CARDIOPROTECTIVE EFFECTS OF RESVERATROL IN ISCHEMIC AND REPERFUSION MYOCARDIAL INJURY

Cover Page

Abstract


The article presents the results of studies of the effect of distant preconditioning by creating short-term limb ischemia and pharmacologic preconditioning of resveratrol on the size of myocardial necrosis and the level of troponin I in serum after ischemia-reperfusion. Established a comparable protective effect as distant and pharmacological preconditioning. Possible mechanisms of the protective effect of pharmacological preconditioning during ischemia/reperfusion. Preconditioning of the heart by resveratrol provides cardioprotection, as evidenced by the reduction in the size of the area of myocardial necrosis. Cardioprotection resveratrol was completely abolished as N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), and aminoguanidine (AG), which show that resveratrol provides cardioprotection type of ischemic preconditioning by nitric oxide synthase (NOS).

В настоящее время в современной кардиофармакологии продолжается поиск новых эффективных методов защиты миокарда от ишемического и реперфузионного повреждения. Помимо фармакологических кардио-протекторных средств, важное внимание привлечено к феномену ишемического прекондиционирования (ИП) миокарда [1, 9, 12]. Реализация кардиопротекции ишемического прекондицио-нирования опосредуется через два окна: во-первых, раннее или классическое пре-кондиционирование продолжительностью до 3-4 ч и позднее ишемическое прекон-диционирование продолжительностью от 1 до 3-4 дней [8]. В последнее время многочисленные экспериментальные исследования посвящены изучению кардиопротекторных свойств ресвератрола (3, 5, 4'-тригид-рокси-транс-стильбен), который, является природным фенольным соединением со держащимся в вине и кожуре винограда [10]. Известны его гиполипидемическая, антиоксидантная, эстрогенная, антиагре-гационная активности, есть результаты по изучению кардиопротективной активности в опытах in vitro. Показана эффективность ресвератрола для защиты почек, сердца и мозга от ишемического-репер-фузионного повреждения [9]. В клетках почек, ресвератрол оказывает свое защитное действие через активацию синтеза оксида азота (NO) [11]. Проверка гипотезы о кардиопротек-тивной активности ресвератрола, реализуемой через механизмы прекондиционирова-ния явилась целью настоящей работы. Материалы и методы Изучение выживаемости ишемизированного миокарда было проведено на 66-и лабораторных кроликах массой 2-2,5 кг. Инфаркт миокарда воспроизводился на наркотизированных животных (хлорал 30 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2015 г. гидрат 300 мг/кг), находящихся на управляемом дыхании, путем перевязки нисходящей ветви левой коронарной артерии на уровне нижнего края ушка левого предсердия (60 мин) с последующей реперфузией (90 мин). Поперечные срезы миокарда производили через каждые 0,8 см, начиная с уровня 0,8 см ниже места наложенной лигатуры. Срезы миокарда помещали в емкость содержащую фосфатный буфер (рН 7,4) и 1 мг/мл трифенилтетразо-лия хлорида для образования красного формазана [2, 3, 4, 5]. Подсчет площадей интактного и некротизированного миокарда левого желудочка производили на каждом из четырех срезов с помощью попик-сельного анализа в программе Adobe Photoshop 9.0. Уровень Troponin I (TnI) определяли на иммунофлуоресцентном приборе Triage Meter Pro (Biosite, США). Ишемическое прекондиционирова-ние осуществляли путем 5 минутного прекращения кровотока в лигированной коронарной артерии за 30 минут до тотальной ишемии миокарда. Дистантное ишемическое прекондиционирование (ДИП) осуществляли путем наложения жгута на верхнюю треть бедра на 10 минут, с последующей 20 минутной реперфузией и воспроизведением модели инфаркта на 60 минут. Фармакологическое прекондицио-нирование осуществляли с помощью внутривенного введение в маргинальную вену уха кролика ресвератрола в дозе 2 мг/кг. Анализаторы: L-NAME в дозе 25 мг/кг (блокатор индуцибельной (iNOS) и эндотелиальной (eNOS) NO-cинтазы), гли-бенкламид (блокатор КАТФ-каналов) в дозе 0,4 мг/кг, аминогуанидин (блокатор инду-цибельной (iNOS) в дозе 100 мг/кг [6, 7]. Результаты и их обсуждение Наложение лигатуры на нисходящую ветвь левой коронарной артерии в контрольной группе приводило к развитию некроза миокарда левого желудочка, размер которого составил 27,3±1,2%. Применение ДИП, фармакологического прекондиционирования путем внутри-брюшинного введения ресвератрола привело к достоверному уменьшению площади некротизированного миокарда и составило 9,4±0,5%, 15,2±0,8% соответственно. Блокада еNOS и iNOS на фоне моделирования ишемии/реперфузии, применения ресвератрола, ДИП привела к нивелированию противоишемических эффектов. Величина зоны некроза в группе животных, получавших L-NAME и ресве-ратрол составила 24,1±1,3%, получавших L-NAME и ДИП - 25,3±0,8%, аминогуа-нидин и ресвератрол - 26,6±1,9%, амино-гуанидин и ДИП - 22,8±2,0%. При блокаде АТФ-зависимых калиевых каналов величина зоны некроза в группе животных, получавших глибенкламид и ресве-ратрол - 28,5±1,3%, глибенкламид и ДИП - 24,2±1,5%. Уровень тропонина, как и предполагалось, изменяется с размером площади некроза миокарда левого желудочка (табл. 1). Исходя из результатов экспериментов, дистантное ишемическое преконди-ционирование, фармакологическое пре-кондиционирование ресвератролом обладают в равной степени выраженным кар-диопротекторным действием. Кратковременная ишемия миокарда инициирует каскад определенных биохимических процессов в кардиомиоцитах. Эти процессы направлены на защиту миокарда от повреждений, связанных с его ишемизацией. Благодаря этому короткому, но эффективному «курсу закаливания» миокард становится подготовленным к последующей ишемии, в связи, с чем он гораздо более успешно защищается от агрессивных факторов, обусловленных ухудшением питания и оксигена-ции сердца. Этот физиологический феномен, названный «ишемическим прекон-диционированием», был открыт не так давно, но уже привлек к себе внимание множества ученых. В случае острой ишемии этот механизм может предотвратить развитие инфаркта миокарда, а если последний все же происходит, ишемическое прекондиционирование обеспечивает меньшие размеры инфаркта, уменьшает вероятность появления аритмии, предохраняет от значительных нарушений функций миокарда левого желудочка, а также уменьшает повреждения миокарда, 31 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2015 г. Таблица 1 Влияниерезвератрола (2 мг/кг) в/в и дистантного ишемического прекондиционирования на размер зоны некроза и уровнь Тропонина I при острой коронарооклюзии (60 мин) с последующей реперфузией (90 мин.) у наркотизированных кроликов (M± m; в % от массы левого желудочка; n=6) Группа % некроза Уровень тропонина I, нг/мл Контроль (инфаркта миокарда) 27,3±1,2 16,26±1,9 КО/реперфузия + дистантное прекондиционирование 9,4±0,5* 4,9±1,3* КО/реперфузия + ресвератрол (2 мг/ кг) 15,2±0,8* 5,24±1,1* КО/реперфузия + дистантное прекондиционирование + ресвератрол (2 мг/ кг) 9,4±0,5* 4,9±1,3* КО/реперфузия + L-NAME + дистантное прекондиционирование 23,5±1,2 14,15±1,2 КО/реперфузия + L-NAME + ресвератрол (2 мг/ кг) 24,1±1,3 17,11±1,2 КО/реперфузия + аминогуанидин (100 мг/кг) + дистантное прекондиционирование 22,8±2,0 14,11±1,2 КО/реперфузия + аминогуанидин (100 мг/кг) + ресвератрол (2 мг/ кг) 26,6±1,9 15,45±1,2 КО/реперфузия + глибенкламид (0,4 мг/кг) + дистантное прекондиционирование 24,2±1,5 16,34±1,8 КО/реперфузия + глибенкламид (0,4 мг/кг) + резвератрол (2 мг/ кг) 28,5±1,3 16,95±1,8 Примечание: КО/реперфузия - коронарооклюзия нисходящей ветви левой коронарной артерии на уровне ушка (60 мин) с последущей реперфузией (90 мин); ИП-ишемическое прокондиционирование (5 мин); ДИП-дистантное ишемическое преконди-ционирование (10 мин) верхней трети бедра; *р < 0,05 - в сравнении с контролем; # р < 0,05 - в сравнении с серией без фармакологического анализатора связанные с реперфузией. К механизмам реализации кардиопротективного действия ресвератрола [6] можно отнести: ан-тиоксидантный, противовоспалительный, повышающий активность ферментов NOS, стимулирующих ангиогенез. Но один из самых обсуждаемых механизмов - это эффект, опосредованный через пре-кондиционирование. Каким образом ишемия может сыграть прекондициони-рующее, то есть «подготавливающее», действие? Во время кратковременного ишемического эпизода кардиомиоциты начинают выделять аденозин и брадики-нин, что, в свою очередь, вызывает активацию универсального внутриклеточного мессенджера - протеинкиназы С. Под ее действием АТФ-зависимые калиевые каналы гладкомышечных клеток сосудов и кардиомиоцитов, закрытые в норме, открываются. За счет этого происходит защитное укорочение сердечных потенциалов действия. Такой эффект имеет энергосберегающее значение, и при возникновении в ближайшее время повторной ишемии миокарда отмечается снижение его метаболической активности, уменьшение скорости распада АТФ, замедление гликогенолиза и снижение скорости нарастания внутриклеточного ацидоза. Благодаря всему этому миокард лучше переносит ишемию, в том числе более длительную и выраженную. Как видно из нашего исследования, АТФ-зависимые калиевые каналы являются важным эффекторным звеном в реализации цитопротекторного действия как дистантного прекондиционирования, так и ресвератрола. Оксид азота играет важную роль в реализации кардиопротектор-ных эффектов ресвератрола. И в том и другом случае синтез его осуществляется за счет активации индуцибельной N0-синтазы, однако в механизме цитопротекции большое значение имеет эндотелиальная Ш-синтаза, выполняющая, по всей вероятности, триггерную роль. Доказанная способность ресвератрола активировать протеинкиназы [2] позволяет предположить их триггерную роль в про 32 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2015 г. цессе реализации эффектов фармакологического прекондиционирования. Вышеизложенное подтверждает наше предположение о том, что ресвератрол является триггером ишемического прекондицио-нирования и может вызывать фармакологическое прекондиционирование, а реализация естественных механизмов защиты от ишемии осуществляется за счет активации АТФ-зависимых калиевых каналов и биосинтеза оксида азота, фармакологических миметиков прекондицио-нирования, индуцирующих воспроизводимый и стабильный кардиопротектив-ный ответ и в то же время лишенных серьезных побочных эффектов. Выводы 1. Проведение дистантного ишемического прекондиционирования, введение ресвератрола достоверно, относительно контрольной группы животных, уменьшает распространенность зоны некроза миокарда левого желудочка. 2. АТФ-зависимые калиевые каналы являются эффекторным звеном в механизме цитопротекторного действия как дистантного ишемического прекондициониро-вания так и ресвератрола на модели коро-нарооклюзионного инфаркта миокарда. 3. Блокада эндотелиальной и инду-цибельной NO-синтазы нивелирует цито-протекторный эффект рекомбинантного ресвератрола на модели коронарооклюзи-онного инфаркта миокарда, доказывает роль оксида азота в реализации эффектов прекондиционирования.

L M Danilenko

Email: Danilenko_L@bsu.edu.ru

M V Pokrovsky

Email: mpokrovsky@yandex.ru

  1. Даниленко Л.М. Противовоспалительные эффекты дистантного ишемического прекондиционирования в сочетании с рекомбинантным эритропо-этином / Л.М. Даниленко, М.В. Покровский, О.О. Новиков // Научные ведомости БелГУ. Сер. Медицина. Фармация. - 2011. - № 4, вып. 13/2. - С. 49-53.
  2. Даниленко Л.М. Тригерный механизм противоишемического действия эри-тропоэтина и ресвератрола / Л.М. Даниленко, М.В. Покровский, О.О. Новиков // Научные ведомости БелГУ. Сер. Медицина. Фармация. - 2012. -№ 10, вып. 18/2. - С. 138-142.
  3. Колесник И.М. Дистантное и фармакологическое прекондиционирование -новые возможности стимуляции неоваскулогенеза / И.М. Колесник, М.В. Покровский, О.С. Гудырев // Кубанский научный медицинский вестник. -2010. - № 6. - С. 56-58.
  4. Коркушко О.В. Эндотелиальная дисфункция / О.В. Коркушко В.Ю. Лишневская // Кровообіг та гемостаз. -2003. - № 2. - С. 4-15.
  5. Покровский М.В Методические подходы для количественной оценки развития эндотелиальной дисфункции при L-NAME-индуцированной модели дефицита оксида азота в эксперименте / М.В. Покровский, В.И. Кочкаров, Т.Г. Покровская // Кубанский научный медицинский вестник. - 2006. - № 10. - С. 72-77.
  6. Agnes А. A common mechanism in the protective effects of preconditioning, cardiac pacing and physical exercise against ischemia and reperfusion-induced arrhythmias / А. Agnes, А. Parratt J.R. // Exp. Clin. Cardiol. - 2005. - Vol. 10, № 3. - P. 200-205.
  7. Donnely R. Cardiac troponins: IT upgrade for the heart / R. Donnely, M.W. Millar-Craig // Lancet. - 1998. - Vol. 351, № 9102. - P. 537-539.
  8. Dipak K.D. Resveratrol in Cardioprotection: A Therapeutic Promise of Alternative Medicine / K.D. Dipak., М. Nilanjana // Molecular Interventions. - 2006. -Vol. 6. - P. 36-47.
  9. Ignatowicz E.W. Resveratrol, a natural chemopreventive agent against degenerative diseases / E.W. Ignatowicz, Baer-Dubowska // Pol. J. Pharmacol. - 2001. -Vol. 53. - P. 557-569.
  10. Constans J. Conri С. Circulating markers of endothelial function in cardiovascular disease / J. Constans, С. Conri // Clin. Chim. Acta. - 2006. - Vol. 368, № 1-2. -P. 33-47.
  11. Kuriyama H. Pharmacological and physiological significance of ion channels and factors that modulate them in vascular tissues / H. Kuriyama, K. Kitamura, H. Nabata // Pharmacol. Rev. - 1995. -Vol. 47. - P. 387-573.
  12. Preconditioning and postconditioning: the essential role of the mitochondrial permeability transition pore / S.Y. Lim [et al.] // Cardiovasc Res. - 2007. - Vol. 75, № 3. - P. 530-535.
  13. Sato M. Myocardial protection by proty-kin, a novel extract of trans-resveratrol and emodin / M. Sato, G. Maulik, D.K. Bagchi // Free Radic. Res. - 2000. - Vol. 32. - P. 135-144.

Views

Abstract - 211

PDF (Russian) - 167

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2015 Danilenko L.M., Pokrovsky M.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies