Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Mедицинские науки \ Патология. Клиническая медицина \ Патология сердечно-сосудистой системы. Сердечно-сосудистые заболевания

Возможная роль митохондриальной дисфункции в аритмогенезе при ишемической болезни сердца

Возможная роль митохондриальной дисфункции в аритмогенезе при ишемической болезни сердца

Автор: Корепанов В. А., Реброва Т. Ю., Атабеков Т. А., Афанасьев С. А.

Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk

Рубрика: Экспериментальные исследования

Статья в выпуске: 4 т.38, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. Ишемическая болезнь сердца (ИБС) остается наиболее распространенным сердечно-сосудистым заболеванием (ССЗ) как в России, так и в мире. Хроническое течение ИБС ведет к нарушению электрической стабильности миокарда и развитию аритмий, в том числе жизнеугрожающих, неблагоприятным исходом которых может стать наступление внезапной сердечной смерти. Сократительная активность кардиомиоцитов поддерживается за счет работы митохондрий, синтезирующих аденозинтрифосфат (АТФ), необходимый для работы сократительных белков и ион-транспортных систем клетки. В норме митохондрии всех клеток организма имеют одинаковые функциональные возможности ввиду носительства одинакового генома. Следовательно, можно оценить активность дыхания митохондрий кардиомиоцитов по дыханию митохондрий из лейкоцитов периферической крови.Цель: сравнить дыхательную активность митохондрий лейкоцитов периферической крови у пациентов с диагнозом ИБС и ИБС с развившимися нарушениями ритма сердца (НРС).Материал и методы. В исследованные группы вошли 45 пациентов с ИБС без НРС и 39 пациентов с ИБС, осложненной НРС. Митохондрии выделяли из лейкоцитов периферической крови дифференциальным центрифугированием. Измеряли скорость убыли кислорода в пируват-малатном и сукцинатном инкубационных буферах при внесении изолированных митохондрий, а также при внесении в среду пальмитиновой кислоты. Определяли скорость потребления кислорода (СПК) для метаболических состояний V3 (активное фосфорилирующее) и V4 (нефосфорилирующее), и на их основе производили расчет коэффициента дыхательного контроля по формуле V3/V4.Результаты. СПК у митохондрий пациентов с неосложненной ИБС и ИБС с НРС не имела достоверных различий в обоих инкубационных буферах. При внесении пальмитиновой кислоты у митохондрии больных ИБС без НРС значительно повышались СПК в обеих средах инкубации. Митохондрии больных ИБС с НРС на фоне добавления пальмитиновой кислоты не изменяли СПК в обоих метаболических состояниях.Заключение. На основании полученных данных можно заключить, что функциональные возможности митохондрий при осложненном течении ИБС исчерпаны, что проявляется в неспособности увеличить синтез АТФ в ответ на внесение дополнительных субстратов.

Еще

Ишемическая болезнь сердца, нарушение ритма сердца, митохондрии, пальмитиновая кислота, потребление кислорода, активность дыхания

Короткий адрес: https://sciup.org/149144433

IDR: 149144433   |   УДК: 616.12-005.4-008.318:576.311.347   |   DOI: 10.29001/2073-8552-2023-38-4-236-242

Potential role of mitochondrial dysfunction in arrhythmogenesis in coronary artery disease

Introduction. Coronary artery disease (CAD) continues to be the most common pathology in the structure of cardiovascular diseases over the past decades, both in Russia and around the world. In the normal condition, the mitochondria of all body cells have the same function capabilities due to the carriage of the same genome. Therefore, it is possible to assess the respiration activity of cardiomyocyte mitochondria by the respiration of mitochondria from peripheral blood leukocytes.Aim: To compare respiratory activity of mitochondria of peripheral blood leukocytes in patients diagnosed with coronary artery disease and coronary artery disease with developed cardiac rhythm disorders (CRD).Material and methods. The studied groups included 45 patients with CAD without CRD and 39 patients with CAD complicated by CRD. Mitochondria were isolated from peripheral blood leukocytes by differential centrifugation. The rate of oxygen loss in pyruvate-malate and succinate incubation buffers was measured when isolated mitochondria were introduced, as well as when palmitic acid was added to the medium. Oxygen consumption rate for the V3 (active phosphorylating) and V4 (nonphosphorylating) metabolic sates was determined, and on their basis respiratory control coefficient was calculating using the formula V3/V4. Statistical data processing was carried out using STATISTICA 13.0 software.Results. Oxygen consumption rate in mitochondria of patients with uncomplicated CAD and CAD with CRD had no significant differences in either pyruvate-malate or succinate buffers. When palmitic acid was added to the incubation medium, the mitochondria of CAD patients without CRD significantly increased oxygen consumption rate in both incubation media. Mitochondria of CAD patients with CRD did not change oxygen consumption rate in both metabolic states after the addition of palmitic acid in incubation media.Conclusion. On the basis of the data obtained, it can be concluded that the function capabilities of mitochondria in the complicated course of CAD has been exhausted, which manifests itself in the inability to increase ATP synthesis in response to the introduction of additional substrates.

Еще

Список литературы Возможная роль митохондриальной дисфункции в аритмогенезе при ишемической болезни сердца

  • Бойцов С.А., Зайратьянц О.В., Андреев Е.М., Самородская И.В. Сравнение показателей смертности от ишемической болезни сердца среди мужчин и женщин старше 50 лет в России и США. Российский кардиологический журнал. 2017;(6):100-107. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2017-6-100-107.
  • Байдюк Е.В., Сакута Г.А., Кислякова Л.П., Кисляков Ю.Я., Оковитый С.В., Кудрявцев Б.Н. Структурно-функциональные характеристики сердца и параметры газообмена у крыс после экспериментального инфаркта миокарда. Цитология. 2014;56(10):735-740.
  • van Bilsen M., van Nieuwenhoven F.A., van der Vusse G.J. Metabolic remodelling of the failing heart: beneficial or detrimental? Cardiovasc. Res. 2009;81(3):420-428. https://doi.org/10.1093/cvr/cvn282.
  • Liang F., Wang Y. Coronary heart disease and atrial fibrillation: a vicious cycle. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2021;320(1):H1-H12. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00702.2020.
  • Сотников О.С., Васягина Т.И. Митохондрии кардиомиоцитов после избыточной физической нагрузки. Кардиологический вестник. 2022;17(3):44-50.. https://doi.org/10.17116/Cardiobulletin20221703144.
  • Pascual F., Coleman R.A. Fuel availability and fate in cardiac metabolism: A tale of two substrates. Biochim. Biophys. Acta. 2016;1861(10):1425- 1433. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2016.03.014.
  • Jiang M., Xie X., Cao F., Wang Y. Mitochondrial metabolism in myocardial remodeling and mechanical unloading: Implications for ischemic heart disease. Front. Cardiovasc. Med. 2021;8:789267. https://doi.org/10.3389/ fcvm.2021.789267.
  • Бокерия Л.А., Неминущий Н.М., Постол А.С. Имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы - основное звено в современной концепции профилактики внезапной сердечной смерти: проблемы и перспективы развития метода. Кардиология. 2018;58(12):76-84. https://doi.org/10.18087/cardio.2018.12.10197.
  • Филиппов Е.В., Якушин С.С. Внезапная сердечная смерть: проблема стратификации риска и выбора лекарственного препарата. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2011;7(2):212-218. https://doi.org/10.20996/1819-6446-2011-7-2212-218.
  • Rose S., Carvalho E., Diaz E.C., Cotter M., Bennuri S.C., Azhar G., Frye R.E., Adams S.H., Børsheim E. A comparative study of mitochondrial respiration in circulating blood cells and skeletal muscle fibers in women. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2019;317:E503-E512. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00084.2019.
  • Ost M., Doerrier C., Gama-Perez P., Moreno-Gomez S. Analysis of mitochondrial respiratory function in tissue biopsies and blood cells. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 2018;21:336-342. https://doi.org/10.1097/MCO.0000000000000486.
  • Li P., Wang B., Sun F., Li Y., Li Q., Lang H. et al. Mitochondrial respiratory dysfunctions of blood mononuclear cells link with cardiac disturbance in patients with early-stage heart failure. Sci. Rep. 2015;5:10229. https://doi.org/10.1038/srep10229.
  • Coluccia R., Raffa S., Ranieri D., Micaloni A., Valente S., Salerno G. et al. Chronic heart failure is characterized by altered mitochondrial function and structure in circulating leucocytes. Oncotarget. 2018;9(80):35028- 35040. https://doi.org/10.18632/oncotarget.26164.
  • Афанасьев С.А., Егорова М.В., Кондратьева Д.С., Реброва Т.Ю., Козлов Б.Н., Попов С.В. К вопросу о возможной метаболической составляющей аритмогенной резистентности миокарда при сочетанном развитии постинфарктного ремоделирования сердечной мышцы и сахарного диабета. Вестник аритмол. 2010;60:65-69.
  • Афанасьев С.А., Муслимова Э.Ф., Реброва Т.Ю., Цапко Л.П., Керчева М.А., Голубенко М.В. Особенности функционального состояния митохондрий лейкоцитов периферической крови пациентов с острым инфарктом миокарда. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020;169(4):416-418. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04903-9.
  • Егорова М.В., Афанасьев С.А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: современные методические приемы. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2011;26(1-1):22-28.
  • Rebrova T.Y., Korepanov V.A., Afanasiev S.A. Age peculiarities of respiratory activity and membrane microviscosity of mitochondria from rat cardiomyocytes. Bull. Exp. Biol. Med. 2021;170(3):368-370. https://doi.org/10.1007/s10517-021-05069-8.
  • Carta G., Murru E., Banni S., Manca C. Palmitic acid: physiological role, metabolism and nutritional implications. Front. Physiol. 2017;8:902. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00902.
  • Егорова М.В., Афанасьев С.А. Регуляторная роль свободных жирных кислот в поддержании мембранного гомеостаза митохондрий сердца при экспериментальной ишемии миокарда. Бюллетень сибирской медицины. 2012;11(3):31-37. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2012-3-31-37.
  • Hadrava Vanova K., Kraus M., Neuzil J., Rohlena J. Mitochondrial complex II and reactive oxygen species in disease and therapy. Redox Rep. 2020;25(1):26-32. https://doi.org/10.1080/13510002.2020.1752002.
  • Мохова Е.Н., Хайлова Л.С. Участие анионных переносчиков внутренней мембраны митохондрий в разобщающем действии жирных кислот. Биохимия. 2005;70(2):197-202.
  • Sharpe M.A., Cooper C.E., Wrigglesworth J.M. Transport of K + and cations across phospholipid membranes by nonesterified fatty acids. J. Membr. Biol. 1994;41:21-28.
  • Habbane M., Montoya J., Rhouda T., Sbaoui Y., Radallah D., Emperador S. Human mitochondrial DNA: Particularities and diseases. Biomedicines. 2021;9(10):1364. https://doi.org/10.3390/biomedicines9101364.
  • Wang F., Zhang D., Zhang D., Li P., Gao Y. Mitochondrial protein translation: emerging roles and clinical significance in disease. Front. Cell. Dev. Biol. 2021;9:675465. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.675465.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp