Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổ chức mô sinoatrial của tim cá chép (Carassius carassius) chỉ có phản ứng co bóp âm tính đối với các chất chủ vận thần kinh tự động
Tóm tắt
Trong cá chép chịu được thiếu oxy (Carassius carassius), hoạt động tim thay đổi theo mùa. Để làm rõ vai trò của kiểm soát thần kinh tự động trong việc điều chế hoạt động tim, các phản ứng của sự co bóp tâm nhĩ và nhịp tim (HR) đối với carbacholine (CCh) và isoprenaline (Iso) được xác định ở cá thích nghi với nhiệt độ mùa đông (4°C, thích nghi lạnh, CA) và mùa hè (18°C, thích nghi ấm, WA). Tác động ức chế của CCh mạnh hơn nhiều trên lực co bóp tâm nhĩ so với HR. CCh làm giảm lực co bóp tâm nhĩ ở nồng độ thấp hơn nhiều (EC50 2.75-3.5·10-8 M) so với tác động ức chế lên HR (EC50 1.23-2.02·10-7 M) (P < 0.05) mà không có sự khác biệt giữa cá thích nghi mùa đông và mùa hè. Ức chế tổng hợp nitric oxide với 100 μM L-NMMA không làm thay đổi phản ứng của mô sinoatrial với CCh. Giảm lực co bóp tâm nhĩ liên quan đến sự rút ngắn mạnh mẽ độ dài tiềm năng hành động (AP) xuống ~50% (48 ± 10 và 50 ± 6% cho cá CA và WA, tương ứng) và 11% (11 ± 3 và 11 ± 2% cho cá CA và WA, tương ứng) của giá trị kiểm soát tại nồng độ CCh 3·10-8 M và 10-7 M, tương ứng (P < 0.05). Trong các tế bào cơ tâm nhĩ, CCh tạo ra dòng K+ không đổi hướng vào, IK,CCh, với giá trị EC50 là 3-4.5·10-7 M và ức chế dòng Ca2+ (ICa) lần lượt là 28 ± 8% và 51 ± 6% tại 10-7 M và 10-6 M. Những dòng này có thể giải thích cho việc rút ngắn AP. Iso không gây ra bất kỳ phản ứng nào trong các mẫu mô sinoatrial của cá chép, cũng như không có tác động gì lên ICa của tâm nhĩ, có thể do sự bão hòa của chuỗi β-adrenergic trong trạng thái cơ bản. Ở cá chép, HR và lực co bóp tâm nhĩ cho thấy phản ứng ức chế tim đối với chất chủ vận cholinergic, nhưng không có bất kỳ phản ứng nào đối với chất chủ vận β-adrenergic. Phạm vi điều chỉnh ức chế của CCh tăng lên bởi tông độ cao của chuỗi adenylate cyclase-cAMP. Nồng độ CCh cao hơn được yêu cầu để kích thích IK,CCh và ức chế ICa so với nồng độ cần thiết cho tác động inotropic âm tính của CCh lên cơ tâm nhĩ cho thấy rằng không có IK,CCh hay ICa nào có thể trung gian hóa các tác động của CCh một mình nhưng chúng có thể tác động cộng hưởng để giảm độ dài AP và sản xuất lực tâm nhĩ. Các phản ứng thần kinh tự động tương tự ở cá mùa đông CA và cá mùa hè WA cho thấy rằng độ nhạy của tim đối với sự điều chỉnh bên ngoài bởi hệ thống thần kinh tự động không tham gia vào quá trình thích nghi theo mùa của tim cá chép với điều kiện mùa đông lạnh và thiếu khí oxy.
Từ khóa
#Carassius carassius #hoạt động tim #carbacholine #isoprenaline #kiểm soát thần kinh tự động #co bóp tâm nhĩ #nhịp timTài liệu tham khảo
Holopainen IJ, Tonn WM, Paszkowski CA: Tales of two fish: the dichotomous biology of crucian carp (Carassius carassius (L.)) in northern Europe. Ann Zool Fenn. 1997, 28: 1-22.
Piironen J, Holopainen IJ: A note on seasonality in anoxia tolerance of crucian carp (Carassius carassius L.) in the laboratory. Ann Zool Fenn. 1986, 23: 335-338.
Vornanen M, Paajanen V: Seasonality of dihydropyridine receptor binding in the heart of an anoxia-tolerant vertebrate, the crucian carp (Carassius carassius L.). Am J Physiol. 2004, 287: R1263-R1269.
Johnston IA, Bernard LM: Utilization of the ethanol pathway in carp following exposure to anoxia. J Exp Biol. 1983, 104: 73-78.
Holopainen IJ, Hyvärinen H: Ecology and physiology of crucian carp (Carassius carassius (L.)) in small Finnish ponds with anoxic conditions in winter. Verh Internat Verein Limnol. 1985, 22: 2566-2570.
Vornanen M, Paajanen V: Seasonal changes in glycogen content and Na+-K+-ATPase activity in the brain of crucian carp. Am J Physiol. 2006, 291: R1482-R1489.
Nilsson GE: Surviving anoxia with the brain turned on. News in Physiological Sciences. 2001, 16: 217-221.
Sollid J, Weber RE, Nilsson GE: Temperature alters the respiratory surface area of crucian carp Carassius carassius and goldfish Carassius auratus. J Exp Biol. 2005, 208: 1109-1116. 10.1242/jeb.01505.
Vornanen M: Seasonal adaptation of crucian carp (Carassius carassius L.) heart: glycogen stores and lactate dehydrogenase activity. Can J Zool. 1994, 72: 433-442. 10.1139/z94-061.
Haverinen J, Vornanen M: Temperature acclimation modifies Na+ current in fish cardiac myocytes. J Exp Biol. 2004, 207: 2823-2833. 10.1242/jeb.01103.
Haverinen J, Vornanen M: Responses of action potential and K+ currents to chronic thermal stress in fish hearts. Phylogeny or thermal preferences?. Physiol Biochem Zool. 2009, 82: 468-482. 10.1086/590223.
Hassinen M, Paajanen V, Vornanen M: A novel inwardly rectifying K+ channel, Kir2.5, is upregulated under chronic cold stress in fish cardiac myocytes. J Exp Biol. 2008, 211: 2162-2171. 10.1242/jeb.016121.
Allen DG, Kentish JC: The cellular basis of the length-tension relation in cardiac muscle. J Mol Cell Cardiol. 1985, 17: 821-840. 10.1016/S0022-2828(85)80097-3.
Shiels HA, Calaghan SC, White E: The cellular basis for enhanced volume-modulated cardiac output in fish hearts. J Gen Physiol. 2006, 128: 37-44. 10.1085/jgp.200609543.
von Skramlik E: Über den Kreislauf bei den Fischen. Ergebnisse der Biologie. 1935, 11: 1-130.
Laurent P, Holmgren S, Nilsson S: Nervous and humoral control of the fish heart: structure and function. Comp Biochem Physiol. 1983, 76A: 525-542. 10.1016/0300-9629(83)90455-3.
Levy MN: Sympathetic-parasympathetic interactions in the heart. Circ Res. 1971, 29: 437-445.
Vornanen M: L-type Ca current in fish cardiac myocytes: effects of thermal acclimation and β-adrenergic stimulation. J Exp Biol. 1998, 201: 533-547.
Llach A, Huang J, Sederat F, Tort L, Tibbits G, Hove-Madsen L: Effect of beta-adrenergic stimulation on the relationship between membrane potential, intracellular [Ca2+] and sarcoplasmic reticulum Ca2+ uptake in rainbow trout atrial myocytes. J Exp Biol. 2004, 207: 1369-1377. 10.1242/jeb.00884.
Harvey RD, Belevych AE: Muscarinic regulation of cardiac ion channels. Br J Pharmacol. 2001, 139: 1074-1084. 10.1038/sj.bjp.0705338.
Mery PF, Abi-Gerges N, Vandecasteele G, Jurevicius JA, Eschenhagen T, Fischmeister R: Muscarinic regulation of the L-type calcium current in isolated cardiac myocytes. Life Sci. 1997, 60: 1113-1120. 10.1016/S0024-3205(97)00055-6.
Temma K, Iwata M, Kondo H, Ohta T: Seasonal variations in the content of catecholamines in carp heart (Cyprinus carpio). Comp Biochem Physiol. 1990, 97C: 107-110.
Harri MNE, Talo A: Effect of season and temperature acclimation on the heart rate-temperature relationship in the isolated frog's heart (Rana temporaria). Comp Biochem Physiol. 1975, 52A: 409-412. 10.1016/S0300-9629(75)80110-1.
Vornanen M: Seasonal and temperature-induced changes in myosin heavy chain composition of the crucian carp hearts. Am J Physiol. 1994, 267: R1567-R1573.
Matikainen N, Vornanen M: Effect of season and temperature acclimation on the function of crucian carp (Carassius carassius) heart. J Exp Biol. 1992, 167: 203-220.
Santer RM: Morphology and innervation of the fish heart. Adv Anat Embryol Cell Biol. 1985, 89: 1-102.
Cameron JS: Autonomic nervous tone and regulation of heart rate in the goldfish, Carassius auratus. Comp Biochem Physiol. 1979, 63C: 341-349.
Fischmeister R, Castro L, Abi-Gerges A, Rochais F, Vandecasteele G: Species- and tissue-dependent effects of NO and cyclic GMP on cardiac ion channels. Comp Biochem Physiol. 2005, 142: 136-143. 10.1016/j.cbpb.2005.04.012.
Sartori C, Lepori M, Scherrer U: Interaction between nitric oxide and the cholinergic and sympathetic nervous system in cardiovascular control in humans. Pharmacol Ther. 2005, 106 (2): 209-220. 10.1016/j.pharmthera.2004.11.009.
Herring N, Danson EJF, Paterson DJ: Cholinergic control of heart rate by nitric oxide is site specific. News in Physiological Sciences. 2002, 17: 202-206.
Hibino H, Inanobe A, Furutani K, Murakami S, Findlay I, Kurachi Y: Inwardly Rectifying Potassium Channels: Their Structure, Function, and Physiological Roles. Physiol Rev. 2010, 90: 291-366. 10.1152/physrev.00021.2009.
Han X, Shimoni Y, Giles WR: An obligatory role for nitric oxide in autonomic control of mammalian heart rate. J Physiol. 1994, 476 (2): 309-314.
Amelio D, Garofalo F, Pellegrino D, Giordano F, Tota B, Cerra MC: Cardiac expression and distribution of nitric oxide synthases in the ventricle of the cold-adapted Antarctic teleosts, the hemoglobinless Chionodraco hamatus and the red-blooded Trematomus bernacchii. Nitric Oxide. 2006, 15: 190-198. 10.1016/j.niox.2005.12.007.
Jurevicius JA, Fischmeister R: Acetylcholine inhibits Ca2+ current by acting exclusively at a site proximal to adenylyl cyclase in frog cardiac myocytes. J Physiol. 1996, 491 (3): 669-675.
Zaccone G, Mauceri A, Maisano M, Giannetto A, Parrino V, Fasulo S: Postganglionic nerve cell bodies and neurotransmitter localization in the teleost heart. Acta Histochem. 2009, 112: 328-336. 10.1016/j.acthis.2009.02.004.
Lin TC, Hsieh JC, Lin CI: Electromechanical effects of acetylcholine on the atrial tissues of the cultured tilapia (Oreochromis nilotica × O-aureus). Fish PhysiolBiochem. 1995, 14: 449-457. 10.1007/BF00004345.
Vornanen M: Regulation of contractility of the fish (Carassius carassius L.) heart ventricle. Comp Biochem Physiol. 1989, 94C: 477-483.
Aho E, Vornanen M: Cold-acclimation increases basal heart rate but decreases its thermal tolerance in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). J Comp Physiol B. 2001, 171: 173-179. 10.1007/s003600000171.
Nilsson GE: Long-term anoxia in crucian carp: changes in the levels of amino acid and monoamine neurotransmitters in the brain, catecholamines in chromaffin tissue, and liver glycogen. J Exp Biol. 1990, 150: 295-320.
Iversen LL, Golowinski J: Regional differences in the rate of turnover of norepinephrine in the rat brain. Nature. 1966, 210: 1006-1008. 10.1038/2101006a0.
Keiver KM, Hochachka PW: Catecholamine stimulation of hepatic glycogenolysis during anoxia in the turtle Chrysemys picta. Am J Physiol. 1991, 261: R1341-R1345.
Irisawa H: Comparative physiology of the cardiac pacemaker mechanism. Physiol Rev. 1978, 58: 461-498.
Maltsev VA, Lakatta EG: Normal heart rhythm is initiated and regulated by an intracellular calcium clock within pacemaker cells. Am J Physiol. 2007, 16: 335-348.
Warren KS, Baker K, Fishman MC: The slow mo mutation reduces pacemaker current and heart rate in adult zebrafish. Am J Physiol. 2001, 281: H1711-H1719.
DiFrancesco D: Funny channels in the control of cardiac rhythm and mode of action of selective blockers. Pharmacol Res. 2006, 53: 399-406. 10.1016/j.phrs.2006.03.006.
Stecyk JAW, Stenslokken KO, Farrell AP, Nilsson GE: Maintained Cardiac Pumping in Anoxic Crucian Carp. Science. 2004, 306 (5693): 77-10.1126/science.1100763.
Vornanen M, Tuomennoro J: Effects of acute anoxia on heart function in crucian carp (Carassius carassius L.) heart: importance of cholinergic and purinergic control. Am J Physiol. 1999, 277: R465-R475.
Tiitu V, Vornanen M: Cold adaptation suppresses the contractility of both atrial and ventricular muscle of the crucian carp (Carassius carassius L.) heart. J Fish Biol. 2001, 59: 141-156. 10.1111/j.1095-8649.2001.tb02344.x.
Haverinen J, Vornanen M: Temperature acclimation modifies sinoatrial pacemaker mechanism of the rainbow trout heart. Am J Physiol. 2007, 292: R1023-R1032.
Vornanen M: Sarcolemmal Ca influx through L-type Ca channels in ventricular myocytes of a teleost fish. Am J Physiol. 1997, 272: R1432-R1440.