ИСТИНА

На сегодняшний день в экспериментальной физиологии сердца отсутствуют дешевые и релевантные модельные объекты, электрофизиологический фенотип миокарда которых в достаточной степени близок к человеческому. Главной причиной этого являются различия в наборе калиевых токов, участвующих в реполяризации миокарда человека и модельных животных. Полным набором ионных токов, характерных для человеческого миокарда, обладают кролик и свинья, однако это достаточно дорогостоящие и сложные в содержании экспериментальные животные, доступные не каждой лаборатории. Таким образом, актуальной проблемой является поиск новых, более дешевых и релевантных модельных животных для проведения фундаментальных и прикладных исследований в области электрофизиологии сердца. На данный момент исследование электрофизиологических аспектов работы сердца затронуло практически все основные систематические группы позвоночных животных, при этом в зависимости от поставленной задачи некоторые из этих животных – такие как рыбы (Danio rerio), амфибии (Rana temporaria) – широко используются в качестве модельных объектов. Вместе с тем, практически неисследованным с электрофизиологической точки зрения остается сердце птиц. В связи с этим, целью данного проекта является исследование электрофизиологических основ функционирования сердца птиц на примере японского перепела. Реализация данного проекта позволит непосредственно ответить и на более прикладной вопрос: могут ли птицы стать новым модельным объектом в электрофизиологии сердца? Для реализации настоящего проекта будут использованы несколько методических подходов. Биоэлектрическая активность рабочего миокарда, а также локализация и электрическая активность пейсмекерного миокарда перепела будут исследованы в изолированных многоклеточных препаратах миокарда путем внутриклеточной регистрации электрической активности с помощью острых стеклянных микроэлектродов. Этот же метод будет использован для изучения влияния блокаторов основных ионных токов миокарда на конфигурацию его электрической активности. С использованием метода пэтч-кламп будут зарегистрированы и охарактеризованы основные токи, формирующие электрическую активность миокарда перепела. Иммуноцитохимический метод и метод количественной ПЦР в реальном времени будут использованы для идентификации молекулярной природы каналов, опосредующих обнаруженные ионные токи в миокарде перепела, и определения уровня их экспрессии. С помощью иммуногистохимического метода в комбинации с микроэлектродным исследованием будут определены точное местоположение и структура водителя ритма сердца перепела. Таким образом, настоящее исследование подразумевает не только комплексную характеристику биоэлектрической активности сердца птиц и ее молекулярных основ, но также оценку перспектив использования данной группы животных в качестве модельных объектов в кардиологических исследованиях. Аналогичные работы ранее не проводились.

At the moment, experimental cardiac physiology does not possess cheap and relevant model objects whose electrophysiological myocardial phenotype is close enough to that in human. The main reason for this issue are the differences in the set of potassium currents contributing to repolarization of myocardium in human and experimental animals. Only rabbit and pig possess the full set of ionic currents similar to that in human myocardium, however, these animals are quite expensive and difficult to keep, and therefore available not in every laboratory. Thus, the search for new, more cheap and relevant model animals for fundamental and applied researches in the field of cardiac electrophysiology is an actual issue. For the present day, the studies of cardiac electrophysiology have involved almost all the main systematic groups of vertebrate animals. Moreover, depending on the research tasks, some of these animals – such as fishes (Danio rerio), amphibians (Rana temporaria) – are widely used as model objects. At the same time, avian heart remains almost unexplored in electrophysiological aspect. In light of this issue, the goal of the present project is to study the electrophysiological basis of avian heart function in Japanese quail. The realization of this project will also allow us to address a more applied question: if birds could become a new model objects in the field of cardiac electrophysiology? Several methodical approaches will be used to accomplish this project. The bioelectrical activity of working myocardium, as well as localization and electrical activity of pacemaker myocardium of quail, will be studied in isolated multicellular preparations using sharp glass microelectrodes. The same approach will be used to reveal how the blockers of major ionic currents affect the configuration of bioelectrical activity in myocardial preparations. The main ionic currents contributing to electrical activity in quail myocardium will be recorded and described using standard patch clamp method. Immunocytochemical staining and quantitative real time PCR (RT-PCR) will be used to identify the molecular nature of the channels that mediate the discovered ionic currents in quail myocardium and to evaluate their expression levels. Using immunohistochemical staining, we will determine the exact localization of the pacemaker in quail heart and describe its structure. Thus, the present study encloses not only complex description of the bioelectrical activity and its molecular basis in avian heart, but also the evaluation of how perspective is the usage of this group of animals as model objects in cardiology researches. None similar researches have been performed before.

1) Охарактеризовать электрическую активность рабочего миокарда перепела в нормальных условиях. 2) Выявить изменения конфигурации электрической активности миокарда перепела в условиях подавления различных ионных токов. 3) Определить локализацию и структуру водителя ритма сердца перепела, охарактеризовать его электрическую активность. 4) Охарактеризовать основные ионные токи, определяющие конфигурацию электрической активности миокарда, в изолированных предсердных и желудочковых кардиомиоцитах перепела. 5) Идентифицировать молекулярную природу ионных каналов, переносящих обнаруженные токи. 6) Определить уровни экспрессии генов каналов, опосредующих основные ионные токи в миокарде перепела.