Строение щелевого соединения вставочных дисков сердца и его функции

Еще одно семейство белков, образующих ионные каналы, представлено каналами щелевых соединений (ЩС). Эти восьмигранные каналы обнаружены во вставочных дисках между смежными клетками. Каждый вставочный диск состоит из 3 типов специализированных соединений. Пятно сцепления (macula adherens, или десмосома) и промежуточное адгезивное соединение (fascia adherens) образуют между клетками плотные участки, через которые обеспечивается связь при передаче механической энергии от одной клетки к другой.

Нексусы, также называемые плотными соединениями или щелевыми соединениями (ЩС), представляют собой участки вставочных дисков, где клетки находятся в функциональном контакте друг с другом. Мембраны в местах подобных соединений отделены друг от друга на расстоянии всего 10-20 А, а между собой соединены серией мостиков из гексагонально упакованных субъединиц. Щелевое соединение (ЩС) обеспечивает электрическое проведение с низким сопротивлением между соседними клетками путем образования водных пор, связывающих цитоплазму этих клеток.

Перемещение ионов и небольших молекул между смежными клетками происходит по щелевому соединению (ЩС), вследствие чего их содержимое объединяется.

Щелевое соединение (ЩС) способствует тому, что многоклеточная структура, подобная сердцу, функционирует как электрически упорядоченное, синхронизированное образование, насыщенное внутренними связями. Вероятно, ЩС также частично ответственно за то, что проведение в миокарде является анизотропным.

При этом его анатомические и биофизические особенности варьируют в зависимости от применяемых методов измерения. Обычно скорость проведения в 2-3 раза выше в продольном направлении, в направлении длинного отростка волокна, чем в поперечном направлении, перпендикулярном этому длинному отростку. Сопротивление в продольном направлении ниже, чем в поперечном. Проведение в поперечном направлении безопаснее, чем в горизонтальном. Сердечное проведение является прерывистым вследствие прерывистости сопротивления, обусловленного ЩС, анизотропно распределенными па поверхности клетки. Вследствие анизотропии распространение является прерывистым, что может быть причиной re-entry.

Щелевое соединение (ЩС) могут обеспечивать и биохимическое сопряжение, посредством которого осуществляется транспорт АТФ и других энергетически богатых фосфатов между клетками. ЩС также могут менять свое электрическое сопротивление. Когда уровень внутриклеточного кальция возрастает, как это бывает при ИМ, щелевой контакт закрывается, чтобы предотвратить возможность повреждения здоровых клеток. Сопротивление ЩС увеличивается при ацидозе и снижается при алкалозе.

Увеличение сопротивления ЩС ведет к снижению скорости распространения потенциала, т.е. того состояния, которое может привести к отсроченному проведению импульса или его блокаде. Инактивация ЩС, происходящая в сердце, снижает скорость поперечного проведения в большей степени, чем продольного, что приводит к повышению анизотропного соотношения и играет ключевую роль в патогенезе преждевременной ВС от ЖА.

Строение щелевого соединения
(А) Модель структуры щелевых соединений, основанная на результатах рентгеновских дифракционных исследований.
Отдельные каналы собраны в парные гексамеры, которые перемещаются в мембранах смежных клеток и граничат с внеклеточными промежутками для формирования водных пор,
обеспечивающих целостность цитоплазмы двух клеток.
(Б) Препараты здорового сердца собаки (слева) и сердце собаки с экспериментально индуцированной ДКМП с антиконнексин-43-иммунным окрашиванием (справа).
Отмечается латерализация коннексином 43 ЩС в миопатическом сердце.

Коннексины — это белки, формирующие межклеточные каналы щелевого соединения (ЩС). Единичный канал образуется двумя гемиканалами (коннексонами), каждый из которых расположен в плазматической мембране смежных клеток и состоит из 6 интегральных белковых субъединиц (коннексинов). Гемиканалы окружают водную пору и, таким образом, формируют трансмембранный канал. Коннексин 43 — полипептид с молекулярной массой 43 кДа, его концентрация в сердце самая высокая.

Коннексин 40 и коннексин 45 содержатся в меньших количествах. Миокард желудочков экспрессирует коннексин 43 и коннексин 45, тогда как миокард предсердий и специализированные компоненты проводящей системы экспрессируют коннексин 43, коннексин 45 и коннексин 40. Экспрессия недавно обнаруженного коннексина 30.2 ограничивается, вероятно, проводящей системой сердца. Единичные кардиальные коннексины формируют каналы ЩС, обладающие характеристиками унитарной электропроводности, вольтажной чувствительности и ионной проницаемости.

Экспрессией тканевых специфических коннексинов и пространственным расположением щелевых контактов определяется своеобразие проводящей системы сердца. Функциональное разнообразие кардиальных ЩС в первую очередь обусловлено способностью различных изоформ коннексииа образовывать гибридные каналы ЩС с уникальными электрофизиологическими возможностями. Эти химерные каналы, по-видимому, выполняют основную функцию контроля прохождения импульса в зоне СУ-предсердие, зоне предсердие-АВ-узел и зоне волокна Пуркинье-кардиомиоцит.

Нарушения в распределении и функционировании кардиальных щелевых соединений (ЩС) ассоциируются с повышенной подверженностью аритмиям. При моделировании неишемической КМП у собак замедление проведения и аритмогенез были связаны со смещением преимущественного расположения коннексина 43 от конечной части КМЦ к латеральным границам, а также со снижением фосфорилирования коннексина 43.

У генетически модифицированных мышей с прогрессивно снижающимся уровнем кардиального коннексина 43 была показана повышенная предрасположенность к фатальным ТА. Было выявлено, что электрическое взаимодействие «бок в бок» между соседними КМЦ в области эпикарда на стадии рубцевания ИМ уменьшается, возрастает анизотропия и усиливается активность re-entry. В итоге редкий однонуклеотидный полиморфизм гена атриоснецифического коннексина 40 повышает риск идиопатической ФП.

В недавних исследованиях было высказано предположение, что нормальное электрическое взаимодействие между КМЦ посредством ЩС зависит от их нормального механического взаимодействия через межклеточные адгезивные контакты. Дефект межклеточной адгезии или нарушение взаимосвязи в межклеточных контактах и цитоскелете препятствует нормальному расположению коннексинов в ЩС, что, в свою очередь, может спровоцировать ВС от ТА.

Например, синдром Carvajal обусловлен рецессивной мутацией десмоплакина — белка, обеспечивающего присоединение десмосомальных молекул адгезии к десмииу, филаментному протеину цитоскелета КМЦ.

Болезнь Naxos вызвана рецессивной мутацией плакоглобина — белка, который присоединяет N-кадгерины к актину, а десмосомальные кадгерины — к десмину. При обоих заболеваниях было изучено ремоделирование кардиальных ЩС, у носителей мутации прослеживался повышенный риск ТА.

- Читать "Фазы потенциала действия кардиомиоцитов (КМЦ) сердца"

Оглавление темы "Фазы потенциала действия кардиомиоцитов сердца":
  1. Строение щелевого соединения вставочных дисков сердца и его функции
  2. Фазы потенциала действия кардиомиоцитов (КМЦ) сердца
  3. Мембранный потенциал покоя кардиомиоцитов (КМЦ) сердца (фаза 4 потенциала действия)
  4. Фаза возбуждения кардиомиоцитов (КМЦ) сердца (фаза 0 потенциала действия)
  5. Фаза ранней быстрой реполяризации кардиомиоцитов (КМЦ) сердца (фаза 1 потенциала действия)
  6. Плато потенциала действия кардиомиоцитов (КМЦ) сердца (фаза 2 ПД)
  7. Фаза конечной быстрой реполяризации кардиомиоцитов (КМЦ) сердца (фаза 3 ПД)
  8. Фаза диастолической деполяризации кардиомиоцитов (КМЦ) сердца (фаза 4 ПД)
  9. Механизмы автоматизма синусового узла сердца
  10. Потеря мембранного потенциала клеткой как причина аритмий
Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.