Ремоделирование Т-системы кардиомиоцитов крыс при метаболическом синдроме

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сердечная недостаточность различной этиологии, включая диабетическую кардиомиопатию, является общемировой проблемой. Однако особенности патогенеза диабетической кардиомиопатии, включая роль t-трубочек в этом процессе, не до конца изучены. Имеющиеся литературные данные, касающиеся ремоделирования Т-системы в моделях сахарного диабета, порой противоречивы, а изменения t-трубочек в некоторых из них были показаны уже на стадии преддиабета. В связи с этим цель данной работы заключалась в оценке изменений в системе t-трубочек в модели метаболического синдрома. Эксперименты проводились на самцах крыс линии Вистар. Индукция метаболического синдрома у животных экспериментальных групп осуществлялась с использованием высокоуглеводной (ВУ) и комбинированной высокоуглеводной и высокожировой (ВУВЖ) диет длительностью 10 недель. По окончании эксперимента оценивалась масса животных, масса абдоминального жира и масса сердца, также проводили глюкозотолерантный тест. Структура Т-системы исследовалась с применением конфокальной микроскопии на изолированных сердцах, окрашенных DI-8-ANEPPS. Крысы на ВУВЖ-диете развивали более тяжелый метаболический синдром: масса тела, абдоминального жира, уровень глюкозы в крови натощак были достоверно выше у этих животных, чем у контрольных. Также были выявлены признаки глюкозотолерантности в глюкозотолерантном тесте. Крысы на ВУ-диете характеризовались развитием умеренного метаболического синдрома, проявлявшегося лишь в увеличении массы абдоминального жира. Признаки ремоделирования системы t-трубочек также были выявлены лишь в группе на ВУВЖ-диете: они проявлялись достоверным повышением величины среднего интервала между рядами t-трубочек. Это отличается от результатов, полученных ранее на модели диабета и преддиабета 1-го типа. Таким образом, можно заключить, что изменения Т-системы в кардиомиоцитах крыс появляются уже на стадии метаболического синдрома, вызванного ВУВЖ-диетой, и аналогичны изменениям, описанным для диабета 2-го типа, но отличаются от изменений при диабете и преддиабете 1-го типа, что может указывать на различные пути патогенеза диабетической кардиомиопатии в различных типах диабета.

Об авторах

А. В. Степанов

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: botanik2407@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Ю. А. Филиппов

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: botanik2407@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Л. И. Пестрякова

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: botanik2407@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

О. Ю. Карнишкина

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: botanik2407@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Панов

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: botanik2407@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

М. Г. Добрецов

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: botanik2407@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Pásek M, Brette F, Nelson A, Pearce C, Qaiser A, Christe G, Orchard CH (2008) Quantification of t-tubule area and protein distribution in rat cardiac ventricular myocytes. Prog Biophys Mol Biol 96: 244–257. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2007.07.016
  2. Hong T, Shaw RM (2017) Cardiac T-Tubule Microanatomy and Function. Physiol Rev 97: 227–252. https://doi.org/10.1152/physrev.00037.2015
  3. Setterberg IE, Le C, Frisk M, Perdreau-Dahl H, Li J, Louch WE (2021) The Physiology and Pathophysiology of T-Tubules in the Heart. Front Physiol 12: 718404. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.718404
  4. Crocini C, Coppini R, Ferrantini C, Yan P, Loew LM, Tesi C, Cerbai E, Poggesi C, Pavone FS, Sacconi L (2014) Defects in T-tubular electrical activity underlie local alterations of calcium release in heart failure. Proc Natl Acad Sci USA 111: 15196–15201. https://doi.org/10.1073/pnas.1411557111
  5. Song L-S, Sobie EA, McCulle S, Lederer WJ, Balke CW, Cheng H (2006) Orphaned ryanodine receptors in the failing heart. Proc Natl Acad Sci USA 103: 4305–4310. https://doi.org/10.1073/pnas.0509324103
  6. Louch WE, Mørk HK, Sexton J, Strømme TA, Laake P, Sjaastad I, Sejersted OM (2006) T-tubule disorganization and reduced synchrony of Ca2+ release in murine cardiomyocytes following myocardial infarction. J Physiol 574: 519–533. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2006.107227
  7. Heinzel FR, Bito V, Biesmans L, Wu M, Detre E, von Wegner F, Claus P, Dymarkowski S, Maes F, Bogaert J, Rademakers F, D’hooge J, Sipido K (2008) Remodeling of T-tubules and reduced synchrony of Ca2+ release in myocytes from chronically ischemic myocardium. Circ Res 102: 338–346. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.107.160085
  8. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990–2017: A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 – PubMed. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30496104/. Accessed 15 Oct 2024
  9. Kannel WB, Hjortland M, Castelli WP (1974) Role of diabetes in congestive heart failure: The Framingham study. Am J Cardiol 34: 29–34. https://doi.org/10.1016/0002-9149(74)90089-7
  10. Tousoulis D, Oikonomou E, Siasos G, Stefanadis C (2014) Diabetes Mellitus and Heart Failure. Eur Cardiol Rev 9: 37–42. https://doi.org/10.15420/ecr.2014.9.1.37
  11. Rutter MK, Parise H, Benjamin EJ, Levy D, Larson MG, Meigs JB, Nesto RW, Wilson PWF, Vasan RS (2003) Impact of glucose intolerance and insulin resistance on cardiac structure and function: Sex-related differences in the Framingham Heart Study. Circulation 107: 448–454. https://doi.org/10.1161/01.cir.0000045671.62860.98
  12. Stølen TO, Høydal MA, Kemi OJ, Catalucci D, Ceci M, Aasum E, Larsen T, Rolim N, Condorelli G, Smith GL, Wisløff U (2009) Interval training normalizes cardiomyocyte function, diastolic Ca2+ control, and SR Ca2+ release synchronicity in a mouse model of diabetic cardiomyopathy. Circ Res 105: 527–536. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.109.199810
  13. Frisk M, Le C, Shen X, Røe ÅT, Hou Y, Manfra O, Silva GJJ, van Hout I, Norden ES, Aronsen JM, Laasmaa M, Espe EKS, Zouein FA, Lambert RR, Dahl CP, Sjaastad I, Lunde IG, Coffey S, Cataliotti A, Gullestad L, Tønnessen T, Jones PP, Altara R, Louch WE (2021) Etiology-Dependent Impairment of Diastolic Cardiomyocyte Calcium Homeostasis in Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. J Am Coll Cardiol 77: 405–419. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2020.11.044
  14. Ward M-L, Crossman DJ (2014) Mechanisms underlying the impaired contractility of diabetic cardiomyopathy. World J Cardiol 6: 577. https://doi.org/10.4330/wjc.v6.i7.577
  15. Kubasov IV, Bobkov DE, Stepanov AV, Sukhov IB, Chistyakova OV, Dobretsov MG (2020) Evaluation of the T-system of Rat Cardiomyocytes During Early Stages of Streptozotocin-Induced Diabetes. Russ J Physiol 106(9): 1098–1108. https://doi.org/10.31857/S0869813920090046
  16. Stepanov AV, Dobretsov MG, Novikova EV, Filippov YuA, Kubasov IV (2023) Remodeling of Extracellularly Recorded Action Potentials of Rat Heart Subepicardial Cardiomyocytes after Ischemia Reperfusion Injury. J Evol Biochem Physiol 59: 1497–1509. https://doi.org/10.1134/S0022093023050046
  17. Rodríguez-Correa E, González-Pérez I, Clavel-Pérez PI, Contreras-Vargas Y, Carvajal K (2020) Biochemical and nutritional overview of diet-induced metabolic syndrome models in rats: What is the best choice? Nutr Diabetes 10: 1–15. https://doi.org/10.1038/s41387-020-0127-4
  18. Beulens J, Rutters F, Rydén L, Schnell O, Mellbin L, Hart HE, Vos RC (2019) Risk and management of pre-diabetes. Eur J Prev Cardiol 26: 47–54. https://doi.org/10.1177/2047487319880041
  19. Richter B, Hemmingsen B, Metzendorf M-I, Takwoingi Y (2018) Development of type 2 diabetes mellitus in people with intermediate hyperglycaemia. Cochrane Database Syst Rev 10: CD012661. https://doi.org/10.1002/14651858.CD012661.pub2
  20. Kang SY, Kim YS (2022) Relationships between fasting glucose levels, lifestyle factors, and metabolic parameters in Korean adults without diagnosis of diabetes mellitus. J Diabetes 14: 52–63. https://doi.org/10.1111/1753-0407.13238
  21. Bub G, Camelliti P, Bollensdorff C, Stuckey DJ, Picton G, Burton RA, Clarke K, Kohl P (2010) Measurement and analysis of sarcomere length in rat cardiomyocytes in situ and in vitro. Am J Physiol – Heart Circ Physiol 298: H1616. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00481.2009
  22. Cosentino F, Grant PJ, Aboyans V, Bailey CJ, Ceriello A, Delgado V, Federici M, Filippatos G, Grobbee DE, Hansen TB, Huikuri HV, Johansson I, Jüni P, Lettino M, Marx N, Mellbin LG, Östgren CJ, Rocca B, Roffi M, Sattar N, Seferović PM, Sousa-Uva M, Valensi P, Wheeler DC, ESC Scientific Document Group (2020) 2019 ESC Guidelines on diabetes, pre-diabetes, and cardiovascular diseases developed in collaboration with the EASD. Eur Heart J 41: 255–323. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehz486
  23. Abudureyimu M, Luo X, Wang X, Sowers JR, Wang W, Ge J, Ren J, Zhang Y (2022) Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) in type 2 diabetes mellitus: From pathophysiology to therapeutics. J Mol Cell Biol 14: mjac028. https://doi.org/10.1093/jmcb/mjac028
  24. Russell J, Du Toit EF, Peart JN, Patel HH, Headrick JP (2017) Myocyte membrane and microdomain modifications in diabetes: Determinants of ischemic tolerance and cardioprotection. Cardiovasc Diabetol 16: 155. https://doi.org/10.1186/s12933-017-0638-z
  25. Seferović PM, Paulus WJ (2015) Clinical diabetic cardiomyopathy: A two-faced disease with restrictive and dilated phenotypes. Eur Heart J 36: 1718–1727, 1727a–1727c. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehv134

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025