Биофизические процессы в гладкомышечной клетке детрузора мочевого пузыря при реабилитационной стимуляции парасимпатических эфферентов: модельное исследование

Abstract

На компьютерной модели гладкомышечной клетки (ГМК) детрузора мочевого пузыря (ДМП) мы исследовали сопряженные изменения мембранного потенциала (МП), парциальных трансмембранных токов и внутриклеточной концентрации кальция ([Ca²⁺]i ), вызванные парасимпатической стимуляцией, с целью определить биофизические основы для выбора параметров медицинской реабилитационной электростимуляции ДМП. Ионои метаботропный эффекты такой стимуляции, имеющие разные латентные периоды (ЛП), имитировали соответственно увеличением проводимости пуринорецепторных каналов сарколеммы и задержанным на 70 мс увеличением проницаемости кальциевых каналов саркоплазматического ретикулума (депо), чувствительных к инозитолтрифосфату (IP3) – конечному продукту цепи реакций, которые запускаются активацией мускариновых холинорецепторов. ГМК отвечала на одиночную стимуляцию генерацией потенциала действия (ПД), близкого к таковому у прототипа. Приложение длительной серии одинаковых стимулов вызывало после переходного процесса стационарные вынужденные колебания МП и [Ca²⁺]i , размах которых уменьшался, а средний уровень увеличивался при уменьшении межстимульных интервалов (МСИ). Установлено, что для конечного результата стимуляции определяющими (а значит, нуждающимися в первоочередном экспериментальном уточнении) являются такие параметры парасимпатического действия, как длительности пуринового и мускаринового компонентов и задержка между ними. Показано, что при стимуляции с МСИ, более короткими, чем упомянутая задержка, приложение очередного стимула активирует Р2Х-каналы ранее окончания задержки активации IP3-каналов, вызванной действием предшествующего стимула. Это фактически эквивалентно сокращению интервала между последовательными активациями P2X- и IP3-каналов. Получены простые выражения, которые позволяют по известной разности ЛП пуринового и мускаринового эффектов парасимпатической стимуляции рассчитывать МСИ, обеспечивающие более эффективную реабилитационную стимуляцию парасимпатических нервов ДМП.

На комп’ютерній моделі гладеньком’язової клітини (ГМК) детрузора сечового міхура (ДСМ) ми досліджували сполучені зміни мембранного потенціалу (МП), парціальних трансмембранних струмів і внутрішньоклітинної концентрації кальцію ([Ca²⁺]i ), викликані парасимпатичною стимуляцією, з метою визначити біофізичні основи для вибору параметрів медичної реабілітаційної електростимуляції ДСМ. Іоно- і метаботропні ефекти такої стимуляції, що мали різні латентні періоди (ЛП), імітували відповідно збільшенням провідності пуринорецепторних каналів сарколеми і затриманим на 70 мс збільшенням проникності кальцієвих каналів саркоплазматичного ретикулума (депо), чутливих до інозитолтрифосфату (IP3) – кінцевого продукту ланцюга реакцій, що запускаються активацією мускаринових холінорецепторів. ГМК відповідала на поодиноку стимуляцію генерацією потенціалу дії (ПД), близького до такого у прототипу. Прикладання тривалої серії однакових стимулів викликало після перехідного процесу стаціонарні вимушені коливання МП і [Ca²⁺]i , розмах яких зменшувався, а середній рівень збільшувався при скороченні міжстимульних інтервалів (МСІ). Встановлено, що для кінцевого результату стимуляції визначальними (а отже такими, що потребують першочергового експериментального уточнення) є такі параметри парасимпатичної дії, як тривалості пуринового та мускаринового компонентів і затримка між ними. Показано, що при стимуляції з МСІ, більш короткими, ніж згадана затримка, прикладання чергового стимулу активує Р2Х-канали раніше закінчення затримки активації IP3-каналів, викликаної впливом попереднього стимулу. Це фактично еквівалентно скороченню інтервалу між послідовними активаціями P2Xта IP3-каналів. Отримані прості вирази, які дозволяють за відомою різницею ЛП пуринового і мускаринового ефектів парасимпатичної стимуляції обчислювати МСІ, здатні забезпечувати більш ефективну реабілітаційну стимуляцію парасимпатичних нервів ДМП.