Активность дыхания изолированных кардиомиоцитов и микровязкость их мембран у крыс разных возрастов при сердечной недостаточности

Актуальность. По последним эпидемиологическим данным, сердечная недостаточность (СН) диагностирована у 10% взрослого населения старше 70 лет, при этом все чаще данный диагноз ставят лицам молодого и среднего возраста. В основе патогенеза СН может лежать снижение дыхания в кардиомиоцитах с возрастом, что отражается на работе энергозависимых процессов в клетках.

Цель. Изучить дыхательную активность и микровязкость мембран кардиомиоцитов (КМ) крыс в возрасте 2 и 15 мес при сердечной недостаточности.

Материалы и методы. Исследование проведено на самцах крыс линии Wistar. Сформировано четыре группы животных: две группы интактных крыс в возрасте 2 и 15 мес (n = 12) и две группы животных аналогичных возрастов (n = 10), у которых моделировали развитие СН, формировавшуюся к 28-м сут после двукратного подкожного введения изадрина гидрохлорида в дозе 170 мг/кг с интервалом 24 ч. Изолированные кардиомиоциты получали из промытого ферментами сердца. Изучение активности дыхания клеток проводили в термостатируемой камере в инкубационной среде с добавлением субстратов фосфорилирования (АДФ) и окисления (сукцинат). Рассчитывали коэффициент дыхательного контроля (ДК) как отношение скоростей убыли кислорода в метаболических состояниях V3 и V4. Микровязкостные характеристики мембран оценивали по коэффициенту эксимеризации флуоресцентного зонда пирен в зонах белок-липидных и липид-липидных контактов.

Результаты. Дыхательный контроль в КМ интактных животных с возрастом не претерпевал изменений. При СН у 2-месячных крыс ДК не изменялся относительно интактного возрастного контроля. У 15-месячных крыс с СН происходит значимое снижение ДК в КМ как относительно интактных животных этого возраста, так и относительно 2-месячных крыс с СН. Отмечено возраст-зависимое снижение микровязкости мембран КМ в зонах липид-липидных взаимодействий без значимых изменений показателя в местах белок-липидных контактов. При СН у 2-месячных животных микровязкость мембран КМ в зонах белок-липидных взаимодействий существенно понижается, а у 15-месячных повышается относительно интактного контроля в группе. Межгрупповое сравнение выявило возраст-зависимое увеличение микровязкости мембран КМ в области белок-липидных контактов и отсутствие различий в фазе общих липидов.

Заключение. Выявлено отсутствие значимых изменений дыхания с возрастом у интактных крыс. При СН у 15-месячных животных дыхание КМ значительно ниже интактного контроля и 2-месячных животных с СН. Данные изменения могут быть обусловлены различием микровязкостных характеристик мембран клеток в разные периоды онтогенеза.

1. Choi H., Park M., Youn J. Update on heart failure management and future directions. Korean J. Intern. Med. 2019;34(1):11– 43. DOI: 10.3904/kjim.2018.428.

2. Barasa A., Schaufelberger M., Lappas G., Swedberg K., Dellborg M., Rosengren A. Heart failure in young adults: 20-year trends in hospitalization, aetiology, and case fatality in Sweden. Eur. Heart J. 2014;35(1):25–32. DOI: 10.1093/eurheartj/eht278.

3. Christiansen M., Kober L., Weeke P., Vasan R., Jeppesen J., Smith J. et al. Age-specific trends in incidence, mortality, and comorbidities of heart failure in Denmark, 1995 to 2012. Circulation. 2017;135(13):1214–1223. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.025941.

4. 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. DOI: 10.1007/s10517-021-05069-8.

5. Casares D., Escribá P.V., Rosselló C.A. Membrane lipid composition: effect on membrane and organelle structure, function and compartmentalization and therapeutic avenues. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(9):2167. DOI: 10.3390/ijms20092167.

6. Teerlink J., Pfeffer J., Pfeffer M. Progressive ventricular remodeling in response to diffuse isoproterenol-induced myocardial necrosis in rats. Circ. Res. 1994;75(1):105–113. DOI: 10.1161/01.res.75.1.105.

7. Добрецов Г.Е. Флуоресцентные зонды в исследовании клеток, мембран и липопротеинов. М.: Наука, 1989:277.

8. Еремеев С.А., Ягужинский Л.С. О локальном сопряжении систем электронного транспорта и синтеза АТФ в митохондриях. Биохимия. 2015;80(5):682–688.

9. Rebrova T.Y., Afanasiev S.A. State of the antioxidant system and the severity of lipidperoxidation processes in the myocardium and blood plasma of rats of different ages with postinfarction cardiosclerosis. Advances in Gerontology. 2021;11(2):152–157. DOI: 10.1134/S2079057021020132.

10. Yang S., Kreutzberger А., Lee J. The role of cholesterol in membrane fusion. Chem. Phys. Lipids. 2016;199(1):136–143. DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2016.05.003.

11. Yi S., Yi J., Ohrr H. Total cholesterol and all-cause mortality by sex and age: a prospective cohort study among 12.8 million adults. Sci. Rep. 2019;9(1):1596. DOI: 10.1038/s41598-01838461-y.