Механизмы прооксидантно-индуцированного повреждения миокарда на ранней стадии острой ишемии, осложненной нарушениями ритма сердечной деятельности Кондратьев, Александр Юрьевич

Введение к работе

- 1 -

Актуальность темы

Профилактика и лечение аритмических осложнений ишемической болезни сердца и, в особенности, острого инфаркта миокарда в настоящее время остается одной из актуальных проблем практической и экспериментальной кардиологии.

Важность проблемы объясняется значительным процентом смертности больных, у которых течение инфаркта миокарда осложняется нарушениями ритма сердца. По данным М.Я. Руда и А.П. Зыско (1977) предсердная экстрасистолия наблюдается у 20- 25%, а желудочковая экстрасистолия у 70- 90 % больных острым инфарктом миокарда. Среди пациентов, выживших после перенесения фибрилляций в условиях клиники, в течении года от 30% до 40% повторно доставляются в стационар (Surawicz В., 1989).

Другой аспект проблемы связан с тем, что,несмотря на обилие фармакологических средств, клиника по-прежнему нуждается в новых более сильных и универсальных препаратах. В этом плане изучение принципиальных патобиохимических закономерностей развития ишеми-ческого процесса является фундаментальной базой для развития теоретической кардиологии и экспериментальной фармакологии. На сегодня внимание исследователей привлечено к процессам перекисного окисления липидов и их роли в патогенезе ишемического повреждения миокарда (Биленко М.В.., 1989; Меерсон Ф.З., 1984).

Дискутируется участие прооксидантной системы ксантиноксидазы в инициации процессов образования свободных радикалов кислорода (Биленко М.В.., 1989; Parcks D.A., Granger P.N., 1984). Исследуется роль ионов Са²⁺ в ишемическом повреждении миокарда и аритмических осложнениях (Антипенко А.Е., Калинский М.И., Лызлова

- 2 -C.H., 1992; Сауля А.И., Меерсон Ф..5., 1990) В связи с этим активно изучаются механизмы и источники поступления ионов Са²⁺ в ишемиаированные клетки, среди которых значительное число работ посвящено структурам сарколеммы и саркоплазматического ретикулу-ма . Соответственно изучению процессов переписного окисления большой интерес представляют изменения антиоксидантних систем миокарда и, в особенности, глутатион-зависимого пула, как наиболее мобильного и подверженного изменениям при ишемическом процессе (Chambers D.E. et al., 1985; Кулинскии В.И., Колесниченко Л. С, 1990).

Однако в литературе представлении немногочисленные исследования, где изучались механизмы прооксидантно-обусловленного повреждения транспорта Са²⁺ (Архипенко Ю.В. и соавт.,1983; Каган В.Е. и соавт., 1983) саркоплазматическим ретикулумом, в особенности, с участием системы ксантиноксидазы (Suzuki Y.J., Ford в. P., 1991) Фактически не освещены вопросы о связи метаболизма глутатионов с динамикой внутриклеточного пула Са²⁺, в том числе, в условиях генерации свободных радикалов кислорода. В то же время динамика активности ксантиноксидазы, содержания глутатионов и активности систем транспорта Са²⁺ при ишемическом процессе ( Hearse D.J. et al., 1986; Ferrary R., Ceconi C., Curello S. et al., 1991; Фролькис P.А. и соавт., 1986). позволяет предполагать, что изменения в этих метаболических системал могут определять тяжесть течения ишемического процесса и характер нарушений ритма сердечной деятельности. Изучение этих закономерностей позволило бы приблизиться к пониманию генеза ишемического повреждения и расширить поиск средств, направленных на предупреждение развития и коррекцию патобиохимических нарушений.

С учетом сказанного, целью настоящей работы явилось изучение молекулярных механизмов прооксидантно- индуцированных изменений метаболизма глутатиона и функциональных характеристик сердечного ретикулума как биохимических детерминант тяжести поражения миокарда при ишемическом повреждении в связи с динамикой и выраженностью нарушений ритма сердечной деятельности.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решались следующие задачи :

1. Исследовать вызванные ишемией миокарда изменения в системах эндогенных тиолов, прооксидантноактивной формы ксантинокси-дазы и транспорте кальция саркоплазматическим ретикулумом в их взаимосвязи с возникновением и динамикой аритмогенного периода острой ишемии.

2. Экспериментально обосновать молекулярные механизмы, обусловливающие кооперативный характер изменений между исследуемой системой глутатиона, активностью прооксидантной формы ксантинок-сидазы и показателями функциональной активности Са²⁺-зависимой АТФазы миокардиального ретикулума.

3. При выявлении факта участия исследуемых систем в формировании метаболической основы аритмогенных свойств сердечной мышцы изучить возможности метаболической коррекции нарушений ритма сердца ишемического генеза.

Научная новизна. В настоящем исследовании впервые получены данные о взаимосвязи кооперативных изменений прооксидантной системы КСО, системы эндогенных тиолов, функциональной активности Са²⁺-АТФазы сердечного ретикулума с тяжестью нарушения ритма сердечной деятельности при острой ишемии миокарда.'

Показана возможность ингибировачия АТФ-гидролизующей активности ретикулума прооксидантноачтивной системой КСО/ксантин. Ус-

I ( .-4-тановлены протекторные эффекты окисленного глутатиона на активность Са^г+-АТФазы в условиях инактивации фермента системами генерации свободных радикалов.

Из цитозоля сердца крысы выделена цитоплазматическая фракция, оказывающая ингибирующий эффект на активность Са²⁺-АТФазы, который устраняется введением окисленного и восстановленного глутатионов.

Впервые описаны кардиотропный и антиаритмические эффекты окисленного глутатиона и установлена возможность предотвращения аритмических осложнений при острой ишемии миокарда профилактическим введением ингибитора КСО фолиевой кислоты и окисленного глутатиона.

Положения, выносимые на защиту

4. Формирование аритмогенных свойств миокарда при ишемичес-ком повреждении обусловливающих появление патологической аритмической активности происходит с участием образования прооксидант-ноактивной ксантиноксидазнои формы КСО, значительным снижением восстановительного потенциала клетки QSH/QSSQ и потерей функциональной активности Са²⁺-зависимой АТФазы сердечного ретикулума, что позволяет рассматривать установленные изменения как метаболические факторы аритмогенеза.

5. В основе нарушений активности Са²⁺-АТФазы ретикулума кооперативно связанных с изменением уровня эндогенных тиолов и активизацией прооксидантной формы КСО лежат молекулярные механизмы, включающие прооксидантнообусловленное ингибирование АТФазнои активности в результате инактивации функциональных тиоловых групп фермента в.условиях снижения восстановительного потенциала 6SH/6SSS.

6. Окисленный глутатион и фолиевая кислота обладают возмож-

) І

- 5 -ностыо метаболической коррекции нарушений ритма сердца при ише-мическом повреждении.

Апробация и реализация работы. Апробация работы состоялась на научных заседаниях кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики ВМедА им. СМ. Кирова (1991- 1993 г.г.) и межкафедральном совещании ВМедА им. СМ. Кирова (1993 г.) Результаты исследования доложены на Всесоюзной научной конференции "Биохимия- медицине" (Ленинград, 1988), на XI научной конференции молодых ученых академии (Ленинград, 1990), на научной конференции "Актуальные проблемы патофизиологии экстремальных состояний" (С- Петербург, 1993).

Результаты работы внедрены и используются в практике учебного процесса и научно- исследовательской работы кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики ВМедА им. СМ.Кирова и сердечно- сосудистой хирургии ВМедА им. С.М.Кирова.

Научно- практическая значимость работы.

Результаты исследования позволяют рассматривать степень активности 02-зависимой формы КСО, уровень восстановительного потенциала ткани GSH/QSSG и функциональную активность сердечного ретикулума как метаболические факторы, участвующие в формировании аритмогенных свойств миокарда. Полученные данные подтверждают значение саркоплазматического ретикулума миокарда как источника повышения цитозольного пула свободного кальция и частично раскрывают молекулярные механизмы, ведущие к изменению функциональной активности внутриклеточного депо кальция.

Выявленные механизмы могут явиться теоретической основой для разработки фармакологических методов коррекции стационарного уровня внутриклеточного кальция во время ишемического повреждения, направленных на регуляцию и защиту функциональных характе-

- є -ристик ретикулума. Примером таких влияний явился профилактический антиаритмический эффект фолиевой кислоты и окисленного глу-татиона.

Установление кардиотропных эффектов глутатиона и возможность тиолизации Са²⁺-зависимой АТФазы раскрывает пути для поиска средств регуляции функционального состояния тиол-зависимых ферментов в период развития патологического процесса. В совокупности полученные данные обосновывают новые возможности метаболической защиты миокарда.

Установление фактов ранней экскреции окисленного и восстановленного глутатиона из ишемизированной ткани позволяют рассматривать их как основу для отработки нового информативного диагностического критерия окислительного повреждения миокарда.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 4 научных работы.

Структура и обьем работы. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста, который содержит 25 рисунков, 16 таблиц. Работа состоит из введения и трех глав, включающих обзор литературы, описания методик исследования, результаты собственных исследований, заключения и выводов. Список литературы содержит 46 отечественных и 148 иностранных источников.