Са2+ для функции сердца

Еще S. Ringer в 1889 г. подчеркивал, что присутствие Са2+ необходимо для функции сердца. На сегодняшний день доказано, что в норме Са2+ участвует в реализации таких важных для кардиоцита и сердца в целом процессов, как поддержание целостности клеточных мембран, ритмогенез, сократительная функция миокарда, регуляция метаболизма.

Показано, что дефицит Са2+, равно как и его избыток, обусловливают нарушение проницаемости и целостности мембран кардиоцитов в связи с конформационными изменениями их макромолекул. Более того, нередко отмечается дезинтеграция клеток миокарда, главным образом в результате нарушения их контакта в области вставочных дисков. В определенной мере это является следствием нарушения связи Са2+ с углеводородными молекулами биомембран.

Помимо внутримембранного пула, ионы Са2+ локализованы интра- и экстрацеллюлярно.

Внутриклеточный Са2+ распределен в трех компартментах:
в трубочках, а также везикулах саркоплазматического ретикулума (СПР), в митохондриальном матриксе и на внутренней поверхности сарколеммы.

Внеклеточный Са2+ тесно связан с внешним слоем сарколеммы, в частности с ее фосфолипидами, сиаловой кислотой и белками [Langer G., 1976; Philipson К. et al., 1980]. Специальными методами в сарколемме установлено наличие локусов с низким и высоким сродством к Са2+. Мембранно-связанный, «функциональный» Са2+ играет роль триггера процесса сокращения кардиомиоцита [Philipson К. et al., 1980].

Сокращение инициируется возникновением волны деполяризации, сопровождающейся входом в клетку К+ и Са2+. Начальная, быстрая часть процесса деполяризации сарколеммы вызывается вхождением в клетку ионов Na+. Следующая, медленная фаза связана в основном с током Са2+ через мембранные каналы — так называемые медленные кальциевые каналы (ионные, в том числе кальциевые, каналы представляют собой белковую макромолекулу, находящуюся в билипидном слое мембраны и обеспечивающую специфический энергозависимый транспорт катионов).

Кроме того, при открытых каналах Са2+ может поступать в клетку по концентрационному градиенту. Вхождение Са2+ в клетку и распространение волны деполяризации по ее мембранам стимулирует выброс в миоплазму запасов иона из СПР.

Возможно также высвобождение Са2+ из митохондрий посредством Na+ — Са2+-ионообменного механизма [Dhalla N. et al., 1982]. Увеличение концентрации интрацеллюлярного Са2+ (с 0,1 мкмоль примерно до 10,0 мкмоль) сопровождается его связыванием с тропонином-С актиновых нитей, что устраняет блокаду актомиозинового взаимодействия и ведет к сокращению сердечной мышцы.

Расслабление миокарда осуществляется вследствие снижения концентрации Са2+ в миоплазме за счет удаления его в канальцы СПР, а также во внеклеточную среду. Часть Са2+, видимо, аккумулируется митохондриями [Dhalla N. et al., 1982].

Приведенные данные свидетельствуют о том, что как процесс сокращения, так и расслабления миокарда в значительной мере управляется ионами Са2+. В норме Са2+ принимает непосредственное участие в регуляции метаболизма кардиоцитов. Во-первых, Са2+ снижает активность аденилатциклазы и повышает фосфодиэстеразы. Это обусловливает в свою очередь снижение чувствительности сердца к действию катехоламинов. Во-вторых, ионы Са2+ способствуют усилению гликолитической продукции АТФ, стимулируя транспорт глюкозы в клетку и ферментативную активность киназы фосфорилазы В [Dhalla N. et al., 1982]. В-третьих, Са2+ регулирует аэробный метаболизм, усиливая окисление оксоглютарата, повышая активность дегидрогеназы пирувата, изменяя степень сопряжения процесса окислительного фосфорилирования и транспорт АТФ из митохондрии.

Таким образом, в норме Са2+ играет ключевую роль в интеграции процессов сокращения и расслабления миокарда, энергообеспечения кардиоцитов, транспорта в них ионов, а также в модуляции экстракардиальных механизмов регуляции.

«Коронарная и миокардиальная недостаточность»,
Л.И.Ольбинская, П.Ф.Литвицкий