ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ КАНАЛОВ Piezo1 В ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТКАХ АРТЕРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫСЫ В НОРМЕ И ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ СТЕНОЗЕ СОННЫХ АРТЕРИЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В гладкомышечных клетках артерий каналы Piezo1 принимают участие в регуляции сосудистого тонуса и ремоделировании при различных заболеваниях. Они представляют собой неселективные катионные каналы, активация которых может приводить к деполяризации мембраны гладкомышечных клеток, входу Ca2+ через потенциал-управляемые каналы и развитию сокращения. Данная работа была направлена на проверку гипотезы, что каналы Piezo1 участвуют в регуляции тонуса гладкомышечных клеток мелких артерий мозга и их функциональный вклад может изменяться при хроническом стенозе сонных артерий. Крысам на обе общие сонные артерии надевали суживающие клипсы (снижение объемной скорости кровотока не менее чем на 70%). Через 4 недели изолировали среднюю мозговую артерию (СМА) для проведения исследований методами wire myography (после удаления эндотелия) и количественной ПЦР. Уровень базального тонуса СМА был ниже у крыс группы «Стеноз», чем в контроле, сократительные ответы при активации рецепторов тромбоксана А2 веществом U46619 не были изменены. Инкубация с Dooku1 (блокатор Piezo1, 30 мкМ) приводила к уменьшению базального тонуса и сократительных ответов на U46619 в СМА контрольных крыс, но не оказывала такого влияния в СМА крыс группы «Стеноз». Содержание мРНК Piezo1 и потенциал-управляемых Ca2+-каналов L-типа (Cav1.2) не различалось между группами, тогда как содержание мРНК потенциал-управляемых Ca2+-каналов T-типа (Cav3.1) было уменьшенным в СМА группы «Стеноз» по сравнению с контролем. Таким образом, каналы Piezo1 обладают просократительным влиянием в гладкомышечных клетках артерий мозга крысы, и такое влияние уменьшается при хроническом стенозе сонных артерий. Снижение просократительного влияния Piezo1 в СМА крыс группы «Стеноз» может быть связано с развитием изменений на уровне не самих каналов Piezo1, а последующих этапов передачи сигнала к сократительному аппарату гладкомышечных клеток.

Об авторах

Д. К Гайнуллина

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: dina.gaynullina@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

A. A Борзых

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Москва, Россия

M. Г Печкова

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Москва, Россия

K. A Богоцкой

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН

Москва, Россия

O. C Тарасова

Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Медицинский научно-образовательный институ

Москва, Россия; Москва, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. Coste B., Mathur J., Schmidt M., Earley T.J., Ranade S., Petrus M.J., Dubin A.E., Patapoutian A. 2010. Piezo1 and Piezo2 are essential components of distinct mechanically activated cation channels. Science. 330, 7–12. https://doi.org/10.1126/science.1193270
  2. Beech D.J., Kalli A.C. 2019. Force sensing by Piezo channels in cardiovascular health and disease. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 39, 2228–2239. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.119.313348
  3. Nagase T., Nagase M. 2024. Piezo ion channels: Long-sought-after mechanosensors mediating hypertension and hypertensive nephropathy. Hypertens. Res. 47, 2786–2799. https://doi.org/10.1038/s41440-024-01820-6
  4. Retailleau K., Duprat F., Arhatte M., Ranade S.S., Peyronnet R., Martins J.R., Jodar M., Moro C., Offermanns S., Feng Y., Demolombe S., Patel A., Honore E. 2015. Piezo1 in smooth muscle cells is involved in hypertension-dependent Arterial remodeling. Cell. Rep. 13, 1161–1171. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2015.09.072
  5. Chen J., Rodriguez M., Miao J., Liao J., Jain P.P., Zhao M., Zhao T., Babicheva A., Wang Z., Parmisano S., Powers R., Matti M., Paquin C., Soroureddin Z., Shyy J.Y.J., Thistlethwaite P.A., Makino A., Wang J., Yuan J.X.J. 2022. Mechanosensitive channel Piezo1 is required for pulmonary artery smooth muscle cell proliferation. Am. J. Physiol. – Lung Cell. Mol. Physiol. 322, L737–L760. https://doi.org/10.1152/ajplung.00447.2021
  6. Liao J., Lu W., Chen Y., Duan X., Zhang C., Luo X., Lin Z., Chen J., Liu S., Yan H., Chen Y., Feng H., Zhou D., Chen X., Zhang Z., Yang Q., Liu X., Tang H., Li J., Makino A., Yuan J.X.J., Zhong N., Yang K., Wang J. 2021. Upregulation of Piezo1 (Piezo type mechanosensitive ion channel component 1) enhances the intracellular free calcium in pulmonary arterial smooth muscle cells from idiopathic pulmonary arterial hypertension patients. Hypertension. 77, 1974–1989. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.16629
  7. Wang Z., Chen J., Babicheva A., Jain P.P., Rodriguez M., Ayon R.J., Ravellette K.S., Wu L., Balistrieri F., Tang H., Wu X., Zhao T., Black S.M., Desai A.A., Garcia J.G.N., Sun X., Shyy J.Y.J., Valdez-Jasso D., Thistlethwaite P.A., Makino A., Wang J., Yuan J.X.J. 2021. Endothelial upregulation of mechanosensitive channel Piezo1 in pulmonary hypertension. Am. J. Physiol. – Cell. Physiol. 321, C1010–C1027. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00147.2021
  8. Szabo L., Balogh N., Tóth A., Angyal Á., Gönczi M., Csiki D.M., Tóth C., Balatoni I., Jeney V., Csernoch L., Dienes B. 2022. The mechanosensitive Piezo1 channels contribute to the arterial medial calcification. Front. Physiol. 13, 1–17. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.1037230
  9. Zhang F.R., Tang J., Lai Y., Mo S.Q., Lin Z.M., Lei Q.Q., Han C.C., Zhou A.D., Lv X.F., Wang C., Ou J.S., Zhou J.G., Pang R.P. 2025. Smooth muscle cell Piezo1 is essential for phenotypic switch and neointimal hyperplasia. Br. J. Pharmacol. 182, 2031–2048. https://doi.org/10.1111/bph.17436
  10. Fei L., Xu M., Wang H., Zhong C., Jiang S., Lichtenberger F.B., Erdogan C., Wang H., Bonk J.S., Lai E.Y., Persson P.B., Kovács R., Zheng Z., Patzak A., Khedkar P.H. 2023. Piezo1 mediates vasodilation induced by acute hyperglycemia in mouse renal arteries and microvessels. Hypertension. 80, 1598–1610. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.122.20767
  11. Lhomme A., Gilbert G., Pele T., Deweirot J., Henrion D., Baudrimont I., Campagnac M., Marthan R., Guibert C., Ducret T., Savineau J.P., Quignard J.F. 2019. Stretch-activated piezo1 channel in endothelial cells relaxes mouse intrapulmonary arteries. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 60, 650–658. https://doi.org/10.1165/rcmb.2018-01970C
  12. Tykocki N.R., Boerman E.M., Jackson W.F. 2017. Smooth muscle ion channels and regulation of vascular tone in resistance arteries and arterioles. Compr. Physiol. 16, 485–581. https://doi.org/10.1002/cphy.c160011
  13. Dossabhoy S., Arya S. 2021. Epidemiology of atherosclerotic carotid artery disease. Semin. Vasc. Surg. 34, 3–9. https://doi.org/10.1053/J.SEMVASCSURG.2021.02.013
  14. Holmgren M., Henze A., Wahlin A., Eklund A., Fox A.J., Johansson E. 2024. Phase-contrast magnetic resonance imaging of intracranial and extracranial blood flow in carotid near-occlusion. Neuroradiology. 66, 589–599. https://doi.org/10.1007/s00234-024-03309-y
  15. Mansour A., Niizuma K., Rashad S., Sumiyoshi A., Ryoke R., Endo H., Endo T., Sato K., Kawashima R., Tominaga T. 2019. A refined model of chronic cerebral hypoperfusion resulting in cognitive impairment and a low mortality rate in rats. J. Neurosurg. 131, 892–902. https://doi.org/10.3171/2018.3.JNS172274
  16. Jing Z., Shi C., Zhu L., Xiang Y., Chen P., Xiong Z., Li W., Ruan Y., Huang L. 2015. Chronic cerebral hypoperfusion induces vascular plasticity and hemodynamics but also neuronal degeneration and cognitive impairment. J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 35, 1249–1259. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2015.55
  17. Bhatia P., Kaur G., Singh N. 2021. Ozagrel a thromboxane A2 synthase inhibitor extenuates endothelial dysfunction, oxidative stress and neuroinflammation in rat model of bilateral common carotid artery occlusion induced vascular dementia. Vascular Pharmacol. 137, 106827. https://doi.org/10.1016/J.VPH.2020.106827
  18. Mulvany M.J., Halpern W. 1977. Contractile properties of small arterial resistance vessels in spontaneously hypertensive and normotensive rats. Circ. Res. 41, 19–26. https://doi.org/10.1161/01.res.41.1.19
  19. Spray S., Johansson S.E., Radziwon-Balicka A., Haanes K.A., Warfvinge K., Poulsen G.K., Kelly P.A.T., Edvinsson L. 2017. Enhanced contractility of intraparenchymal arterioles after global cerebral ischaemia in rat – new insights into the development of delayed cerebral hypoperfusion. Acta Physiol. 220, 417–431. https://doi.org/10.1111/apha.12834
  20. Fadyukova O.E., Storozhevykh T.P., Pinelis V.G., Koshelev V.B. 2004. Ischemic and hemorrhagic disturbances in cerebral circulation after contractile responses of the rat middle cerebral artery. Brain Res. 995, 145–149. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2003.09.062
  21. Marquez-Martín A., Jiménez-Altayó F., Dantas A.P., Caracuel L., Planas A.M., Vila E. 2012. Middle cerebral artery alterations in a rat chronic hypoperfusion model. J. Appl. Physiol. 112, 511–518. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00998.2011
  22. Davis M.J., Earley S., Li Y-S., Chien S. 2023. Vascular mechanotransduction. Physiol. Rev. 103, 1247–1421. https://doi.org/10.1152/physrev.00053.2021
  23. Porto Ribeiro T., Barbeau S., Baudrimont I., Vacher P., Freund-Michel V., Cardouat G., Berger P., Guibert C., Ducret T., Quignard J.F. 2022. Piezo1 channel activation reverses pulmonary artery vasoconstriction in an early rat model of pulmonary hypertension: The role of Ca2+ influx and Akt-eNOS pathway. Cells. 11, 2349. https://doi.org/10.3390/cells11152349
  24. Evans E.L., Cuthbertson K., Endesh N., Rode B., Blythe N.M., Hyman A.J., Hall S.J., Gaunt H.J., Ludlow M.J., Foster R., Beech D.J. 2018. Yodal analogue (Dooku1) which antagonizes Yodal-evoked activation of Piezo1 and aortic relaxation. Br. J. Pharmacol. 175, 1744–1759. https://doi.org/10.1111/bph.14188
  25. Miron T.R., Flood E.D., Tykocki N.R., Thompson J.M., Watts S.W. 2022. Identification of Piezo1 channels in perivascular adipose tissue (PVAT) and their potential role in vascular function. Pharmacol. Res. 175, 105995. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105995
  26. Kinsella J.A., Debant M., Parsonage G., Morley L.C., Bajarwan M., Revill C., Foster R., Beech D.J. 2024. Pharmacology of PIEZO1 channels. Br. J. Pharmacol. 181, 4714–4732. https://doi.org/10.1111/bph.17351
  27. El-Rahman R.R., Harraz O.F., Brett S.E., Anfinogenova Y., Mufti R.E., Goldman D., Welsh D.G. 2013. Identification of L- and T-type Ca2+ channels in rat cerebral arteries: Role in myogenic tone development. Am. J. Physiol. – Hear. Circ. Physiol. 304, 58–71. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00476.2012
  28. Kuo I.Y., Ellis A., Seymour V.A.L., Sandow S.L., Hill C.E. 2010. Dihydropyridine-insensitive calcium currents contribute to function of small cerebral arteries. J. Cereb. Blood. Flow Metab. 30, 1226–1239. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2010.11
  29. Kuo I.Y.T., Howitt L., Sandow S.L., McFarlane A., Hansen P.B., Hill C.E. 2014. Role of T-type channels in vasomotor function: Team player or chameleon? Pflugers Arch. Eur. J. Physiol. 466, 767–779. https://doi.org/10.1007/s00424-013-1430-x
  30. Qi M., Liu R., Zhang F., Yao Z., Zhou M. liang, Jiang X., Ling S. 2024. Roles of mechanosensitive ion channel PIEZO1 in the pathogenesis of brain injury after experimental intracerebral hemorrhage. Neuropharmacology. 251, 109896. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2024.109896
  31. Xu F., Xin Q., Ren M., Shi P., Wang B. 2024. Inhibition of piezo1 prevents chronic cerebral hypoperfusion-induced cognitive impairment and blood brain barrier disruption. Neurochem. Int. 175, 105702. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2024.105702

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».