УДК: 612,17:612.017.2
Год издания: 2015
Кардиопротективная роль индуцибельной no-синтазы в формировании механизмов адаптации к стрессу
Лазуко С.С.
Рубрики: 76.29.30
Витебский государственный медицинский университет
Тема НИР: «Изучить роль индуцибельной NO-синтазы в развитии адаптационных изменений функциональной активности миокарда и сосудов и разработать фармакологические способы контроля ее активности».
Сроки выполнения НИР: 01.01.2013 г. — 31.12.2014 г.
Научный руководитель: канд. биол. наук, доц. С.С. Лазуко.
Источник финансирования: госбюджет.
Цель - оценить вклад оксида азота, образуемого индуцибельной NO-синтазой, в механизмы изменения тонуса коронарных сосудов и сократительной функции миокарда при адаптации к стрессу.
Эксперименты выполнены на 150 беспородных крысах-самках, распределенных по группам: (1) «контроль»-интактные животные; (2) «контроль+S-MT» - группа животных, которым в течение 8 дней внутрибрюшинно вводили селективный ингибитор индуцибельной no-синтазы (iNOS) S-метилизотиомочевину (S-MT); (3) «адаптация» - группа адаптированных к стрессу животных; (4) «адаптация+стресс» - группа животных, перенесших стресс после предварительной адаптации; (5) «адаптация+S-MT» - группа животных, которым в процессе адаптации внутрибрюшинно вводили (S-MT) (3 мг/кг за 30 мин до начала иммобилизации в воде); (6) «адаптация+стресс+S-MT» - группа животных, перенесших стресс на фоне предварительной адаптации и внутрибрюшинного введения S-MT в течение адаптации; (7) «стресс» - группа животных, перенесших 6-ти часовой иммобилизационный стресс.
Тонус коронарных сосудов и сократительную функцию миокарда изучали на препаратах сердец крыс, изолированных по Лангендорфу. Сердца перфузировали в условиях постоянного потока, при объемной скорости коронарного потока (ОСКП), составлявшей 6, 8, 10 и 15 мл/мин.
Адаптацию к коротким стрессорным воздействиям моделировали по следующей схеме: крысу помещали в пластиковый пенал и погружали вертикально в воду (t=22-23°С) до уровня шеи в первый день на 5 мин, второй день на 10, в третий день на 15 мин, после двухдневного перерыва процедуру повторяли по той же схеме. Через сут животных брали в эксперимент.
Стресс вызывали путем фиксации животных в положении на спине без ограничения подвижности головы в течение 6 ч. По окончании иммобилизации крыс выпускали на 90 мин в клетку, затем брали в эксперимент.
Измерение артериального давления (АД) производили неинвазивным методом при помощи прибора фирмы «Panlab».
Концентрацию стабильных продуктов деградации оксида азота (NO2-/NO3-) определяли спектрофотометрическим методом с использованием реактива Грисса. Концентрацию С-реактивного белка в сыворотке крови устанавливали с помощью диагностического набора C-Reactive Protein (CRP), BioSystems (Испания) по инструкции производителя. Определение экспрессии генов iNOS, eNOS (эндотелиальная NO-синтаза), а также референсных генов Tbp1, Rplp1 и Hprt1 проводили методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ).
времени (ПЦР-РВ). Статистическая обработка полученных результатов проводилась с применением пакета программ Microsoft Excel 2000 и STATISTICA 6.0. Для сравнения двух количественных признаков применялся t критерий Стьюдента. Различия принимали достоверными при значении вероятности ошибки p<0,05. Кроме этого, использовали методы дескриптивной статистики. Результаты представляли в виде среднего арифметического значения и стандартной ошибки (M±m). О достоверности различий между несвязанными выборками судили по критерию Манна-Уитни. Проверку статистических гипотез выполняли при критическом уровне значимости p=0,05.
В сердцах контрольных животных ступенчатое повышение ОСКП приводило к закономерному увеличению коронарного перфузионного давления на 35% - при увеличении ОСКП от 6 до 8 мл/мин, на 33% - при ее увеличении от 8 до 10 мл/мин, и на 75% при увеличении ОСКП от 10 до 15 мл/мин, что свидетельствует о повышении тонуса сосудов сердца. В сердцах крыс, перенесших стресс, коронарное перфузионное давление, при ОСКП (6, 8, 10, 15 мл/мин) было меньше, чем в контроле на 15, 17, 20 и 21%, соответственно (р<0,05). Снижение сопротивления сосудов сердца в группе «стресс», сопровождалось уменьшением как развиваемого внутрижелудочкового давления при всех уровнях ОСКП в среднем на 38% (р<0,05, по сравнению с контрольной группой животных), так и первой производной (dP/dt) при всех уровнях перфузионного давления на 38%-44% (р<0,05), по сравнению с контролем. Эти данные указывают на постстрессорное снижение тонуса коронарных сосудов и сократительной функции миокарда.
В группах животных «адаптация», «адаптация+стресс», «контроль+S-MT» и «адаптация+S-MT» тонус коронарных сосудов и сократительная функция миокарда были выражены в той же степени, что и в группе «контроль». В группе «адаптация+стресс+S-MT» наблюдалось снижение тонуса коронарных сосудов при ОСКП 10 и 15 мл/мин на 15 и 25% соответственно (р<0,05, по сравнению с группой «контроль»), а также уменьшение развиваемого внутрижелудочкового давления при ОСКП 8 мл/мин на 28%, 15 мл/мин - на 41% (р<0,05), и первой производной при ОСКП 10-15 мл/мин (+dP/dt на 17 и 23% соответственно, -dP/dt на 23 и 25% соответственно) (р<0,05) по сравнению с группой «контроль». Следовательно, внутрибрюшинное введение блокатора S-MT в течение адаптации устраняет ее антистрессорный эффект, приводя к постстрессорной гипотонии сосудов сердца.
В группах «адаптация», «адаптация+стресс» системное артериальное давление не отличалось от контрольных показателей. Напротив, внутрибрюшинное введение S-MT в течение адаптации приводило к повышению среднего артериального давления на 11% (р<0,05) по сравнению с контролем. В группе животных «адаптация+стресс+ S-MT» наблюдалось снижение тонуса периферических сосудов на 16%, что было выражено в той же степени, что и при стрессе. Таким образом, блокада индуцибельной NO-синтазы увеличивает тонус периферических сосудов, сопровождающийся ростом системного артериального давления, а после перенесенного стресса приводит к постстрессорной гипотонии сосудов.
Концентрация NO2-/NO3- в плазме крови крыс группы «адаптация» достоверно увеличивалась на 20% по сравнению с контрольным значением, составлявшим 24,2±0,45 мкМ. В группе «адаптация+стресс» концентрация NO2-/NO3- была выражена в той же степени, что и в контроле. В группах «адаптация+S-MT» и «адаптация+стресс+S-MT» концентрация NO2-/NO3- в плазме крови крыс достоверно снижалась на 58 и 38% соответственно по сравнению с контролем.
В группах «адаптация» и «адаптация+стресс» концентрация С-реактивного белка не отличалась от группы «контроль». Концентрация С-реактивного белка в сыворотке крови крыс групп «адаптация+S-MT» и «адаптация+стресс+S-MT» увеличивалась в 2,8 раза, в группе «стресс» в 2 раза.
В гомогенате миокарда крыс группы «адаптация» уровень транскриптов, кодирующих iNOS, был выше в 8,6 раза, а в группе «стресс» в 6 раз. В миокарде крыс группы «адаптация+S-MT» и «адаптация+стресс+S-MT» уровень транскриптов iNOS превышал контрольное значение в 4 раза. Уровень экспрессии гена, кодирующего эндотелиальную NO-синтазу, в миокарде крыс всех исследуемых групп оставался неизменным в условиях статистической погрешности.
Таким образом, адаптация предупреждает постстрессорное снижение тонуса коронарных сосудов, развитие системного воспаления низкой интенсивности. Системная блокада iNOS как при адаптации, так и при ее последующем сочетанием со стрессом сопровождается формированием системного воспаления низкой интенсивности. Монооксид азота, продуцируемый iNOS, наряду с NO, синтезируемым eNOS, имеет важное значение в механизмах формирования адаптации к стрессу.
Область применения: физиология и патология органов кровообращения.
Рекомендации по использованию: результаты, полученные в данной работе, могут быть учтены при разработке новых лекарственных препаратов, с дозируемым образованием iNOS. Такие препараты будут обладать защитным эффектом, реализующимся через NO-зависимые механизмы.
Предложения по сотрудничеству: совместные исследования по данной проблеме.