Human PhysiologyHuman PhysiologyФизиология человека0131-16463034-6150The Russian Academy of Sciences66406910.31857/S0131164624050055AOLDDIArticlesСтатьиResearch ArticleBeta1-Adrenoreceptor Reactivity of Human Myocardium in Ischemic Heart Disease with Preserved and Reduced Ejection Fraction of Left Ventricular and ITS Relationship with Structural and Functional Parameters of the HeartАдренореактивность β1-адренорецепторов миокарда человека при ИБС с сохраненной и низкой фракцией выброса левого желудочка и ее взаимосвязь со структурно-функциональными параметрами сердцаAfanasievS. A.АфанасьевС. А.
Russian Federation
Tursky@cardio-tomsk.ruKondratievaD. S.КондратьеваД. С.
Russian Federation
Tursky@cardio-tomsk.ruMuslimovaE. F.МуслимоваЭ. Ф.
Russian Federation
Tursky@cardio-tomsk.ruKorepanovV. A.КорепановВ. А.
Russian Federation
Tursky@cardio-tomsk.ruZatolokinV. V.ЗатолокинВ. В.
Russian Federation
Tursky@cardio-tomsk.ruAkhmedovSh. D.АхмедовШ. Д.
Russian Federation
Tursky@cardio-tomsk.ruTomsk National Research Medical CenterТомский национальный исследовательский медицинский центр20112024505415325022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0131-1646/article/view/664069

The relationship between adrenergic reactivity of isolated myocardium of the human right atrial appendage in coronary heart disease (CHD) with preserved and reduced ejection fraction (EF) of the left ventricle (LV) upon stimulation of β1-adrenergic receptors (β1-AR) with echocardiography (EchoCG) parameters was studied. It has been shown that adrenergic reactivity, assessed by changes in the force of contractions of isolated myocardial strips in response to stimulation of β1-AR, in patients with preserved LVEF has positive dynamics at 20-minute observation. In reduced LVEF, adrenergic reactivity in response to β1-AR stimulation is weakened and does not have positive dynamics. In patients with CHD, myocardial adrenergic reactivity associated with β1-AR is a significant factor in determining intracardiac hemodynamics. This is manifested in the presence of correlations between the mechanical response of isolated myocardium upon stimulation of β1-AR and the results of echocardiography, and such correlations have different directions in patients with preserved and reduced EF. The discovered differences in the correlation of cardiac ultrasound parameters with the inotropic response of isolated myocardial fragments upon stimulation of β1-AR with preserved and reduced EF probably reflect the different severity of cardiac chamber remodeling and the state of general neurohumoral regulation in the conditions of the pathology under consideration.

Исследовали сопряженность адренореактивности изолированного миокарда ушка правого предсердия человека при ишемической болезни сердца (ИБС) с сохраненной и низкой фракцией выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ) при стимуляции β1-адренорецепторов (β1-АР) с показателями эхокардиографии (ЭхоКГ). Показано, что адренореактивность, оцениваемая по изменению силы сокращений изолированных полосок миокарда в ответ на стимуляцию β1-АР, у пациентов с сохраненной ФВ ЛЖ имеет положительную динамику при 20-минутном наблюдении. При низкой ФВ ЛЖ адренореактивность в ответ на стимуляцию β1-АР ослаблена и не имеет положительной динамики. У пациентов с ИБС адренореактивность миокарда, сопряженная с β1-АР, является значимым фактором для определения внутрисердечной гемодинамики. Это проявляется в наличии корреляционных связей между механическим ответом изолированного миокарда при стимуляции β1-АР и результатами ЭхоКГ, причем такие корреляционные связи имеют разную направленность у пациентов с сохраненной и с низкой ФВ. Обнаруженные различия в корреляции параметров ультразвукового исследования сердца с инотропным ответом изолированных фрагментов миокарда при стимуляции β1-АР при сохраненной и низкой ФВ, вероятно, отражают различную выраженность ремоделирования камер сердца и состояние общей нейрогуморальной регуляции в условиях рассматриваемой патологии.

myocardial β1-adrenergic receptorsischemic heart diseaseheart failureintracardiac hemodynamicsβ1-адренорецепторы миокардаишемическая болезнь сердцасердечная недостаточностьвнутрисердечная гемодинамикаРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-25-00060Afanasiev S.A., Pavlyukova E.N., Kuzmichkina M.A. et al. Effect of stimulating the auricular branch of the vagus nerve on the heart rate in patients with severe chronic heart failure // Human Physiology. 2016. V. 42. № 4. P. 416.Афанасьев С.А., Павлюкова Е.Н., Кузьмичкина М.А. и др. Изменение частоты сердечных сокращений после воздействия на ушную ветвь блуждающего нерва у больных хронической сердечной недостаточностью тяжелых функциональных классов // Физиология человека. 2016. Т. 42. № 4. С. 77.Afanasiev S.A., Pavliukova E.N., Kuzmichkina M.A. et al. Nonpharmacological correction of hypersympatheticotonia in patients with chronic coronary insufficiency and severe left ventricular dysfunction // Ann. Noninvasive Electrocardiol. 2016. V. 21. № 6. P. 548.Kumari N., Gaur H., Bhargava A. Cardiac voltage gated calcium channels and their regulation by β-adrenergic signaling // Life Sci. 2018. V. 194. P. 139.Baker A.J. Adrenergic signaling in heart failure: a balance of toxic and protective effects // Pflugers Arch. 2014. V. 466. № 6. P. 1139.Shlyakhto E.V., Konradi A.O., Zvartau N.E. et al. [Influence on the autonomic cardiovascular system regulation in the treatment of hypertension, arrhythmias and heart failure] // Russ. J. Cardiol. 2022. V. 27. № 9. P. 92.Шляхто Е.В., Конради А.О., Звартау Н.Э. и др. Воздействие на автономную регуляцию сердечно-сосудистой системы как стратегическое направление лечения артериальной гипертензии, нарушений ритма и сердечной недостаточности // Российский кардиологический журнал. 2022. Т. 27. № 9. С. 92.Chen H., Zhang S., Hou R., Liu H. Gi-protein-coupled β1-adrenergic receptor: re-understanding the selectivity of β1-adrenergic receptor to G protein // Acta Biochim. Biophys. Sin. (Shanghai). 2022. V. 54. № 8. P. 1043.Perez D.M. Targeting adrenergic receptors in metabolic therapies for heart failure // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 11. P. 5783.Ippolito M., Benovic J.L. Biased agonism at β-adrenergic receptors // Cell. Signal. 2021. V. 80. P. 109905.Avakian A.E., Tkachuk V.A. [Structural and functional organisation of the signal transmission system in G-protein receptors] // Russ. J. Physiol. 2003. V. 89. № 2. P. 219.Авакян А.Э., Ткачук В.А. Структурная и функциональная организация систем передачи сигнала через рецепторы, сопряженные с G-белками // Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2003. Т. 89. № 2. С. 219.Hamdani N., Linke W.A. Alteration of the beta-adrenergic signaling pathway in human heart failure // Curr. Pharm. Biotechnol. 2012. V. 13. № 13. P. 2522.Krasnikov T.L., Gabrusenko S.A. [Beta-adrenergic receptors of the normal heart and in heart failure] // Usp. Fiziol. Nauk. 2000. V. 31. № 2. P. 35.Красников Т.Л., Габрусенко С.А. Бета-адренергические рецепторы нормального сердца и при сердечной недостаточности // Успехи физиологических наук. 2000. Т. 31. № 2. С. 35.Bencivenga L., Liccardo D., Napolitano C. et al. β-Adrenergic receptor signaling and heart failure: from bench to bedside // Heart Fail Clin. 2019. V. 15. № 3. P. 409.Motiejunaite J., Amar L., Vidal-Petiot E. Adrenergic receptors and cardiovascular effects of catecholamines // Ann. Endocrinol. 2021. V. 82. № 3–4. P. 193.Motiejunaite J., Amar L., Vidal-Petiot E. Adrenergic receptors and cardiovascular effects of catecholamines // Ann. Endocrinol. 2021. V. 82. № 3—4. P. 193.Brodde O.-E., Bruck H., Leineweber K. Cardiac adrenoceptors: physiological and pathophysiological relevance // J. Pharmacol. Sci. 2006. V. 100. № 5. P. 323.Cannavo A., Koch W.J. Targeting β3-adrenergic receptors in the heart: Selective agonism and β-blockade // J. Cardiovasc. Pharmacol. 2017. V. 69. № 2. P. 71.Pathak A., Mrabeti S. β-blockade for patients with hypertension, ischemic heart disease or heart failure: Where are we now? // Vasc. Health Risk. Manag. 2021. V. 17. P. 337.Fajardo G., Zhao M., Urashima T. et al. Deletion of the β2-adrenergic receptor prevents the development of cardiomyopathy in mice // J. Mol. Cell. Cardiol. 2013. V. 63. P. 155.Fajardo G., Zhao M., Urashima T. et al Deletion of the β2-adrenergic receptor prevents the development of cardiomyopathy in mice // J. Mol. Cell. Cardiol. 2013. V. 63. P. 155.Sandroni P.B., Fisher-Wellman K.H., Jensen B.C. Adrenergic receptor regulation of mitochondrial function in cardiomyocytes // J. Cardiovasc. Pharmacol. 2022. V. 80. № 3. P. 364.McGraw D.W., Liggett S.B. Molecular mechanisms of beta2-adrenergic receptor function and regulation // Proc. Am. Thorac. Soc. 2005. V. 2. № 4. P. 6292.Lang D., Holzem K., Kang C. et al. Arrhythmogenic remodeling of β2 versus β1 adrenergic signaling in the human failing heart // Circ. Arrhythm. Electrophysiol. 2015. V. 8. № 2. P. 409.Pecha S., Geelhoed B., Kempe R. et al. No impact of sex and age on beta-adrenoceptor-mediated inotropy in human right atrial trabeculae // Acta Physiol. (Oxford, England). 2021. V. 231. № 3. P. e13564.Li W., Zhu Y., Wang W. et al. Src tyrosine kinase promotes cardiac remodeling induced by chronic sympathetic activation // Biosci Rep. 2023. V. 43. № 10. P. BSR20231097.Kazakov V.A., Gutor S.S., Sukhodolo I.V. et al. Correlative intercoupling of histomorphometrical values of different heart parts in norm and with chronic heart failure // Bull. Sib. Med. 2009. № 3. P. 43.Казаков В.А., Гутор С.С., Суходоло И.В. и др. Корреляционные взаимосвязи гистоморфометрических показателей миокарда различных отделов сердца в норме и при хроническойй сердечной недостаточности // Бюлл. сибирской медицины. 2009. № 3. С. 43.Korotayeva K.N., Tsirkin V.I., Vyaznikov V.A., Kostjaev A.A. Influence of the human blood serum on contractility and β-adrenoreactivity of the isolated human myocardium // Human Physiology. 2011. V. 37. № 3. P. 339.Коротаева К.Н., Вязников В.А., Циркин В.И., Костяев А.А. Влияние сыворотки крови человека на сократительную способность и бета-адренореактивность изолированного человеческого миокарда // Физиология человека. 2011. Т. 37. № 3. С. 83.Lamberts R.R., Lingam S.J., Wang, H.Y. et al. Impaired relaxation despite upregulated calcium-handling protein atrial myocardium from type 2 diabetic patients with preserved ejection fraction // Cardiovasc. Diabetol. 2014. V. 13. P. 72.Afanasiev S.A., Kondratieva D.S., Egorova M.V. et al. [Features the interaction of functional and metabolic remodeling of myocardium in comorbid course of ischemic heart disease and 2 type diabetes mellitus] // Diabetes Mellitus. 2019. V. 22. № 1. P. 25.Афанасьев С.А., Кондратьева Д.С., Егорова М.В. и др. Особенности сопряжения функционального и метаболического ремоделирования миокарда при коморбидном течении ишемической болезни сердца и сахарного диабета 2 типа // Сахарный диабет. 2019. Т. 22. № 1. С. 25.Maier L.S., Bers D.M., Pieske B. Differences in Ca2+-Handling and Sarcoplasmic Reticulum Ca2+-Content in Isolated Rat and Rabbit Myocardium // J. Mol. Cell. Cardiol. 2000. V. 32. № 12. Р. 2249.Kondrat’eva D.S., Afanas’ev S.A., Falaleeva L.P., Shakhov V.P. Inotropic response of the myocardium in rats with postinfarction cardiosclerosis exposed to extrasystolic treatment // Bull. Exp. Biol. Med. 2005. V. 139. № 6. P. 647.Кондратьева Д.С., Афанасьев С.А., Фалалеева Л.П., Шахов В.П. Инотропная реакция миокарда крыс с постинфарктным кардиосклерозом на экстрасистолические воздействия // Бюл. экспер. биол. 2005. Т. 139. № 6. С. 613.Brodde O.-E., Khamssi M., Zerkowski H.R. β-Adrenoceptors in the transplanted human heart: unaltered ß-adrenoceptor density, but increased proportion of β2-adrenoceptors with increasing posttransplant time // Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 1991. V. 344. № 4. P. 430.Osnes J.B., Aass H., Skomedal T. Adrenoceptors in myocardial regulation: concomitant contribution from both alpha- and beta-adrenoceptor stimulation to the inotropic response // Basic Res. Cardiol. 1989. V. 84. Suppl 1. P. 9.Odnosivkina Yu.G., Petrov A.M., Zefirov A.L. [Mechanism of the slow inotropic response of the mouse atrium mediated by the β2-adrenoreceptor] // Russ. J. Physiol. 2011. V. 97. № 11. P. 1223.Одношивкина Ю.Г., Петров А.М., Зефиров А.Л. Механизм опосредуемой β2-адренорецепторами медленно развивающейся положительной инотропной реакции предсердий мыши // Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2011. Т. 97. № 11. С. 1223.Glants S. [Medico-biological statistics]. M.: Praktika, 1998. 459 p.Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. 459 с.Kondratieva D.S., Archakov E.A., Muslimova E.F. Relationship between the expression level of calcium handling proteins of the sarcoplasmic reticulum of cardiomyocytes and the structural and functional state of the patient hearts with permanent atrial fibrillation // Human Physiology. 2021. V. 47. № 6. P. 666.Кондратьева Д.С., Арчаков Е.А., Муслимова Э.Ф. и др. Взаимосвязь уровня экспрессии кальций-транспортирующих белков саркоплазматического ретикулума кардиомиоцитов и структурно-функционального состояния сердца пациентов с постоянной формой фибрилляции предсердий // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 6. С. 88.Molenaar P., Chen L., Semmler A.B. et al. Human heart beta-adrenoceptors: beta1-adrenoceptor diversification through ‘affinity states’ and polymorphism // Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 2007. V. 34. № 10. P. 1020.Kaumann A.J., Kenakin T., Angus J.A. Gs protein- coupled receptors in human heart. The pharmacology of functional, biochemical, and recombinant receptor systems. Handbook of experimental pharmacology. Springer, Berlin. 2000. 73 p.Wei W., Smrcka A.V. Subcellular β-Adrenergic receptor Ssgnaling in cardiac physiology and disease // J. Cardiovasc. Pharmacol. 2022. V. 80. № 3. P. 334.Pathak A., Mrabeti S. β-Blockade for patients with hypertension, ischemic heart disease or heart failure: Where are we now? // Vasc. Health Risk. Manag. 2021. V. 17. P. 337.Nikolajević S.J., Janić M., Šabovič M. Molecular mechanisms responsible for diastolic dysfunction in diabetes mellitus patients // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. № 5. P. 1197.Citerni C., Kirchhoff J., Olsen L.H. et al. Characterization of atrial and ventricular structural remodeling in a porcine model of atrial fibrillation induced by atrial tachypacing // Front. Vet. Sci. 2020. V. 7. P. 179.Wiputra H., Chan W.X., Foo Y.Y. et al. Cardiac motion estimation from medical images: a regularisation framework applied on pairwise image registration displacement fields // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 18510.Dobrev D., Wehrens X.H.T. Calcium-mediated cellular triggered activity in atrial fibrillation // J. Physiology. 2017. V. 595. № 12. P. 4001.Lugenbiel P., Wenz F., Govorov K. et al. Atrial fibrillation complicated by heart failure induces distinct remodeling of calcium cycling proteins // PLoS One. 2015. V. 10. № 3. P. e0116395.Khamssi M., Brodde O.E. The role of cardiac beta1- and beta2-adrenoceptor stimulation in heart failure // J. Cardiovasc. Pharmacol. 1990. V. 16. Suppl 5. P. S133.Tilley D.G., Rockman H.A. Role of β-adrenergic receptor signalling and desensitization in heart failure: new concepts and prospects for treatment // Expert Rev. Cardiovasc. Ther. 2006. V. 4. № 3. P. 417.