Роль эритропоэтина в регуляции толерантности сердца к действию ишемии и реперфузии

Роль эритропоэтина в регуляции толерантности сердца к действию ишемии и реперфузии

Автор: Суфианова Г. З., Шапкин А. Г., Хлсткина М. С., Мухомедзянов А. В., Горбунов А. С., Маслов Л. Н.

Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk

Рубрика: Обзоры и лекции

Статья в выпуске: 2 т.38, 2023 года.

Бесплатный доступ

Острый инфаркт миокарда (ОИМ) является одной из главных причин смертности трудоспособного населения в России и населения экономически развитых стран. В последние годы смертность от ОИМ в США и Европе не снижается. Связано это с отсутствием высокоэффективных лекарственных средств для терапии ОИМ. Одним из перспективных препаратов для повышения выживаемости пациентов с ОИМ является эритропоэтин. Нами проведен поиск полнотекстовых публикаций в базе данных PubMed и на сайте журнала Nature. В исследованиях, выполненных на животных, было показано, что эритропоэтин (5000 Ед/кг) способен повысить толерантность сердца к ишемии и реперфузии за счет активации ряда киназ (ПКС, ERK1/2, Akt, JAK2, PI3K) и за счет инактивации киназы GSK-3β. Эритропоэтин препятствует постинфарктному ремоделированию сердца и усиливает процесс неоваскуляризации миокарда у крыс и собак. Эритропоэтин в используемых дозировках (в среднем около 1000 Ед/кг) не влияет на размер инфаркта у пациентов с ОИМ и не оказывает эффекта на постинфарктное ремоделирование сердца у человека. Причина подобного расхождения экспериментальных и клинических данных остается неясной. Возможно, что применение больших доз эритропоэтина или использование его аналогов, не влияющих на эритропоэз, сможет предупредить развитие постинфарктного ремоделирования сердца у человека.

Еще

Сердце, ишемия, реперфузия, эритропоэтин

Короткий адрес: https://sciup.org/149142848

IDR: 149142848   |   DOI: 10.29001/2073-8552-2023-38-2-51-56

Список литературы Роль эритропоэтина в регуляции толерантности сердца к действию ишемии и реперфузии

  • Menees D.S., Peterson E.D., Wang Y., Curtis J.P., Messenger J.C., Rumsfeld J.S. et al. Door-to-balloon time and mortality among patients undergoing primary PCI. N. Engl. J. Med. 2013;369(10):901-909. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1208200.
  • Zhou Y., Chen S., Zhu X., Gui J., Abusaada K. Prior beta blockers use is independently associated with increased inpatient mortality in patients presenting with acute myocardial infarction. Int. J. Cardiol. 2017;243:81-85. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2017.03.004.
  • Vaidya S.R., Devarapally S.R., Arora S. Infarct related artery only versus complete revascularization in ST-segment elevation myocardial infarction and multi vessel disease: a meta-analysis. Cardiovasc. Diagn. Ther. 2017;7(1):16-26. https://doi.org/10.21037/cdt.2016.08.06.
  • Bunn H.F. Erythropoietin. Cold. Spring. Harb. Perspect. Med. 2013;3(3):a011619. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a011619.
  • Carnot P., Deflandre C. Sur l’activite hemopoietique des differents organeau au cours de la regeneration du sang. CR Searces. Acad. Sci. 1906;143:432-435.
  • Krumdieck N. Erythropoietic substance in the serum of anemic animals. Exp. Biol. Med. 1943;54(1):14-17. https://doi.org/10.3181/00379727-54-14283.
  • Jacobson L.O., Marks E., Gaston E., Goldwasser E. Role of the kidney in erythropoiesis. Nature. 1957;179(4560):633-634. https://doi.org/10.1038/179633a0.
  • Baker J.E. Erythropoietin mimics ischemic preconditioning. Vascul. Pharmacol. 2005;42(5-6):233-241. https://doi.org/10.1016/j.vph.2005.02.004.
  • Calvillo L., Latini R., Kajstura J., Leri A., Anversa P., Ghezzi P. et al. Recombinant human erythropoietin protects the myocardium from ischemia-reperfusion injury and promotes beneficial remodeling. Proc. Natl. Acad. Sci. 2003;100(8):4802-4806. https://doi.org/10.1073/pnas.0630444100.
  • Beleslin-Cokic B.B., Cokic V.P., Yu X., Weksler B.B., Schechter A.N., Noguchi C.T. Erythropoietin and hypoxia stimulate erythropoietin receptor and nitric oxide production by endothelial cells. Blood. 2004;104(7):2073-2080. https://doi.org/10.1182/blood-2004-02-0744.
  • Miyake T., Kung C.K.H., Goldwasser E. Purification of human erythropoietin. J. Biol. Chem. 1977;252(15):5558-5564.
  • Jacobs K., Shoemaker C., Rudersdorf R., Neill S.D., Kaufman R.J., Mufson A. et al. Isolation and characterization of genomic and cDNA clones of human erythropoietin. Nature. 1985;313(6005):806-810. https://doi.org/10.1038/313806a0.
  • Collino M., Thiemermann C., Cerami A., Brines M. Flipping the molecular switch for innate protection and repair of tissues: Long-lasting effects of a non-erythropoietic small peptide engineered from erythropoietin. Pharmacol. Ther. 2015;151:32-40. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2015.02.005.
  • Ridley D.M., Dawkins F., Perlin E. Erythropoietin: a review. J. Natl. Med. Assoc. 1994;86(2):129-135.
  • Held M.A., Greenfest-Allen E., Su S., Stoeckert C.J., Stokes M.P., Wojchowski D.M. Phospho-PTM proteomic discovery of novel EPO-modulated kinases and phosphatases, including PTPN18 as a positive regulator of EPOR/JAK2 signaling. Cell. Signal. 2020;69:109554. https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2020.109554.
  • Heusch G. Molecular basis of cardioprotection: signal transduction in ischemic pre-, post-, and remote conditioning. Circ. Res. 2015;116(4):674-699. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.116.305348.
  • Yamaji R., Okada T., Moriya M., Naito M., Tsuruo T., Miyatake K. et al. Brain capillary endothelial cells express two forms of erythropoietin receptor mRNA. Eur. J. Biochem. 1996;239(2):494-500. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1996.0494u.x.
  • van der Meer P., Lipsic E., Henning R.H., de Boer R.A., Suurmeijer A.J., van Veldhuisen D.J. et al. Erythropoietin improves left ventricular function and coronary flow in an experimental model of ischemia-reperfusion injury. Eur. J. Heart. Fail. 2004;6(7):853-859. https://doi.org/10.1016/j.ejheart.2004.03.012.
  • Zafeiriou M.P. The Erythropoietin system protects the heart upon injury by cardiac progenitor cell activation. Vitam. Horm. 2017;105:233-248. https://doi.org/10.1016/bs.vh.2017.04.001.
  • Brines M., Cerami A. Discovering erythropoietin’s extra-hematopoietic functions: biology and clinical promise. Kidney Int. 2006;70(2):246-250. https://doi.org/10.1038/sj.ki.5001546.
  • van der Kooij M.A., Groenendaal F., Kavelaars A., Heijnen C.J., van Bel F. Neuroprotective properties and mechanisms of erythropoietin in in vitro and in vivo experimental models for hypoxia/ischemia. Brain Res. Rev. 2008;59(1):22-33. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2008.04.007.
  • Schödel J., Ratcliffe P.J. Mechanisms of hypoxia signalling: new implications for nephrology. Nat. Rev. Nephrol. 2019;15(10):641-659. https://doi.org/10.1038/s41581-019-0182-z.
  • Villa P., Bigini P., Mennini T., Agnello D., Laragione T., Cagnotto A. et al. Erythropoietin selectively attenuates cytokine production and inflammation in cerebral ischemia by targeting neuronal apoptosis. J. Exp. Med. 2003;198(6):971-975. https://doi.org/10.1084/jem.20021067.
  • Kittur F.S., Lin Y., Arthur E., Hung C.Y., Li P.A., Sane D.C. et al. Recombinant asialoerythropoetin protects HL-1 cardiomyocytes from injury via suppression of Mst1 activation. Biochem. Biophys. Rep. 2019;17:157-168. https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2019.01.004.
  • Li R., Zhang L.M., Sun W.B. Erythropoietin rescues primary rat cortical neurons from pyroptosis and apoptosis via Erk1/2-Nrf2/Bach1 signal pathway. Brain Res. Bull. 2017;130:236-244. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2017.01.016.
  • Cohen M.V., Downey J.M. Signalling pathways and mechanisms of protection in pre- and postconditioning: historical perspective and lessons for the future. Br. J. Pharmacol. 2015;172(8):1913-1932. https://doi.org/10.1111/bph.12903.
  • Bullard A.J., Govewalla P., Yellon D.M. Erythropoietin protects the myocardium against reperfusion injury in vitro and in vivo. Basic. Res. Cardiol. 2005;100(5):397-403. https://doi.org/10.1007/s00395-005-0537-4.
  • Garg K., Sharma P., Yadav H., Singh M. Mechanism of cardioprotective effect of erythropoietin-induced preconditioning in rat heart. Indian J. Pharmacol. 2010;42(4):219. https://doi.org/10.4103/0253-7613.68421.
  • Tsibulnikov S.Y., Maslov L.N., Gorbunov A.S., Voronkov N.S., Boshchenko A.A., Popov S.V. et al. A Review of humoral factors in remote preconditioning of the heart. J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 2019;24(5):403-421. https://doi.org/10.1177/1074248419841632.
  • Suarez-Mendez S., Tovilla-Zárate C.A., Juárez-Rojop I.E., Bermú-dez-Ocaña D.Y. Erythropoietin: A potential drug in the management of diabetic neuropathy. Biomed. Pharmacother. 2018;105:956-961. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.06.068.
  • Ghaboura N., Tamareille S., Ducluzeau P.-H., Grimaud L., Loufrani L., Croué A. et al. Diabetes mellitus abrogates erythropoietin-induced cardioprotection against ischemic-reperfusion injury by alteration of the RISK/GSK-3β signaling. Basic. Res. Cardiol. 2011;106(1):147-162. https://doi.org/10.1007/s00395-010-0130-3.
  • Tan R., Tian H., Yang B., Zhang B., Dai C., Han Z. et al. Autophagy and Akt in the protective effect of erythropoietin helix B surface peptide against hepatic ischaemia/reperfusion injury in mice. Sci. Rep. 2018;8(1):14703. https://doi.org/10.1038/s41598-018-33028-3.
  • Yu J., Shi Z., Su X., Zhou Y., Li B., Wang S. et al. Expression of Bcl-2 and Bad in hippocampus of status epileptic rats and molecular mechanism of intervened recombinant human erythropoietin. Exp. Ther. Med. 2018;16(2):847-855. https://doi.org/10.3892/etm.2018.6250.
  • Xie Y., Shi X., Sheng K., Han G., Li W., Zhao Q. et al. PI3K/Akt signaling transduction pathway, erythropoiesis and glycolysis in hypoxia (Review). Mol. Med. Rep. 2019;19(2):783-791. https://doi.org/10.3892/mmr.2018.9713.
  • Si W., Wang J., Li M., Qu H., Gu R., Liu R. et al. Erythropoietin protects neurons from apoptosis via activating PI3K/AKT and inhibiting Erk1/2 signaling pathway. 3 Biotech. 2019;9(4):131. https://doi.org/10.1007/s13205-019-1667-y.
  • Kreisman N.R., Wooliscroft L.B., Campbell C.F., Dotiwala A.K., Cox M.L., Denson A.C. et al. Preconditioning hippocampal slices with hypothermia promotes rapid tolerance to hypoxic depolarization and swelling: Mediation by erythropoietin. Brain Res. 2020;1726:146517. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2019.146517.
  • Liu F., Wen Y., Kang J., Wei C., Wang M., Zheng Z. et al. Regulation of TLR4 expression mediates the attenuating effect of erythropoietin on inflammation and myocardial fibrosis in rat heart. Int. J. Mol. Med. 2018;42(3):1436-1444. https://doi.org/10.3892/ijmm.2018.3707.
  • Parsa C.J., Matsumoto A., Kim J., Riel R.U., Pascal L.S., Walton G.B. et al. A novel protective effect of erythropoietin in the infarcted heart. J. Clin. Invest. 2003;112(7):999-1007. https://doi.org/10.1172/JCI18200.
  • Lipsic E., van der Meer P., Henning R.H., Suurmeijer A.J., Boddeus K.M., van Veldhuisen D.J. et al. Timing of erythropoietin treatment for cardioprotection in ischemia/reperfusion. J. Cardiovasc. Pharmacol. 2004;44(4):473-479. https://doi.org/10.1097/01.fjc.0000140209.04675.c3.
  • Moon C., Krawczyk M., Ahn D., Ahmet I., Paik D., Lakatta E.G. et al. Erythropoietin reduces myocardial infarction and left ventricular functional decline after coronary artery ligation in rats. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003;100(20):11612-11617. https://doi.org/10.1073/pnas.1930406100.
  • Hale S.L., Sesti C., Kloner R.A. Administration of erythropoietin fails to improve long-term healing or cardiac function after myocardial infarction in the rat. J. Cardiovasc. Pharmacol. 2005;46(2):211-215. https://doi.org/10.1097/01.fjc.0000171751.05446.c5.
  • Prunier F., Pfister O., Hadri L., Liang L., Del Monte F., Liao R. et al. Delayed erythropoietin therapy reduces post-MI cardiac remodeling only at a dose that mobilizes endothelial progenitor cells. Am. J. Physiol. Circ. Physiol. 2007;292(1):H522-H529. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00357.2006.
  • van der Meer P., Lipsic E., Henning R.H., Boddeus K., van der Velden J., Voors A.A. et al. Erythropoietin induces neovascularization and improves cardiac function in rats with heart failure after myocardial infarction. J. Am. Coll. Cardiol. 2005;46(1):125-133. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2005.03.044.
  • Hirata A., Minamino T., Asanuma H., Fujita M., Wakeno M., Myoishi M. et al. Erythropoietin enhances neovascularization of ischemic myocardium and improves left ventricular dysfunction after myocardial infarction in dogs. J. Am. Coll. Cardiol. 2006;48(1):176-184. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2006.04.008.
  • Ott I., Schulz S., Mehilli J., Fichtner S., Hadamitzky M., Hoppe K. et al. Erythropoietin in patients with acute ST-Segment elevation myocardial infarction undergoing primary percutaneous coronary intervention. Circ. Cardiovasc. Interv. 2010;3(5):408-413. https://doi.org/10.1161/CIRCINTERVENTIONS.109.904425.
  • Voors A.A., Belonje A.M.S., Zijlstra F., Hillege H.L., Anker S.D., Slart R.H. et al. A single dose of erythropoietin in ST-elevation myocardial infarction. Eur. Heart J. 2010;31(21):2593-2600. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehq304.
  • Najjar S.S., Rao S.V., Melloni C., Raman S.V., Povsic T.J., Melton L. et al. Intravenous erythropoietin in patients with ST-segment elevation myocardial infarction: REVEAL: a randomized controlled trial. JAMA. 2011;305(18):1863-1872. https://doi.org/10.1001/jama.2011.592.
  • Prunier F., Bière L., Gilard M., Boschat J., Mouquet F., Bauchart J.J. et al. Single high-dose erythropoietin administration immediately after reperfusion in patients with ST-segment elevation myocardial infarction: results of the erythropoietin in myocardial infarction trial. Am. Heart J. 2012;163(2):200-207. https://doi.org/10.1016/j.ahj.2011.11.005.
  • Gholamzadeh A., Amini S., Mohammadpour A.H., Vahabzadeh M., Fazelifar A.F., Fazlinezhad A. et al. Erythropoietin reduces PostPCI arrhythmias in patients with ST-elevation myocardial infarction. J. Cardiovasc. Pharmacol. 2015;65(6):555-561. https://doi.org/10.1097/FJC.0000000000000223.
  • Orii M., Hirata K., Takemoto K., Akasaka T. Effect of erythropoietin administration on myocardial viability and coronary microvascular dysfunction in anterior acute myocardial infarction: Randomized controlled trial in the Japanese Population. Cardiol. Ther. 2018;7(2):151-162. https://doi.org/10.1007/s40119-018-0122-1.
  • Seo W.-W., Suh J.-W., Oh I.-Y., Yoon C.H., Cho Y.S., Youn T.J. et al. Efficacy of intracoronary erythropoietin delivery before reperfusion-gauging infarct size in patients with acute ST-segment elevation myocardial infarction (ICEBERG). Int. Heart J. 2019;60(2):255-263. https://doi.org/10.1536/ihj.18-035.
  • Minamino T., Higo S., Araki R., Hikoso S., Nakatani D., Suzuki H. et al. EPO-AMI-II investigators. Low-dose erythropoietin in patients with ST-segment elevation myocardial infarction (EPO-AMI-II) - A randomized controlled clinical trial. Circ. J. 2018;82(4):1083-1091. https://doi.org/10.1253/circj.CJ-17-0889.
  • Маслов Л.Н., Нарыжная Н.В., Цибульников С.Ю., Воронков Н.С., Бушов Ю.В. Роль натрийуретических пептидов и эритропоэтина в регуляции толерантности сердца к действию ишемии и реперфузии. Анализ экспериментальных и клинических данных. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2019;105(1):24-35. https://doi.org/10.1134/S0869813919010060.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp