Cardiology Letters 2013, 22(3):249-261

Mitochondrie v akútne diabetickom myokarde vykazujú zvýšenú odolnosť proti ischemicko-reperfúznemu poškodeniu

Muráriková M¹, Ferko M¹, Barteková M¹, Waczulíková I², Ledvényiová V¹, Ziegelhöffer A¹

¹ Ústav pre výskum srdca SAV, Centrum excelentnosti NOREG v Bratislave

² Katedry jadrovej fyziky a biofyziky, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky, Univerzita Komenského v Bratislave, Slovenská republika

Ischemická choroba srdca sa zaraďuje medzi vedúce príčiny mortality. Na štúdium tohto ochorenia sa často využívajú modely ischemicko-reperfúzneho poškodenia (IRI), lebo simulujú prechodnú blokádu a následnú obnovu prívodu krvi do koronárneho riečiska. Diabetes mellitus (DM) sa považuje za rizikový faktor ischemickej choroby srdca, avšak experimentálne štúdie preukázali, že myokard má schopnosť čiastočnej adaptácie na túto noxu, čo sa prinajmenšom v akútnej fáze ochorenia prejavuje vo zvýšenej rezistencii diabetického srdca proti arytmiám vyvolaným akútnym IRI. Priamym dôsledkom DM je nedostatočnosť oxidačnej produkcie energie v srdcových mitochondriách (MIT), a tá sa môže odzrkadliť v abnormalitách v kontraktilite a rytmike činnosti srdca. Bodom, ktorý spája DM a IRI, je teda energetická nedostatočnosť, ktorá tkvie v zmenách na úrovni srdcových MIT. Cieľom práce bolo odhaliť, aké zmeny vyvolá adaptácia buniek myokardu na DM na úrovni srdcových MIT a objasniť vzťah medzi týmito zmenami a zvýšenou rezistenciou diabetického myokardu proti IRI. Zamerali sme sa na zmeny membránovej fluidity (MF) srdcových MIT a súvislosť zmien MF s aktivitou MIT Mg2+- ATPázy, ku ktorým dochádza, ak srdce s akútnym DM podrobíme aj ďalšiemu IRI. Potkany Wistar, samce, 10 - 12 týždňov, 280 ± 20 g, n = 18 kontrolné srdcia (KS), 18 diabetické srdcia (DS), 12/12 h svetelný režim, voda, pelety ad libitum, osemdňový DM vyvolaný jednorazovým i.p. podaním 65 mg . kg-1 streptozotocínu. Diabetický stav kontrolovaný zvýšením glukózy, cholesterolu, triacylglycerolov, glykohemoglobínu (p < 0,01), poklesom inzulínu (p < 0,01). Kardektómia 8. deň po streptozotocíne. Izolované perfundované srdce (Langendorff). Funkčné a hemodynamické parametre: frekvencia činnosti srdca (HR), koronárny prietok (CF), ľavokomorový systolický tlak (LVSP), ľavokomorový diastolický tlak (LVDiP), tlak vyvinutý v ľavej komore srdca (LVDP), maximálna rýchlosť vzostupu a poklesu ľavokomorového tlaku (+dP/dtmax; -dP/dtmax). Experimentálny protokol: 15 minút stabilizovaná perfúzia (SP), 30 minút globálna ischémia, 40 minút postischemická reperfúzia. Izolácia MIT: diferenciálna centrifugácia. Stanovenia: aktivita aktuálnej a totálnej 2,4- dinitrofenolom stimulovanej MIT Mg2+-ATPázy, MF - fluorescenčná anizotropia DPH. Východiskové funkčné a hemodynamické parametre po SP ukázali pri DS nižšie hodnoty HR a vyššie hodnoty +dP/dtmax a -dP/dtmax ako v KS. Štatistická významnosť všade absentovala. Východiskové hodnoty po SP boli pri DS aj KS rovnaké. Reperfúzia ukázala pri DS signifikantné zvýšenie (p < 0,05) u LVDP, +dP/dtmax a -dP/dtmax v porovnaní s KS. Ischémia vyvolala pokles aktivity Mg2+-ATPázy v oboch skupinách na približne rovnakú číselnú hodnotu. Reperfúzia v KS vyvolala ďalší pokles aktivity enzýmu, pri DS sa naopak aktivita enzýmu zvýšila (p < 0,05), dokonca mierne nad úroveň východiskovej hodnoty po SP. Poukazuje to na väčšiu schopnosť zotavovania pri DS. Východiskové hodnoty po SP ukázali, že mitochondriové membrány z DS boli fluidnejšie ako membrány z KS. Ischémia spôsobila štatisticky významné zvýšenie fluorescenčnej anizotropie (p < 0,05), čiže pokles MF v obidvoch skupinách na približne rovnakú číselnú hodnotu. Reperfúzia spôsobila ďalší pokles MF v KS, kým pri DS sa hodnota MF už nezmenila. V diabetickej skupine sa funkčné parametre srdca, membránová fluidita srdcových mitochondrií, ako aj aktivita MIT Mg2+-ATPázy počas postischemickej reperfúzie významne zlepšovali (p < 0,05), kým v skupine kontrolných sŕdc postischemická reperfúzia skúmané parametre nezlepšovala. Naše nálezy potvrdili pozitívnu účasť endogénnych ochranných mechanizmov, ktoré vyvolali v diabetických srdciach čiastkovú adaptáciu na ischemicko-reperfúzne poškodenie.

Kľúčové slová: srdcové mitochondrie; ischemicko-reperfúzne poškodenie; diabetes mellitus; endogénne ochranné mechanizmy

Uverejnené: March 1, 2013  Zobraziť citáciu