Участие натрий-кальциевого обменника в регуляции сокращения и расслабления миокарда при введении строфантина

Введение. Сердечные гликозиды влияют на сократимость миокарда, в том числе через воздействие на Na⁺-Ca²⁺-обмен, однако изолированный вклад этого механизма остается недостаточно изученным. Цель исследования – определить влияние строфантина на сердечные сокращения, формируемые исключительно системой натрий-кальциевого обмена.

Материалы и методы. Эксперименты проводили на изолированных сердцах лабораторных крыс линии Wistar, перфузируемых через аорту по методу Лангендорфа. Сокращения вызывали путем перфузии растворами с различной концентрацией Na⁺. В качестве исследуемого лекарственного препарата использовали строфантин в ампулах, который добавляли в перфузионную среду до конечной концентрации 0,5 мкмоль/л. В качестве контроля использован эквивалентный объем физиологического раствора.

Результаты. В экспериментах выявили, что сердце продолжало сокращаться и расслабляться при каждом цикле активации Na⁺-Ca²⁺-обмена. Однако во втором повторе скорость сокращения была ниже на 32%. Строфантин снижал силу сокращений во всех трех повторах. Наиболее выраженные нарушения отмечали при первой стимуляции: сила сокращений снижалась на 78%. Сокращение и расслабление миокарда происходили на фоне постепенного повышения мышечного тонуса в диастолу. Учитывая, что строфантин способен снижать активность Na⁺/K⁺-аденозинтрифосфатазы (Na⁺/K⁺-АТФазы), показана способность гликозида повышать внутриклеточную концентрацию натрия и, как следствие, кальция. Повторное выведение кальция из клеток через Na⁺-Ca²⁺-обмен в присутствии строфантина оказалось неэффективным. В миокарде сохранялась кальциевая перегрузка, что проявлялось повышением диастолического напряжения сердца.

Заключение. При перегрузке кардиомиоцитов ионами кальция итоговый физиологический эффект строфантина может быть не положительным, а отрицательным.

1. Gurevich MA, Gavrilin AA. Сердечные гликозиды в современной клинической практике. Almanac of Clinical Medicine. 2014;(35):101–105. doi: 10.18786/2072-0505-2014-35-101-105

2. Umarova FT, Khasanova MA, Berdieva HYa, et. al. Изучение ингибирования сердечными гликозидами строфантидинового ряда фермента Na,K-АТФазы и их положительно-инотропное действие. Universum: chemistry and biology. 2022;5(95):1–7. doi: 10.32743/UniChem.2022.95.5.13563

3. Altamirano J, Li X, DeSantiago J, et. al. The inotropic effect of cardioactive glycosides in ventricular myocytes requires Na+–Ca2+ exchanger function. J Physiol. 2006;575(3):845–854. doi: 10.1113/jphysiol.2006.111252

4. Terrar DA. Calcium signaling in the heart. Adv Exp Med Biol. 2020;1131:395–443. doi: 10.1007/978-3-030-12457-1_16

5. Сannell MB, Grantham CJ, Main MJ, et. al. The roles of the sodium and calcium current in triggering calcium release from the sarcoplasmic reticulum. Ann N Y Acad Sci. 1996;779:443–450. doi: 10.1111/j.1749-6632.1996.tb44819

6. Aronsen JM, Swift F, Sejersted OM. Cardiac sodium transport and excitation– contraction coupling.J Mol Cell Cardiol. 2013;61:11–19. doi: 10.1016/j.yjmcc.2013.06.003

7. Weber CR, Piacentino V 3rd, Ginsburg KS, et. al. Na+–Ca2+ exchange current and submembrane [Ca2+] during the cardiac action potential. Circ Res. 2002;90(2):182– 189. doi: 10.1161/hh0202.103940

8. Berezhnova TA, Moshurov IP, Baofeng Ya, et. al. Effect of cyclophosphamide on regulation of heart contractions by means of sodium calcium exchanger. Res. Results Pharmacol. 2025;11(1):1–12. doi: 10.18413/rrpharmacology.11.539

9. Lee HI, Lee BK, Jeong KW, et. al. Potassium-induced cardiac arrest during conventional cardiopulmonary resuscitation in a porcine model of prolonged ventricular fibrillation cardiac arrest: a feasibility study. Resuscitation. 2013;84(3):378– 383. doi: 10.1016/j.resuscitation.2012.08.324

10. Lehnart SE, Maier LS, Hasenfuss G. Abnormalities of calcium metabolism and myocardial contractility depression in the failing heart. Heart Fail Rev. 2009;14(4):213– 224. doi: 10.1007/s10741-009-9146-x

11. Nagy N, Toth N, Nanasi PP. Antiarrhythmic and inotropic effects of selective Na+/ Ca2+ exchanger inhibition: what can we learn from the pharmacological studies? Int J Mol Sci. 2022;23(23):14651. doi: 10.3390/ijms232314651

12. Kuptsova AM, Bugrov RK, Ziyatdinova NI, et. al. Острейшая стадия инфаркта миокарда: влияние блокады If на изолированное сердце крыс. Ulyanovsk Journal of Medical and Biological Sciences. 2022;3:106–119. doi: 10.34014/2227-1848-2022-3-106-119

13. Metelitsa VI. Справочник по клинической фармакологии сердечно-сосудистых лекарственных средств, 3-е издание. Moscow: Medical Information Agency; 2005. 1528 p. ISBN 5-89481-320-4

14. Konstantinou DМ, Karvounis H, Giannakoulas G. Digoxin in heart failure with a reduced ejection fraction: a risk factor or a risk marker. Cardiology. 2016;134(3):311– 319. doi: 10.1159/000444078

15. Echteld CJ, Kirkels JH, Eijgelshoven MH, et. al. Intracellular sodium during ischemia and calcium-free perfusion: a 23Na NMR study. J Mol Cell Cardiol. 1991;23(3):297–307. doi: 10.1016/0022-2828(91)90066-u

16. Hamilto Sh, Veress R, Belevych A, et. al. The role of calcium homeostasis remodeling in inherited cardiac arrhythmia syndromes. Pflugers Arch. 2021;473:377–387. doi: 10.1007/s00424-020-02505-y17.

17. Giladi M, Bohbot H, Buki T, et. al. Dynamic features of allosteric Ca2+ sensor in tissue-specific NCX variants. Cell Calcium. 2012;51(6):478–485. doi: 10.1016/j.ceca.2012.04.00718.

18. Toda N. Effects of calcium, sodium and potassium ions on contractility of isolated atria and their responses to noradrenaline. Br J Pharmacol. 1969;36(2):350–367. doi: 10.1111/j.1476-5381.1969.tb09510.x.