Ультраструктурные и функциональные характеристики миокарда и печени крыс при хронической сердечной недостаточности

Номер гранта:14-04-00730
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: («а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Кудрявцев Б.Н.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Инфаркт миокарда характеризуется гибелью значительной части популяции кардиомиоцитов с последующим формированием на месте некротизированных клеток постинфарктного рубца. До недавнего времени сердце млекопитающих считалось постмитотическим органом, в котором не происходит обновления популяции мышечных клеток, а рост сердца идет благодаря их полиплоидизации и гипертрофии. Однако в последнее время появляются новые методы, благодаря которым удалось показать, что клетки миокарда обновляются. Сердце млекопитающих является одним из органов, обладающих очень высокой метаболической активностью. Развитие ишемии резко изменяет окислительный метаболизм кардиомиоцитов. Основным источником энергии для синтеза АТФ в кардиомиоцитах является глюкоза, поступающая из крови. Главную роль в поддержании постоянного уровня глюкозы в крови, как известно, играет печень. Известно, что при сердечных заболеваниях, которые сопровождаются падением парциального давления кислорода в печени, снижением снабжения клеток различными субстратами и медленным выведением продуктов катаболизма, наблюдаются существенные нарушения функции печени. Считается, что некроз гепатоцитов является следствием снижения активности антиоксидантной системы печени, увеличения в клетках концентрации активных форм кислорода и продуктов перекисного окисления липидов, ведущего к повреждению различных мембранных структур клеток. Митохондрии млекопитающих обладают эффективной системой защиты от активных форм кислорода. Активность систем удаления активных форм кислорода в норме очень высока, однако при патологии скорость выработки активных форм кислорода митохондриями может превышать скорость их утилизации системой антиоксидантной защиты. Кроме того, продукты окислительного стресса могут подавлять компоненты этой системы. При инфаркте миокарда, вызывающем тяжелейшую гипоксию и хроническое ишемическое поражение печени, несомненно, должна происходить серьезная перестройка компенсаторных механизмов, позволяющих поддерживать жизнедеятельность организма. Непрерывная гибель гепатоцитов, наблюдающаяся в ходе развития патологического процесса в печени, стимулирует регенерацию этого органа. В нормальной печени высокая регенераторная активность популяции гепатоцитов быстро компенсирует утрату ее функциональных единиц. Однако регенераторная способность печени при инфаркте миокарда практически не исследована. В настоящем проекте предполагается охарактеризовать регенераторные потенции сердечной мышцы, а также исследовать функциональные и ультраструктурные измнения печени при инфаркте миокарда.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

В результате выполнения проекта проведен многофакторный анализ клеточных механизмов ремоделирования миокарда и регенерации печени крыс на разных сроках после экспериментального инфаркта миокарда. С помощью эхокардиографического метода выявлено увеличение конечного систолического и конечного диастолического размеров левого желудочка сердца крыс с инфарктом миокарда на 78 % и 30%. Фракция укорочения при хронической сердечной недостаточности снижалась на 60 %, а фракция выброса – на 52%. Потребление кислорода у крыс с инфарктом миокарда увеличивалось почти на 30%, а продукция углекислого газа более чем на 40 %. Исследование распределения кардиомиоцитов по классам плоидности показало, что оно было одинаковым в периинфарктной и интактной зонах левого желудочка сердца крыс с инфарктом миокарда и не отличалось от контрольных значений на всех сроках эксперимента. Измерение сухой массы кардиомиоцитов левого желудочка показало ее уменьшение через 2 нед и увеличение через 6 нед после начала эксперимента. Через 6 мес после инфаркта миокарда гипертрофия кардиомиоцитов сохранялась только в периинфарктной зоне. Таким образом, после некоторого периода «гибернации» основным механизмом роста левого желудочка сердца при его ремоделировании является гипертрофия кардиомиоцитов. В печени крыс, перенесших инфаркт миокарда, происходило увеличение и плоидности и сухой массы гепатоцитов. Используя оригинальный метод, было рассчитано количество гепатоцитов в печени и кардиомиоцитов в левом желудочке сердца крыс. Оказалось, что через 6 мес после инфаркта число кардиомиоцитов в левом желудочке сердца крыс уменьшалось по сравнению с контролем на 17 %. Расчет числа гепатоцитов в печени крыс различных экспериментальных групп показал, что хроническая сердечная недостаточность, возникающая после перенесенного инфаркта миокарда, приводит к уменьшению числа гепатоцитов на 25 %. Поскольку средняя плоидность гепатоцитов в эксперименте повышалась на 13 %, а масса клеток на 20 %, можно говорить о том, что при хронической сердечной недостаточности гипертрофия гепатоцитов вносит больший вклад в регенерацию печени, чем их полиплоидизация. Как уже говорилось ранее, ремоделирование миокарда левого желудочка сердца крыс в результате перенесенного ими инфаркта миокарда приводит к переходу сердечной мышцы на использование глюкозы в качестве основного субстрата дыхания вместо жирных кислот. Поэтому было важно, во-первых, определить содержание гликогена в печени, являющейся основным депо этого полимера глюкозы в организме; во-вторых, исследовать состояние митохондриального аппарата кардиомиоцитов, используя электронную микроскопию и прижизненную конфокальную микроскопию. Цитофлуориметрия гликогена в гепатоцитах показала, что его содержание через 2 недели после коронароокклюзии увеличивалось на 60% по сравнению с контролем, через 6 нед оно снижалось до уровня нормы, а через 6 мес оказывалось на 35% ниже контрольного. Электронно-микроскопическое исследование миокарда крыс с хронической сердечной недостаточностью, возникшей вследствие перенесенного инфаркта, позволило выявить значительные нарушения ультраструктуры кардиомиоцитов, особенно в периинфарктной зоне левого желудочка сердца. Для периинфарктной области было показано снижение плотности упаковки внутренних мембран и увеличение соотношения объема, занимаемого в кардиомиоците митохондриями, к объему, занимаемому миофибриллами. Исследование на изолированных живых кардиомиоцитах показало, что мембранный потенциал митохондрий у крыс, перенесших полгода назад инфаркт миокарда, был значительно снижен. Полученные данные также свидетельствуют о снижении уровня энергетического метаболизма кардиомиоцитов.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 13.08.2022.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
-1    2