Активность дыхания изолированных кардиомиоцитов и микровязкость их мембран у крыс разных возрастов при сердечной недостаточности

Abstract

Актуальность. По последним эпидемиологическим данным, сердечная недостаточность (СН) диагностирована у 10% взрослого населения старше 70 лет, при этом все чаще данный диагноз ставят лицам молодого и среднего возраста. В основе патогенеза СН может лежать снижение дыхания в кардиомиоцитах с возрастом, что отражается на работе энергозависимых процессов в клетках. Цель. Изучить дыхательную активность и микровязкость мембран кардиомиоцитов (КМ) крыс в возрасте 2 и 15 мес при сердечной недостаточности. Материалы и методы. Исследование проведено на самцах крыс линии Wistar. Сформировано четыре группы животных: две группы интактных крыс в возрасте 2 и 15 мес (n = 12) и две группы животных аналогичных возрастов (n = 10), у которых моделировали развитие СН, формировавшуюся к 28-м сут после двукратного подкожного введения изадрина гидрохлорида в дозе 170 мг/кг с интервалом 24 ч. Изолированные кардиомиоциты получали из промытого ферментами сердца. Изучение активности дыхания клеток проводили в термостатируемой камере в инкубационной среде с добавлением субстратов фосфорилирования (АДФ) и окисления (сукцинат). Рассчитывали коэффициент дыхательного контроля (ДК) как отношение скоростей убыли кислорода в метаболических состояниях V3 и V4. Микровязкостные характеристики мембран оценивали по коэффициенту эксимеризации флуоресцентного зонда пирен в зонах белок-липидных и липид-липидных контактов. Результаты. Дыхательный контроль в КМ интактных животных с возрастом не претерпевал изменений. При СН у 2-месячных крыс ДК не изменялся относительно интактного возрастного контроля. У 15-месячных крыс с СН происходит значимое снижение ДК в КМ как относительно интактных животных этого возраста, так и относительно 2-месячных крыс с СН. Отмечено возраст-зависимое снижение микровязкости мембран КМ в зонах липид-липидных взаимодействий без значимых изменений показателя в местах белок-липидных контактов. При СН у 2-месячных животных микровязкость мембран КМ в зонах белок-липидных взаимодействий существенно понижается, а у 15-месячных повышается относительно интактного контроля в группе. Межгрупповое сравнение выявило возраст-зависимое увеличение микровязкости мембран КМ в области белок-липидных контактов и отсутствие различий в фазе общих липидов.Заключение. Выявлено отсутствие значимых изменений дыхания с возрастом у интактных крыс. При СН у 15-месячных животных дыхание КМ значительно ниже интактного контроля и 2-месячных животных с СН. Данные изменения могут быть обусловлены различием микровязкостных характеристик мембран клеток в разные периоды онтогенеза.

Background. According to the latest epidemiological data, heart failure (HF) is diagnosed in 10% of adult population over 70 years old. However, currently this diagnosis is being increasingly made in young and middleaged people. The pathogenesis of HF may be based on a decrease in respiration in cardiomyocytes with age, which affects the function of energy-dependent processes in cells. Aim. To study respiration in cardiomyocytes and microviscosity of their membranes in rats aged 2 and 15 months with heart failure. Materials and methods. The study was carried out on male Wistar rats. The animals were divided into 4 groups: 2 groups of intact rats aged 2 and 15 months (n = 12) and 2 groups of animals of similar ages (n = 10) with a model of HF. In the latter, HF formed by day 28 after a double subcutaneous injection of isoproterenol hydrochloride at a dose of 170 mg / kg with an interval of 24 hours. Isolated cardiomyocytes were obtained from enzyme-washed rat hearts. Cell respiration was studied in a thermostated chamber in an incubation medium supplemented with phosphorylation (ADP) and oxidation (succinate) substrates. The respiratory control (RC) ratio was calculated by dividing V3 respiration state to V4. Membrane microviscosity characteristics were assessed by the eximerization coefficient of pyrene fluorescence in the areas of protein - lipid and lipid - lipid interactions. Results. RC in cardiomyocyte membranes of intact animals did not change with age. In 2-month-old rats with HF, respiratory control ratio (RCR) did not change compared with the intact age-matched controls. In 15-month-old rats with HF, there was a significant decrease in RC of cardiomyocytes (CM) compared with the intact animals of this age and 2-month-old rats with HF. An age-dependent decrease in the microviscosity of CM membranes in the areas of lipid - lipid interactions and no significant changes in the parameter at the sites of protein - lipid interactions were noted. In 2-month-old animals with HF, the microviscosity of CM membranes in the areas of protein - lipid interactions significantly decreased, and in 15-month-old rats it increased, compared with the intact controls. When carrying out an intergroup comparison, an age-dependent increase in the microviscosity of CM membranes in the areas of protein - lipid interactions and no differences in the parameter in the areas of lipid - lipid interactions were revealed. Conclusion. In the intact rats, the absence of significant changes in respiration with age was revealed. In the 15-month-old animals with HF, respiration in CM was significantly lower than in the intact controls and 2-monthold animals with HF. These changes may be due to the differences in the membrane microviscosity characteristics in different periods of ontogenesis.