Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Студнева И.М.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Лакомкин В.Л.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Просвирнин А.В.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Абрамов А.А.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Веселова О.М.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Писаренко О.И.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Капелько В.И.

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Энергетический статус миокарда при систолической дисфункции

Авторы:

Студнева И.М., Лакомкин В.Л., Просвирнин А.В., Абрамов А.А., Веселова О.М., Писаренко О.И., Капелько В.И.

Подробнее об авторах

Журнал: Кардиологический вестник. 2018;13(3): 31‑34

Просмотров: 321

Загрузок: 10

Как цитировать:

Студнева И.М., Лакомкин В.Л., Просвирнин А.В., Абрамов А.А., Веселова О.М., Писаренко О.И., Капелько В.И. Энергетический статус миокарда при систолической дисфункции. Кардиологический вестник. 2018;13(3):31‑34.
Studneva IM, Lakomkin VL, Prosvirnin AV, Abramov AA, Veselova OM, Pisarenko OI, Kapelko VI. Energy state of myocardium in systolic dysfunction. Russian Cardiology Bulletin. 2018;13(3):31‑34. (In Russ.).
https://doi.org/10.17116/Cardiobulletin20181303131

?>

Известно, что биоэнергетика сердца при хронической сердечной недостаточности (ХСН) претерпевает значительные изменения — происходит постепенный переход от потребления жирных кислот к аэробному гликолизу. При гипертрофии левого желудочка (ЛЖ) наблюдается увеличение активности гликолитических ферментов и окисления глюкозы. Переключение на метаболизм углеводов при развитии тяжелой стадии ХСН совпадает с увеличением конечно-диастолического давления в ЛЖ и декомпенсацией ХСН [1]. Но при дальнейшем ремоделировании ЛЖ аэробный гликолиз ослабляется и происходит накопление лактата [2]. В эксперименте и в клинических исследованиях отмечены снижение активности комплексов дыхательной цепи и ферментов цикла трикарбоновых кислот, уменьшение экспрессии целого ряда митохондриальных белков, что ограничивает генерацию аденозинтрифосфата (АТФ), функцию креатинкиназных систем в митохондриях и цитозоле и в целом работу сердца при нагрузках [3, 4]. Показаны связи между клеточными показателями биоэнергетики (содержанием макроэргических фосфатов, отношением фосфокреатин (ФКр)/АТФ в сердце) и классами ХСН по NYHA или индексами систолической и диастолической функции. Считается, что низкое отношение ФКр/АТФ может быть предиктором смертности от сердечно-сосудистых заболеваний [5].

В Институте экспериментальной кардиологии ФГБУ «НМИЦ кардиологии» МЗ РФ в течение ряда лет изучают модель ХСН, вызванную доксорубицином (ДОКС). Показано, что после 4 еженедельных инъекций ДОКС примерно у ¾ крыс возникает диастолическая, а у 1/3 — систолическая дисфункция [6]. Задача данной работы состояла в определении содержания метаболитов энергетического обмена in vivo у крыс с одновременной характеристикой сократительной функции сердца при неинвазивном и инвазивном исследовании. Ранее было показано, что содержание адениннуклеотидов и ФКр снижено после 4-недельного введения ДОКС, но эти измерения были сделаны в конце опыта на изолированном сердце, после выполнения нагрузoк частотой [7]. Остался неясным вопрос, каково содержание метаболитов энергетического метаболизма в сердце in situ еще до применения инвазивного воздействия. Эти результаты сопоставлены в данной статье с функциональным состоянием сердца.

Материал и методы

В работе использованы крысы-самцы Wistar весом 250—300 г. Животные были разделены на две группы, одна группа крыс получала подкожно ДОКС (адриабластин, Pfizer, Германия) в дозе 2 мг/кг еженедельно в течение 4 нед, а другая — физиологический раствор. В острый опыт крыс брали через 8 нед. Перед началом введения ДОКС и через 8 нед всем крысам проведена эхокардиография (ЭхоКГ), после этого выполнены инвазивные исследования.

Трансторакальная ЭхоКГ выполнена на аппарате фирмы FUJIFILM Visual Sonic модель Vevo 1100 (Нидерланды) с линейным датчиком 13—24 МГц и максимальной глубиной лоцирования 30 мм. У крыс под наркозом (Золетил 100, Virbac Sante Animale, Франция, 5 мг/кг) выбривали переднюю стенку грудной клетки, использовали парастернальный доступ по короткой и длинной осям. В B-режиме измеряли диастолические и систолические размеры ЛЖ, на их основе рассчитывали объем ЛЖ в диастоле и систоле, толщину стенок, а также фракцию выброса (ФВ). Полученные изображения сохраняли на приборе Vevo 1100 для дальнейшего анализа и затем их архивировали на внешних носителях.

Инвазивное исследование сократительной функции сердца выполняли у наркотизированных (Золетил 100,5 мг/кг) крыс при помощи стандартного PV-катетера FTH-1912B-8018, усилителя ADV500 («Transonic», Канада), а также АЦП PowerLab 4/35 с программой LabChart 8.1 («ADInstruments», Австралия). ЛЖ катетеризировали через правую сонную артерию PV-катетером, а яремную вену — полиэтиленовым катетером PE-60. Регистрацию параметров гемодинамики и сократительной функции начинали после поиска оптимального места расположения измерительного катетера в ЛЖ путем перемещения вдоль длинной оси желудочка.

В конце опыта у наркотизированных животных проводили торакотомию и далее быстро замораживали сердца щипцами Волленбергера, охлажденными в жидком азоте. Для изучения метаболического состояния сердца замороженную ткань гомогенизировали в холодной 6% HClO4 (10 мл/г ткани) в гомогенизаторе Ultra-Turrax T-25 («IKA-Labortechnik», Германия). Белки осаждали центрифугированием (центрифуга Sorvall RT1, «Thermo Fisher Scientific», США) при 2800×g в течение 10 мин при 4 °C. Супернатанты нейтрализовали 5 М К2СО3 до рН 7,4. Осадок KСlO4 отделяли центрифугированием в тех же условиях. Безбелковые экстракты хранили при –20 °С до определения метаболитов. Сухой вес гомогенизированной ткани определяли после высушивания образцов в течение суток при 110 °C. АТФ и ФКр в тканевых экстрактах определяли спектрофотометрически, используя глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу, гексокиназу и креатинкиназу [8]. Содержание АДФ и аденозинмонофосфата в тканевых экстрактах определяли с помощью миокиназы, пируваткиназы и лактатдегидрогеназы [9]. Для определения креатина (Кр) использовали сопряженные реакции с креатинкиназой, пируваткиназой и лактатдегидрогеназой [10]. Лактат определяли с помощью лактатдегидрогеназы [11]. Содержание метаболитов выражали в мкмоль/г сухого веса.

Статистическая обработка результатов выполнена с применением t-теста Стьюдента.

Результаты

Исходные ЭхоКГ-показатели соответствовали ранее полученным данным (табл. 1)

Таблица 1. ЭхоКГ-показатели функции сердца крыс через 8 нед от начала введения ДОКС Примечание. ЭхоКГ — эхокардиография; ЧСС — частота сердечных сокращений; КДР — конечно-диастолический размер; ФУ — фракция укорочения; КДО — конечно-диастолический объем; ФВ — фракция выброса; * — p<0,05; ** — p<0,01 по сравнению с исходным состоянием; *** — p<0,05 по сравнению с группой контроля.
[6]. Через 8 нед у крыс контрольной группы масса увеличилась на 25%, а фракция укорочения и ФВ уменьшились на 13%. Масса крыс, получавших ДОКС, к концу 8-й недели достоверно не изменилась по сравнению с исходной и была на 18% меньше этого показателя в контрольной группе. Размеры сердца (конечно-диастолический размер и конечно-диастолический объем) у животных, получавших ДОКС, не изменились, но ФВ и фракция укорочения были снижены в среднем на 24 и 13% соответственно, что указывало на возникновение ХСН со сниженной ФВ.

Результаты изучения содержания макроэргических фосфатов в миокарде крыс показали, что в группе ДОКС как общее содержание фонда адениннуклеотидов (ΣАН), так и содержание индивидуальных адениннуклеотидов не отличалось достоверно от этих показателей в контрольной группе (табл. 2).

Таблица 2. Влияние ДОКС на содержание метаболитов энергетического обмена в сердце крыс Примечание. ΣАН — общий фонд адениннуклеотидов; ЭЗ — энергетический заряд кардиомиоцитов (АТФ+0,5 АДФ)/ΣАН; ФКр — фосфокреатин; Кр — креатин свободный; ΣКр — общий креатин; АТФ — аденозинтрифосфат; АДФ — аденозиндифосфат; АМФ — аденозинмонофосфат; содержание метаболитов в сердце приведено в мкмоль/г сухого веса; * — p<0,05; ** — p<0,01 по сравнению с группой контроля.
Заметные изменения отмечены для системы ФКр—Кр. Отношение ФКр/АТФ — основной показатель энергетического обеспечения сердца — было достоверно снижено на 37% по сравнению с контрольной группой за счет сниженного уровня ФКр. Более низкое содержание ФКр и Кр в сердцах животных группы ДОКС обусловили достоверное уменьшение фонда ΣКр в этой группе. Эти изменения энергетического состояния сердца сочетались со значительным накоплением лактата в миокарде. Таким образом, для систолической дисфункции характерно нарушение транспорта энергии в кардиомиоцитах.

Результаты опытов по катетеризации, выполненной в конце исследования, показывают, что конечно-диастолический объем ЛЖ у животных группы ДОКС достоверно не изменился по сравнению с контрольной группой, но давление в конце диастолы было значительно повышено, а ФВ снижена на 28% (табл. 3).

Таблица 3. Показатели гемодинамики и функции сердца крыс с систолической дисфункцией Примечание. КДО — конечно-диастолический объем; ФВ — фракция выброса; КДД — конечно-диастолическое давление; ЛЖ — левый желудочек; * — p<0,05 по сравнению с группой контроля.
Причиной стала сниженная сила сокращения — индекс сократимости был снижен на 39%, а максимальная скорость развития давления — почти в 2 раза по сравнению с этими показателями у животных контрольной группы. Также в группе ДОКС индекс расслабления был снижен почти вдвое.

Обсуждение

В данной работе применение ДОКС прекращали через 4 нед, а исследование сердца выполняли через 8 нед с начала его введения. Оказалось, что все сердца, в которых оценивали содержание энергетических метаболитов, характеризовались систолической дисфункцией, наблюдаемой ранее при 8-недельном введении препарата [6]. Это означает, что ДОКС оказывает отставленный эффект, реализующийся через перекисное окисление липидов и нарушение синтеза ДНК и РНК в кардиомиоцитах [12, 13].

В сердце система ФКр—Кр выполняет роль не только депо энергии, но и переносчика энергии [14]. Известно, что в митохондриях сердца максимальная скорость синтеза ФКр соответствует максимальной активности окислительного фосфорилирования [15]. В связи с этим передача энергии в сердечной мышце зависит от того, насколько эффективно осуществляет свою функцию митохондриальная креатинкиназа. Измерение метаболитов энергетического обмена в миокарде, выполненное в настоящей работе, показало, что применение ДОКС не повлияло на содержание АТФ и общего фонда адениннуклеотидов (ΣАН), но существенно снизило отношение ФКр/АТФ, являющееся одним из важнейших показателей энергетического обеспечения миокарда [5, 6]. Считается, что низкое отношение ФКр/АТФ может быть предиктором смертности от сердечно-сосудистых заболеваний [5].

В наших опытах соотношение ФКр/АТФ, как и содержание ΣКр в миокарде, было снижено за счет ФКр. При наличии практически нормального уровня Кр это может указывать на снижение активности митохондриальной креатинкиназы, катализирующей перенос фосфатного остатка с АТФ на Кр с образованием ФКр. В этих условиях нормальный уровень АТФ может поддерживаться за счет усиления анаэробного гликолиза, о чем свидетельствует семикратное увеличение содержание лактата в миокарде (табл. 2). Переключение на метаболизм углеводов при развитии ХСН совпадает с увеличением конечно-диастолического давления в ЛЖ, увеличением активности гликолитических ферментов с постепенным ослаблением аэробного гликолиза и накоплением лактата [1].

Фракция выброса, измеренная при ЭхоКГ и при катетеризации, оказалась довольно близкой как у контрольных животных, так и у крыс, получавших ДОКС. Но при катетеризации величина конечно-диастолического объема в контрольных опытах была значительно увеличена — с 0,29 до 0,48 мл. Два фактора послужили вероятной причиной такого увеличения — наличие катетера в ЛЖ, а также замедление частоты сокращений на 21% с соответствующим увеличением времени наполнения ЛЖ.

Заключение

Таким образом, для систолической дисфункции характерно преимущественное нарушение образования ФКр из АТФ. В свою очередь, недостаточный транспорт ФКр в миофибриллы может повышать их упругость, проявляющуюся в повышении диастолического давления и составляющую основу снижения силы сокращения.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 18−015−00271 и № 18−015−00008.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Студнева Ирина Михайловна — к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории метаболизма сердца Института экспериментальной кардиологии; тел.: +7(495)414-6737; e-mail: imstudneva@gmail.com

Веселова Оксана Михайловна — к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории метаболизма сердца Института экспериментальной кардиологии; тел.: +7(495)414-6737; e-mail: oxanamma@mail.ru

Просвирнин Антон Викторович — врач функциональной диагностики отдела ультразвуковых методов исследования Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова; e-mail: fo_ton@mail.ru

Абрамов Александр Александрович — научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии; тел.: +7(495)414-6755; e-mail: ferk_88@list.ru

Лакомкин Владимир Леонидович — к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии; тел.: +7(495)414-6755; e-mail: v.lakomkin@yandex.ru

Капелько Валерий Игнатьевич — д.м.н., проф., главный научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии; тел.: +7(495)414-6754; e-mail: valk69@yandex.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail