Известно, что азоТАБ (азобензол триметиламмоний бромид) и с-ТАБ (стильбен триметиламмоний бромид)[1], производные азобензола и стильбена, соответственно, способны фотоконтролируемо изменять возбудимость культуры клеток неонатальных кардиомиоцитов. Энергетически устойчивая транс-форма азоТАБа и с-ТАБа способна подавлять спонтанную активность и скорость распространения волн возбуждения. Восстановления возбудимостикультурыкардиомиоцитовможнодобитьсяотмывомданныхвеществотнее. Изомеризация транс-азоТАБа в цис-азоТАБ, получаемая в результате облучения мягким ультрафиолетом (λ∼365 нм), возбудимость культуры кардиомиоцитов восстанавливается. В то время как цис-форма СТАБа, получаемая в тех же условиях, закрепляет блокаду возбудимостикультурыклеток.Былопроведеноисследованиевлияниятранс-ицис-форм азоТАБа и СТАБа на потенциалзависимые ионные каналы, участвующие в формировании потенциала действия. Целью работы было понять: является ли изменение проводимости кардиомиоцитов под действием фотоконтролируемых веществ (азоТАБа и с-ТАБа) опосредованным через модуляцию потенциалзависимых ионных каналов, отвечающих за формирование потенциала действия. Действие транс- и цис-форм азоТАБа и с-ТАБа на потенциалзависимые быстрый натриевый (INav), кальциевый L-типа (ICav) и калиевые (IKv) токи исследовались на изолированных неонатальных кардиомиоцитах с помощью метода пэтч-кламп в конфигурации whole-cell. В результате выяснили, что действительно под действием вышеуказанных веществ быстрый натриевый и кальциевый ток L-типа подавляется, а вот медленные калиевые токи, наоборот, увеличиваются. Причем полное подавление в случае азоТАБа происходит при концентрации 100 µМ [2], а в случае с-ТАБа при меньшей концентрации - 60 µМ. По данным исследования токсичности азоТАБа и с-ТАБа на кардиомиоциты в нашей лаборатории было выявлено, что токсичность на клетки с-ТАБа меньше азоТАБа, и у с-ТАБа она начинается при концентрации больше 100 µМ.Результаты подтверждают наше предположение о том, что подавление возбудимости культуры клеток кардиомиоцитов происходит в результате подавления потенциалзависимых натриевого и кальциевого токов, которые отвечают за формирование потенциала действия в кардиомиоцитах. Так как процесс этот обратимый, а в случае с-ТАБа еще и варьируемый в зависимости от того, какой эффект мы хотим закрепить (отмыть и восстановить возбудимость культуры клеток кардиомиоцитов или облучить мягким ультрафиолетом и закрепить блок проводимости в кардиомиоцитах), то эти вещества представляют интерес, например, для аблации.



Финансирование:

Работа поддержана Государственное задание по разделу наука №55 тема «Разработка персонализированных методов клеточных технологий в кардиохирургии» Правительства Московской области и при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (госзадание) №075-03-2023-106



1) Patent: MIPT, RU Pat., RU 2515502 C1, 2012

2) Sheyda R. Frolova, OlgaGaiko, Valeriya A. Tsvelaya, Oleg Y. Pimenov, Konstantin I. Agladze Photocontrol of Voltage-gated ion channel activity by azobenzene trimethylammonium bromide in neonatal rat cardiomyocytes // PLoSONE 2016 V. 3

It is known that azoTAB (azobenzene trimethylammonium bromide) and c-TAB (stilbene trimethylammonium bromide)[1], derivatives of azobenzene and stilbene, respectively, are capable of changing the excitability of neonatal cardiomyocyte cell culture in a photocontrolled manner. The energetically stable trans-form of azoTAB and с-TAB is capable of suppressing spontaneous activity and the propagation velocity of excitation waves. Restoration of the excitability of the culture of cardiomyocytes can be achieved by washing these substances from it. Isomerization of trans-azoTAB into cis-azoTAB, obtained as a result of irradiation with soft ultraviolet (λ∼365 nm), the excitability of the culture of cardiomyocytes is restored. While the cis-form of с-TAB, obtained under the same conditions, fixes the blockade of cell culture excitability. A study was made of the effect of trans- and cis-forms of azoTAB and с-TAB on voltage-gated ion channels involved in the formation of the action potential. The aim of the work was to understand whether the change in the conductivity of cardiomyocytes under the action of photocontrolled substances (azoTAB and с-TAB) is mediated through the modulation of voltage-gated ion channels responsible for the formation of the action potential. The effect of trans- and cis-forms of azoTAB and c-TAB on voltage-dependent fast sodium (INav), L-type calcium (ICav), and potassium (IKv) currents was studied on isolated neonatal cardiomyocytes using the patch-clamp method in the whole-cell configuration. As a result, it was found that under the action of the above substances, the fast sodium and calcium current of the L-type is suppressed, but the slow potassium currents, on the contrary, increase. Moreover, complete suppression in the case of azoTAB occurs at a concentration of 100 µM [2], and in the case of c-TAB, at a lower concentration - 60 µM. According to the study of the toxicity of azoTAB and c-TAB to cardiomyocytes in our laboratory, it was found that the toxicity to c-TAB cells is less than azoTAB, and in c-TAB it begins at a concentration of more than 100 µM. suppression of voltage-dependent sodium and calcium currents, which are responsible for the formation of an action potential in cardiomyocytes. Since this process is reversible, and in the case of c-TAB it also varies depending on what effect we want to fix (wash and restore the excitability of the cardiomyocyte cell culture or irradiate with soft ultraviolet and fix the conduction block in cardiomyocytes), these substances are of interest, for example , for ablation.



Fundings

The work was supported by the State order in the Science section No. 55, topic: “Development of personalized methods of cellular technologies in cardiac surgery” of the Government of the Moscow Region and by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation in the scope of the government assignment (Agreement 075-03-2023-106 13.01.2023)



1) Patent: MIPT, RU Pat., RU 2515502 C1, 2012

2)Sheyda R. Frolova, OlgaGaiko, Valeriya A. Tsvelaya, Oleg Y. Pimenov, Konstantin I. Agladze Photocontrol of Voltage-gated ion channel activity by azobenzene trimethylammonium bromide in neonatal rat cardiomyocytes // PLoSONE 2016 V. 3