Индуцированная алкоголем экспрессия сосудистого эндотелиального фактора роста и структурные изменения кардиомиоцитов крыс
Автор: Белогубов П.В., Рузов В.И., Слесарев С.М., Шарафутдинова Р.Р.
Журнал: Ульяновский медико-биологический журнал @medbio-ulsu
Рубрика: Физиология
Статья в выпуске: 2, 2022 года.
Бесплатный доступ
Цель - выявить влияние этанола на экспрессию связанных с гипоксией генов (HIF-1a, VEGF-А) и структурные изменения в кардиомиоцитах здоровых крыс. Материалы и методы. Структурные изменения кардиомиоцитов под воздействием этанола изучались на 60 беспородных половозрелых крысах. Животным контрольной группы вводился интра-гастрально стерильный 0,9 % водный раствор хлорида натрия, остальным животным - 40 % этанол. Длительность воздействия этанола на миокард составляла 4 и 8 сут. Морфологическое исследование сердца животных проводилось после декапитации под эфирным наркозом. Определялась экспрессия мРНК генов HIF-1a и VEGF-A из участка левого желудочка сердца и сывороточная концентрация сосудисто-эндотелиального фактора роста методом ПЦР. Морфологические исследования миокарда левого желудочка сердца проводились по гистологическим срезам методом световой микроскопии. Результаты. Короткое по продолжительности воздействие этанола сопровождалось признаками жировой и зернистой дистрофии цитоплазмы кардиомиоцитов с явлениями стаза эритроцитов в капиллярах, артериолах и венулах. Сывороточная концентрация VEGF-A у крыс контрольной группы была ниже по сравнению с группой крыс, подвергнутых воздействию этанола. Выявлены гендерные различия реакции на этанол, в частности более выраженная экспрессия мРНК HIF-1a и VEGF-A у самок по сравнению с самцами на фоне 4-дневного воздействия этанолом, что коррелировало с содержанием VEGF-А в сыворотке крови. Увеличение длительности алкогольного воздействия до 8 сут сопровождалось ростом экспрессии мРНК VEGF-A как у самок, так и самцов крыс. Выводы. Воздействие этанола вызывает активацию транскрипционных факторов HIF-1a и VEGF-А кардиомиоцитов крыс, что может быть расценено как механизм срочной адаптации без развития выраженных структурных дезадаптационных перестроек миокарда.
Vegf-a, hif-1a, гипоксия-ассоциированные факторы, воздействие этанола, экспрессия мрнк, алкоголь-индуцированные изменения миокарда
Короткий адрес: https://sciup.org/14124530
IDR: 14124530 | DOI: 10.34014/2227-1848-2022-2-102-116
Список литературы Индуцированная алкоголем экспрессия сосудистого эндотелиального фактора роста и структурные изменения кардиомиоцитов крыс
- Лукьянова Л.Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2011; 1: 3-19.
- Серебровская Т.В. Новая стратегия в лечении болезней: гипоксия-индуцируемый фактор. Вестник Международной академии наук. 2006; 1: 29-31.
- Солкин А.А., Белявский Н.Н., Кузнецов В.И., Николаева А.Г. Основные механизмы формирования защиты головного мозга при адаптации к гипоксии. Вестник ВГМУ. 2012; 1 (11): 6-14.
- Sadaghianloo N., Yamamoto K., Bai H., Tsuneki M., Protack C.D., Hall M.R., Declemy S., Hassen-Kho-dja R., Madri J., Dardik A. Increased Oxidative Stress and Hypoxia Inducible Factor-1 Expression during Arteriovenous Fistula Maturation. Ann. Vasc. Surg. 2017; 41: 225-234. DOI: 10.1016/j.avsg.2016.09.014.
- Серебровская Т.В. Гипоксия-индуцибельный фактор: роль в патофизиологии дыхания. Украинский пульмонологический журнал. 2005; 3: 77-81.
- Шустов Е.Б., Каркищенко Н.Н., ДуляМ.С., СеменовХ.Х., Оковитый С.В., Радько С.В. Экспрессия гипоксия-индуцибельного фактора HIF1a как критерий развития гипоксии тканей. Биомедицина. 2015; 4: 4-15.
- Sun J.Y., ChenX.Y., WangL., Ye W.X., Shen S.J., Yang J.L., YaoM, Yao D.F. Hypoxia-inducible factor-la mediates and regulates angiogenesis-related factors expression in hepatocellular carcinoma. Zhonghua Gan Zang Bing Za Zhi. 2020; 28 (11): 942-948. DOI: 10.3760/cma.j.cn501113-20200228-00074.
- Morris N.L., Yeligar S.M. Role of HIF-la in Alcohol-Mediated Multiple Organ Dysfunction. Biomole-cules. 2018; 8 (4): 170. DOI: 10.3390/biom8040170.
- Satishchandran A., Ambade A., Rao S., Hsueh Y.C., Iracheta-Vellve A., Tornai D., Lowe P., Gyongyo-si B., Li J., Catalano D., Zhong L., KodysK., Xie J., Bala S., Gao G., Szabo G. MicroRNA 122, Regulated by GRLH2, Protects Livers of Mice and Patients From Ethanol-Induced Liver Disease. Gastroenterology. 2018; 154 (1): 238-252. DOI: 10.1053/j.gastro.2017.09.022.
- Новиков В.Е., Левченкова О.С. Гипоксией индуцированный фактор (HIF-1a) как мишень фармакологического воздействия. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2013; 11 (2): 8-16. DOI: 10.17816/RCF1128-16.
- Kouvaras E., Christoni Z., Siasios I., Malizos K., Koukoulis G.K., Ioannou M. Hypoxia-inducible factor 1-alpha and vascular endothelial growth factor in cartilage tumors. Biotech. Histochem. 2019; 94 (4): 283-289. DOI: 10.1080/10520295.2018.1556806.
- Zhu Y., Wang Y., Jia Y., Xu J., Chai Y. Roxadustat promotes angiogenesis through HIF-1a/VEGF /VEGFR2 signaling and accelerates cutaneous wound healing in diabetic rats. Wound Repair Regen. 2019; 27 (4): 324-334. DOI: 10.1111/wrr.12708.
- Zhao T., Zhao W., Meng W., Liu C., Chen Y., Gerling I.C., Weber K.T., Bhattacharya S.K., Kumar R., Sun Y. VEGF-C/VEGFR-3 pathway promotes myocyte hypertrophy and survival in the infracted myocardium. Am. J. Transl. Res. 2015; 7 (4): 697-709.
- Braile M., Marcella S., Cristinziano L., Galdiero M.R., Modestino L., Ferrara A.L., Varricchi G., Marone G., Loffredo S. VEGF-A in Cardiomyocytes and Heart Diseases. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21 (15): 5294. DOI: 10.3390/ijms21155294.
- Merentie M., Rissanen R., Lottonen-Raikaslehto L., Huusko J., Gurzeler E., Turunen M.P., Holappa L., Makinen P., Yla-Herttuala S. Doxycycline modulates VEGF-A expression: Failure of doxycycline-in-ducible lentivirus shRNA vector to knockdown VEGF-A expression in transgenic mice. PLoS One. 2018; 13 (1): e0190981. DOI: 10.1371/journal.pone.0190981.
- Шодикулова Г.З. Влияние L-аргинина на дисфункцию эндотелия у больных с врожденным пролапсом митрального клапана. Казанский медицинский журнал. 2014; 3 (95): 326-331.
- PotenteM., CarmelietP. The Link Between Angiogenesis and Endothelial Metabolism. Annu. Rev. Physiol. 2017; 79: 43-66 DOI: 10.1146/annurev-physiol-021115-105134.
- Melincovici C.S., Bo§ca A.B., §u§man S., Märginean M., Mihu C., Istrate M., Moldovan I.M., Roman A.L., Mihu C.M. Vascular endothelial growth factor (VEGF) - key factor in normal and pathological angiogenesis. Rom. J. Morphol. Embryol. 2018; 59 (2): 455-467.
- Pulkkinen H.H., Kiema M., Lappalainen J.P., Toropainen A., Beter M., Tirronen A., Holappa L., Niskanen H., Kaikkonen M.U., Ylä-Herttuala S., Laakkonen J.P. BMP6/TAZ-Hippo signaling modulates angiogenesis and endothelial cell response to VEGF. Angiogenesis. 2021; 24 (1): 129-144. DOI: 10.1007/s10456-020-09748-4.
- Gianni-Barrera R., Butschkau A., Uccelli A., Certelli A., Valente P., Bartolomeo M., Groppa E., Burger M.G., HlushchukR., Heberer M., Schaefer D.J., Gürke L., Djonov V., Vollmar B., Banfi A. PDGF-BB regulates splitting angiogenesis in skeletal muscle by limiting VEGF-induced endothelial proliferation. Angiogenesis. 2018; 21 (4): 883-900. DOI: 10.1007/s10456-018-9634-5.
- RadekK.A., MatthiesA.M., BurnsA.L., Heinrich S.A., Kovacs E.J., Dipietro L.A. Acute ethanol exposure impairs angiogenesis and the proliferative aspects of wound healing. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2005; 289: 1084-1090. DOI: 10.1152/ajpheart.00080.2005.
- Chen Y., Zhao B., Zhu Y., Zhao H., Ma C. HIF-1-VEGF-Notch mediates angiogenesis in temporomandibular joint osteoarthritis. Am. J. Transl. Res. 2019; 11 (5): 2969-2982.
- Гелашвили О.А. Вариант периодизации биологически сходных стадий онтогенеза человека и крысы. Саратовский научно-медицинский журнал. 2008; 4 (22): 125-126.
- Ряховский А.Е., Еникеев Д.А., Байков Д.Э., Фаткуллин К.В. Экспериментальное моделирование различных степеней алкогольного опьянения у крыс. Медицинский вестник Башкортостана. 2017; 1 (67): 76-81.
- Вторушина Ю.С. Состояние опьянения в системе норм Общей и Особенной частей УК РФ. Сибирский юридический вестник. 2018; 2 (81): 71-75.
- Antonio C., Päpke C., RochaM., Diab H., Limami A.M., Obata T., Fernie A.R., van Dongen J.T. Regulation of primary metabolism in response to low oxygen availability as revealed by carbon and nitrogen isotope redistribution. Plant Physiol. 2016; 170 (1): 43-56. DOI: 10.1104/pp.15.00266.
- Цибульников С.Ю. Ишемические и реперфузионные повреждения сердца: роль Са-каналов 1-типа и №+/И+-обменника, анализ экспериментальных и клинических данных. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2019; 105 (7): 801-811.
- Zeriouh M., Sabashnikov A., Tenbrock A., Neef K., Merkle J., Eghbalzadeh K., Weber C., Liakopou-los O.J., Deppe A.C., Stamm C., Cowan D.B., Wahlers T., Choi Y.H. Dysregulation of proangiogeneic factors in pressure-overload left-ventricular hypertrophy results in inadequate capillary growth. Ther. Adv. Cardiovasc. Dis. 2019; 13: 1753944719841795. DOI: 10.1177/1753944719841795.
- Xiao Y., Wang T., Song X., Yang D., Chu Q., Kang Y.J. Copper promotion of myocardial regeneration. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2020; 245 (10): 911-921. DOI: 10.1177/1535370220911604.
- Semenza G.L. Oxygensensing, hypoxia-induciblefactors, and disease pathophysiology. Annu. Rev. Pathol. 2014; 9: 47-71. DOI: 10.1146/annurev-pathol-012513-104720.
- Serocki M., Bartoszewska S., Janaszak-Jasiecka A., OchockaR.J., Collawn J.F., Bartoszewski R. miRNA sregulate the HIF switch during hypoxia: a novel therapeutic target. Angiogenesis. 2018; 21 (2): 183-202. DOI: 10.1007/s10456-018-9600-2.
- Chiu D.K., Tse A.P., Xu I.M., Di Cui J., Lai R.K., Li L.L., Koh H.Y., Tsang F.H., Wei L.L., Wong C.M., NgI.O., Wong C.C. Hypoxia inducible factor HIF-1 promotes myeloid-derived suppressor cells accumulation through ENTPD2/CD39L1 in hepatocellular carcinoma. Nat. Commun. 2017; 8 (1): 517. DOI: 10.1038/s41467-017-00530-7.
- Балыкин М.В., Сагидова С.А., Жарков А.С., Айзятулова Е.Д., Павлов Д.А., Антипов И.В. Влияние прерывистой гипобарической гипоксии на экспрессию hif-1a и морфофункциональные изменения в миокарде. Ульяновский медико-биологический журнал. 2017; 2: 125-134. DOI: 10.23648/UMBJ. 2017.26.6227.
- Zhang D., Lv F.L., Wang G.H. Effects of HIF-1a on diabetic retinopathy angiogenesis and VEGF expression. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2018; 22 (16): 5071-5076. DOI: 10.26355/eurrev_201808_15699.
- Fan J., Lv H., Li J., Che Y., Xu B., Tao Z., Jiang W. Roles of Nrf2/HO-1 and HIF-1 a/VEGF in lung tissue injury and repair following cerebral ischemia/reperfusion injury. J. Cell. Physiol. 2019; 234 (6): 76957707. DOI: 10.1002/jcp.27767.
- Xiang Y., Yao X., WangX., Zhao H., Zou H., Wang L., Zhang Q.X. Houshiheisan promotes angiogenesis via HIF-1 a/VEGF and SDF-1/CXCR4 pathways: in vivo and in vitro. Biosci. Rep. 2019; 39 (10): BSR 20191006. DOI: 10.1042/BSR20191006.
- Dopico A.M., Bukiya A.N., Martin G.E. Ethanol modulation of mammalian BK channels in excitable tissues: molecular targets and their possible contribution to alcohol-induced altered behavior. Front. Physiol. 2014; 5: 466. DOI: 10.3389/fphys.2014.00466.
- Lukyanova L.D., Sukoyan G. V., Kirova Y.I. Role of proinflammatory factors, nitric oxide, and some parameters of lipid metabolism in the development of immediate adaptation to hypoxia and HIF-1 a accumulation. Bull. Exp. Biol. Med. 2013; 154 (5): 597-601. DOI: 10.1007/s10517-013-2008-5.
- Rana N.K., Singh P., Koch B. CoCl2 simulated hypoxia induce cell proliferation and alter the expression pattern of hypoxia associated genes involved in angiogenesis and apoptosis. Biol. Res. 2019; 52 (1): 12. DOI: 10.1186/s40659-019-0221-z.
- RashidM., Zadeh L.R., Baradaran B., Molavi O., Ghesmati Z., Sabzichi M., Ramezani F. Up-down regulation of HIF-1 a in cancer progression. Gene. 2021; 798: 145796. DOI: 10.1016/j.gene.2021.145796.
- CasillasA.L., Chauhan S.S., Toth R.K., SainzA.G., Clements A.N., Jensen C.C., LanglaisP.R., Miranti C.K., Cress A.E., Warfel N.A. Direct phosphorylation and stabilization of HIF-1a by PIM1 kinase drives angiogenesis in solid tumors. Oncogene. 2021; 40 (32): 5142-5152. DOI: 10.1038/s41388-021-01915-1.
- Tran J., Magenau A., Rodriguez M., Rentero C., Royo T., Enrich C., Thomas S.R., Grewal T., Gaus K. Activation of Endothelial Nitric Oxide (eNOS) Occurs through Different Membrane Domains in Endothelial Cells. PLoS One. 2016; 11 (3): e0151556. DOI: 10.1371/journal.pone.0151556.
- Luengas-Martinez A., Hardman-Smart J., Rutkowski D., Purba T.S., Paus R., Young H.S. Vascular En-dothelial Growth Factor Blockade Induces Dermal Endothelial Cell Apoptosis in a Clinically Relevant Skin Organ Culture Model. Skin Pharmacol. Physiol. 2020; 33 (3): 110-118. DOI: 10.1159/000508344.
- Bä A. Alcohol and thiamine deficiency trigger differential mitochondrial transition pore opening mediating cellular death. Apoptosis. 2017; 22 (6): 741-752. DOI: 10.1007/s10495-017-1372-4.
- CinelliM.A., Do H.T., Miley G.P., Silverman R.B. Inducible nitric oxide synthase: Regulation, structure, and inhibition. Med. Res. Rev. 2020; 40 (1): 158-189. DOI: 10.1002/med.21599.
- Krenz M., Cohen M.V., Downey J.M. Protective and anti-protective effects of acute ethanol exposure in myocardial ischemia/reperfusion. Pathophysiology. 2004; 10 (2): 113-119. DOI: 10.1016/j.patho-phys.2003.10.006.
- Krylova I.B., Selina E.N., Bulion V.V., Rodionova O.M., Evdokimova N.R., Belosludtseva N.V., Shigae-vaM.I., Mironova G.D. Uridine treatment prevents myocardial injury in rat models of acute ischemia and ischemia/reperfusion by activating the mitochondrial ATP-dependent potassium channel. Sci. Rep. 2021; 11 (1): 16999. DOI: 10.1038/s41598-021-96562-7.