Характеристики возбудимости гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря как основа выбора параметров реабилитационной электростимуляции: модельное исследование

• Опубліковано в: : Нейрофизиология
• Дата: 2015
• Автори: Коченов, А.В., Поддубная, Е.П., Македонский, И.А., Корогод, С.М.
• Формат: Стаття
• Мова: Російська
• Опубліковано: Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2015
• Онлайн доступ: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148182
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Характеристики возбудимости гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря как основа выбора параметров реабилитационной электростимуляции: модельное исследование / А.В. Коченов, Е.П. Поддубная, И.А. Македонский, С.М. Корогод // Нейрофизиология. — 2015. — Т. 47, № 2. — С. 114-122. — Бібліогр.: 36 назв. — рос.

При лечении нейроурологических заболеваний (в частности, сопряженных с дефицитом
 М2/М3-холинорецепторов и опосредуемой ими парасимпатической иннервации гладкомышечных клеток детрузора мочевого пузыря – ГМК ДМП) в комплексе реабилитационных процедур применяется электростимуляция, нацеленная на эти клетки. Обоснование выбора параметров такой стимуляции затруднено ввиду ограниченности знаний о
 биофизических и физиологических процессах, вызываемых в стимулируемых клетках.
 Определенная информация о таких процессах может быть получена с использованием
 компьютерной модели ГМК ДМП. Модель была построена на основе полученных в натурных экспериментах сведений об ионных каналах и насосах сарколеммы и механизмах
 регуляции внутриклеточной концентрации кальция ([Ca²⁺]i
 ) в клетке-прототипе. Исследовали стандартные характеристики электровозбудимости модельной ГМК (отношение
 сила–длительность для порогового тока, динамика рефрактерности после генерации потенциала действия – ПД), а также сопряженные изменения мембранного потенциала, парциальных трансмембранных токов и значений [Ca²⁺]i
 , вызванные толчками деполяризующего тока. В части вычислительных экспериментов такую стимуляцию осуществляли
 в условиях более высокой проводимости пуринергических ионотропных рецепторных
 каналов, имитируя тем самым действие пуриномиметиков. Модельная ГМК ДМП генерировала ПД с параметрами, близкими к прототипу, после чего наблюдались длительные
 периоды абсолютной и относительной рефрактерности (до 30 и 600 мс соответственно).
 Период относительной рефрактерности включал в себя раннюю (половинное восстановление ПД, продолжительность до 220 мс) и позднюю фазы, а в каждой из этих фаз выделялись «быстрая» и «медленная» составляющие с постоянными времени, различающимися почти на порядок. Данные временны´е характеристики рефрактерности определялись кинетическими характеристиками процессов активации/инактивации потенциал- и
 кальцийзависимых ионных каналов, а также возвращения [Ca²⁺]i
 к базальному уровню
 под действием совокупности механизмов экструзии Са²⁺. Важным биофизическим параметром ГМК ДМП был также потенциал инверсии (ECl) кальцийзависимого хлорного тока (активирующегося, в частности, в результате парасимпатического действия на
 М2/М3-рецепторы). При превышении мембранным потенциалом уровня ECl указанный
 ток изменял свое основное, деполяризующее, направление на гиперполяризующее. При лікуванні нейроурологічних захворювань (зокрема, сполучених із дефіцитом М2/М3-холінорецепторів
 та опосередкованої ними парасимпатичної іннервації
 гладеньком’язових клітин детрузора сечового міхура – ГМК
 ДСМ) у комплексі реабілітаційних процедур застосовується електростимуляція, націлена на ці клітини. Обґрунтування вибору параметрів такої стимуляції ускладнено через
 обмеженість знань про біофізичні та фізіологічні процеси, викликані в стимульованих клітинах. Певна інформація про такі процеси може бути отримана з використанням
 комп’ютерної моделі ГМК ДСМ. Модель була побудована на базі отриманих в натурних експериментах відомостей щодо іонних каналів і насосів сарколеми та механізмів регуляції внутрішньоклітинної концентрації кальцію
 ([Ca²⁺]i
 ). Досліджували стандартні характеристики електрозбудливості модельної ГМК (відношення сила–тривалість для порогового струму, динаміка рефрактерності після генерації потенціалу дії – ПД), а також сполучені зміни
 мембранного потенціалу, парціальних трансмембранних
 струмів та значень [Ca²⁺]i
 , викликані поштовхами деполяризуючого струму. В частині обчислювальних експериментів таку стимуляцію здійснювали в умовах більш високої
 провідності пуринергічних іонотропних рецепторних каналів, імітуючи тим самим дію пуриномиметиків. Модельна ГМК ДСМ генерувала ПД з параметрами, близькими
 до прототипу, після чого спостерігалися тривалі періоди абсолютної і відносної рефрактерності (до 30 і 600 мс
 відповідно). Період відносної рефрактерності складався з
 ранньої (половинне відновлення ПД, тривалість до 220 мс)
 і пізньої фаз, а в кожній із цих фаз виділялися „швидка” і
 „повільна” складові зі сталими часу, що розрізнялися майже
 на порядок. Дані часові характеристики рефрактерності визначалися кінетичними характеристиками процесів активації/інактивації потенціал- і кальційзалежних іонних каналів,
 а також повернення [Ca²⁺]i
 до базального рівня під дією сукупності механізмів екструзії Са²⁺. Важливим біофізичним
 параметром ГМК ДСМ був також потенціал інверсії (ECl)
 кальційзалежного хлорного струму (що активується, зокрема, в результаті парасимпатичної дії на М2/М3-рецептори).
 При перевищенні мембранним потенціалом рівня ECl вказаний струм змінював свій основний, деполяризуючий, напрям на гіперполяризуючий.