Вплив тіакалікс[4]арену С-1193 – афінного інгібітора Na+,K+-ATPази на внутрішньоклітинну концентрацію Са2+ та скоротливу активність міометрія

У роботі було переглянуто та систематизовано актуальну наукову літературу та загальні відомості щодо ферменту Na+,K+-АТРази, а також нових синтетичних біологічно активних сполук – каліксаренів. Проведено дослідження, спрямоване на вивчення впливу тіакалікс[4]арен-біс-гідроксиметилфосфонової кислоти С-1193 на систему Na+,K+-АТРази в плазматичній мембрані гладеньком'язових клітин. Методами ензиматичного та кінетичного аналізу встановлено, що тіакалікс[4]арен С-1193 більш ефективно інгібує Na+,K+-АТРазну активність у плазматичній мембрані клітин міометрія порівняно з раніше вивченим калікс[4]ареном С-99, і практично не впливає на питомі активності інших АТРаз. З використанням методу конфокальної мікроскопії та Са2+-чутливого флуоресцентного зонду fluo-4 продемонстровано, що тіакалікс[4]арен С-1193 зумовлює зростання внутрішньоклітинної концентрації іонів Са в іммобілізованих міоцитах матки. За допомогою тензометричних експериментів показано, що С-1193 модифікує механокінетику спонтанних ізометричних скорочень міометрія. На тлі використання С-1193 було помічено збільшення ізометричних фазних скорочень, викликаних за шляхами електромеханічного спряження (деполяризація гіперкалієвим розчином) та фармакомеханічного спряження (за умов дії утеротонічного гормону окситоцину, нейромедіатора ацетилхоліна та селективного агоніста мускаринових ацетилхолінових рецепторів М3-типу цевімеліна).
Отримані експериментальні дані мають неабияке значення для з’ясування мембранних механізмів катіоного обміну у гладеньких м’язах, зокрема, під час вивчення ролі плазматичної мембрани в забезпеченні електро- та фармакомеханічного спряження в них, а також в регуляції іонного гомеостазу в міоцитах. Крім того, проведене дослідження є важливою та перспективною ланкою в пошуці селективних високоафінних ефекторів в якості таких потенційних фармакологічних препаратів, які могли б регулювати контрактильну активність, запобігаючи та протидіючи порушенням функціонування міометрія.

Ключові слова: NA+,K+-АТРаза, калікс[4]арени, ензиматична активність, плазматична мембрана, контрактильна активність, міометрій.

The study reviewed and organized current scientific literature and general knowledge on the enzyme Na+,K+-ATPase and new synthetic biologically active compounds – calixarenes. The research aimed to investigate the influence of thiocalix[4]arene-bis-hydroxymethylphosphonate acid C-1193 on the Na+,K+-ATPase system in the plasma membrane of smooth muscle cells. Enzymatic and kinetic analysis methods revealed that thiocalix[4]arene C-1193 more effectively inhibits Na+,K+-ATPase activity in the plasma membrane of myometrial cells compared to the previously studied calix[4]arene C-99 and has negligible effects on specific activities of other ATPases. Confocal microscopy using the calcium-sensitive fluorescent probe fluo-4 demonstrated that thiocalix[4]arene C-1193 induces an increase in intracellular Ca2+ concentration in immobilized myometrial myocytes. Tensometric experiments showed that C-1193 modifies the mechanokinetics of spontaneous isometric contractions in myometrium. In the presence of C-1193, an enhancement of isometric phase contractions was observed, elicited through electromechanical coupling pathways (depolarization with high potassium solution) and pharmacomechanical coupling (under the influence of the uterotonic hormone oxytocin, the neurotransmitter acetylcholine, and the selective agonist of muscarinic acetylcholine receptors of the M3 subtype, cevimeline).
The obtained experimental data are of significant importance for elucidating the membrane mechanisms of cation exchange in smooth muscles, particularly in studying the role of the plasma membrane in electro- and pharmacomechanical coupling as well as in the regulation of ion homeostasis in myocytes. Furthermore, this research serves as an important and promising step in the search for selective high-affinity effectors as potential pharmacological agents that could regulate contractile activity, preventing and counteracting dysfunctions of myometrium.

Keywords: Na+,K+-ATPase, calix[4]arenes, enzymatic activity, plasma membrane, contractile activity, myometrium.

Кардаш О. О. Вплив тіакалікс[4]арену С-1193 – афінного інгібітора Na+,K+-ATPази на внутрішньоклітинну концентрацію Са2+ та скоротливу активність міометрія : випускна кваліфікаційна робота магістра : 162 Біотехнологія та біоінженерія / Кардаш Олександра Олександрівна. - Київ, 2023. - 66 с.