Ремоделювання лівого шлуночка в нормотензивних щурів лінії Вістар, які зазнали інтермітуючої гіпоксії різної тривалості
DOI:
https://doi.org/10.14739/2310-1237.2023.1.277406Ключові слова:
ремоделювання міокарда, лівий шлуночок, маркери ремоделювання міокарда, кардіотрофін-1, переривчаста гіпоксія, щуриАнотація
Переривчасту гіпоксію вже багато років вивчають як перспективний метод немедикаментозної профілактики серцево-судинних захворювань. Гіпоксичні впливи супроводжуються структурно-функціональними змінами в міокарді. Виявили прямий зв’язок між тривалістю гіпоксичних експозицій і вираженістю ремоделювання міокарда лівого шлуночка. Високу інформативність і прогностичну цінність показав комплекс гістохімічних маркерів ремоделювання міокарда (кардіотрофіну-1, тайтину, колагену 1 типу, анексину V), що характеризує паренхіматозно-стромальні зв’язки в міокарді.
Мета роботи – вивчення маркерів кардіотрофіну-1, тайтину, колагену 1 типу, анексину V та морфофункціонального стану лівого шлуночка серця в експериментальних щурів при впливі переривчастої 15- (IH15) та 60-денної гіпоксії (IH60).
Матеріали та методи. Для моделювання інтермітуючої гіпоксії використовували 30 нормотензивних щурів-самців лінії Вістар віком 7–8 місяців, яких випадковим чином поділили на 3 експериментальні групи по 10 тварин у кожній: INT – контрольна група – інтактні тварини (196,3 ± 6,8 г); IH15 – 15-добова гіпоксія (205,6 ± 4,1 г); IH60 – 60-денна гіпоксія (201,1 ± 5,5 г). Порівняли наслідки періодичної гіпоксії різної тривалості (15- та 60-денної). Експериментальне моделювання переривчастої гіпоксії 2 термінів виявило низку відмінностей між ефектами, що залежать від тривалості цього фактора, за допомогою функціональних (вимірювання артеріального тиску (АТ), ехокардіографія) та імунофлуоресцентних досліджень.
Результати. АТ у щурів обох дослідних груп відповідав нормотензивному діапазону, виявили збільшення систолічного (на 10 %) і діастолічного (на 19 %) тиску в групі IH60 порівняно з IH15 (p < 0,05). У групі IH15 зареєстрували достовірне зменшення кінцевого діастолічного розміру (на 20 %), кінцевого систолічного розміру (на 22 %), збільшення товщини задньої стінки лівого шлуночка (на 44 %), міжшлуночкової перетинки (на 33 %) та збільшення маси лівого шлуночка (на 12 %). Це свідчить про концентричне ремоделювання лівого шлуночка, виникнення якого підтверджене збільшенням індексу відносної товщини стінки на 76 % порівняно з контрольною групою (p < 0,05). На тлі цих змін виявили зменшення кінцевого діастолічного об’єму (на 47 %), кінцевого систолічного об’єму (на 48 %), ударного об’єму (на 49 %) та серцевого викиду (на 50 %) зі збереженою фракцією викиду (p < 0,05). Показники щурів IH60 характеризувалися збільшенням міжшлуночкової перетинки (на 33 %), задньої стінки лівого шлуночка (на 17 %) і збільшенням маси лівого шлуночка серця (на 23 %), а індекс відносної товщини стінки лівого шлуночка був більшим, ніж у контролі (на 15 %, p < 0,05). Встановили зниження кінцевого діастолічного об’єму на 9 %, що супроводжувалось збільшенням систолічного об’єму на 24 % (p < 0,05). Серцевий викид також збільшений порівняно з щурами з 15-денною гіпоксією на 58 % зі зниженням фракції викиду на 8 % (p < 0,05). Показники концентрації маркерів групи IH60 перевищували IH15: кардіотрофін-1 – на 39 %, тайтин – 70 %, колаген 1 типу – на 60 %, анексин V – на 130 % (p < 0,05).
Висновки. За даними ехокардіографії, 15-денна гіпоксія формує концентричну гіпертрофію лівого шлуночка серця, маркерна характеристика ремоделювання міокарда виявила розвиток помірної гіпертрофії з підвищенням пружно-еластичних властивостей і зниження інтенсивності загибелі кардіоміоцитів. Ремоделювання, спричинене 60-денною гіпоксією, характеризується ексцентричною спрямованістю змін із вираженою гіпертрофією, значним фіброзом, що асоційований з апоптозом кардіоміоцитів. Такий морфофункціональний стан міокарда свідчить про початкові етапи дезадаптації, що підвищують ризик серцевої недостатності.
Посилання
Luo, B., Li, Y., Zhu, M., Cui, J., Liu, Y., & Liu, Y. (2022). Intermittent Hypoxia and Atherosclerosis: From Molecular Mechanisms to the Therapeutic Treatment. Oxidative medicine and cellular longevity, 2022, 1438470. https://doi.org/10.1155/2022/1438470
Mallet, R. T., Burtscher, J., Pialoux, V., Pasha, Q., Ahmad, Y., Millet, G. P., & Burtscher, M. (2023). Molecular Mechanisms of High-Altitude Acclimatization. International journal of molecular sciences, 24(2), 1698. https://doi.org/10.3390/ijms24021698
Bourdier, G., Détrait, M., Bouyon, S., Lemarié, E., Brasseur, S., Doutreleau, S., Pépin, J. L., Godin-Ribuot, D., Belaidi, E., & Arnaud, C. (2020). Intermittent Hypoxia Triggers Early Cardiac Remodeling and Contractile Dysfunction in the Time-Course of Ischemic Cardiomyopathy in Rats. Journal of the American Heart Association, 9(16), e016369. https://doi.org/10.1161/JAHA.120.016369
Schüttler, D., Clauss, S., Weckbach, L. T., & Brunner, S. (2019). Molecular Mechanisms of Cardiac Remodeling and Regeneration in Physical Exercise. Cells, 8(10), 1128. https://doi.org/10.3390/cells8101128
Ping, Y., Wang, X., Dai, Y., Wang, D., Liu, W., Yu, P., & Tao, Z. (2021). A quantitative detection of Cardiotrophin-1 in chronic heart failure by chemiluminescence immunoassay. Journal of clinical laboratory analysis, 35(4), e23570. https://doi.org/10.1002/jcla.23570
Kellermayer, D., Smith, J. E., 3rd, & Granzier, H. (2019). Titin mutations and muscle disease. Pflugers Archiv : European journal of physiology, 471(5), 673-682. https://doi.org/10.1007/s00424-019-02272-5
Yin, X., Yin, X., Pan, X., Zhang, J., Fan, X., Li, J., Zhai, X., Jiang, L., Hao, P., Wang, J., & Chen, Y. (2023). Post-myocardial infarction fibrosis: Pathophysiology, examination, and intervention. Frontiers in pharmacology, 14, 1070973. https://doi.org/10.3389/fphar.2023.1070973
Zhang, J. (2022). Biomarkers of endothelial activation and dysfunction in cardiovascular diseases. Reviews in cardiovascular medicine, 23(2), 73. https://doi.org/10.31083/j.rcm2302073
Nikolov, A., & Popovski, N. (2022). Extracellular Matrix in Heart Disease: Focus on Circulating Collagen Type I and III Derived Peptides as Biomarkers of Myocardial Fibrosis and Their Potential in the Prognosis of Heart Failure: A Concise Review. Metabolites, 12(4), 297. https://doi.org/10.3390/metabo12040297
European Commission. (2010). Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. Official Journal of the European Union. http://data.europa.eu/eli/dir/2010/63/oj
Kolesnyk, Yu. M., & Isachenko, M. I. (2020). Pathogenetic features of morphodensitometric characteristics of cardiomyocytes and marker profile of the left ventricular remodeling in rats with experimental intermittent hypoxia of different duration. Journal of Education, Health and Sport, 10(9), 752-762. https://doi.org/10.12775/JEHS.2020.10.09.091
Meerson, F. Z., & Pshennikova, M. G. (1988). Adaptatsiya k stressornyim situatsiyam i fizicheskim nagruzkam [Adaptatsiya k stressornym situatsiyam i fizicheskim nagruzkam]. Meditsina. [in Russian].
Kolesnyk, Yu. M., Hancheva, O. V., Abramov, A. V., Ivanenko, T. V., Fedotova, M. I., & Danukalo, M. V. (2016). Sposib modeliuvannia fiziolohichnoho remodeliuvannia miokarda u dribnykh hryzuniv [Method for modeling physiological myocardial remodeling in small rodents]. Ukraine Patent UA 112290. https://sis.ukrpatent.org/uk/search/detail/824086/
Kolesnyk, Yu. M., Isachenko, M. I., & Melnikova, O. V. (2019). The features of the nitric oxide system in the left ventricle myocardium in the rats with experimental intermittent hypoxia of different duration. Pathologia, 16(3), 308-314. https://doi.org/10.14739/2310-1237.2019.3.188783
Ribeiro, S., Pereira, A. R. S., Pinto, A. T., Rocha, F., Ministro, A., Fiuza, M., Pinto, F., & Santos, S. C. R. (2019). Echocardiographic Assessment of Cardiac Anatomy and Function in Adult Rats. Journal of visualized experiments : JoVE, (154), 10.3791/60404. https://doi.org/10.3791/60404
Saeed, A., Bashir, K., Shah, A. J., Qayyum, R., & Khan, T. (2022). Antihypertensive Activity in High Salt-Induced Hypertensive Rats and LC-MS/MS-Based Phytochemical Profiling of Melia azedarach L. (Meliaceae) Leaves. BioMed research international, 2022, 2791874. https://doi.org/10.1155/2022/2791874
Papoušek, F., Sedmera, D., Neckář, J., Ošťádal, B., & Kolář, F. (2020). Left ventricular function and remodelling in rats exposed stepwise up to extreme chronic intermittent hypoxia. Respiratory physiology & neurobiology, 282, 103526. https://doi.org/10.1016/j.resp.2020.103526
Rodríguez, A., Becerril, S., Hernández-Pardos, A. W., & Frühbeck, G. (2020). Adipose tissue depot differences in adipokines and effects on skeletal and cardiac muscle. Current opinion in pharmacology, 52, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.coph.2020.04.003
Matokhniuk, M. O., Limanskiy, O. V., Maiko, O. V., Zhebel, V., Shevchuk, O. K., & Palii, I. K. (2021). Prognostic significance of blood marker of hypertrophy- cardiotrophin-1 when carrying different variants of its gene in men with essential hypertension. Wiadomosci lekarskie, 74(2), 273-277.
Polat, U., Aydinlar, A., Caliskan, S., Boyuk, F., & Unal, O. (2021). The correlation between cardiac enzymes and cardiotrophin-1 levels in patients with acute coronary syndrome. International Journal of Cardiovascular Sciences, 34, 12-21.
Martínez-Martínez, E., Brugnolaro, C., Ibarrola, J., Ravassa, S., Buonafine, M., López, B., Fernández-Celis, A., Querejeta, R., Santamaria, E., Fernández-Irigoyen, J., Rábago, G., Moreno, M. U., Jaisser, F., Díez, J., González, A., & López-Andrés, N. (2019). CT-1 (Cardiotrophin-1)-Gal-3 (Galectin-3) Axis in Cardiac Fibrosis and Inflammation. Hypertension, 73(3), 602-611. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.118.11874
Raso, A., Dirkx, E., Philippen, L. E., Fernandez-Celis, A., De Majo, F., Sampaio-Pinto, V., Sansonetti, M., Juni, R., El Azzouzi, H., Calore, M., Bitsch, N., Olieslagers, S., Oerlemans, M. I. F. J., Huibers, M. M., de Weger, R. A., Reckman, Y. J., Pinto, Y. M., Zentilin, L., Zacchigna, S., Giacca, M., … De Windt, L. J. (2019). Therapeutic Delivery of miR-148a Suppresses Ventricular Dilation in Heart Failure. Molecular therapy, 27(3), 584-599. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2018.11.011
Venugopal, H., Hanna, A., Humeres, C., & Frangogiannis, N. G. (2022). Properties and Functions of Fibroblasts and Myofibroblasts in Myocardial Infarction. Cells, 11(9), 1386. https://doi.org/10.3390/cells11091386
Cziraki, A., Nemeth, Z., Szabados, S., Nagy, T., Szántó, M., Nyakas, C., & Koller, A. (2023). Morphological and Functional Remodeling of the Ischemic Heart Correlates with Homocysteine Levels. Journal of cardiovascular development and disease, 10(3), 122. https://doi.org/10.3390/jcdd10030122
Czubryt, M. P. (2019). Cardiac Fibroblast to Myofibroblast Phenotype Conversion-An Unexploited Therapeutic Target. Journal of cardiovascular development and disease, 6(3), 28. https://doi.org/10.3390/jcdd6030028
Pach, E., Kümper, M., Fromme, J. E., Zamek, J., Metzen, F., Koch, M., Mauch, C., & Zigrino, P. (2021). Extracellular Matrix Remodeling by Fibroblast-MMP14 Regulates Melanoma Growth. International journal of molecular sciences, 22(22), 12276. https://doi.org/10.3390/ijms222212276
Shi, X., Dorsey, A., & Qiu, H. (2022). New Progress in the Molecular Regulations and Therapeutic Applications in Cardiac Oxidative Damage Caused by Pressure Overload. Antioxidants, 11(5), 877. https://doi.org/10.3390/antiox11050877
Horowitz, M., & Hasin, Y. (2023). Vascular compliance and left ventricular compliance cross talk: Implications for using long-term heat acclimation in cardiac care. Frontiers in physiology, 14, 1074391. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1074391
Koser, F., Loescher, C., & Linke, W. A. (2019). Posttranslational modifications of titin from cardiac muscle: how, where, and what for?. The FEBS journal, 286(12), 2240-2260. https://doi.org/10.1111/febs.14854
Kötter, S., & Krüger, M. (2022). Protein Quality Control at the Sarcomere: Titin Protection and Turnover and Implications for Disease Development. Frontiers in physiology, 13, 914296. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.914296
Sharma, S., Sharma, P., Subedi, U., Bhattarai, S., Miller, C., Manikandan, S., Batinic-Haberle, I., Spasojevic, I., Sun, H., Panchatcharam, M., & Miriyala, S. (2023). Mn(III) Porphyrin, MnTnBuOE-2-PyP5+, Commonly Known as a Mimic of Superoxide Dismutase Enzyme, Protects Cardiomyocytes from Hypoxia/Reoxygenation Induced Injury via Reducing Oxidative Stress. International journal of molecular sciences, 24(7), 6159. https://doi.org/10.3390/ijms24076159
Ji, H., Xiao, F., Li, S., Wei, R., Yu, F., & Xu, J. (2021). GRP78 effectively protect hypoxia/reperfusion-induced myocardial apoptosis via promotion of the Nrf2/HO-1 signaling pathway. Journal of cellular physiology, 236(2), 1228-1236. https://doi.org/10.1002/jcp.29929
Méndez-Barbero, N., San Sebastian-Jaraba, I., Blázquez-Serra, R., Martín-Ventura, J. L., & Blanco-Colio, L. M. (2022). Annexins and cardiovascular diseases: Beyond membrane trafficking and repair. Frontiers in cell and developmental biology, 10, 1000760. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.1000760
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
