Влияние пробиотических штаммов, L-аргинина и карведилола на размер инфаркта миокарда у крыс в условиях системного воспаления

Цель. Определение выраженности кардиопротективного эффекта смеси пробиотических штаммов Lactobacillus acidophilus (LA-5) и Bifidobacterium animalis subsp. Lactis (BB-12) у крыс с синдромом системного воспалительного ответа (ССВО) в сравнении с применением α- и β-адреноблокатора карведилола и предшественника оксида азота (NO) L-аргинина.
Материалы и методы. Эксперименты выполнены на самцах крыс стока Вистар на модели ССВО, включающей ожирение и химически индуцированный колит. Животным соответствующих групп внутрижелудочно вводили пробиотические штаммы (ПРК), L-аргинин (АРГ) и α- и β-адреноблокатор карведилол (АДБ). Ишемическое-реперфузионное повреждение миокарда воспроизводили на модели перфузии изолированного сердца. Размер зоны некроза (РЗН) определяли гистохимически. Концентрацию цитокинов в плазме крови оценивали иммуноферментным методом.
Результаты. Размер зоны некроза миокарда в группе с моделированием ССВО был значимо выше, чем в контрольной группе (45 (38;48)% и 30 (26;31)%, p < 0,05). В группах ПРК и АРГ РЗН составил 32 (28;35)% и 35 (26;36)%, что значимо меньше по сравнению с группой ССВО (p < 0,05). В группе АДБ РЗН составил 40 (31;48)%, не отличаясь от значения в группе ССВО (р > 0,05). Гемодинамические показатели изолированного сердца не отличались между группами. В группе ССВО концентрация провоспалительных цитокинов и трансформирующего фактора роста-β в плазме крови была значимо выше, чем в контроле. При этом в группах ПРК и АРГ отмечено значимое уменьшение уровней некоторых цитокинов, подтверждающее наличие противовоспалительного эффекта.
Заключение. Введение ПРК у крыс на модели ССВО вызвало уменьшение РЗН. При этом блокада α- и β-адренорецепторов не сопровождалась уменьшением РЗН на данной модели. Аналогичным группе ПРК кардиопротективным и противовоспалительным действием обладала аминокислота L-аргинин, что может свидетельствовать об однонаправленности эффекта протестированных воздействий.

1. Huse O., Lobstein T., Jewell J., Zahr S., Williams D., Leon K. et al. Healthy weight in childhood. Bull. World Health Organ. 2023;101(3):226–228. DOI: 10.2471/BLT.22.289049.

2. Галагудза М.М., Шляхто Е.В., Власов Т.Д., Нифонтов Е.М., Петрищев Н.Н. Кардиопротекция: фундаментальные и клинические аспекты. СПб.: НП-Принт, 2013:399.

3. Борщев Ю.Ю., Буровенко И.Ю., Карасева А.Б., Минасян С.М., Борщев В.Ю., Семенова Н.Ю. и др. Моделирование синдрома системной воспалительной реакции химической индукцией травмы толстого кишечника у крыс. Медицинская иммунология. 2020;22(1):87–98. DOI: 10.15789/1563-0625-MOS-1839.

4. Борщев Ю.Ю., Буровенко И.Ю., Карасева А.Б., Минасян С.М., Процак Е.С., Борщев В.Ю. и др. Влияние качественного состава высокожировой диеты на уровень цитокинов и устойчивость миокарда к ишемии-реперфузии у крыс с синдромом системного воспалительного ответа. Медицинская иммунология. 2021;23(5):1089–1104. DOI: 10.15789/1563-0625-EOT-2166.

5. Буровенко И.Ю., Сонин Д.Л., Борщева О.В., Истомина М.С., Зайцева Е.А., Процак Е.С. и др. Влияние кишечной микробиоты на устойчивость миокарда к ишемическому-реперфузионному повреждению. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2023;38(4):86–96. DOI: 10.29001/2073-8552-2023-38-4-86-96.

6. Wu H., Chiou J. Potential benefits of probiotics and prebiotics for coronary heart disease and stroke. Nutrients. 2021;13(8):2878. DOI: 10.3390/nu13082878.

7. Hanna A., Frangogiannis N.G. Inflammatory cytokines and chemokines as therapeutic targets in heart failure. Cardiovasc. Drugs Ther. 2020;34(6):849–863. DOI: 10.1007/s10557-020-07071-0.

8. Lam V., Su J., Hsu A., Gross G.J., Salzman N.H., Baker J.E. Intestinal microbial metabolites are linked to severity of myocardial infarction in rats. PLoS One. 2016;11(8):e0160840. DOI: 10.1371/journal.pone.0160840.

9. Danilo C.A., Constantopoulos E., McKee L.A., Chen H., Regan J.A., Lipovka Y. et al. Bifidobacterium animalis subsp. lactis 420 mitigates the pathological impact of myocardial infarction in the mouse. Benef. Microbes. 2017;8(2):257–269. DOI: 10.3920/BM2016.0119.

10. Borshchev Yu.Y., Burovenko I.Y., Karaseva A.B., Minasian S.M., Protsak E.S., Borshchev V.Y. et al. Probiotic therapy with Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium animalis subsp. lactis results in infarct size limitation in rats with obesity and chemically induced colitis. Microorganisms. 2022;10(11):2293. DOI: 10.3390/microorganisms10112293.

11. Sharma J.N., Al-Omran A., Parvathy S.S. Role of nitric oxide in inflammatory diseases. Inflammopharmacology. 2007;15(6):252–259. DOI: 10.1007/s10787-007-0013-x.

12. Horimoto H., Gaudette G.R., Saltman A.E., Krukenkamp I.B. The role of nitric oxide, K(+)(ATP) channels, and cGMP in the preconditioning response of the rabbit. J. Surg. Res. 2000;92(1):56–63. DOI: 10.1006/jsre.2000.5845.

13. Post H., Schulz R., Behrends M., Gres P., Umschlag C., Heusch G. No involvement of endogenous nitric oxide in classical ischemic preconditioning in swine. J. Mol. Cell Cardiol. 2000;32(5):725–733. DOI: 10.1006/jmcc.2000.1117.

14. Pongratz G., Straub R.H. Chronic effects of the sympathetic nervous system in inflammatory models. Neuroimmunomodulation. 2023;30(1):113–134. DOI: 10.1159/000530969.

15. Somoza B., González C., Cachofeiro V., Lahera V., Fernández-Alfonso M.S. Chronic l-arginine treatment reduces vascular smooth muscle cell hypertrophy through cell cycle modifications in spontaneously hypertensive rats. J. Hypertens. 2004;22(4):751–758. DOI: 10.1097/00004872-200404000-00018.

16. Diogo L.N., Faustino I.V., Afonso R.A., Pereira S.A., Monteiro E.C., Santos A.I. Voluntary oral administration of losartan in rats. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2015;54(5):549–556.

17. Mami W., Znaidi-Marzouki S., Doghri R., Ben Ahmed M., Znaidi S., Messadi E. Inflammatory bowel disease increases the severity of myocardial infarction after acute ischemia-reperfusion injury in mice. Biomedicines. 2023;11(11):2945. DOI: 10.3390/biomedicines11112945.

18. Cristofori F., Dargenio V.N., Dargenio C., Miniello V.L., Barone M., Francavilla R. Anti-inflammatory and immunomodulatory effects of probiotics in gut inflammation: a door to the body. Front. Immunol. 2021;12:578386. DOI: 10.3389/fimmu.2021.578386.

19. Борщев Ю.Ю., Минасян С.М., Семёнова Н.Ю., Буровенко И.Ю., Борщева О.В., Гриценко Э.Ю. и др. Влияние про- и метабиотической формы штамма Lactobacillus delbrueckii D5 на устойчивость миокарда к ишемии-реперфузии в условиях системного воспалительного ответа у крыс. Бюллетень сибирской медицины. 2024;23(2):28–36. DOI: 10.20538/1682-0363-2024-2-28-36.

20. Kimura I., Ichimura A., Ohue-Kitano R., Igarashi M. Free fatty acid receptors in health and disease. Physiol. Rev. 2020;100(1):171–210. DOI: 10.1152/physrev.00041.2018.

21. Wang J., Zhang J., Lin X., Wang Y., Wu X., Yang F. et al. DCA-TGR5 signaling activation alleviates inflammatory response and improves cardiac function in myocardial infarction. J. Mol. Cell Cardiol. 2021;151:3–14. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2020.10.014.

22. Alvares T.S., Conte-Junior C.A., Silva J.T., Paschoalin V.M. Acute L-arginine supplementation does not increase nitric oxide production in healthy subjects. Nutr. Metab. (Lond.). 2012;9(1):54. DOI: 10.1186/1743-7075-9-54.

23. Lochner A., Marais E., Genade S., Moolman J.A. Nitric oxide: a trigger for classic preconditioning? Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2000;279(6):H2752–Н2765. DOI: 10.1152/ajpheart.2000.279.6.H2752.

24. Totzeck M., Hendgen-Cotta U.B., Rassaf T. Nitrite-nitric oxide signaling and cardioprotection. Adv. Exp. Med. Biol. 2017;982:335–346. DOI: 10.1007/978-3-319-55330-6_18.

25. Bates E.R. Intravenous beta-blockers in patients with STelevation myocardial infarction treated with primary PCI. EuroIntervention. 2017;13(2):е149–e151. DOI: 10.4244/EIJV13I2A21.

26. Sackner-Bernstein J.D. New evidence from the CAPRICORN Trial: the role of carvedilol in high-risk, post-myocardial infarction patients. Rev. Cardiovasc. Med. 2003;4 Suppl.3:S25–S29.

27. Chen J., Huang C., Zhang B., Huang Q., Chen J., Xu L. The effects of carvedilol on cardiac structural remodeling: the role of endogenous nitric oxide in the activity of carvedilol. Mol. Med. Rep. 2013;7(4):1155–1158. DOI: 10.3892/mmr.2013.1329.

28. Afonso R.A., Patarrao R.S., Macedo M.P., Carmo M.M. Carvedilol action is dependent on endogenous production of nitric oxide. Am. J. Hypertens. 2006;19(4):419–425. DOI: 10.1016/j.amjhyper.2005.11.011.