Биологические мембраны, 2024, № 3

Российская академия наук
БИОЛОГИЧЕСКИЕ
МЕМБРАНЫ
               том 41	
 № 3	
 2024     Май–Июнь
Основан в январе 1984 г.
 Выходит 6 раз в год 
ISSN: 0233-4755
Журнал издается под руководством  
Отделения биологических наук РАН
Редакционная коллегия
Главный редактор
С.С. Колесников (Пущино)
П.В. Авдонин (заместитель главного редактора, Москва),
В.С. Акатов (Пущино), С.А. Акимов (ответственный секретарь, Москва),  
C.М. Антонов (С.-Петербург), Ф.И. Атауллаханов (Москва),
А.А. Булычев (Москва), А.Я. Дунина-Барковская (Москва),
Ю.А. Ермаков (Москва), Р.Г. Ефремов (заместитель главного редактора, Москва),  
В.П. Зинченко (Пущино), Е.В. Казначеева (С.-Петербург),
А.А. Минин (Москва), О.С. Остроумова (С.-Петербург),  
М.А. Пантелеев (Москва), Д.Б. Тихонов (Москва) 
Редакционный совет
Ю.А. Владимиров (Москва), А.Н. Гречкин (Казань), Г.Р. Иваницкий (Пущино),  
Л.Г. Магазаник (С.-Петербург), А.Б. Рубин (Москва), В.А. Ткачук (Москва),  
Л.С. Ягужинский (Москва), S.M. Bezrukov (Bethesda, USA),
P.D. Bregestovski (Marseille, France), L.V. Chernomordik (Bethesda, USA),
P. Pohl (Austria)
Редакция
Заведующая редакцией Н.Ю. Деева
Адрес редакции: 117997, ГСП-1, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10
тел./факс: (499) 724-80-89
E-mail: biomembranes2010@gmail.com
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия журнала “Биологические мембраны” 
  (составитель), 2024 

СОДЕРЖАНИЕ
Том 41, номер 3, 2024
ɈȻɁɈРɕ
Электрофизиология сердца Danio rerio
А. В. Карпушев, В. Б. Михайлова, А. А. Костарева, Б. С. Жоров
175
Физико-химические особенности связывания тромбина с мембраной тромбоцита
Р. Р. Керимов, Д. Ю. Нечипуренко, М. А. Пантелеев
191
Анализ молекулярных механизмов влияния хронического облучения на электрические сигналы 
растений пшеницы
П. А. Пирогова, Т. А. Здобнова, А. В. Иванова, М. А. Гринберг, В. А. Воденеев 
201
Нарушения регуляции объема клеток эндотелия роговицы при кератоконусе
И. М. Кузеина, Л. Е. Каткова, Г. С. Батурина, И. Г. Пальчикова, И. А. Искаков, Е. И. Соленов
211
Изменение регуляции гистонового кода при инициации параптозоподобной гибели опухолевых 
клеток НЕр-2 окисленными производными дисульфирама
М. Е. Соловьева, Ю. В. Шаталин, В. С. Акатов
219
Влияние 20-гидроксиэкдизона на функционирование изолированных митохондрий скелетных 
мышц мышей
А. А. Семенова, А. Д. Игошкина, Н. В. Микина, Р. Г. Савченко, Л. В. Парфенова, М. В. Дубинин
233
О возможности использования флуоресцентного зонда на основе ацедана для регистрации сульфида 
водорода (H2S) в клетках первичных нейрональных культур
Р.Р. Шарипов, И. А. Таржанов, А. А. Згодова, З. В. Бакаева, А. М. Сурин
243
Сравнительное исследование механизмов кальциевого ответа в сперматозоидах человека и мыши
Ю. Д. Коробкина, М. А. Пантелеев, А. Н. Свешникова
254
Особенности жирнокислотного состава липидов вакуолярной мембраны в условиях стресса, 
вызванного ионами меди
И. С. Капустина, В. В. Гурина, Н. В. Озолина, Е. В. Спиридонова   
275

CONTENTS
Vol. 41, No. 3, 2024
REVIEWS
Electrophysiology of the Danio rerio Heart
A. V. Karpushev, V. B. Mikhailova, A. A. Kostareva, B. S. Zhorov
175
Physicochemical Features of Thrombin Binding to Platelet Membrane
R. R. Kerimov, D. Yu. Nechipurenko, M. A. Panteleev
191
***
Analysis of Molecular Mechanisms of Chronic Irradiation Efects on Electrical Signals in Wheat Plants
P. A. Pirogova, T. A. Zdobnova, A. V. Ivanova, M. A. Grinberg, V. A. Vodeneev
201
Cell Volume Regulation of Endothelial Cells Is Impaired in Keratoconus Cornea
I. M. Kuseina, L. E. Katkova, G. S. Baturina, I. G. Palchikova, I. A. Iskakov, E. I. Solenov
211
Changes in Histone Code Regulation during the Initiation of Paraptosis-Like Death of HEp-2 
Tumor Cells by Oxidized Disulfiram Derivatives
M. E. Solovieva, Yu. V. Shatalin, V. S. Akatov
219
The Efect of 20-Hydroxyecdysone on the Functioning of Isolated Mouse Skeletal Muscle Mitochondria
A. A. Semenova, A. D. Igoshkina, N. V. Mikina, R. G. Savchenko, L. V. Parfenova, M. V. Dubinin
233
On the Feasibility of Using an Acedane-Based Fluorescent Probe to Monitor Hydrogen Sulfide in Primary 
Neuronal Cultures
R. R. Sharipov, I. A. Tarzhanov, A. A. Zgodova, Z. V. Bakaeva, A. M. Surin
243
Comparative Investigation of the Mechanisms of Calcium Response in Human and Murine Spermatozoa
J. D. Korobkina, M. A. Panteleev, A. N. Sveshnikova
254
Characteristics of the Fatty Acid Composition of the Vacuolar Membrane Lipids Under the Conditions of Stress 
Induced by Copper Ions
I. S. Kapustina, V. V. Gurina, N. V. Ozolina, E. V. Spiridonova
275

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2024, том 41, № 3, с. 175–190
ɈȻɁɈРɕ
УДК 612.172
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА DANIO RERIO
© 2024 г.    А. В. Карпушевa, *, В. Б. Михайловаb, А. А. Костареваb, Б. С. Жоровa, b
aИнститут эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург, 194223 Россия
bНациональный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Минздрава России, 
Санкт-Петербург, 197341 Россия
*e-mail: akarpushev@yandex.ru
Поступила в редакцию 20.11.2023
После доработки 30.01.2024
Принята к печати 30.01.2024
Тропическая рыбка Danio rerio имеет большую популярность как модельный объект для электрофизиологических исследований сердечной физиологии и патологии человека. D. rerio отличает 
сходство с человеком таких функциональных параметров электрической активности сердца, как 
частота сердечных сокращений, морфология потенциала действия, а также набор деполяризующих и реполяризующих клеточную мембрану ионных токов. D. rerio легко разводить, с рыбкой 
несложно обращаться в эксперименте и легко модифицировать генетически. В обзоре представлены современные данные по структурно-функциональной организации ионных каналов в миоцитах сердца D. rerio.
Ключевые слова: Danio rerio, сердце, кардиомиоцит, ионный ток, электрофизиология
Спиcок cокpащений: МПП – мембранный потенциал покоя; ПД – потенциал действия; СР – 
саркоплазматический ретикулум; ЧСС – частота сердечных сокращений; ЭКГ – электрокардиограмма; 
ICaL – Ca2+-ток L-типа; ICaT – Ca2+-ток T-типа; If или Ih – пейсмекерный ток; IKACh. – ацетилхолинзависимый K+-ток внутреннего выпрямления; IKATP – ATP-чувствительный K+-ток внутреннего 
выпрямления; IKCa – ток Ca2+-зависимых K+-каналов; IK2p – ток К+-каналов с двумя поровыми 
доменами; IKr – быстрая компонента К+-тока задержанного выпрямления; IKs – медленная 
компонента К+-тока задержанного выпрямления; IK,slow – медленно инактивирующийся К+-ток; IKur – 
ультрабыстрый К+-ток задержанного выпрямления; IK1 – K+-ток внутреннего выпрямления; INa – Na+ток; Ito – транзиторный выходящий ток; LQTS – синдром длинного интервала QT; NCX – натрийкальциевый обменник; V0.5a и V0.5i – потенциал половины максимальной стационарной активации и 
инактивации.
DOI: 10.31857/S0233475524030015, EDN: csxfqk
ВВЕДЕНИЕ
образом, лабораторные грызуны обладают характерным электрофизиологическим профилем: 
короткий потенциал действия (ПД), сильно выраженная фаза начальной быстрой реполяризации 
и низкий потенциал фазы плато.
Пресноводная тропическая рыбка Danio rerio
успешно используется как альтернатива млекопитающим в исследованиях процессов развития 
и тестирования фармакологических препаратов 
[6–10]. Экспериментальная работа с этим объектом 
обладает рядом преимуществ: короткий репродуктивный цикл, высокий уровень жизнеспособного 
потомства, оптическая транспарентность в эмбриональный период, а также дешевизна и простота содержания. Эмбрионы D. rerio достаточно 
малы для осуществления пассивной диффузии 
Популярными моделями в исследовательских 
работах по изучению нормальной или патологической физиологии сердца человека являются 
мелкие грызуны – крысы и мыши [1, 2]. Главное 
преимущество использования грызунов заключается в сходстве с человеком анатомии сердца. 
Однако результаты работы на грызунах не всегда 
могут быть соотнесены с физиологией сердца человека. Отличительными особенностями физиологии сердца мелких грызунов являются высокая 
частота сердечных сокращений (ЧСС), мощный 
транзиторный выходящий ток Ito и медленно инактивирующийся К+-ток IK, slow и отсутствие К+-токов 
задержанного выпрямления IKr и IKs [3–5]. Таким 
175

КАРПУШЕВ и др.
специализированного миокарда. Преобладающая 
губчатая мышечная ткань состоит из трабекул, 
радиально выступающих в просвет камеры. Тонкий слой кортикального миокарда толщиной от 
2 до 4 клеток окружает трабекулярный слой. Монослой уплощенных кардиомиоцитов лежит на 
стыке между кортикальным и трабекулярным миокардом. Сердце взрослого животного сильно иннервировано [33] и васкуляризировано [32], имеет 
систему коронарных сосудов, которая снабжает 
кортикальный слой кислородом и питательными веществами [31]. Таким образом, несмотря на 
различия в размерах и его более простое устройство, гистологическая организация сердца D. rerio
и млекопитающих схожа.
ЭКГ и потенциал действия
кислорода во все ткани организма. Это дает шанс 
на развитие даже особям с тяжелейшими кардиальными нарушениями, в то время как зародыши 
млекопитающих стремительно гибнут.
Как и рыбка Danio rerio, к эктотермным животным относится другой модельный объект – лягушка. Электрофизиология сердца лягушки обладает 
сильно выраженной сезонной зависимостью [11–
13]. Показано, что профиль ПД предсердных и желудочковых кардиомиоцитов и плотность K+-токов 
внутреннего выпрямления IK1 и IKACh в большой 
степени меняются в зависимости от сезона [13]. 
Кроме того, в сердце лягушки не описан важнейший ток реполяризации IKr [14], а основным реполяризующим током является IKs [15–17].
Регистрация электрофизиологических процессов в сердце D. rerio осуществляется методами 
электрокардиографии, микроэлектродной техники, 
методами локальной фиксации потенциала и оптического картирования с использованием потенциал-чувствительных и кальций-чувствительных 
флуоресцентных красителей [18–22].
Сердце Danio rerio
Сердце – первый орган, который начинает 
функционировать у эмбриона D. rerio. Первые 
сердечные сокращения можно обнаружить уже 
через 24 ч после оплодотворения [23]. На этом 
этапе сердце представляет собой линейную трубку, 
состоящую из двух концентрических монослоев: внутреннего эндокарда и внешнего миокарда. 
К 48 ч после оплодотворения все предшественники миокарда инкорпорируются в сердце, которое 
уже сформировало петлю. На этой стадии четко 
различимы предсердие и желудочек, разделенные 
атриовентрикулярным каналом. В течение 3–5 
дней после оплодотворения эпикард покрывает 
миокард [24–26], и трабекулярные кардиомиоциты появляются в результате отслоения стенки 
миокарда [27, 28]. Клапаны формируются в атриовентрикулярном канале и в выносящем тракте 
[29, 30]. Коронарная сосудистая система в сердце 
D. rerio развивается через несколько недель после 
оплодотворения, когда эндокардиальные клетки 
из атриовентрикулярного канала разрастаются по 
поверхности желудочка [31].
Примерно через 3 месяца после оплодотворения сердце D. rerio имеет диаметр около 1 мм. 
Сердце D. rerio двухкамерное, включает предсердие и желудочек, также выделяют венозный синус и луковицу аорты. Предсердие и желудочек 
состоят из миокарда, снаружи покрытого эпикардом, а изнутри – эндокардиальными клетками [32]. Стенка желудочка состоит из трех слоев 
При анатомическом отличии сердца D. rerio, 
его функциональные характеристики, ЧСС и ЭКГ, 
близки к таковым человека [34, 35]. ЧСС D. rerio
составляет примерно 120–130 ударов в минуту 
у взрослой рыбки и около 190 ударов в минуту 
у эмбрионов в возрасте 48 ч при температуре воды 
+28оC [18, 36–38]. По данным Schweizer и соавторов 
[38] в диапазоне температур воды от +18 до +30оC 
ЧСС эмбрионов D. rerio изменяется в пределах от 
82.8 до 218.0 ударов в минуту.
Морфологические элементы ЭКГ D. rerio представлены P-волной, QRS-комплексом и T-волной [39]. Профиль ЭКГ D. rerio характеризуется 
высокой степенью сходства с ЭКГ человека [40] 
(рис. 1а). Однако при сравнении ЭКГ следует 
иметь в виду, что регистрация ЭКГ D. rerio происходит при значительно более низких температурах по сравнению с температурой человека [10]. 
По данным Liu и соавторов [41], интервалы PR, 
QRS и QT у взрослого животного при температуре воды +25оC составляют 63.5± 7.2, 35.0 ±3.3 
и 282±29 мс соответственно. Внутрибрюшинное 
введение хлорида калия вызывает аритмию с характеристиками, сходными с атриовентрикулярной 
блокадой у человека. Наблюдаются нерегулярные 
удлинения интервала RR, изменения длительности 
интервала PR, увеличение длительности комплекса QRS вместе с уменьшением положительного и увеличением отрицательного компонентов, 
удлинение или выпадение зубца P. В некоторых 
работах показана инверсия Т-волны ЭКГ D. rerio, 
причем частота встречаемости инверсии сильно 
различается – от 5 до 97% случаев записи ЭКГ [37, 
42–44]. Также негативная Т-волна регистрируется 
при криогенных и ампутационных повреждениях миокарда желудочка рыбки [41]. Более того, 
Т-волна может отсутствовать или регистрироваться 
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
том 41
№ 3
2024

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА DANIO RERIO...
177
H .  sapi e n s
D .  r e r i o
Рис. 1. а – Сравнение ЭКГ человека и D. rerio [48]. б – Пример записи ПД желудочкового кардиомиоцита в изолированном сердце D. rerio [19]. Сравнение ПД желудочковых кардиомиоцитов D. rerio и человека [97].
толщины стенки желудочка), на сегодняшний день 
является предметом дискуссии [43, 44].
Запись ЭКГ D. rerio выполняется с помощью 
игольчатых электродов, расположенных на вентральной поверхности в мышечной ткани на 
глубине 0.5–1 мм по средней линии или косо лево-каудально – право-краниально [39, 41, 46–48]. 
Положительный электрод в грудной области, отрицательный каудальнее в грудной или анальной области. Zhao и соавторы [42] использовали три варианта отведения ЭКГ с помощью трех 
как положительная, так и отрицательная у одной 
и той же рыбки [44]. Инверсия зубца Т ЭКГ человека может быть нормой у детей и подростков 
вследствие доминирования правого желудочка или 
может быть связана с различными патологиями: 
ишемической болезнью сердца, гипертрофией 
миокарда правого желудочка и др. [45]. Что является нормой для рыбки, и связана ли полярность 
Т-волны с анатомией желудочка рыбки (трабекулярная структура миокарда затрудняет оценку 
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
том 41
№ 3
2024

КАРПУШЕВ и др.
необходимое для возбуждения всего предсердия 
изолированного сердца D. rerio, составляет 20 ± 
2 мс [10]. Задержка проведения в атриовентрикулярном канале составляет 47 ± 8 мс, после чего 
наступает возбуждение желудочка, причем сначала 
в апикальной области. Время активации желудочка примерно 14±2 мс при спонтанной активности 
и 24 ± 3 мс при эктопической стимуляции.
Морфологически кардиомиоциты D. rerio представляют собой удлиненные клетки, существенно 
более узкие, чем рабочие клетки миокарда млекопитающих, и обладают меньшей электрической 
емкостью (рис. 2) [19, 52]. Кроме того, кардиомиоциты рыбок лишены Т-трубочек, что дополнительно способствует низкой электрической емкости 
мембраны. Однако, несмотря на отсутствие Т-трубочек, отношение электрической емкости клеточной мембраны к объему желудочковых миоцитов 
D. rerio составляет примерно 12 условных единиц 
[52], что близко по значению к кардиомиоцитам 
млекопитающих [53].
Мембранный потенциал покоя (МПП) изолированных желудочковых кардиомиоцитов D. rerio
по разным данным составляет примерно от –70 
регистрирующих электродов в грудной области 
в вершинах воображаемого треугольника с геометрией подобной треугольнику Эйнтховена, но 
с полярностью противоположной той, что присутствует в расположении электродов в стандартных 
отведениях от конечностей человека. Сходство 
в профиле QRS-комплекса рыбки и человека авторы называют зеркальным, так как сонаправленность полярности зубцов наблюдается при 
разнонаправленности полярности электродов. 
В следующей работе Zhao и соавторы [43] с помощью четырех электродов в грудной области 
выполнили запись ЭКГ в двух отведениях одновременно, моделируя I и II отведения у человека, 
и показали, что электрическая ось сердца D. rerio
имеет средний угол –69° в системе координат ЭКГ, 
т.е. представляет собой зеркальное отражение 
главной оси сердца человека (в среднем +60о) относительно горизонтальной оси координат.
ЧСС D. rerio определяется работой синоатриального узла. Последний расположен в кольцевой 
структуре на венозном полюсе сердца, на границе 
между венозным синусом и предсердием, около 
синоатриального клапана [49–51]. Среднее время, 
синоатриального клапана [49–51]. Среднее время, по разным данным составляет примерно от –70 
Рис. 2. а – Микрофотография в проходящем свете изолированного желудочкового кардиомиоцита D. rerio. б –
Эпифлуоресцентная микрофотография актиновых филаментов желудочкового кардиомиоцита D. rerio, окрашенных фаллоидином-Alexa Fluor 488 (зеленый). Ядро окрашено DAPI (синий) [19].
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
том 41
№ 3
2024

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА DANIO RERIO...
179
Натриевый ток
до –80 мВ [18, 52, 54]. Brette и соавторы [52] регистрировали ПД в изолированных желудочковых 
кардиомиоцитах взрослых D. rerio. Электрическая 
емкость клеток составляла 26.0±1.1 пФ. Длительность ПД на уровнях 25, 50 и 90% реполяризации 
при частоте стимуляции 0.1 Гц составляли 48±14, 
112±23 и 151±30 мс соответственно. Увеличение частоты стимуляции до 2 Гц сопровождалось уменьшением длительности ПД. Авторы исследования 
подчеркивают, что профиль ПД близок к таковому 
крупных млекопитающих, в том числе человека. 
В ПД кардиомиоцитов сердца D. rerio присутствуют все фазы, за исключением начальной быстрой 
реполяризации, фазы 1. Наиболее важная черта 
сходства заключается в наличии хорошо выраженной фазы плато в желудочковых ПД D. rerio
(рис. 1б), что выгодно отличает рыбку как модельный объект по сравнению с мелкими грызунами, 
у которых фаза плато отсутствует. Присутствие 
фазы плато проявляется на профиле ЭКГ в виде 
четко оформленного интервала QT [40, 55]. Вместе 
с тем имеется и некоторое отличие в морфологии 
ПД, отсутствие фазы начальной быстрой реполяризации, фазы 1 [18]. Ген KCND3, кодирующий 
субъединицу канала KV4.3, был обнаружен в геноме D. rerio (табл. 1) [56], однако соответствующий 
ионный ток Ito1, отвечающий за развитие фазы 1, 
в кардиомиоцитах не регистрировался [18, 57]. KV4.3 
может присутствовать во внесердечных тканях, так 
как K+-ток А-типа, эквивалентный Ito кардиомиоцитов регистрировался в скелетных мышцах [58].
Nemtsas и соавторы [18] регистрировали ПД 
в предсердных и желудочковых миоцитах интактного изолированного сердца D. rerio. Анализ записей показал, что развитие деполяризации в клетках миокарда D. rerio происходит медленнее по 
сравнению с кардиомиоцитами млекопитающих. 
Авторы отмечают отсутствие начального спайка, 
характерного для ПД человека, наличие фазы плато 
и меньшую длительность ПД по сравнению с ПД 
кардиомиоцитов человека.
Реакция сердца D. rerio на действие различных 
фармакологических агентов сходна с реакцией 
сердца человека. Препараты, снижающие амплитуду желудочкового ПД или укорачивающие ПД 
человека, такие как тетродотоксин, лидокаин, нитрендипин или нифедипин, имеют сходные эффекты на желудочковые миоциты D. rerio [18, 57, 59]. 
Блокаторы каналов быстрой компоненты задержанного выпрямления hERG, такие как E4031 или 
терфенадин, увеличивают длительность ПД как 
в миоцитах сердца D. rerio, так и человека [18, 57].
Потенциал-зависимый Na+-ток INa входящего направления обуславливает развитие деполяризации мембраны в клетках возбудимых тканей [60, 61]. Наличие INa отмечается в миокарде 
как предсердия, так и желудочка сердца D. rerio
(рис. 3а) [18, 19, 62]. В культуре кардиомиоцитов, 
выделенных из предсердия или желудочка, максимальные плотности INa при –30 мВ составляют 
97.9 и 99.3 пА/пФ соответственно [62]. В работе 
Karpushev и соавторов [19] плотности INa при потенциале –35 мВ в свежевыделенных желудочковых 
миоцитах взрослых рыбок составляет 317.9±34.6 
пА/пФ. Потенциал половины максимальной 
стационарной инактивации (V0.5i) INa несколько 
более отрицательный в миоцитах предсердия D. 
rerio, чем в клетках желудочка,–77.6 и –71.1 мВ 
соответственно. Соответствующие коэффициенты наклона графиков потенциал-зависимости 
стационарной инактивации 5.3 и 4.7 мВ. Смещение V0.5i в сторону гиперполяризации по отношению к МПП в миоцитах предсердий, по данным 
Nemtsas и соавторов [18], указывает на меньшую 
доступность Na+-каналов для активации при генерации ПД. В то же время коэффициенты наклона предполагают пониженную чувствительность 
к стационарной инактивации INa в предсердии по 
сравнению с желудочком [62]. По данным Furukawa 
и соавторов [63], биофизические характеристики 
INa в кардиомиоцитах D. rerio и человека сходны. 
В миоцитах предсердия D. rerio потенциал половины максимальной стационарной активации (V0.5a) 
INa, максимальная проводимость INa и коэффициент наклона графика потенциал-зависимости 
стационарной активации составляют –39.1 ± 1.1 мВ, 
0.55 ± 0.06 нСм/пФ и 5.9 ± 0.2 мВ соответственно. 
Для миоцитов желудочка эти параметры принимают значения –37.4 ± 2.3 мВ, 0.65 ± 0.03 нСм/пФ 
и 5.5 ± 0.2 мВ соответственно [63]. Как указывалось 
выше, нарастание деполяризации в рабочих клетках 
сердца D. rerio происходит значительно медленнее, 
чем в кардиомиоцитах человека, что, по мнению 
Nemtsas и соавторов [18], связано с меньшей плотностью INa. Однако на культуре кардиомиоцитов 
рыбки показано, что плотность INa не различается 
в клетках, выделенных из предсердия или желудочка. Вместе с тем активация Na+-каналов в предсердии происходит при более низких потенциалах 
по сравнению с желудочком [62].
Ортологами сердечной изоформы гена порообразующей субъединицы Na+-канала млекопитающих в сердце D. rerio являются гены SCN5Laa
и SCN5Lab (табл. 1) [64]. Этим генам соответствуют каналы NaV1.5a и NaV1.5b. Экспрессия этих 
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
том 41
№ 3
2024

КАРПУШЕВ и др.
Таблица 1. Ионные токи, α-субъединицы и гены ионных каналов в кардиомиоцитах D. rerio и H. sapiens
Ионный ток
α-Субъединица
Ген
α-Субъединица
Ген
D. rerio
H. sapiens
INa
NaV1.5a
NaV1.5b
SCN5Laa
SCN5Lab
NaV1.5
SCN5A
CaV1.2 (α1C)
CaV1.3 (α1D) **
CACNA1C
CACNA1D
CACNA1C
CACNA1Da
CACNA1Db
ICaL
CaV1.2 (α1C) *
CaV1.3a (α1Da)
CaV1.3b (α1Db)
CaV3.1 (α1G) **
CaV3.2 (α1H) **
CACNA1G
CACNA1H
CACNA1G
CACNA1Ha
CACNA1Hb
ICaT
CaV3.1 (α1G) *
CaV3.2a (α1Ha)
CaV3.2b (α1Hb)
KCNA4
KCND2
KCND3
Ito
KV1.4
Kv4.2
KV4.3
KCNH6 KCNH2a KCNH2b 
KCNH7
KV11.1 (hERG1)
KCNH2
IKr
KV11.2 (ERG2) KV11.1 
(ERG1) KV11.1 (ERG1) 
KV11.3 (ERG3)
IKs
KV7.1
KCNQ1
KV7.1
KCNQ1
IKur
KV1.5 ***
KCNA5
KCNJ12
Kir2.2
KCNJ2
Kir2.1
KCNJ14
KCNJ12a
KCNJ12b
KCNJ2a
KCNJ2b
KCNJ4
KCNJ4
IK1
Kir2.4 ****
Kir2.2a ****
Kir2.2b
Kir2.1a
Kir2.1b
Kir2.3
Kir2.3
IKATP
Kir6.1
Kir6.2
KCNJ12a
Kir6.1
Kir6.2
KCNJ8
KCNJ11
IKACh
Kir3.1
Kir3.4
KCNJ12B
Kir3.1 (GIRK1)
Kir3.4 (GIRK4)
KCNJ3
KCNJ5
HCN4
HCN1
HCN2
If
HCN4
KCNJ2a
HCN4*****
HCN1
HCN2
INCX
NCX1h
KCNJ2b
NCX1
SLC8A1
KCNJ4
TWIK-1 (K2P1.1)
TASK-1 (K2p3.1)
KCNK1
KCNK3
IK2p ******
TWIK-1 (K2P1.1)
TASK-1 (K2p3.1)
TASK-3 (K2p9.1)
KCNN1
KCNN2
KCNN3
KCNMA1
IKCa ******
KCa2.1 (SK1)
KCa2.2 (SK2)
KCa2.3 (SK3)
KCa1.1 (BK)
KCa2.1 (SK1)
KCa2.2 (SK2)
KCa2.3 (SK3)
KCa1.1 (BK)
KCNN1
KCNN2
KCNN3
KCNMA1a
KCNMA1b
* CaV1.2 и CaV3.1 являются основными изоформами α-субъединиц Са2+-каналов в сердце D. rerio [74].
** CACNA1D (CaV1.3), CACNA1G (CaV3.1) и CACNA1H (CaV3.2) экспрессируются в пейсмекерных клетках и проводящей системе сердца человека [73].
*** Ультрабыстрый ток IKur канала KV1.5 обнаруживается у человека только в рабочих предсердных кардиомиоцитах [92].
**** Kir2.4 и Kir2.2a являются основными изоформами α-субъединиц каналов IK1 в сердце D. rerio [98].
***** HCN4 является основной изоформой HCN каналов в синоатриальном узле и других отделах проводящей системы сердца млекопитающих [110].
****** IK2p и IKCa в сердце D. rerio не обнаружены [93].
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
том 41
№ 3
2024

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА DANIO RERIO...
181
В аналогичной позиции у человека расположен 
остаток цистеина [67].
Кальциевые токи
Рис. 3. Примеры записи потенциал-зависимых натриевого тока INa (а), кальциевых токов L-типа ICaL
(б) и Т-типа ICaT (в) в изолированных желудочковых 
кардиомиоцитах D. rerio [19]. На врезках протоколы 
подачи тестирующих стимулов.
генов меняется на разных стадиях развития D. rerio. 
В сердце эмбриона рыбки экспрессируются оба 
ортолога, в то время как в миокарде взрослого 
животного экспрессируется только SCN5Lab [65]. 
Отличительной особенностью Na+-канала D. rerio
является высокая чувствительность к тетродотоксину [66]. Причину такого свойства обуславливает 
присутствие аминокислотного остатка тирозина 
Y401 в P-петле домена I α-субъединицы канала. 
Вход Ca2+ через плазматическую мембрану необходим для запуска сократительной функции 
клеток миокарда и контролируется потенциал-зависимыми Са2+-каналами. Различные протоколы 
стимуляции и использование фармакологических 
препаратов продемонстрировали, что ICa в предсердных и желудочковых миоцитах D. rerio представляет собой комбинацию Ni2+-чувствительного 
ICaT с низким порогом активации и высокопорогового нифедипин-чувствительного ICaL (рис. 3б, 
3в) [18, 19, 52, 68, 69]. Присутствие ICa в кардиомиоцитах эмбриона D. rerio показано с помощью 
блокатора NNC55–0396 [57].
В рабочем миокарде млекопитающих преобладающей изоформой Са2+-канала является 
CaV1.2, которая принадлежит к L-типу [70, 71]. 
Са2+-каналы Т-типа экспрессируются в сердце 
плода, а в здоровом сердце взрослого человека их 
присутствие ограничено пейсмекерными клетками [72, 73]. В кардиомиоцитах D. rerio вход Ca2+
обеспечивается двумя изоформами: Ca
V1.2 и Ca
V3.1 
(табл. 1), последняя принадлежит к Т-типу [74]. 
Haverinen и соавторы [74] показали, преобладание 
генетической экспрессии изоформы CaV3.1, но 
более выраженную функциональную активность 
CaV1.2. В работе Karpushev и соавторов [19], напротив, зарегистрировано значительное преобладание ICaT над ICaL в желудочковых кардиомиоцитах 
с плотностями токов 7.4 ± 1.3 и 4.8 ± 0.7 пА/пФ 
соответственно.
Гены CACNA1C и CACNA1G, кодирующие субъединицы CaV1.2 и CaV3.1 соответственно, экспрессируются в одинаковой степени как в предсердии, 
так и в желудочке D. rerio [74]. Кроме того, в миокарде взрослых D. rerio показана экспрессия генов субъединиц каналов L-типа: CaV1.1a, CaV1.1b, 
CaV1.3a, CaV1.3b, CaV1.4a и CaV1.4b, T-типа: CaV3.2a, 
CaV3.2b, CaV3.3a, CaV3.3b и P/Q-, N- и R-типов: 
CaV2.1a, CaV2.1b, CaV2.2a, CaV2.2b, CaV2.3a, CaV2.3b 
[74]. Однако уровень экспрессии этих изоформ 
на два-три порядка ниже, чем Ca
V1.2 и CaV3.1. Обнаружена экспрессия генов β-субъединиц: двух 
β2 (CACNB2a и CACNB2b) и двух β4 (CACNB4a
и CACNB4b) [75, 76], а также α2δ-субъединицы 
CACNA2D1a [77].
В сердце D. rerio Са2+-каналы Т-типа активируются при потенциале около –60 мВ, тогда как 
Са2+-каналы L-типа активируются при –40 мВ 
[18, 74]. ICaT достигает пиковой плотности тока 
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
том 41
№ 3
2024