Медико—биологический факультет
Кафедра генетики, цитологии и биоинженерии
ВВЕДЕНИЕ
В понятие кардиопротекции включаются все механизмы и способы предохранения сердца за счет предотвращения или уменьшения степени миокардиального повреждения. Одним из наиболее частых видов поражения миокарда является его ишемия, которая развивается в результате возникновения несоответствия между потребностью миокарда в кислороде и его доставкой с кровью по коронарным артериям. При этом происходят уменьшение энергообеспечения клеток, нарушение сократительной способности и гибель миокарда. [5]
При ишемии происходит снижение доставки экзогенных субстратов и кислорода, снижается скорость утилизации глюкозы, скорость поглощения свободных жирных кислот, по мере угнетения митохондриального окисления. В условиях недостаточного поступления кислорода окисление жирных кислот протекает неполностью, накапливаются ацил—СоА и длинноцепочечные жирные кислоты. Кроме того, в результате липолиза фосфолипидов сарколеммы и других мембран накапливаются токсические продукты, которые усиливают повреждение мембран и усугубляют тяжесть ишемии [3].
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Сердечные нарушения
Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из основных неинфекционных причин смертности населения. Ишемическая болезнь сердца (ИБС) является ведущей причиной инвалидности и смертности трудоспособного населения во всем мире. В России распространенность сердечно-сосудистых заболеваний и ИБС растет, а по смертности от них страна находится на одном из первых мест в мире, что обусловливает необходимость использования современных и эффективных методов ее лечения и профилактики [6]. В последние годы профилактические и лечебные мероприятия привели к заметному снижению смертности от ИБС среди лиц молодого возраста.
1.1.1. Метаболизм при сердечно—сосудистых заболеваниях
За последние несколько десятилетий в медицине интенсивно развивается тенденция, направленная на анализ расстройств клеточного метаболизма при сердечно—сосудистых заболеваниях. Изменения в обмене веществ в ишемизированных кардиомиоцитах можно рассматривать как точку приложения лечебных эффектов, в частности, с препаратами, которые могут повлиять на процессы, происходящие в митохондриях непосредственно.
При нормальных концентрациях карнитин стимулирует перенос жирных кислот через мембрану, однако при высоких концентрациях происходит перекачка окисленных ЖК из клеток, что приводит к разрушению миокарда.
1.2. Кардиопротекторы
Миокард постоянно нуждается в доставке кислорода, обеспечивающего процесс окислительного фосфорилирования. Ишемию или гипоксию можно трактовать как дисбаланс между доставкой оксигенированной крови к миокарду и его потребностью в кислороде.
Если доставка кислорода не соответствует потребностям кардиомиоцитов, как у пациентов с хронической ишемической болезнью сердца (ХИБС), так и здоровых людей в условиях чрезмерных физических и эмоциональных нагрузок, функциональное состояние клеток сердечной мышцы ухудшается и возникают клинические симптомы стенокардии.
1.2.1. Мельдоний, общие характеристики, механизм действия
Мельдоний – использующийся в клинической практике кардиопротекторный препарат, механизм действия которого основывается на регуляции энергетического метаболизма путем снижения уровня L-карнитина. Имеет торговое название Милдронат.
Наиболее известными мишенями являются ферменты γ—бутиробетаин—гидроксилаза и карнитин/органический катион транспортер типа 2 (OCTN 2) [7].
В нормальных условиях, при необходимом наличии кислорода, клетка образует АТФ из глюкозы и жирных кислот. С помощью карнитина ЖК транспортируются через митохондриальную мембрану по сигналу нервной системы.
1.2.3. Механизм действия кардиопротекторов
С одной стороны, из—за недостатка кислорода окисленные продукты ЖК (ацилкарнитин и ацил—СоА) накапливаются, блокируется перенос АТФ из митохондрий, разрушаются клеточные мембраны, изменяется ионный состав и сокращается ишемический состав миокард. А с другой стороны, при гипоксии окисление глюкозы происходит только до лактата, развиваются ацидоз и возникают аритмии. Можно сказать, что при ишемиях необходимо изменить процесс получения энергии, чтобы снизить потребность клеток в кислороде для производства АТФ и предотвратить тем самым накопление активированных форм жирных кислот в клетках митохондрий [1].
Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Цель и задачи исследования
Целью данной работы является изучение влияния милдроната на количество повреждений тДНК и на его способность снижать окислительный стресс в митохондриях мышц, в частности в сердце.
Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:
- Изучение влияния милдроната на силовые и общефизиологические показатели 3-месячных мышей.
- Исследование влияния милдроната на степень повреждения мтДНК в сердце.
- Оценка уровня перикисного окисления липидов в сердце.
2.2.1. Объект исследования
В эксперименте использовались самцы мышей линии C57BL6 возрастом 3 месяца. Животные были получены из питомника ФГБУН НЦБМТ ФМБА России (филиал «Столбовая») (Филиал «Столбовая» Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Научного центра биомедицинских технологий Федерального медико—биологического агентства«). В ходе эксперимента мыши были разделены на три группы: контрольная и две опытные. Мышей содержали в стандартных условиях при температуре +25°С и 12-часовом световом дне при относительной влажности воздуха не ниже 40% с доступом к пище и воде.
2.2.2. Схема эксперимента
Экспериментальная часть заключалась в принудительно совершавшейся мышами физической нагрузке в результате плавания. Плавание проводилось в пластиковом контейнере при температуре воды +30°С под строгим контролем. При необходимости мыши подталкивались.
Первым этапом был однодневный эксперимент с единичным заплывом. В ходе эксперимента мыши плавали на протяжении 2,5 часов в теплой воде. Далее следовало ежедневное плавание на протяжении 7 дней без применения милдроната. Завершающим этапом было 7-дневное принудительное плавание.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данной работы было показано, что милдронат не оказывает существенного влияния на показания физической выносливости мышей, но уменьшает количество повреждений в мтДНК и повышает уровень дыхательного коэффициента и концентрацию диеновых конъюгатов в крови. Все это указывает на то, что в митохондриях клеток уменьшается количество ЖК и недоокисленных метаболитов в связи с сокращением транспорта их через митохондриальную мембрану. А это, в свою очередь, подтверждает, что милдронат действительно оказывает кардиопротекторный эффект.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- 1. Analysis of differential DNA damage in the mitochondrial genome employing a semi-long run real-time PCR approach / O. Rothfuss [et al] // Nucleic Acids Research. — 2009. — Vol. 38. — P. 2.
- 2.Antioxidantisand the prevention of coronary heart disease / Hoffman R. [et al] // Arch. med. -1995. — Vol.155. -P. 241.
- 3.Cardiocytoprotectors– new direction of Clinical Cardiology, heart / Mihin P. // Arhiv Internal Medicine. — 2011. — Vol. 1. — P. 21-27.
- 4. Effect ofcytoprotectionon the oxidative processes and endothelial function in elderly patients with ischemic heart disease. / Shabalin V. [et al] // Adv. Gerontol. — 2006. — Vol. 19. — P. 116-119.
- 5. Effect of glucose and fatty acids on myocardial ischemia and arrhythmias / Oliver M [et al] // Lancet. — 1994. — Vol. 343. — P. 155-158.
- 6.Inflenceof L-carnitine and its derivatives onmyocardial metabolism and function in ischemic heart disease and during cardiopulmonary bypass. / Lango R. [et al] //Cardiovasc Res. — 2001. — Vol. 51. — P. 21-29.
- 7. Mildronate: cardioprotective action throughcarnitineloweringeffct / Dambrova [et al] // Trends Cardiovasc Med. — 2002. — Vol. 12. — P. 275-279.