Характеристика маркерів ремоделювання міокарда лівого шлуночка і стану системи оксиду азоту при фізіологічних впливах та експериментальних патологічних станах

Abstract

Метою роботи було з’ясувати характер співвідношення маркерів ремоделювання міокарда лівого шлуночка серця і особливості стану системи оксиду азоту при фізіологічних впливах (переривчаста 15-денна та 60-денна гіпоксія) та патологічних станах (спадкова артеріальна гіпертензія – SHR та ендокринно-сольова модель артеріальної гіпертензії). Для реалізації мети були сформовані наступні завдання: вивчення масометричних і морфо-денситометричних характеристик кардіоміоцитів, стану системи оксиду азоту та маркерного профілю ремоделювання в інтактних щурів лінії Wistar; щурів лінії Wistar, які піддавалися 15-денній та 60-денній довготривалій переривчастій гіпоксії; щурів з есенціальною артеріальної гіпертензією (лінії SHR) та в щурів лінії Wistar з ендокринно-сольовою моделлю артеріальної гіпертензії, та визначення патогенетичних особливостей перебудов «геометрії» серця в залежності від стану системи оксиду азоту, етіопагенетичного чиннику та тривалості його впливу на серцево-судинну систему за результатами отриманих даних і їхнього аналізу. Загальний результат проведеного комплексного дослідження ремоделювання міокарда лівого шлуночка при фізіологічних впливах та експериментальних патологічних станах показав, що ремоделювання міокарда, яке формується при гіпоксичних впливах різної тривалості (15 або 60 діб) та експериментальній артеріальній гіпертензії (первинній есенціальній у щурів лінії SHR і вторинній ендокринно-соловій моделі артеріальної гіпертензії у щурів лінії Wistar) залежить від характеру етіологічного чиннику, його тривалості та патогенетичних особливостей морфо-структурних перебудов у серцевому м’язі, супроводжується збільшенням експресії мРНК ізоформ ферменту NOS, зміною його ізоформного профілю та концентрацій кінцевих метаболітів оксиду азоту (NO) – нітритів і нітротирозину, демонструє етіозалежні особливості морфо-денситометричних параметрів кардіоміоцитів, масометричних показників і кількісних значень імуногістохімічних маркерів ремоделювання міокарда (кардіотрофіну-1, колагену І типу, тайтину та анексину V). В роботі, проведеній на 58 статевозрілих щурах-самцях лінії Wistar і 10 статевозрілих щурах-самцях лінії SHR, були використані сучасні патофізіологічні (експериментальне моделювання), інструментальні (неінвазивне вимірювання артеріального тиску (АТ)), масометричні (маса серця, його питома щільність та відсоток частки серця (ЧМС) від загальної маси тварини), молекулярно-генетичні (дослідження експресії мРНК ізоформ ферменту NOS – nNOS, iNOS та eNOS), імуногістохімічні (визначення вмісту та концентрації імунореактивного матеріалу (ІРМ) до ізоформ ферменту NOS – nNOS, iNOS та eNOS; кардіотрофіну-1, колагену І типу, тайтину та анексину V), біохімічні (концентрація нітротирозину в плазмі крові, вміст нітритів у гомогенатах серця), морфо-денситометричні (середня кількість ядер кардіоміоцитів у площі кадру, їхній середній лінійний розмір (мкм), щільність ядер до цитоплазми / мкм2, концентрація нуклеїнових кислот в ядрі та цитоплазмі, (Оог)) при фізіологічних впливах та експериментальних патологічних станах; результати дослідження статистично проаналізовано. Загальний результат проведеного дослідження дозволив оцінити спрямованість, ступінь вираження та тип ремоделювання міокарда в щурів із переривчастою гіпоксією різної тривалості та артеріальною гіпертензією різного ґенезу. Результати продемонстрували важливу роль системи оксиду азоту в ремоделюванні, виявили закономірності її змін у залежності від етіопатогенезу впливів – фізіологічних або патологічних. The aim of the study was to find out the pathogenetic mechanisms of nitrogen oxide system effect on left ventricular myocardial remodeling in rats in different conditions (intermittent 15-day and 60-day hypoxia) and hypertension (essential - SHR and endocrine-salt model). To realize that aim, the following objectives were formulated: to study massmetric and morphodensitometric characteristics of cardiomyocytes, the state of the nitrogen oxide system and the marker profile of remodeling in intact Wistar rats; in Wistar rats exposed to 15-day and 60-day long-term intermittent hypoxia; in rats with essential arterial hypertension (SHR) and in Wistar rats with endocrine-salt model of arterial hypertension (ArtH) as well as to determine the pathogenetic features of the heart "geometry" remodeling depending on the nitrogen oxide system state, the etiopathogenetic factor and its impact duration on the cardiovascular system based on the analysis of the results obtained. The overall result of the comprehensive study on the pathogenetic role of the nitrogen oxide system in left ventricular myocardial remodeling in physiological influences and experimental pathological conditions showed that myocardial remodeling in response to hypoxic effects of different duration (15 or 60 days) and experimental arterial hypertension (primary, essential in SHR and secondary, endocrine-salt-induced model of arterial hypertension in Wistar rats) depends on the nature of an etiological factor, its duration and pathogenetic features of morphostructural changes in the heart muscle, accompanied by increased expression of NOS mRNA isoforms, changes in its isoform profile and terminal metabolites of NO (nitrites and nitrotyrosine) concentrations, shows etiologically related features of cardiomyocyte morphodensitometric parameters, massmetric parameters and quantitative values of myocardial remodeling immunohistochemical markers (cardiotrophin-1, type I collagen, titin and annexin V). The following modern methods were used in 58 adult Wistar male rats and 10 adult male SHR: pathophysiological (15-day and 60-day hypoxic training, modeling of primary (SHR animals) and secondary (Wistar rats, endocrine-salt-induced) ArtH; instrumental (non-invasive blood pressure (BP) measurement, massmetric (heart weight, its specific density and the heart-to-body weight ratio); molecular genetic (study on expression of NOS mRNA isoforms – nNOS, iNOS and eNOS); immunohistochemical (measurement of the immunoreactive material content and concentration to NOS isoforms of the enzyme – nNOS, iNOS and eNOS, cardiotrophin-1, type I collagen, titin and annexin V); biochemical (nitrotyrosine concentration in blood plasma and nitrites content); morphodensitometric (mean number of cardiomyocyte nuclei per area unit, the mean nuclear linear size (μm), the density of nuclei to the cytoplasm / μm2 (the ratio of the total nuclear area to the cytoplasmic area), the concentration of nucleic acids in the nucleus and cytoplasm, (UOD)) in physiological influences and experimental pathological conditions. The study results were statistically analyzed. The total study result allowed to assess the direction, severity and type of myocardial remodeling in rats with intermittent hypoxia of varying duration and hypertension of various origins. The results demonstrated the important role of the nitrogen oxide system in remodeling and revealed patterns of its changes depending on etiopathogenetic effects - physiological or pathological.