ДИЕТА-ИНДУЦИРОВАННЫЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ СИНДРОМ НЕ ОКАЗЫВАЕТ ВЛИЯНИЯ НА ПОСТИШЕМИЧЕСКУЮ СОКРАТИТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ МИОКАРДА КРЫСЫ

Основные положения

• Диета-индуцированный метаболический синдром не приводит к нарушению митохондриального дыхания и усугублению нарушений сократительной функции миокарда крыс.
• Сохранность сократительной функции может быть связана с окислением субстратов II комплексом дыхательной цепи митохондрий. Можно предположить, что начальные метаболические изменения доноров не являются значимым препятствием для трансплантации миокарда.

Резюме

Актуальность. Устойчивость тканей к острой ишемии является важной проблемой медицинской науки в целом и трансплантологии в частности. При этом нарушения углеводного и липидного обмена могут быть причиной снижения устойчивости органов к ишемии, а высокая распространенность в популяции подобных нарушений представляет важную проблему сохранности трансплантируемого органа.

Цель. Оценка влияния экспериментального метаболического синдрома (МС) на выраженность сократительной дисфункции миокарда при реперфузии, связи сократимости миокарда при МС с дыханием митохондрий.

Материалы и методы. Исследование выполнено на крысах Вистар. МС моделировали содержанием крыс на высокоуглеводной высокожировой диете 12 недель. Оценку постишемической сократимости миокарда проводили на модели острой коронароокклюзии-реперфузии in vivo эхокардиографически и на модели ишемии-реперфузии изолированного сердца. Митохондрии выделяли дифференциальным центрифугированием из зоны ишемии после острой коронароокклюзии-реперфузии. Оценивали дыхание митохондрий в присутствии малата, пирувата и сукцината.

Результаты. Содержание крыс на диете в течение 12 недель приводило к формированию ожирения, гипертензии, повышению в крови содержания глюкозы, триглицеридов, лептина и адипонектина, то есть к формированию МС. Параметры сокращения миокарда до моделирования ишемии как in vivo, так и на модели изолированного сердца не различались. Митохондрии крыс с МС отличались большей эффективностью дыхания АДФ/О как на NAD⁺-, так и FAD⁺-зависимых субстратах. Острая коронароокклюзия-реперфузия in vivo приводила к снижению сократительной и насосной функции миокарда, подавлению дыхания митохондрий в равной степени в группе контрольных животных и животных с МС. Сходные данные получены на модели изолированного сердца. Установлена обратная корреляционная связь эффективности дыхания митохондрий крыс с МС в присутствии FAD+-зависимого субстрата с величиной конечного систолического объема в поздние сроки реперфузии. Подобной взаимосвязи не наблюдали у крыс контрольной группы.

Заключение. Полученные результаты позволяют предположить, что диета-индуцированный МС не приводит к нарушению митохондриального дыхания и усугублению нарушений сократительной функции миокарда. Сохранность сократительной функции может быть взаимосвязана с окислением субстратов II комплексом дыхательной цепи митохондрий. Можно заключить, что начальные метаболические изменения доноров не являются значимым препятствием для трансплантации миокарда.

1. Cruz C.B.B.V., Hajjar L.A., Bacal F., Lofrano-Alves M.S., Lima M.S.M., Abduch M.C., Vieira M.L.C., Chiang H.P., Salviano J.B.C., da Silva Costa I.B.S., et al. Usefulness of speckle tracking echocardiography and biomarkers for detecting acute cellular rejection after heart transplantation. Cardiovascular Ultrasound 2021; 19(1): 6. doi:10.1186/s12947-020-00235-w.

2. Martin S.S., Aday A.W., Allen N.B., Almarzooq Z.I., Anderson C.A.M., Arora P., Avery C.L., Baker-Smith C.M., Bansal N., Beaton A.Z., et al. 2025 Heart Disease and Stroke Statistics: A Report of US and Global Data From the American Heart Association. Circulation 2025; 151(8): e41–660. doi:10.1161/CIR.0000000000001303.

3. Takeno M., Yasuda S., Otsuka Y., Morii I., Kawamura A., Yano K., Miyazaki S. Impact of Metabolic Syndrome on the Long-Term Survival of Patients With Acute Myocardial Infarction Potential Association With C-Reactive Protein. Circulation Journal 2008; 72(3): 415–9. doi:10.1253/circj.72.415.

4. Ege M.R., Guray U., Bøhmer E., Seljeflot I., Arnesen H., Hoffmann P., Abdelnoor M., Halvorsen S. Comment on: The association between metabolic syndrome and infarct size in patients with acute myocardial infarction. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation 2010; 70(8): 592–592. doi:10.3109/00365513.2010.481819.

5. Thim T., Bentzon J.F., Kristiansen S.B., Simonsen U., Andersen H.L., Wassermann K., Falk E. Size of myocardial infarction induced by ischaemia/reperfusion is unaltered in rats with metabolic syndrome. Clinical Science 2006; 110(6): 665–71. doi:10.1042/CS20050326.

6. Donner D., Headrick J.P., Peart J.N., Du Toit E.F. Obesity improves myocardial ischaemic tolerance and RISK signalling in insulin-insensitive rats. Disease Models & Mechanisms 2013; 6: 457–66. doi:10.1242/dmm.010959.

7. Нарыжная Н.В., Бирулина Ю.Г., Курбатов Б.К., Сиротина М.А., Маслов Л.Н. Возрастные особенности формирования инсулинорезистентности организма и чувствительности к инсулину адипоцитов у крыс при индуцированном метаболическом синдроме. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины 2021;36(3):119-126. doi:10.29001/2073-8552-2021-36-3-119-126.

8. Popov S.V., Mukhomedzyanov A.V., Maslov L.N., Naryzhnaya N.V., Kurbatov B.K., Prasad N.R., Singh N., Fu F., Azev V.N. The Infarct-Reducing Effect of the δ2 Opioid Receptor Agonist Deltorphin II: The Molecular Mechanism. Membranes 2023; 13(1): 63. doi:10.3390/membranes13010063.

9. Prokudina E.S., Naryzhnaya N.V., Mukhomedzyanov A.V., Gorbunov A.S., Zhang Y., Jaggi A.S., Tsibulnikov S.Y., Nesterov E.A., Lishmanov Y.B., Suleiman M.S.S., et al. Effect of Chronic Continuous Normobaric Hypoxia on Functional State of Cardiac Mitochondria and Tolerance of Isolated Rat Heart to Ischemia and Reperfusion: Role of µ and δ2 Opioid Receptors. Physiological Research 2019; 68(6): 909–20. doi:10.33549/physiolres.933945.

10. Clavijo L.C., Pinto T.L., Kuchulakanti P.K., Torguson R., Chu W.W., Satler L.F., Kent K.M., Suddath W.O., Pichard A.D., Waksman R. Metabolic syndrome in patients with acute myocardial infarction is associated with increased infarct size and in-hospital complications. Cardiovascular Revascularization Medicine 2006; 7(1): 7–11. doi:10.1016/j.carrev.2005.10.007.

11. Chen H.H., Wu C.J., Chen Y.C., Tsai C.S., Lin F.J., Yeh H.I. Metabolic syndrome is associated with severe coronary artery disease and poor cardiac outcome in end-stage renal disease patients with acute coronary syndrome. Coronary Artery Disease 2006; 17(7): 593–6. doi:10.1097/01.mca.0000224418.21563.6e.

12. Iglesias Bolaños P., Olivar Roldán J., Peñalver Talavera D., Díaz Guardiola P., Vega Piñero B., Monereo Megías S. Impacto de la obesidad central en la extensión del área de necrosis miocárdica. Endocrinología y Nutrición 2009; 56(1): 4–8. doi:10.1016/S1575-0922(09)70187-1.

13. Kranjčec D., Altabas V. Metabolic syndrome influencing infarct size and heart failure in patients with acute coronary syndrome - Does gender matter? Endocrine Journal 2012; 59(12): 1065–76. doi:10.1507/endocrj.EJ12-0131.

14. Islam M.S., Bari M.A., Paul G.K., Islam M.Z., Rahman M.Z., Hoshneara M., Karim M.A., Nabi M.N., Pandit H. Impact of metabolic syndrome in acute myocardial infarction at hospital. Mymensingh Medical Journal : MMJ 2013; 22(2): 261–6.

15. Traub J., Schürmann P., Schmitt D., Gassenmaier T., Fette G., Frantz S., Störk S., Beyersdorf N., Boivin-Jahns V., Jahns R., et al. Features of metabolic syndrome and inflammation independently affect left ventricular function early after first myocardial infarction. International Journal of Cardiology 2023; 370: 43–50. doi:10.1016/j.ijcard.2022.10.142.

16. Hajsadeghi S., Chitsazan M., Chitsazan M., Haghjoo M., Babaali N., Norouzzadeh Z., Mohsenian M. Metabolic syndrome is associated with higher wall motion score and larger infarct size after acute myocardial infarction. Research in Cardiovascular Medicine 2015; 4(1): 3. doi:10.5812/cardiovascmed.25018.

17. Zhao L.-H., Liu Y., Xiao J.-Y., Wang J.-X., Li X.-W., Cui Z., Gao J. Prognostic Value of Metabolic Syndrome in Patients With Non-ST Elevated Myocardial Infarction Undergoing Percutaneous Coronary Intervention. Frontiers in Cardiovascular Medicine 2022; 9(June): 1–10. doi:10.3389/fcvm.2022.912999.

18. Ermolenko E., Simanenkova A., Voropaeva L., Lavrenova N., Kotyleva M., Minasian S., Chernikova A., Timkina N., Gladyshev N., Dmitriev A., et al. Metformin Influence on the Intestinal Microbiota and Organism of Rats with Metabolic Syndrome. International Journal of Molecular Sciences 2022; 23(12): 6837. doi:10.3390/ijms23126837.

19. Simanenkova A., Minasian S., Karonova T., Vlasov T., Timkina N., Shpilevaya O., Khalzova A., Shimshilashvili A., Timofeeva V., Samsonov D., et al. Comparative evaluation of metformin and liraglutide cardioprotective effect in rats with impaired glucose tolerance. Scientific Reports 2021; 11(1): 6700. doi:10.1038/s41598-021-86132-2.

20. Chandra L., Pandey S., Baral N., Majhi S., Acharya P., Karki P., Shrestha S., Das B. Prevalence of the metabolic syndrome in acute myocardial infarction and its impact on hospital outcomes. International Journal of Diabetes in Developing Countries 2009; 29(2): 52. doi:10.4103/0973-3930.53120.

21. Hohendanner F., Boegner M., Huettemeister J., Zhang K., Dreysse S., Knosalla C., Falk V., Schoenrath F., Just I.A., Stawowy P. Microvascular dysfunction in heart transplantation is associated with altered cardiomyocyte mitochondrial structure and unimpaired excitation-contraction coupling. PLOS ONE 2024; 19(5): e0303540. doi:10.1371/journal.pone.0303540.

22. Akande O., Chen Q., Toldo S., Lesnefsky E.J., Quader M. Ischemia and reperfusion injury to mitochondria and cardiac function in donation after circulatory death hearts - an experimental study. PLOS ONE 2020; 15(12): e0243504. doi:10.1371/journal.pone.0243504.

23. Schneeberger S., Amberger A., Mandl J., Hautz T., Renz O., Obrist P., Meusburger H., Brandacher G., Mark W., Strobl D., et al. Cold ischemia contributes to the development of chronic rejection and mitochondrial injury after cardiac transplantation. Transplant International 2010; 23(12): 1282–92. doi:10.1111/j.1432-2277.2010.01126.x.

24. Rukavina-Mikusic I.A., Rey M., Martinefski M., Tripodi V., Valdez L.B. Temporal evolution of cardiac mitochondrial dysfunction in a type 1 diabetes model. Mitochondrial complex I impairment, and H2O2 and NO productions as early subcellular events. Free Radical Biology and Medicine 2021; 162: 129–40. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2020.11.033.

25. Cao L., Liu C., Ou C., Ma Q., Xu H., Li X., Bao Y., Chen R., Yang Y., Wu M., et al. Impact of pretransplant T2DM on left ventricular deformation and myocardial perfusion in heart transplanted recipients: a 3.0 T cardiac magnetic resonance study. Cardiovascular Diabetology 2024; 23(1): 216. doi:10.1186/s12933-024-02323-x.