острого инфаркта миокарда

Адаптивные и деструктивные
реакции организма в условиях
острой ишемии и инфаркта
миокарда. Новые пути терапии в
эксперименте и клинике.
А.А. Мойбенко
Институт физиологии им. А.А.Богомольца
Цель и задачи работы
• На основе изучения ответных реакций на острую
локальную ишемию и реперфузию миокарда
определить общую направленность компенсаторных,
адаптивных реакций организма.
• Разработать концепцию, корригирующих и
терапевтических вмешательств в патологический
процесс: ишемия-реперфузия у животных, острый
инфаркт миокарда у человека.
• Оценить эффективность комплексного воздействия
на развитие острого инфаркта миокарда нового,
разработанного нами, препарата «Корвитина».
Данные ВОЗ о количестве смертных случаев от заболеваний сердца в год
Абс. тыс.
Корея
15
Япония
90
Франция
46
Испания
45
Индия
1531
Италия
92
США
514
Великобритания
120
Россия
675
Украина
335
0
1
2
3
4
5
(на 1000 жителей страны)
6
7
Розподіл частоти алельних варіантів 7-го екзону гену eNOS у
хворих на ішемічну хворобу серця в різних популяціях
Велика Британія (Hingorani A., 1999)
Італія (Paradossi U., 2002)
Glu/Glu
Glu/Glu
Glu/Asp
Asp/Asp
Asp/Asp
Glu/Asp
Україна
Японія (Hibi K., 1998)
Glu/Glu
Glu/Glu
Asp/Asp
Asp/Asp
Glu/Asp
Glu/Asp
Острая ишемия миокарда
РО2
КФ
АТФ
рН
Лактат
Торможение мембранных ферментов:
Na+K+ATФазы,
Ca++Mg++АТФазы,
К+
Na+
Ca++ Mg++ HPO4-Компенсаторные реакции:
активация анаэробного процесса продукции АТФ, полное прекращение
сокращений в участке ишемии, торможение симпатических влияний,
рефлекторное и гуморальное торможение сосудистого тонуса (NO, ПНУФ)
Активация ферментов:
Фосфолипазы А2, протеаз, липоксигеназ, индуцибельной NOS,
активация свободнорадикальных процессов, активация
процессов апоптоза
Изменения показателей кардиодинамики и сократительной
функции миокарда при нарушении коронарного кровообращения
I – изменения систолического напряжения миокарда, зарегистрированные с помощью
тензометрического датчика типа Броди-Вальтона, фиксированного в пораженном
участке левого желудочка; II – давление в левом желудочке, мм.рт.ст.; III – отметка
времени, 1с; IV – системное артериальное давление, мм.рт.ст.
Сравнительная характеристика изменений сократимости миокарда
и уровня АТФ в первые минуты ишемии миокарда (по D. Hearse)
Изменения частоты афферентной вагусной активности
сердца (АСВ) и эфферентной
симпатической активности
(ЕСА) при развитии ишемии
миокарда у собак.
В процентах относительно исходных
показателей, по оси абсцисс время
в секундах.
Влияние системного
ингибирования
продукции NO (L-NNA
30 мг/кг) на развитие
кардиогенного депрессорного рефлекса при развитии
кратковременной
ишемии миокарда у
собак.
А – до ингибирования, Б – после.
Сверху вниз: КПД-коронарное перфузионное давление;
ЭКГ-электрокардиограмма;
САД-системное артериальное
давление; ДЛЖ-давление в
левом желудочке; ИС-индекс
сократимости миокарда;
ПДСК-перфузионное давление в сосудах конечности.
Содержание оксида азота в стенке
кровеносных сосудов при ишемии
(прямое измерение)
Компенсаторные адаптивные реакции в острейшей фазе
(первые минуты) острого инфаркта миокарда
Локальная ишемия миокарда
Уменьшение
потребности в О2
Прекращение сокращений
в участке ишемии
Увеличение продукции
АТФ за счёт анаэробных
процессов
Рефлекторное торможение
симпатических влияний
Рефлекторное торможение
деятельности сердца
Рефлекторное расширение периферических
и коронарных (NO-зависимых сосудов)
Уменьшение потребности в О2
Новый уровень соотношений между потреблением О2 и его расходом в сердце
Ишемия-реперфузия
Увеличение продукции
свободных радикалов
рН
Угнетение окислительного
фосфорилирования
F0FI АТФ-азы
митохондрий
АТФ
повреждение
мембран
H+
Na+K+ АТФ-аз
Са2+Mg2+ АТФ-аз
Na+ Ca2+
увеличение активности
фосфолипаз, липоксигеназ,
протеаз, нуклеаз
укорочение
ПД
[Ca++]
контрактуры
миофибрилл
PPI-азы
Цитохром С и др. факторы
активация каспаз
апоптоз
некроз
2 фаза
отёк МТХ
[Ca++]
открытие
Катф канала
1 фаза
Нарушение трансмембранного
транспорта ионов
Открытие
митохондриальной
поры
Na+
Изменения содержания ПНЖК, LTC4, диеновых
конъюгатов и активности миелопероксидазы
при ишемии-реперфузии миокарда
•
Содержание ПНЖК
Содержание LTC4
• Активность миелопероксидазы
Содержание диеновых конъюгатов
1 – в зоне контроля
2 – в пограничной зоне
3 – в зоне инфаркта
РОЛЬ ДЕГРАДАЦИИ ФОСФОЛИПИДОВ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ
В ПАТОГЕНЕЗЕ НАРУШЕНИЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА
ПРИ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ МИОКАРДА
Активация фосфолипаз
Увеличение количества полиненасыщенных
жирных кислот, особенно арахидоновой
Активация образования
свободных радикалов
Активация ЛО и ЦО,
увеличение образования
эйкозаноидов, особенно
Lt,Tx
Активация апоптоза
Проагрегатное действие,
аккумуляция ПМЯЛ
Торможение
активности с NOS
Изменения физикохимических свойств
мембран
Коронароконстрикция,
Увеличение
тромбогенный и
проницаемости мембран
аритмогенный
эффекты
Гипоксия миокарда
Гибель кардиомиоцитов
Увеличение
внутриклеточной
концентрации кальция,
контрактуры
Содержание арахидоновой кислоты и активность NOS и
аргиназы при модификации жирнокислотного состава
мембранных фосфолипидов в сердце (опыты на крысах)
Содержание арахидоновой кислоты
пкмоль за мин/мг белка
16
14
нмоль/мг белка
Активность сNOS
12
10
8
6
4
2
0
1
2
3
60
50
40
30
20
10
0
4
120
100
80
60
40
20
1
2
3
4
Активность аргиназы
нмоль за мин/мг белка
Активность iNOS
пкмоль за мин/мг белка
70
1 – контроль
2 – ишемия-реперфузия
3 – 3-омега ПНЖК
4 – 3-омега ПНЖК+ишемия-реперфузия
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
1
2
3
4
Активность NO-синтаз в левом и правом
желудочках сердца при ишемии-реперфузии
8
7
пМ/мин*мг белка
6
5
до ишемии
после 30-мин ишемии
после 40-мин реперфузии
4
3
2
1
0
iNOS
cNOS
iNOS
левый желудочек
cNOS
правый желудочек
Экспрессия iNOS в левом и правом желудочках сердца
(Western blotting)
1
2
3
левый желудочек
1 – до ишемии
1
2
3
правый желудочек
2 – после ишемии
3 – после реперфузии
Основные источники
свободных радикалов при ишемии миокарда
1.Окисление субстратов
Цикла Кребса в МТХ
NAD(P)H+2O2→
NAD(P) + H+ +2O2Одноэлектронное
Восстановление О2
4.Активация ЛО и ЦО,
окисление продуктов
гидролиза
фосфолипидов
клеточных мембран
2.Окисление пуринов:
Ксантин+ксантин
-Оксидаза → О2 Ксантин образуется
при ишемии
5.При инфаркте
и имплантации
нейтрофилов в сердце
дыхательный взрыв
и гиперпродукция О2-
3.Окисление адреналина
в адренохром.
Адреналин образуется
при ишемии (боль,
спазмы сосудов и т.д.)
6.Ингибирование
антиоксидантных
ферментов
СОД, глютатионпероксидазы. Рост О2-
Быстрое образование пероксинитрита
NO. +O2.
ONOO,
ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ КОРРЕКЦИИ
МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ В СЕРДЦЕ
ПРИ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ МИОКАРДА
1. Предупреждение
2. Торможение
деградации
продукции
фосфолипидов
свободных радикамембран.
лов.
Торможение
Антиоксидантный
активности ФЛА2
эффект.
иЛО.
Предупреждение
образования АА и
лейкотриенов.
3. Торможение
протеолиза
4. Торможение
продукции iNOS и
образования
пероксинитрита,
aктивация
продукции сNOS.
5. Торможение
образования
митохондриальной
поры
Зміни вмісту поліненасичених жирних кислот,
лейкотрієнів, дієнових кон'югатів
та активності мієлопероксидази при ішеміїреперфузії міокарду на фоні дії корвітину
3 ,5
2 ,5
2 ,0
1 ,5
1 ,0
1 - контрол ь
2 - 0 .5 м г /к г
3 - 5 .0 м г /к г
0 ,2 0
нмоль/мг білку
3 ,0
нмоль/мг білку
0 ,2 5
1 - контроль
2 - 0 .5 м г /к г
3 - 5 .0 м г /к г
0 ,1 5
0 ,1 0
0 ,0 5
0 ,5
0 ,0
0 ,0 0
1
2
3
1
в м іс т P U F A
1 - кон трол ь
2 - 0 .5 м г /к г
3 - 5 .0 м г /к г
0 ,7
0 ,5
0 ,4
0 ,3
0 ,2
3
1 - контрол ь
2 - 0 .5 м г/к г
3 - 5 .0 м г/к г
0 ,2 5
нмоль/мг білку
E/хв. мг білку
0 ,6
2
В м іс т L T C 4
0 ,2 0
0 ,1 5
0 ,1 0
0 ,0 5
0 ,1
0 ,0
1
2
а к т и в н іс т ь M P
3
0 ,0 0
1
2
В м іс т D K
3
КОРВИТИН
eNOS
LOX
PhL A2
O -2
iNOS
Стабилиза-
NO.
ONOO
-.
ция мембран
ЭЦ
Аггрегации
тромбоцитов
Расширения
сосудов
сердца
LysoPh
LTC4-E4
LTB4
КМЦ
[Ca2+]i
Аритмий
Аккумуляции
нейтрофилов
Контрактуры
Гипоксии
Сохранение
структуры и функции
миокарда
Констрикции
сосудов
сердца
Гипоксии
Вплив корвітину на функціонування мітохондрій серця
Корвітин зменшує Са2+ - індуковане
набухання мітохондрій
корвітин індукує вихід Са2+ з матриксу мітохондрій
мітохондрії
CaCl2
0,05 Abs 520 nm
корвітин
контроль
2
корвітин
1 хв
Са2+
Са2+
O2-
O2-
1
набухання
(усл. ед)
0
CaCl2
1
CaCl2 + t-BOOH
2
1
2
1
2
3
*
4
Корвітин
*
5
1 - інтактні мітохондрії,
2 – мітохондрії, преінкубовані з корвітином
(50 мкмоль/л)
[Са2+]m
набухання
активності
протеасоми
O2- , [Са2+]m
відкриття МП
Зменшення апоптотичних та некротичних клітин
ЗНАЧЕНИЕ ПРОТЕАСОМНОГО ПРОТЕОЛИЗА В
ПАТОГЕНЕЗЕ ИНФАРКТА МИОКАРДА
Протеолиз
модифицированных
при оксидативном
стрессе белков
Деградация
«короткоживущих»
белков (еNOS,
адренорецепторы, Саканалы и др.)
Деградация белков
цитоскелета
Экспрессия молекул
адгезии
Протеолиз актина,
миозина
Регуляция апоптоза
кардиомиоцитов
Запуск аутофагической
клеточной смерти
Вплив специфічного інгібітору протеасоми та кверцетину
на активність протеасоми в кардіоміоцитах
Хімотрипсиноподібна
*
6
*
4
2
нмоль АМС / 10 6 х хв
8
12
10
8
6
4
2
0
Контроль
Кв ерцетин
*
Контроль
0
Кв ерцетин
Кластолактацистин беталактон
Пептидглутаміл пептидгідролазна
нмоль АМС / 10 6 х хв
нмоль АМС / 106 х хв
Трипсиноподібна
0,08
0,06
*
0,04
0,02
*
0
Контроль
Кв ерцетин
Кластолактацистин
бета-лактон
*
Кластолактацистин
бета-лактон
нмоль АМС / 106 клітин х хв
6
4
*
2
0
Контроль
Корвітин
нмоль АМС / 106 клітин х хв
нмоль АМС / 106 клітин х хв
Вплив внутрішньовенного введення «Корвітину» (5 мг/кг маси тіла) на
хімотрипсиноподібну (А), трипсиноподібну (Б) та пептидилглютаміл
пептидгідролазну (В) активність протеасоми в нейтрофільних
гранулоцитах кроля
0.3
0.2
0.1
0
Контроль
0.2
*
0.1
0
Контроль
Корвітин
Корвітин
ВПЛИВ КВЕРЦЕТИНУ НА ВИЖИВАННЯ
КАРДІОМІОЦИТІВ ПРИ АНОКСІЇ-РЕОКСИГЕНАЦІЇ
ЖИВІ
НЕКРОТИЧНІ
#
100
*
75
% 50
9
%
*
6
3
25
0
0
Контроль
Аноксіяреоксигенація
Кверцетин
Контроль
АПОПТОТИЧНІ
% 8
Кверцетин
АУТОФАГІЧНІ
#
20
*
12
Аноксіяреоксигенація
*
15
#
4
% 10
5
0
0
Контроль
Аноксіяреоксигенація
Кверцетин
Контроль
Аноксіяреоксигенація
Кверцетин
шлуночка
Відношення зони некрозу до зони ризику
і зони некрозу до площі лівого шуночка
1 – ішемія/реперфузія (контроль)
2 – ішемія/реперфузія +корвітин
* Р< 0,05 по відношенню до значення в
контролі
Вплив Корвітину на розмір інфаркту,
фракцію викиду та ризик ускладнень
у хворих на гострий інфаркт міокарда
Отдаленный прогноз у больных острым
инфарктом миокарда
Контроль
Кверцетин (табл.)
0
15
Общая
смертность
28,6%
30
p = 0.1
45
60
50,0%
Длительность наблюдения 5 лет
А.Н.Пархоменко 2004
Благодарность автора
• М.Я. Юзькив – функциональные исследования,
• В.В. Даценко – функциональные исследования,
• В.Б. Павлюченко – электрофизиологические
исследования,
• В.Е. Досенко – генетические исследования,
• Л.В. Тумановская – морфологические исследования,
• А.В. Коцюруба – биохимические исследования,
• Т.В. Кукоба – биохимические исследования.
• А.Н. Пархоменко – клинические исследования,
• С.Н. Кожухов – клинические исследования.