The authors investigated the involvement of the adenosine triphosphate (ATF) in the mechanisms of plasticity in the striated muscle in condition of protein sensitization. Contractile function and non-quantum secretion of the acetylcholine in the endplate zone were studied in isolated skeletal muscles of mouse legs (musculus soleus and musculus extensor digitorum longus) and strips musculus diaphragm. The authors studied the soleus and diaphragm dynamics of the force vector of muscle contraction after effects of exogenous adenosine triphosphate correlated with changes non-quantum secretion of acetylcholine in all the experimental models. However, the extent of these changes in sensitized animals is less pronounced than in the controls. It is suggested that adenosine is a party change mechanisms and functional properties soleus and diaphragm at the protein sensitization. The basis of the development of resistance, stability to long as the external stress, and at the initial stages of the experimental allergic these muscles are dependent adenosine mechanisms regulating their sensitivity to acetylcholine. These processes provide a reduction in respiratory muscle fatigue in hypoxia that occurs in asthma, chronic obstructive pulmonary disease and broncho-spastic syndrome, as well in increase their performance during prolonged physical activity. The reasons for changes in the force reduction extensor digitorum longus at a protein sensitization doesn’t associated with the mechanisms of muscle excitation mediated by adenosine triphosphate.
contractile properties, non-quantum secretion of acetylcholine, the diaphragm, the soleus, extensor digitorum longus, mouse, protein sensitization, ATF
Проблема аллергических заболеваний является актуальной в современной биологии и медицине. Одно из ее проявлений – изменение реактивности мышечной системы. Если механизмы функциональной вариабельности гладкомышечных органов, а это, в первую очередь, воздухоносные пути, при аллергии изучены достаточно подробно, то вопросы пластичности поперечно полосатых мышц в этих условиях остаются совершенно не исследованными. Актуальность же поднимаемой проблемы определяется нераскрытыми механизмами компенсаторных изменений в работе дыхательных мышц и диафрагмы [11], которые возникают при развитии хронических форм обструктивных заболеваний легких и при повышенных физических нагрузках. Интерес к рассматриваемому вопросу подогревается так же запросами спортивной биологии и медицины, а именно – влиянием белковой сенсибилизации (БС) на функцию двигательных мышц при обязательной вакцинации спортсменов перед соревнованиями. Очевидно, что при аллергической перестройке ткань скелетных мышц (СМ) не может оставаться нечувствительной к гуморальным факторам, появляющимся в организме в ходе формирования аллергического ответа [3].
Начало исследований, посвященных изучению функциональных свойств СМ в условиях аллергии было положено работами академика А.Д. Адо и его учеников и последователей, которые проводились в Казани. В частности, А.М. Хомяков основную роль в изменениях функции скелетных мышц при сенсибилизации и анафилаксии отводил холинергическим механизмам. Им показано повышение чувствительности к ацетилхолину у мышцы собаки в процессе сенсибилизации организма к чужеродному белку. Электрофизиологические исследования И.М. Рахматуллина, а также результаты наших собственных работ, посвященных изучению скелетных мышц методом стимуляционной электромиографии при системной анафилаксии подтвердили наличие функциональных сдвигов, возникающих в поперечнополосатой мышце при аллергической перестройке. Однако, во всех вышеперечисленных работах, проводившихся in vivo и in situ, изучалась нервно-мышечная система. Вычленение же из общей совокупности изменений реакции самой (так сказать, чистой) СМ не проводилось и конкретные механизмы этих изменений до настоящего времени остаются нераскрытыми. Единичные исследования, проводимые этими авторами на изолированных органах и подтверждающие феноменологию, не раскрывают патофизиологических механизмов наблюдаемых изменений. В частности, Адо А.Д. и соавт. [1] показали, что в условиях аллергической перестройки СМ подвергается структурным изменениям. Сенсибилизация крыс аллергеном нейссейры приводит к существенным изменениям в белковом спектре и перестройкам в фосфолипидных конструкциях, обладающих повышенной холинотропностью мембран миоцитов.
1. Ado AD, Stomakhina NV, Tuluevskaya LM, Fedoseeva VN. Belkovye spektry i fosfolipidnyy sostav membran, obogashchennykh kholinoretseptorami iz skeletnykh myshts krys v usloviyakh sensibilizatsii. Byull. eksp. biol. meditsiny. 1984;99(7):84-6. Russian.
2. Gushchin IS, Zebreva AI, Bogush NL. et al. Eksperi-mental´naya model´ dlya razrabotki i otsenki sposobov kontrolya nemedlennoy allergii. Patol. fiziol. i eksperiment. Terapiya. 1986;4:18-23. Russian.
3. Kryzhanovskiy GN. Dizregulyatsionnaya patologiya: rukovodstvo dlya vrachey i biologov: Meditsina; 2002. Russian.
4. Blank S, Chen V, Ianuzzo CD. Biochemical characteristics of mammalian diaphragms. Respir Physiol. 1988;74(1):115-25.
5. Burnstock G. Historical review: ATP as a neurotransmitter. Trends Pharmacol Sci. 2006;27(3):166-76.
6. Fahim MA, Holley JA, Robbins N. Topographic comparison of neuromuscular junctions in mouse “slow” and “fast” twitch muscles. Neuroscience. 1984;13:227-35.
7. Florendo JA, Reger JF, Law PK. Electrophysiologic differences between mouse extensor digitorum longus and soleus. Exp Neurol. 1983;82(2):404-12.
8. Teplov AY, Grishin SN, Mukhamedyarov MA, Ziganshin AU, Zefirov AL, Palotás A. Ovalbumin-induced sensitization affects non-quantal acetylcholine release from motor nerve terminals and alters contractility of skeletal muscles in mice. Exp Physiol. 2009;94(2):264-68.
9. Mariathasan S, Monack M. Inflammasome adaptors and sensors: intracellular regulators of infection and inflammation. Nat.Rev.Immunol. 2007;7:31-40.
10. Solle M, Labasi J, Perregaux DG, Stam E, Petrushova N, Koller BH, Griffiths RJ, Gabel CA. Altered cytokine production in mice lacking P2X(7) receptors. J.Biol/Chem. 2001;276:125-32.
11. Supinski GS, Ji X, Wang W, Callahan LA. The extrinsic caspase pathway modulates endotoxin-induced diaphragm contractile dysfunction. J Appl Physiol. 2007;102(4):1649-57.
12. Tsai TL, Chang SY, Ho CY, Kou YR. Role of ATP in the ROS-mediated laryngeal airway hyperreactivity induced by laryngeal acid-pepsin insult in anesthetized rats. J Appl Physiol. 2009;5:1584-92.
13. Ferrari D, Pizzirani C, Adinolfi E, Lemoli RM, Curti A, Idzko M, Pan-ther E, Di Virgilio F. The P2X7 receptor: a key player in IL-1 processing and release. J Immunol. 2006;176(7):3877-83.
