Мембранні та внутрішньоклітинні механізми М-холінергічної активації гладеньком’язових клітин тонкого кишечнику

Співвідношення між ICa і IK (Ca) показане на рис. 2Б. Воно не настільки однозначне, як, наприклад, у нейронах (рис. 2А), і припускало додатковий механізм посилення дії Са2+ за рахунок Са2+-індукованого вивільнення Са2+ (КІВК). Це заслуговувало більш детального аналізу, результати якого описані нижче у порівнянні з властивостями Ca2+ струму.

Ileum щура

На відміну від ГМК ileum морської свинки в клітинах подовжнього прошарку ileum щура природа вхідного струму була значно складнішою. Він складався з Na+ і Ca2+ компонентів. Ca2+ канали були представлені двома популяціями, низько- і високопоріговими. Відносний внесок цих популяцій залежав від віку тварини. Амплітуда першого не змінювалася при заміні Ca2+ на Вa2+, а другого – збільшувалася на 80±10% (n=8). Обидва компоненти ICa не змінювалися при додаванні 1 М ніфедипіну. Неорганічні блокатори Ca2+ каналів Cd2+ і Ni2+ по-різному впливали на низько- і високопоріговий IСa. Так, Cd2+ у концентрації 10 М пригнічував високопоріговий ICa на 50% і не впливав на низькопоріговий ICa. Навпроти, Ni2+ у концентрації 500 М майже повністю блокував низькопоріговий і тільки на 40% – високопоріговий компонент. Істотні відміни спостерігалися також для стаціонарної інактивації. Величини V1/2 і k були, відповідно, -60, 6 і 8, 8 мВ для низько- і -49, 0 і 13, 6 мВ для високопорігового ICa. Відрізнялась також і кінетика відновлення з інактивації: при -80 мВ низькопоріговий ICa цілком відновлювався за 2-5 с, тоді як високопоріговий – за 20-30 с. У сумі ці дані свідчили про гетерогенність Ca2+ каналів у мембрані ГМК ileum щура. Більш того, було виявлено, що в дорослих тварин зберігається лише високопоріговий ICa.

При видаленні іонів Ca2+ із зовнішнього розчину спостерігався швидкий вхідний струм, ідентифікований як INa. Цей струм ефективно блокувався ТТХ (IC50=4, 5 нМ). Стаціонарна інактивація INa характеризувалася параметрами: V1/2=-60 мВ і k=10 мВ. Відновлення з інактивації було швидким (постійна часу 18-47 мс у діапазоні потенціалів від -90 до -60 мВ). Слід зазначити, що INa, на відміну від ICa, зустрічається лише в деяких типах гладеньких м'язів (Kuriyama et al., 1998), а для ГМК кишечнику цей струм нами був виявлений вперше.

У ГМК новонароджених тварин спостерігався затриманий і швидкий вихідні струми. Останній був подібним до IA у нейронах. ТЕА+ переважно блокував затриманий K+ струм, тоді як 4-АР селективно блокував швидкий компонент. Ефект 4-АР був складним і посилювався в часі при гіперполяризації мембрани. Стаціонарна інактивація IA характеризувалася V1/2=-70, 8 мВ і k=7, 7 мВ. Постійна часу відновлення з інактивації зменшувалася при гіперполяризації мембрани і складала 90±5 мс (n=13) при -80 мВ. IA спостерігався в 93% досліджуваних ГМК (n=240). На відміну від ГМК ileum морської свинки СВС спостерігалися лише в одній клітині. Очевидно, у ГМК новонароджених щурів Ca2+-залежні K+ канали практично відсутні. Навпроти, у ГМК дорослих щурів СВС спостерігалися частіше, а властивості IA не змінювалися.

ГМК тонкого кишечнику людини

В ГМК тонкого кишечнику людини (91 клітина, пасажі 16-17) ICa і IK (Ca) були відсутні, що очевидно пов'язано з деякою модифікацією властивостей клітин у культурі (Owens, 1995). У свіжеізольованих клітинах присутні Ca2+ канали L-типу (Xiong et al., 1995), але Ca2+-залежні K+ теж відсутні (Farrugia et al., 1993). Іонні струми в цій культурі клітин були практично не вивченими. Заміна Na+ на Cs+ призводила до повного пригнічення вхідного струму, незважаючи на присутність у зовнішньому розчині 10 мМ Ca2+ або Ba2+. Крім того, вхідний струм блокувався ТТХ з IC50=56 нМ. По своїм властивостям INa був подібним до INa в ГМК ileum щура.

Однієї з цікавих особливостей цих клітин був розвиток вхідних катіонних струмів при видаленні двовалентних катіонів із зовнішнього розчину. Перший компонент активувався при гіпер- (IHA), а другий – при деполяризації мембрани (IDA). Оскільки ці струми розвивалися значно повільніше, ніж це було потрібно для зміни зовнішнього розчину, можна було припустити як можливий механізм їхньої активації пасивне виснаження внутрішньоклітинних Ca2+ запасників (CRAC-подібні канали). На користь цього свідчила і блокуюча дія SK&F 96365. Такий механізм входу Ca2+ є основним у клітинах різних типів, особливо в незбудливих клітинах при відсутності інших типів Ca2+ каналів (Parekh & Penner, 1997). Для ГМК цей механізм раніше був запропонований на підставі вимірів [Ca2+]i при дії агоністів рецепторів і тапсигаргіна, але спроби виміру відповідного іонного струму виявилися безуспішними. IDA був більш чутливим до [Ca2+]о у порівнянні з IHA. Величини IC50 складали 20 М для IHA і 311 нМ для IDA. Відрізнялась і іонна селективність: K+ > Cs+ > Na+ для IHA і Na+ > K+ >> Cs+ для IDA.

Таким чином, у ГМК тонкого кишечнику існують істотні відміни в експресії тих або інших іонних каналів в залежності від виду і віку тварини, а також при зміні клітинного фенотипу в процесі культивування