ГЕМІН, МОНООКСИД ВУГЛЕЦЮ ТА ЙОГО ДОНОР ВПЛИВАЮТЬ НА МЕТАБОЛІЗМ ІЗОЛЬОВАНОГО СЕРЦЯ В УМОВАХ ІШЕМІЇ-РЕПЕРФУЗІЇ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2021.02.140Keywords:
аспартатамінотрансфераз, гемоксигеназа, глюкоза, електрокардіограма, ізольоване серце, кальцій, CORM-2Abstract
Гемоксигенази виконують важливу роль у захисті клітин від стресорних впливів, забезпечують внутрішньоклітинний катаболізм гемвмісних білків. Активність гемоксигеназ обумовлює утворення ендогенного монооксиду вуглецю (СО). Як відомо, у невеликих кількостях СО активує розчинну гуанілатциклазу тим самим виконуючи цитопротекторну та антиапоптичну функції. На сьогодні перспективним для вивчення впливу на організм є сполуки-донори СО, які можна використовувати як протизапальні, антиапоптичні препарати. Особливої уваги заслуговує їхня дія на серцево-судинну систему. Метою дослідження було провести порівняльний вплив індуктору гемоксигенази-1, газоподібного СО та сполуки-донору СО на метаболізм ізольованого серця в умовах ішемії-реперфузії. На лабораторних мишах досліджували вплив ін’єкції індуктора гемоксигенази (геміну), донора СО (CORM-2) та розчиненого протягом 30 хв СО у перфузійному розчині Кребса-Хензелейта. Для виявлення впливу досліджуваних сполук на серце проводили ретроградну перфузію ізольованих сердець (із періодами перфузії-ішемії-реперфузії). Під час перфузії реєстрували електрограму серця, об’ємну швидкість коронарного потоку, у відтікаючому від серця розчині визначали вміст глюкози, кальцію, креатиніну та аспартатамінотрансферази (АсАт), з’ясовували ступінь ішемічного ушкодження. Стимуляція гемоксигенази-1 геміном не призводила до значних коливань у споживанні глюкози міокардом у період до ішемії та на початку реперфузії, рівень аспартатамінотрансферази не підвищувався у період перфузії та на початку реперфузії, був стабільним інтервал R-R під час перфузії та ішемії. Проте, наприкінці реперфузії відбувалося депонування кальцію міокардом, збільшувався рівень креатиніну. Перфузійний розчин із СО проявляв вазодилататорний ефект, із CORM-2 – вазоконстрикторний. СО також спричиняв депонування Са2+ наприкінці реперфузії. CORM-2 навпаки – призводив до його вивільнення. СО знижував рівень креатиніну у перфузійному розчині, CORM-2 підвищував його рівень лише на початку реперфузії. СО та CORM-2 не посилювали вивільнення АсАт. СО на початку перфузії та під час ішемії знижував амплітуду зубця R, хоча у період реперфузії відбувалося його посилення, вкорочення інтервалу R-R. CORM-2 подовжував інтервал. СО та CORM-2 зменшували площу ішемічного ушкодження міокарду.
References
Abraham N.G., Lavrovsky Y., Schwartzman M.L., Stoltz R.A., Levere R.D., Gerritsen M.E., Shibahara S., Kappas A. Transfection of the human heme oxygenase gene into rabbit coronary microvessel endothelial cells: protective effect against heme and hemoglobin toxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 1995. No 92(15). P. 6798-6802. doi: 10.1073/pnas.92.15.6798
Beschasnyi S.P., Hasiuk O.M. The effect of carbon mon-oxide’s donor CORM-2 on erythrocyte aquaporins. World of Medicine and Biology. 2021. No 17(76). P. 167-173.
Ding B. et al. The coordinated increased expression of biliverdin reductase and heme oxygenase-2 promotes cardiomyocyte survival: a reductase-based peptide coun-ters β-adrenergic receptor ligand-mediated cardiac dys-function. FASEB J. 2011. No 25(1). P. 301-313. doi: 10.1096/fj.10-166454
Frei B., Stocker R., Ames B.N. Antioxidant defenses and lipid peroxidation in human blood plasma. Proc Natl Acad Sci U S A. 1988. No 85(24). P. 9748-9752. doi: 10.1073/pnas.85.24.9748
Morita T. et al. Smooth muscle cell-derived carbon mon-oxide is a regulator of vascular cGMP. Proc Natl Acad Sci U S A. 1995. No 92(5). P. 1475-1479. doi: 10.1073/pnas.92.5.1475
Müllebner A. et al. Heme degradation by heme oxygenase protects mitochondria but induces ER stress via formed bilirubin. Biomolecules. 2015. No5(2). P. 679-701. doi: 10.3390/biom5020679
Ndisang J.F., Zhao W., Wang R. Selective regulation of blood pressure by heme oxygenase-1 in hypertension. Hypertension. 2002. No 40(3). P. 315-321. doi: 10.1161/01.hyp.0000028488.71068.16
Neely J.R. et al. Effects of ischemia on function and me-tabolism of the isolated working rat heart. Am J Physiol. 1973. No 225(3). P. 651-658. doi: 10.1152/ajplegacy.1973.225.3.651
Omura S. et al. Effects of genetic ablation of bach1 upon smooth muscle cell proliferation and atherosclerosis after cuff injury. Genes Cells. 2005. No 10(3). P. 277-285. doi: 10.1111/j.1365-2443.2005.00832.x
Otterbein L. et al. Mechanism of hemoglobin-induced protection against endotoxemia in rats: a ferritin-independent pathway. Am J Physiol. 1997. No 272(2 Pt 1). P. L268-L275. doi: 10.1152/ajplung.1997.272.2.L268
Otterbein L., Sylvester S.L., Choi A.M. Hemoglobin pro-vides protection against lethal endotoxemia in rats: the role of heme oxygenase-1. Am J Respir Cell Mol Biol. 1995 Nov;13(5):595-601. doi: 10.1165/ajrcmb.13.5.7576696
Otterbein L.E. Carbon monoxide has anti-inflammatory effects involving the mitogen-activated protein kinase pathway. Nat Med. 2000. No 6(4). P. 422-428. doi: 10.1038/74680
Poss K.D., Tonegawa S. Heme oxygenase 1 is required for mammalian iron reutilization. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997. No 94(20). P. 10919-10924. doi: 10.1073/pnas.94.20.10919
Ryter S.W., Otterbein L.E., Morse D., Choi A.M. Heme oxygenase/carbon monoxide signaling pathways: regula-tion and functional significance. Mol Cell Biochem. 2002. No 1-2. P. 249-263. doi: 10.1023/A:1015957026924
Sarady J.K. et al. Carbon monoxide modulates endotoxin-induced production of granulocyte macrophage colony-stimulating factor in macrophages. Am J Respir Cell Mol Biol. 2002. No 27(6). P. 739-745. doi: 10.1165/rcmb.4816
Sarady-Andrews J.K. et al. Biliverdin administration pro-tects against endotoxin-induced acute lung injury in rats. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2005. No 289(6). P. L1131-L1137. doi: 10.1152/ajplung.00458.2004
Weis N. et al. Heme oxygenase-1 contributes to an alterna-tive macrophage activation profile induced by apoptotic cell supernatants. Mol Biol Cell. 2009. No 20(5):1280-1288. doi: 10.1091/mbc.e08-10-1005
Wen Y.T. et al. Heatstroke effect on brain heme oxygen-ase-1 in rats. Int J Med Sci. 2015. No 12(9). P. 737-741. doi: 10.7150/ijms.12517
Wiesel P. et al. Endotoxin-induced mortality is related to increased oxidative stress and end-organ dysfunction, not refractory hypotension, in heme oxygenase-1-deficient mice. Circulation. 2000. No 102(24). P. 3015-3022. doi: 10.1161/01.cir.102.24.3015
