BLOCKERS OF AQUAPORIN CHANNELS AND CARBON MONOXIDE INFLUENCE THE MYOCARDIUM IN CONDITIONS OF ISCHEMIA-REPERFUSION
Authors: S.P. Beschasnyi , O.M. Hasiuk 
Published: February 2022

Functioning of the cardiovascular system is provided by ion and aquaporin channels. Their disfunction cause damage to the whole body, reducing working efficiency and quality of life. Ischemia is the main factor affecting damage to the cardiovascular system. Myocardial reperfusion is often accompanied by negative processes, interstitial and cellular edema occurs. Water transport in thetissues of the cardiovascular system is provided by special channels called aquaporins. They also transport glycerol, urea and ammonia. The possibility of controlled exposure to these channels is an important target for the development of drugs that reduce ischemia-reperfusion injury. Carbon monoxide and anticonvulsants (lamotrigine and valproates) deserve special attention as blockers of aquaporin channels.The studies were performed on laboratory mice, which were divided into 5 groups. The first group was control; mice of the second-fourth groups were injected through a probe with phenytoin, lamotrigine, and topiramate, respectively. In the fifth group, a perfusion solution was passed through the isolated heart during perfusion, which was saturated with CO for 30 min. To study coronary flow, metabolic changes and individual indicators of electrical activity, we used retrograde perfusion technique of isolated heart on which ischemia and reperfusion were simulated. Phenytoin, lamotrigine, and CO were found to have vasodilator properties, however topiramate had a vasoconstrictor effect. Lamotrigine reduced glucose absorption during perfusion, phenytoin and topiramate –at the end of reperfusion, and CO –during reperfusion. Са2+depositing was found in the group that received phenytoin. In the group with lamotrigine and topiramate, the depositing was at the beginning of reperfusion. The use of perfusion solution with CO conditioned Са2+accumulation only at the end of reperfusion. Increased creatinine production was observed only in the groups that received phenytoin and topiramate. Aspartate aminotransferase levels were increased only in the group with lamotrigine at the time before ischemia. Anticonvulsants and CO, during perfusion, decreased the amplitude ofthe R waveform, whereas during ischemia, on the contrary, there was an increase in voltage. R-R interval shortening occurred only in the group with phenytoin. Lamotrigine and topiramate lengthened the interval, CO shortened the interval during reperfusion. Thus, the effects on aquaporin channels led to changes in coronary flow, glucose metabolism, and myocardial calcium depositing, and also the extent of myocardial damage during ischemia-reperfusion was reduced.Key words:aquaporins, valproates, gas-transmitter, myocardium, cardiac perfusion. Функціонування серцево-судинної системи забезпечується роботою йонних та аквапоринових каналів. Порушенняу їх роботі завдають шкоди усьому організму, знижуючи працездатність та якість життя. Основним чинником ушкоджувального впливу у серцево-судинній системі є ішемія. Реперфузія міокарду часто супроводжується негативними процесами: розвивається інтерстеціальний та клітинний набряк. Переважна більшість транспорту води у тканинах серцево-судинної системи забезпечується спеціальними каналами -аквапоринами, які також транспортують гліцерин, сечовину та аміак. Можливість регульованого впливу на ці канали є важливою мішенню для розробки терапевтичних засобів, які б стримували ішемічно-реперфузійне ушкодження. В якостіблокаторів аквапоринових каналів особливої уваги заслуговують монооксид вуглецю та антиконвульсанти (ламотриджин та вальпроати).Дослідження проведені на лабораторних мишах, які було розділено на 5 груп. Перша група –контрольна, мишам другої –четвертої груп через зонд уводили, відповідно, фенітоїн, ламотриджин, топірамат. У п’ятій групі через ізольоване серце під час перфузії пропускали перфузійний розчин, який протягом 30 хв насичували СО. Для дослідження коронарного потоку, метаболічних змін та окремих показників електричної активності використовували методику ретроградної перфузії ізольованого серця, на якому моделювали ішемію та реперфузію. Виявилося, що фенітоїн, ламотриджин та СО мали вазодилатаційні властивості, проте топірамат мав вазоконстрикторний вплив. Ламотриджин знижував поглинання глюкози у період перфузії, фенітоїн та топірамат –наприкінці реперфузії, СО –у період реперфузії. Депонування Са2+встановлене у групі, яка отримувала фенітоїн. У групах із ламотриджином та топіраматом депонування спостерігалося на початку реперфузії. Використання перфузійного розчину із СО призводило до накопичення Са2+лише наприкінці реперфузії. Підвищена продукція креатиніну спостерігалася лише у групах, що отримували фенітоїн та топірамат. Рівень аспартатамінотрансферази збільшувався лише у групі із ламотриджином у період перед ішемією. Антиконвульсанти та СО під час перфузії знижували амплітуду зубця R, під час ішемії навпаки–відбувалося посилення вольтажу. Вкорочення інтервалу R-R встановлено лише у групі із фенітоїном. Ламотриджин та топірамат подовжували інтервал R-R, СО вкорочував його під час репрефузії. Тож, вплив на аквапоринові канали призводив до змін коронарного потоку, засвоєння глюкози та депонування кальцію міокардом, також знижувався ступінь ураження міокарду в умовах ішемії-реперфузії.Ключові слова:аквапорини, вальпроати, газотрансміттер, міокард, перфузія серця.