концентрацию таурина увеличить PAGEN_1=2 (дата обращения: 05.06.2017). Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 1 (14) 107
×

About the authors

Svetlana Vasilevna Samkaeva

Samara University

Email: bsamkaev@mail.ru
Russia, Samara

Ruslan Anasovich Zaynulin

Samara University

Email: zajnulin63@inbox.ru
Russia, Samara

Irina Dmitrievna Romanova

Samara University

Email: romanova_id@mail.ru
Russia, Samara

References

  1. Beneficial effects of taurine on serum lipids in overweight or obese non-diabetic subjects / M. Zhang, L. F. Bi, X. L. Su [et al.] // Amino Acids. 2004. Vol. 26(3). P. 267-271.
  2. Механизм действия таурина. Ионный обмен в кардиомиоцитах под действием таурина // Medicalplanet. URL: http://medicalplanet.su/cardiology (дата обращения: 05.06.2017).
  3. Таурин в лечении сахарного диабета. Все о лекарствах. URL: http://www.remedium.ru/pda/doctor/detail.php?ID=46502&PAGEN_1=2 (дата обращения: 05.06.2017).

Copyright (c) 2019 Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies