кандидат биологических наук, с. н.с. лаборатории биофизики клетки
м. н.с. экспериментально-технологической лаборатории
д. х.н., профессор, руководитель экспериментально-технологической лаборатории
Цель. Изучение инотропного и антиаритмического действия флавоноидов — кверцетина, рутина и (+)-катехина на функциональную активность миокарда крысы.
Материал и методы. Механические параметры папиллярной мышцы в изометрическом режиме были зарегистрированы с помощью датчика F30, при стимуляции импульсами длительностью 5-10 мс и амплитудой, превышающей пороговую на ~20%. При установлении механизма действия флавоноидов использован метод ингибиторного анализа взаимодействия изученных соединений с ион-транспортирующими системами и рецепторами сарколеммы кардиомиоцитов. Для изучения антиаритмического действия флавоноидов был использован метод экспериментально аконитин-вызванной аритмии.
Результаты. Установлено, что кверцетин и рутин оказывают двухфазный инотропный эффект на сократительную активность папиллярной мышцы крысы, и при этом рутин вызывает значительно слабый положительный инотропный эффект сравнительно с кверцетином. В диапазоне более высоких концентраций кверцетин (100-200 мкМ) и рутин (200-300) вызывают только отрицательный инотропный эффект. В этих условиях значение ЕС50 для кверцетина и рутина составляло 229 мкМ или pD2 (–log EC50)=3,64 и 245,4 мкМ или pD2 (–log EC50)=3,61, соответственно. Обнаружено, что (+)-катехин оказывает только отрицательный инотропный эффект (ЕС50=45,7 мкМ или pD2 (–log EC50)=4,34). При инкубации препаратов мышцы (±)-пропранололом (10 мкМ), блокатором β-адренорецептора, уменьшается положительный инотропный эффект кверцетина и рутина. В экспериментах было обнаружено, что в присутствии блокатора Са2+L-канала — нифедипина (ЕС50), кверцетин (229 мкМ), рутин (245,4 мкМ) и (+)-катехин (45,7 мкМ) дополнительно снижали амплитуду сократительного ответа миокарда на 41,3±5,4%, 43,6±6,5% и 37,2±4,8%, соответ ственно, относительно эффекта нифедипина. Выявлено, что изученные флавоноиды через 20-25 минут после добавления в среду инкубации подавляют частоту аритмии, вызванную аконитином (1 мкМ). При этом, наиболее эффективным оказался кверцетин, и в концентрации 100 мкМ уменьшает частоту тахикардии, вызванную аконитином от 264±14 уд./мин до 32±12 уд./мин.
Заключение. Анализируя полученные данные, можно предположить, что положительный инотропный эффект кверцетина и рутина может быть связан с их активацией β-адренорецептора, при этом увеличивается [цАМФ]in и, следовательно, это способствует увеличению [Ca2+]in в кардимиоцитах. Отрицательное инотропное действие изученных флавоноидов может быть связано с их взаимодействием с Са2+-каналами сарколеммы кардиомиоцитов. А также антиаритмическое действие изученных флавонодов может быть связано с модуляцией функциональной активности Na+ и Са2+-каналов в кардиомиоцитах.
Aim. Studying of inotropic and antiarrhythmic action of flavonoids — quercetin, rutin and (+)-catechin on functional activity of rodent myocardium.
Material and methods. Mechanical parameters of papillary muscle in isometric regimen were registered via the sensor F30, in simulation with the impulses 5-10 ms duration and amplitude, higher than threshold for ~20%. For defining of flavonoids action mechanism we used the inhibitory method of the being studied compounds with ion-transporting system and receptors of cardiomyocytes sarcolemma. To study antiarrhythmic action of flavonoids we used the method of experimental acotinin-induced arrhythmia.
Results. It is found that quercetin and rutin have biphasic inotropic effect on contractility of rodent papillary muscle, and rutin leads to significantly lower positive inotropic effect than quercetin. In diapason of higher concentrations quercetin (100-200 mcM) and rutin (200-300) lead just to negative inotropic effect. In such conditions the value of ЕС50 for quercetin and rutin was 229 mcM or pD2 (–log EC50)=3,64 and 245,4 mcM or pD2 (–log EC50)=3,61 resp. It was found that (+)-catechin shows only negative inotropic effect (ЕС50=45,7 mcM and pD2 (–log EC50)=4,34). In incubation of the muscle with (±)-propranolol (10 mcM), blocker of Ἰ-adrenoreceptor, there is a decrease of positive inotropic effect of quercetin and rutin. In experiments we found that in presence of Са2+L-channel antagonist — nifedipine (ЕС50), querctin (229 mcM), rutin (245,4 mcM) and (+)-catechin (45,7 mcM) additionally decreased the amplitude of myocardium contractile response by 41,3±5,4%, 43,6±6,5% and 37,2±4,8%, resp, relatively to nifedipine effect. Revealed, that the studied flavonoids, in 20-25 min after addition to the incubation medium, suppress the rate of arrhythmia, caused by aconitin (1 mcM). Also the most effective was quercetin, and in concentration 100 mcM it decreases the rate of tachycardia, caused by aconitine from от 264±14 bpm to 32±12 bpm.
Conclusion. Analyzing the data obtained, it is possible to presume that positive inotropic effect of quercetin and rutin might be related to their activtion of ⊘-andrenoreceptors, which causes the increase of [cAMP]in and, hence leads to increase of intracellular [Ca2+]in in cardiomyocytes. Negative action of the studied flavonoids might be relevant to their interaction with Са2+-channels of cardiomyocytes sarcolemma. Also the action of the flavonoids might be related to the production of functional activity modulation of Na+ and Са2+-channels in cardiomyocytes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.