Кардіопротекторна дія індукторів синтезу білка KLOTHO за умов гострого експериментального інфаркту міокарда

Abstract

Останніми десятиліттями в світі відзначається тенденція до неухильно зростаючого розповсюдження судинних захворювань, що зумовлено загальним старінням населення, збільшенням захворюваності на цукровий діабет, артеріальну гіпертензію й атеросклероз. Сьогодні в лікуванні захворювань серцево-судинної системи гiпоксичного генезу широко використовуються препарати, що відновлюють кровоток, а також препарати, які впливають на метаболізм клітини, а саме, на окремі ланки адаптаційних молекулярно-біохімічних реакцій. Відносно останніх препаратів накопичено багато експериментальних і клінічних даних щодо їхньої ефективності. Однак з точки зору доказової медицини ефекти даних препаратів суперечливі та сумнівні. У зв’язку з цим йде активний пошук препаратів метаболітотропної дії. Мета дослідження – встановлення кардіопротекторної дії індукторів експресії та синтезу білків Klotho (вітамін D, Necrostatin-1) в умовах моделювання експериментального інфаркту міокарда. Експериментальну частину роботи виконано на 40 статевозрілих щурах – самцях масою 170–210 г. Гострий інфаркт міокарда (ГІМ) моделювали шляхом введення впродовж 4 діб пітуїтрину (1 Од/кг підшкірно) та адреноміметика ізопреналіну (200 мг/кг внутрішньом’язово). Досліджувані препарати – Вітамін D (5000 МО/доба) (Гмбх Арцнайміттель, Німеччина) вводили внутрішньошлунково і Necrostatin-1 (Nec-1 25 mg, Sigma-Aldrich) – 1 мг/кг внутрішньоочеревинно через 20 хв після введення ізадрину впродовж 4 днів. Наявність ГІМ підтверджували шляхом визначення його маркерів у плазмі крові імунохемілюмінесцентним методом – Immulate 1000, тропоніну (Siemens), біохімічним методом – загальну активність креатинфосфокінази (КФК ) (Cormay) та імуноферментним методом – ST2 «The Pressage ST2 Assay» (Сritical Diagnostics, № кат. BC-1065E). Детекцію білка Klotho, HSP70 білків, 8-OHdG, ST2 здійснювали на імуноферментному комплекcі Immuno Chem-2100 (США). Моделювання ГІМ в експериментальних тварин призводило до збільшення маркерів пошкодження серцевого м’яза тропоніну, активності загальної КФК. Важливо зазначити, що дослідні маркери мали тенденцію до збільшення в тварин усіх експериментальних груп порівняно з інтактною. На тлі введення вітаміну D і Necrostatin-1 значення ST2 не досягали рівня 35 нг/мл. Крім того, експериментальна терапія вітаміном D і Necrostatin-1 призводила до статистично значущого збільшення вмісту в гомогенаті серця білка Klotho (відповідно на 76,3 % і 78,8 % щодо контролю). Застосування індукторів синтезу білка Klotho сприяло обмеженню оксидативного пошкодження нуклеїнових кислот, що відображалось значним порівняно до контролю зниженням концентрації 8-OHdG як на тлі вітаміну D (на 38,5 %), так і Necrostatin-1 (на 55,8 %). Отримані експериментальні дані зумовлюють перспективність подальших досліджень у цьому напрямі. Особливий інтерес викликає дослідження здатності вітаміну D і Necrostatin-1 впливати на процеси клітинної загибелі та її тип (некроз/апоптоз). В последние десятилетия в мире отмечается тенденция к неуклонно возрастающему распространению сосудистых заболеваний, что обусловлено общим старением населения, ростом заболеваемости сахарным диабетом, артериальной гипертензией и атеросклерозом. На сегодняшний день в лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы гипоксичного генеза широко используются препараты, которые восстанавливают кровоток, а также препараты, влияющие на метаболизм клетки, а именно, на отдельные звенья адаптационных молекулярно-биохимических реакций. Относительно последних препаратов накоплено много экспериментальных и клинических данных об их эффективности. Однако с точки зрения доказательной медицины эффект данных препаратов противоречив и сомнителен. В связи с этим идет активный поиск препаратов метаболитотропного действия. Цель исследования – установление кардиопротекторного действия индукторов экспрессии и синтеза белков Klotho (витамин D, Necrostatin-1) в условиях моделирования экспериментального инфаркта миокарда. Экспериментальная часть работы была выполнена на 40 половозрелых крысах – самцах массой 170–210 г. Острый инфаркт миокарда (ОИМ) моделировали путем введения в течение 4 суток питуитрина (1 Ед/кг подкожно) и адреномиметика изопреналина (200 мг/кг внутримышечно). Исследуемые препараты – Витамин D (5000 МЕ/сутки) (ГмбХ Арцнаймиттель, Германия) вводили внутрижелудочно и Necrostatin-1 (Nec-25 mg, Sigma-Aldrich) 1 мг/кг – внутрибрюшинно через 20 мин после введения изадрина в течение 4 дней. Наличие ОИМ подтверждали путем определения в плазме крови имунохемилюминесцентным методом, Immulate 1000-тропонина (Siemens), биохимическим методом – общей активности креатинфосфокиназы (КФК, Cormay) и иммуноферментным методом – ST2 «The Pressage ST2 Assay» (Сritical Diagnostics, № кат. BC-1065E). Детекцию белка Klotho, HSP70 белков, 8-OHdG, ST2 осуществляли на иммуноферментном комплекcе Immuno Chem-2100 (США). Моделирование ОИМ у экспериментальных животных приводило к увеличению маркеров повреждения сердечной мышцы – тропонина, активности общей КФК. Важно отметить, что эти маркеры имели тенденцию к увеличению у животных всех экспериментальных групп по сравнению с интактной. На фоне введения витамина D и Necrostatin-1 значение ST2 не достигали уровня 35 нг/мл. Кроме того, экспериментальная терапия витамином D и Necrostatin-1 приводила к статистически значимому увеличению содержания в гомогенате сердца белка Klotho (соответственно на 76,3 % и 78,8 % по отношению к контролю). Применение индукторов синтеза белка Klotho приводило к ограничению окислительного стресса, повреждения нуклеиновых кислот, что проявлялось значительным по сравнению с контролем снижением концентрации 8-OHdG как на фоне витамина D (на 38,5 %), так и Necrostatin-1 (на 55,8 %). Полученные экспериментальные данные обусловливают перспективность дальнейших исследований в этом направлении. Особый интерес вызывает исследование способности витамина D и Necrostatin-1 влиять на процессы клеточной гибели и ее тип (некроз/апоптоз). Recent decades have been marked with a global steady growing trend towards an increase in the incidence of vascular diseases linked to the general population aging, and the increasing incidence rate of diabetes mellitus, arterial hypertension and atherosclerosis. Currently, blood flow restorative medications are widely used in the treatment of hypoxic cardio-vascular disorders, along with medications affecting cell metabolism, namely, individual units of the adaptive molecular biochemical reactions. Concerning the efficacy of the last-mentioned medications, a sufficient amount of experimental and clinical data has been cumulated. However, in terms of proof based medicine, the effect of those drugs is controversial and questionable. Therefore, there is an active search for metabolic medications. The aim of this study was to assess the cardioprotective action of Klotho protein syntesis inductors (vitamin D, Necrostatin-1) in the experimental model of acute myocardial infarction (AMI). The experimental part was carried out on 40 sexually mature male rats weighing 190–230 g. The AMI was modeled by pituitrin (1 unit/kg subcutaneously) and isoprenaline adrenergic agonist (200 mg/kg intramuscularly) injections within 4 days. The study drugs were administrated for 4 days in this way: Vitamin D (5000 IU/day) (GmbH Arzneimittel, Germany) intragastrically and Necrostatin-1 (Nec-25 mg, SigmaAldrich) 1 mg/kg intraperitoneally 20 min after isadrin injection. The AMI presence was confirmed by determining its markers in the blood plasma: Immulate 1000 – troponin (Siemens) – by chemiluminescence immuno method, the total CPK activity (Cormay) – by the biochemical method and by the enzyme immunoassay – ST2 «The Pressage ST2 Assay» (Critical Diagnostics, cat. No. BC-1065E). The Klotho protein, HSP70 proteins, 8-OHdG, ST2 were detected with the use of the Immuno Chem-2100 enzymelinked immunosorbent complex (USA). It has been shown an increase of the markers of heart muscle damage – troponin and total CPK activity in experimental animals under AMI model. It is important to note that these markers tended to increase in animals of all experimental groups in comparison with the intact. The ST2 value did not reach the level of 35 ng/ml after vitamin D and Necrostatin-1 administration. In addition, vitamin D and Necrostatin-1 experimental therapy resulted in a statistically significant increase of Klotho protein amount in the heart homogenate (by 76,3 % and 78,8 %, respectively compared with the control – AMI). The administration of Klotho protein synthesis inducers led to the limitation of oxidative stress, nucleic acid damage, and was reflected by a significant decrease in the concentration of 8-OHdG compared with AMI group, both with the vitamin D (by 38,5 %) and Necrostatin-1 (by 55,8 %) administration. The data obtained confirm the viability of further research in this direction. The study of vitamin D and Necrostatin-1 ability to affect the processes of cell death and its type (necrosis/apoptosis) are of special interest in this regard.