Cardioprotective effects of the estrogen receptors modulators in the conditions of experimental acute myocardial infarction

Abstract

According to modern ideas, in myocardial infarction a cascade of pathobiochemical reactions is triggered directly in the ischemic focus, leading to a disturbance in the metabolism of cardiomyocytes, the launch of “parasitral” energy-producing reactions, the development of mitochondrial dysfunction, the complete blockade of the macroergic compounds synthesis, and as a result, cells death. In this regard, in the acute period of myocardial infarction it is pathogenetically justified to use drugs that can affect cardiomyocytes metabolism and restore the course of bioenergetic reactions in the cell. Aim of study – to evaluate the SERM cardioprotective effects in the conditions of acute myocardial infarction modelling with the use of the ST2 marker. Materials and methods. The experimental part of the work was performed on 120 mature rats – males weighing 190–230 grams. Small-focal acute myocardial infarction was modelled by the administration of coronary artery spasm induced agents – pituitrin and β1, 2, 3 isoprenaline adrenomimetic for 3 days. The investigated drugs tamoxifen citrate (0.1 mg/kg) (reg. № EF3300), toremifene (0.1 mg/kg) (reg. № 1705834), and also comparators – tiotriazoline (50 mg/kg) (UA/2931/01/02) and capicor (6 мg/kg) (reg. № 11114) were injected intraperitoneally 20 minutes after the injection of isadrin for 3 days in the above stated doses. The myocardial infarction development was confirmed by electrocardiographic study, as well as the appearance of troponin I in blood plasma. The directivity and severity of pathobiochemical processes in the cardiac tissue, as well as the effect of the studied drugs on them, were studied through the enzyme-linked immunosorbent assay of nitrotirozine and homocysteine concentration in the heart homogenate and ST2 in blood plasma. Results. Systematic administration of a coronary artery spasm induced agents to laboratory animals led to a gradual, progressive ischemic lesion of cardiomyocytes. Biological markers of myocardial infarction Troponin, ST2 I were registered on the 3rd day after the administration of pituitrin and isadrin in the blood plasma of the control group. Using selective receptors modulators and reference preparations (thiotriazoline, capicor) in experimental therapy of rats with experimental myocardial infarction promoted the normalization of biochemical processes in cardiomyocytes. However, the effect of the studied drugs was unidirectional with various degree of intensity. All the drugs statistically significantly reduced oxidative stress marker products. The most marked effects were displayed by the selective estrogen receptors modulators toremifene and tamoxifen, which decreased in ST2 blood plasma level (by more than 46 %) providing realization of IL-33 cardioprotective properties. In addition, SERM can limit oxidative and nitrosyl stresses development, leading to a decrease in the concentration of homocysteine and nitrotirozine in the heart. Interaction of these effects of tamoxifen citrate in conditions of acute myocardial infarction modelling resulted in a marked cardioprotective effect, increasing the percentage of animals which survived to an average of 75 %. Conclusions. The cardioprotective effects of selective estrogen receptor modulators identified by us are an experimental foundation for the relevance and viability of further research in this direction. Відповідно до сучасних уявлень, при інфаркті міокарда безпосередньо в осередку ішемії запускається каскад патобіохімічних реакцій, що призводить до порушення метаболізму кардіоміоцитів, запуску «паразитарних» енергопродукуючих реакцій, розвитку мітохондріальної дисфункції, повної блокади синтезу макроергів та, як наслідок, загибелі клітин. У зв’язку з цим актуальним є пошук нових високоефективних лікарських препаратів, що здатні впливати на метаболізм кардіоміоцитів і відновлювати біоенергетичні реакції у клітині в гострий період інфаркту міокарда, а також розробка нових методів лабораторного скринінгу ефективності проведеної терапії. Мета роботи – оцінювання кардіопротективних ефектів селективних модуляторів естрогенових рецепторів в умовах моделювання гострого інфаркту міокарда з використанням маркера ST2. Матеріали та методи. Експериментальна частина роботи виконана на 120 статевозрілих щурах-самцях масою 190–230 г. Дрібновогнищевий гострий інфаркт міокарда моделювали шляхом уведення протягом 3 діб коронароспазмуючого агента пітуітрину та β1, 2, 3 адреноміметика ізопреналіну. Досліджувані препарати: тамоксифену цитрат (0,1 мг/кг, reg. № EF3300), тореміфен (0,1 мг/кг, reg. № 1705834), а також референт-препарати – тіотриазолін (50 мг/кг, UA/2931/01/02) та капікор (6 мг/кг, reg. № 11114) уводили внутрішньочеревинно через 20 хвилин після введення ізадрину протягом 3 днів. Наявність інфаркту міокарда підтверджували електрокардіографічним дослідженням, а також визначенням тропоніну I у плазмі крові. Спрямованість і вираженість патобіохімічних процесів у серцевій тканині та вплив на них досліджуваних препаратів вивчали за допомогою імуноферментного визначення концентрації в гомогенаті серця нітротирозину, гомоцистеїну «Homocysteine», у плазмі крові – ST2. Результати. Систематичне введення лабораторним тваринам коронароспастичного агента призводило до поступового, прогресуючого ішемічного ураження кардіоміоцитів. У плазмі крові тварин контрольної групи зареєстровано збільшення біологічного маркера інфаркту міокарда – тропоніну I, ST2. У гомогенаті серця зафіксовано розвиток оксидативного стре су, про що свідчило підвищення концентрації нітротирозину та гомоцистеїну. Експериментальна терапія селективними модуляторами естрогенових рецепторів і референс-препаратами (тіотриазолін, капікор) сприяла нормалізації біохімічних процесів у кардіоміоцитах. Дія досліджуваних препаратів односпрямована, однак різного ступеня вираженості. Всі препарати статистично вірогідно знижували маркерні продукти оксидативного стресу, а також концентрацію маркера ST2 в плазмі. Найбільш виражені ефекти продемонстрували селективні модулятори естрогенових рецепторів тореміфен і тамоксифен, які зменшували вміст у плазмі крові ST2 (більш ніж на 46 %), забезпечуючи реалізацію кардіопротективних властивостей IL-33. Крім того, SERM здатні обмежувати розвиток оксидативного та нітрозильного стресів, призводячи до зниження концентрації в серці гомоцистеїну та нітротирозину. Взаємопотенціювання цих ефектів тамоксифену цитрату в умовах моделювання гострого інфаркту міокарда призводило до вираженого кардіопротективного ефекту, збільшуючи відсоток тварин, які вижили, в середньому до 75 %. Висновки. Встановлені нами кардіопротективні ефекти селективних модуляторів естрогенових рецепторів є експериментальним обґрунтуванням актуальності та перспективності дальших досліджень у цьому напрямі. Согласно современным представлениям, при инфаркте миокарда непосредственно в очаге ишемии запускается каскад патобиохимических реакций, приводящий к нарушению метаболизма кардиомиоцитов, запуску «паразитарных» энергопродуцирующих реакций, развитию митохондриальной дисфункции, полной блокаде синтеза макроэргов и, как следствие, гибели клеток. В этой связи актуальным является поиск новых высокоэффективных лекарственных препаратов, способных воздействовать на метаболизм кардиомиоцитов и восстанавливать течение биоэнергетических реакций в клетке в острый период инфаркта миокарда, а также разработка новых методов лабораторного скрининга эффективности проводимой терапии. Цель работы – оценка кардиопротективных эффектов селективных модуляторов эстрогеновых рецепторов в условиях моделирования острого инфаркта миокарда с использованием маркера ST2. Материалы и методы. Экспериментальная часть работы выполнена на 120 половозрелых крысах-самцах массой 190–230 г. Мелкоочаговый острый инфаркт миокарда моделировали путем введения на протяжении 3 суток коронароспазмирующего агента питуитрина и β1, 2, 3 адреномиметика изопреналина. Исследуемые препараты: тамоксифена цитрат (0,1 мг/кг, reg. № EF3300), торемифен (0,1 мг/кг, reg. № 1705834), а также референс-препараты тиотриазолин (50 мг/кг, UA/2931/01/02) и капикор (6 мг/кг, reg. № 11114) вводили внутрибрюшинно через 20 минут после введения изадрина на протяжении 3 дней. Наличие инфаркта миокарда подтверждали электрокардиографическим исследованием, а также определением тропонина I в плазме крови. Направленность и выраженность патобиохимических процессов в сердечной ткани и влияние на них исследуемых препаратов изучали по иммуноферментному определению концентрации в гомогенате сердца нитротирозина, гомоцистеина «Homocysteine», в плазме крови – ST2. Результаты. Систематическое введение лабораторным животным коронароспастического агента приводило к постепенному, прогрессирующему ишемическому поражению кардиомиоцитов. В плазме крови животных контрольной группы зарегистрировано увеличение биологического маркера инфаркта миокарда тропонина I, ST2. В гомогенате сердца зафиксировано развитие оксидативного стресса, о чем свидетельствовало повышение концентрации нитротирозина и гомоцистеина. Экспериментальная терапия селективными модуляторами эстрогеновых рецепторов и референс-препаратами (тиотриазолин, капикор) способствовала нормализации биохимических процессов в кардиомиоцитах. Действие исследуемых препаратов было однонаправленным, однако разной степени выраженности. Все препараты статистически достоверно снижали маркерные продукты оксидативного стресса, а также концентрацию маркера ST2 в плазме. Наиболее выраженные эффекты продемонстрировали селективные модуляторы эстрогеновых рецепторов торемифен и тамоксифен, которые уменьшали содержание в плазме крови ST2 (более чем на 46 %), обеспечивая реализацию кардиопротективных свойств IL-33. Кроме того, SERM способны ограничивать развитие оксидативного и нитрозильного стрессов, приводя к снижению концентрации в сердце гомоцистеина и нитротирозина. Взаимопотенциирование данных эффектов тамоксифена цитрата в условиях моделирования острого инфаркта миокарда приводило к выраженному кардиопротективному эффекту, увеличивая процент выживших животных в среднем до 75 %. Выводы. Установленные нами кардиопротективные эффекты селективных модуляторов эстрогеновых рецепторов являются экспериментальным обоснованием актуальности и перспективности дальнейших исследований в этом направлении.