VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Биофизика клетки. Мембранные и транспортные процессы

Восстановление работы ионных каналов в кардиомиоцитах человека после операций с кардиоплегическими растворами Нормакор и Кустодиол

С.Г. Коваленко1,2*, Ш.Р. Фролова1,2, А.В. Березовский1, К.И. Агладзе1,2

1.лаборатория экспериментальной и клеточной медицины МФТИ;
2.лаборатория молекулярной и клеточной диагностики МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского;

* sandaara.romanova(at)phystech.edu

Исследование направлено на установление закономерностей возникновения аритмий, возникающих после операций по коронарному шунтированию с использованием кардиоплегических растворов Кустодиол и Нормакор, на уровне потенциалзависимых ионных каналов.

Нормакор имеет преимущество перед Кустодиолом в том, что его используют при нормотермии.

Сравнивались электрофизиологические свойства быстрых натриевых каналов, кальциевых каналов L-типа и медленных калиевых каналов в кардиомиоцитах пациентов до и после операции по коронарному шунтированию. Цель исследования - сравнить восстановление ионных токов кардиомиоцитов после кардиоплегии Нормакором и Кустодиолом.

Первичные кардиомиоциты человека были выделены из биоптата правого предсердия с использованием оптимизированного протокола в нашей лаборатории (патент RU 2749986). Средний возраст пациентов составил 63 года. Все эксперименты проводились методом пэтч-кламп при физиологической температуре 37°C. Были изучены: ток быстрых натриевых каналов (INav), кальциевых каналов L-типа (ICa, L) и медленных калиевых каналов (IKs).

В первой части работы сравнивались токи в кардиомиоцитах человека из биоптата, иссеченного в следующие моменты (на примере Кустодиола): 1) забор биоптата перед введением кардиоплегического раствора в сердце – контрольная группа "перед операцией"; 2) забор биоптата после отмыва от кардиоплегического раствора. Отмыв от кардиоплегии осуществлялся двумя способами: либо в лабораторных условиях внешним отмывом в безкальциевом буфере, либо в операционной до восстановления сердечного ритма. Оказалось, что для поставленной задачи, где исследуется восстановление ионных каналов после операции, корректнее использовать биоптат, иссеченный после отмыва в операционной, так как в зависимости от качества отмыва наблюдается разная степень инактивации каналов.

Во второй части исследования мы сравнили два кардиоплегических раствора Кустодиол и Нормакор с точки зрения их влияния на восстановление ионных каналов кардиомиоцитов предсердий человека (INav, ICaL, IKs) после операции. Контрольная группа состояла из кардиомиоцитов из биоптата, иссеченного "до операции", а эффект кардиоплегического раствора наблюдался в биоптатах "после операции" с отмывом в операционной. Было обнаружено, что после отмыва Кустодиола быстрые натриевые каналы быстро восстанавливаются, однако токи IKs сохраняют инактивированное состояние на 30%. Для IСа, L, наблюдается уменьшение амплитуды в одинаковой степени как после операции с Нормакором, так и после Кустодиола. После отмыва Нормакора Na-каналы восстанавливаются хуже, чем после кустодиола, в то время как Ks-каналы после Нормакора восстанавливаются полностью.

Известно, что послеоперационные аритмии в большинстве случаев возникают в первые 48 часов и могут возникать в течение двух недель после операции, вероятнее всего, это происходит из-за подавления калиевых токов.

Restoration of ion channels in human cardiomyocytes after operations with cardioplegic solutions Normacor and Custodiol

S.G. Kovalenko1,2*, S.R. Frolova1,2, A.V. Berezovsky1, K.I. Agladze1,2

1.laboratory of experimental and cellular medicine MIPT;
2.laboratory of molecular and cellular diagnostics MRRCI named after M.F. Vladimirsky;

* sandaara.romanova(at)phystech.edu

The study is aimed at establishing the patterns of arrhythmias that occur after coronary bypass surgery using cardioplegic solutions Custodiol and Normacor, at the level of voltage-gated ion channels.

Normacor has an advantage over Custodiol in that it is used for normothermy.

The electrophysiological properties of fast sodium channels, L-type calcium channels and slow potassium channels in patients' cardiomyocytes before and after coronary bypass surgery were compared. The aim of the study was to compare the restoration of ion currents of cardiomyocytes after cardioplegia with Normacor and Custodiol.

Primary human cardiomyocytes were isolated from a biopsy of the right atrium using an optimized protocol in our laboratory (patent RU 2749986). The average age of patients was 63 years. All experiments were carried out by the patch-clamp method at a physiological temperature of 37 °C. Current of fast sodium channels (INav), L-type calcium channels (ICa, L) and slow potassium channels (IKs) have been studied.

In the first part of the research, currents in human cardiomyocytes from a bioptate specimen excised at the following moments were compared (in the example of Custodiol): 1) bioptate sampling before the administration of cardioplegic solution into the heart – the control group "before surgery"; 2) bioptate sampling after washing from cardioplegic solution. Washing from cardioplegia was carried out in two ways: either in laboratory conditions by external washing in a calcium-free buffer, or in the operating room until the heart rate was restored. It turned out that for the task at hand, where the restoration of ion channels after surgery is being investigated, it is more correct to use a bioptate excised after washing in the operating room, since depending on the quality of washing, there is a different degree of channels' inactivation .

In the second part of the study, we compared two cardioplegic solutions Custodiol and Normacor in terms of their effect on the restoration of ion channels of human atrial cardiomyocytes (INav, ICaL, IKs) after surgery. The control group consisted of cardiomyocytes from a bioptate excised "before surgery", and the effect of cardioplegic solution was observed in bioptates "after surgery" with washing in the operating room. It was found that after washing the Custodiol, fast sodium channels are quickly restored, but the IKs currents retain an inactivated state by 30%. For ICa,L, there is a decrease in amplitude to the same extent both after the operation with Normacor and after Custodiol. After Normacor washing, Na-channels recover worse than after Custodiol, while Ks-channels after Normacor recover completely.

Postoperative arrhythmias in most cases occur during the first 48 hours and may occur within two weeks after surgery, most likely due to suppression of potassium currents.


Докладчик: Коваленко С.Г.
143
2023-02-14

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists