Features of cellular and molecular inflammatory mechanisms involvement in hormone-mediated myocardial experimental injury

Cover Page

Abstract

Aim. To study the features of inflammatory effector mechanisms variation in Wistar rats with metabolic non-coronary myocardial infarction. Methods. Metabolic myocardial infarction was reproduced in Wistar rats by adrenalin injection. Metabolic myocardial infarction was verified by electrocardiography and histological examination. Biocidal activity of blood neutrophils was determined by nitro blue tetrazolium test and chemiluminescence, cytokine serum levels (interleukin-1β, interleukin 6 and tumor necrosis factor alpha) were determined by ELISA. Lipid peroxidation was assessed by measuring malondialdehyde, diene conjugates and diketones blood concentrations. Catalase activity and reduced glutathione level were determined in erythrocyte hemolysate, serum activity of superoxide dismutase was also measured. Intact animals were examined as a control group. Results. In rats with metabolic myocardial infarction, oxygen-dependent leukocyte biocidity (determined by nitro blue tetrazolium test and chemiluminescence) increased dramatically from the first day of the adrenalin administration and continued to increase until the end of the experiment (day 14). Accordingly, the production of active oxygen metabolites, which intensified the lipid peroxidation, was increasing. Simultaneously an imbalance between pro-and antioxidant system parameters was detected. Serum concentration of pro-inflammatory cytokines (tumor necrosis factor alpha, interleukin-1β, interleukin-6) increased. Conclusion. Long-term administration of adrenalin to experimental animals causes an increase in the neutrophils biocidal activity, accompanied by release of reactive oxygen species, pro-inflammatory cytokines, lipid peroxidation intensifying and decreased compensation by antioxidant defense system, which together can be a powerful trigger of myocardial damage.

Full Text

Воспаление как аварийная реакция орга-среди которых важное место занимают полинизма на повреждение - основа большинства морфноядерные лейкоциты, макрофаги, а такзаболеваний человека, включая коронарогенные же гуморальные факторы воспаления, такие как и некоронарогенные повреждения миокарда. цитокины, компоненты системы комплемента, Известно, что течение, развитие, появление ос-лизосомальные ферменты, про- и антиоксидантложнений и исход воспаления определяется ак-ные системы. Следует также иметь в виду, что на тивностью основных эффекторных механизмов, характер воспалительных реакций независимо от их генеза большое влияние оказывают наруАдрес для переписки: nmayansk@mail.ru шения гормональной регуляции. [4-6]. Таблица 1 Средние показатели спонтанного теста с нитросиним тетразолием и хемилюминесцентной активности лейкоцитов крыс с метаболическим инфарктом миокарда (МИМ) Условия опыта Контроль МИМ, 1-е сутки МИМ, 7-е сутки МИМ, 14-е сутки Тест с нитросиним тетразолием, % 5,3±0,33 16,8±3,08* 18,8±1,49* 12,4±1,13 I max 4,8±0,06 7,1 ±0,09* 8,4±0,10* 12,0±0,11* Т max, мин 5,3±0,37 9,2±0,75* 10,18±0,67* 8,8±0,72* Примечание: I max - количество импульсов на пике хемилюминесцентного ответа в минуту на 100 нейтрофилов; Т - время достижения максимума; число определений в каждой группе - по 12 животных; *р <0,05 по сравне max нию с контролем. Рост напряжённости людей в современном обществе обусловливает всё большую распространённость не только коронарогенного, но и некоронарогенного инфаркта миокарда [5]. Вместе с тем патогенетические механизмы развития именно некоронарогенного повреждения миокарда остаются недостаточно изученными. Целью настоящего исследования было выявление особенностей воспалительной реакции в динамике развития некоронарогенного повреждении миокарда в эксперименте. В исследовании использовали 48 крыссамцов линии Вистар с массой тела 180-220 г. Метаболический инфаркт миокарда (МИМ) воспроизводили у животных подкожным ежедневным введением в течение недели раствора эпинефрина (адреналина, 0,2 мл 0,1% раствора на крысу). Инфаркт миокарда подтверждали с помощью анализа данных электрокардиографии, а также гистологического контроля. Изменения на электрокардиограмме появлялись уже через 24 ч после первой инъекции эпинефрина. Через неделю после ежедневного введения эпинефрина на электрокардиограмме была отмечена депрессия сегмента ST, появлялся отрицательный зубец Т. Гистологическое исследование выявило постепенно нарастающее развитие некротических и некробиотических процессов в миокарде с пиком нарушений на 7-е сутки от начала эксперимента. Кроме того, в миокарде экспериментальных животных обнаружено накопление лейкоцитов, группировавшихся вокруг очагов повреждения миокардиоцитов. Среди лейкоцитов преобладали нейтрофильные гранулоциты. Животных забивали под эфирным наркозом путем декапитации на 1-е, 3-е, 7-е и 14-е сутки эксперимента - по 12 крыс на каждый срок. От экспериментальных животных брали для исследования цельную кровь, сыворотку крови и ткани сердца (для гистологического исследования). Для определения кислород-зависимой функциональной активности нейтрофилов использовали спонтанный тест с нитросиним тетразолием. Результат выражался в процентах диформазан-положительных нейтрофилов на 100 нейтрофилов. Кроме того, в крови измеряли интенсивность хемилюминесценции нейтрофилов на биохемилюминометре «СКИФ-0301» («Наука», Красноярск) с люминалом (5-амино2,3-дигидрофталазиндион-1,4) в качестве люминофора [1]. Интенсивность перекисного окисления липидов оценивали по концентрации в крови малонового диальдегида, диеновых конъюгатов и дикетонов. В гемолизате эритроцитов определяли активность каталазы и содержание восстановленного глутатиона, в сыворотке крови измеряли активность супероксиддисмутазы [2]. Для оценки активности воспалительного процесса, сопровождающего инфаркт миокарда, проводили определение содержания цитокинов: интерлейкина-1β, -6 и фактора некроза опухоли альфа (ФНОα) в сыворотке крови иммуноферментным методом с использованием реагентов «ProCon» («Протеиновый контур», СанктПетербург, Россия). В качестве контроля использовали 12 интактных животных. Таблица 2 Изменение показателей перекисного окисления липидов, активности каталазы, концентрации восстановленного глутатиона и активности супероксиддисмутазы (СОД) в крови в динамике развития метаболического инфаркта миокарда (МИМ) (M±m) Условия опытов МДА, ммоль/л ДК, ед. опт. пл./мл Дикетоны, мг% Каталаза, моль/л в минуту Глутатион, мг% СОД, усл. ед./л Контроль 8,9±0,36 1,2±0,07 0,25±0,03 8,3±0,32 10,6±0,57 4,0±0,32 МИМ, 1-е сутки 10,2±0,32* 1,3±0,06 0,37±0,04* 5,8±0,13* 4,3±0,35* 3,5±0,30 МИМ, 7-е сутки 14,3±0,76* 1,5±0,05* 0,48±0,06* 10,2±0,21* 7,1±0,33* 2,9±0,15* МИМ, 14-е сутки 14,9±0,54* 1,7±0,06* 0,47±0,05* 6,7±0,32* 6,5±0,31* 3,8±0,17 Примечание: *р <0,05 по сравнению с контролем; на каждом сроке наблюдения использовано по 12 животных; МДА - малоновый диальдегид; ДК - диеновые конъюгаты. Таблица 3 Изменения концентрации цитокинов в сыворотке крови у крыс в динамике развития метаболического инфаркта миокарда (МИМ) Показатели Контроль (n=10) МИМ, 1-е сутки (n=10) МИМ, 7-е сутки (n=10) МИМ, 14-е сутки (n=10) ИЛ-1β, пкг/мл 6,0±0,18 7,4±0,67 8,3±0,64* 11,1±0,78* ИЛ-6, пкг/мл 2,0±0,08 2,8±0,08 5,8±0,13* 11,0±0,38* ФНОα, пкг/мл 5,5±0,03 7,3±1,09* 10,7±1,11* 12,6±1,23* Примечание: *р <0,05 по сравнению с контролем; ИЛ МИМ - метаболический инфаркт миокарда. Статистический анализ результатов был проведён с помощью пакетов программ Statistica 6,0, программного обеспечения MS Excel XP. Выборочные данные проверяли на нормальность распределения по критерию Шапиро-Уилка для применения параметрических методов вариационного анализа с использованием t-критерия Стьюдента. Результаты представлены в виде среднего арифметического ± стандартная ошибка среднего. Уровень значимости p <0,05 принимали за статистически значимый. Учитывая накопление лейкоцитов и макрофагов в миокарде в процессе развития МИМ, следовало в первую очередь определить уровень биоцидной активности лейкоцитов. Кислород-зависимая биоцидность лейкоцитов резко возрастала уже с первых суток введения эпинефрина и продолжала увеличиваться вплоть до окончания эксперимента (14-е сутки). Это подтверждено как результатами теста с нитросиним тетразолием, так и показателями изменения хемилюминесцентной активности крови (табл. 1). Соответственно увеличивался синтез активных кислородных метаболитов. Как известно, гиперкатехоламинемия - один из важных патогенетических факторов развития как стрессорного, так и ишемического повреждения миокарда [5-8]. При этом одной из основных причин клеточного повреждения считают инициацию катехоламинами процессов перекисного окисления липидов, обусловленного наработкой активных кислородных метаболитов [2]. Результаты исследования интенсивности перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты (табл. 2) показали, что у животных с МИМ уже с 1-х суток обнаруживалось повышение накопления малонового диальдегида, диеновых конъюгатов и дикетонов. Этот процесс нарастал параллельно с увеличением объёма повреждения миокарда. Одновременно на фоне повышенного образования липоперекисей происходило снижение активности каталазы, супероксиддисмутазы, содержания восстановленного глутатиона, которое держалось вплоть до 14-х суток эксперимента (см. табл. 2). В результате этого нарушался естественный - интерлейкин; ФНОα - фактор некроз опухоли альфа, баланс между про- и антиоксидантными системами организма, что является одним из механизмов деструктивного действия активных кислородных метаболитов. При этом основной мишенью поражения становятся клеточные мембраны. Кроме того, активные кислородные метаболиты, по-видимому, самостоятельно могут быть индукторами коронароспазма [5]. Замыкается своеобразный порочный круг: повышение концентрации катехоламинов приводит к резкому усилению синтеза активных кислородных метаболитов, активации процессов перекисного окисления липидов, которые в свою очередь могут индуцировать коронароспазм, истощение антиоксидантных факторов, что ещё более усугубляет ишемию сердечной мышцы, в конечном итоге опять же приводя к усилению свободнорадикальных процессов в миокарде. Таким образом, активация эндогенных механизмов генерации активных кислородных метаболитов приводит к напряжению антиоксидантной защиты и развитию так называемого окислительного стресса - важного звена патогенеза повреждения миокарда [2, 6, 9]. Как известно, лейкоциты и макрофаги, накапливающиеся в миокарде при его повреждении, являются основным источником таких воспалительных цитокинов, как интерлейкины-1 и -6, ФНОα [4]. Интерлейкины и, особенно, ФНОα вызывают резкие сосудистые расстройства в зоне воспаления. Это связано с тем, что нейтрофилы и макрофаги не только образуют, но и сами подвергаются их действию, в результате чего активируются и начинают вести себя более агрессивно по отношению к эндотелию сосудов. Концентрация провоспалительных цитокинов в крови отражает тяжесть течения инфаркта миокарда. К тому же гипоксия, сопровождающая инфаркт миокарда, усиливает базальную и липополисахарид-индуцированную экспрессию рецепторов ФНО в лейкоцитах. Следовательно, целесообразно определение концентрации указанных цитокинов в динамике течения МИМ у экспериментальных животных. Содержание интерлейкина-1β постепенно нарастало параллельно с увеличением деструктивных нарушений в миокарде у крыс с МИМ. На 3-и сутки концентрация интерлейкина-1β была выше, чем в контроле, почти на 40% (р <0,01), на 14-е ЛИТЕРАТУРА сутки - на 85% (р <0,01, табл. 3). Концентрация ФНОα в крови у этих живот 1. Диагностическая ценность лейкоцитарных ных также нарастала в соответствии с динамикой тестов / Под ред. Д.Н. Маянского. - Новосибирск, биоцидности нейтрофилов по мере развития изме 1995. - Т. 2. - С. 5-24. нений в миокарде. Так, в 1-е сутки МИМ содержа 2. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. ние данного цитокина возрастало на 33%, на 3-и Окислительный стресс. Биохимический и патофи сутки - почти в 2 раза. На 14-е сутки уровень ФНОα зиологический аспекты. - МАИК «Наука/интерпебыл уже в 2,3 раза выше, чем в контроле. Синтез риодика», 2001. - 343 с. интерлейкина-6 начинал возрастать гораздо поз-3. Камышников В.С. Справочник по клинико-биоже - на 3-и сутки МИМ. Так, на этом сроке содер-химической лабораторной диагностике. - Минск: жание интерлейкина-6 превышало контрольный Беларусь, 2000. - Т. 2. - 463 с. 4. Маянский Д.Н. Лекции по клинической пато уровень почти в 3 раза, на 14-й день - в 5,5 раза. Эти логии. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 249 с. данные свидетельствуют о том, что у крыс с МИМ 5. Меерсон Ф.З. Патогенез и предупреждение воспалительные изменения сохраняются до конца стрессорных и ишемических повреждений серд эксперимента. ца. - М.: Медицина, 1984. - 272 с. 6. Ольбинская Л.И., Литвицкий П.Ф. Коронарная ВЫВОД и миокардиальная недостаточность. - М.: Медицина, 2006. - С. 272. Длительное введение эпинефрина эксперимен-7. Савельев В.С., Петухов В.А. Липидный дистальным животным вызывает повышение биоцид тресс-синдром. - М.: МАКС Пресс, 2010. - 658 с. 8. Bagchi D., Das D.K., Engelman R.M. et al. Polymor ной активности нейтрофилов, сопровождающееся phonuclear leucocytes as potential source of free radicals увеличением выделения активных кислородных in the ischaemic-reperfused myocardium // Eur. Heart метаболитов, провоспалительных цитокинов, ин J. - 1990. - Vol. 11. - P. 800-813. тенсификацией перекисного окисления липидов 9. Van Lenten B.J., Navab M., Shih D. et al. The role и снижением компенсации со стороны антиокси of high-density lipoproteins in oxidation and inflamдантной защиты, что в совокупности может быть mation // Trends Cardiovasc. Med. - 2001. - Vol. 1, мощным триггером повреждения миокарда. N 3-4. - P. 155-161.
×

About the authors

N N Mayanskaya

Kazan State Medical University, Kazan, Russia

L D Hidirova

Novosibirsk State Medical University, Novosibirsk, Russia

S D Mayanskaya

Kazan State Medical University, Kazan, Russia

References

  1. Диагностическая ценность лейкоцитарных тестов / Под ред. Д.Н. Маянского. - Новосибирск, 1995. - Т. 2. - С. 5-24.
  2. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты. - МАИК «Наука/интерпериодика», 2001. - 343 с.
  3. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. - Минск: Беларусь, 2000. - Т. 2. - 463 с.
  4. Маянский Д.Н. Лекции по клинической патологии. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 249 с.
  5. Меерсон Ф.З. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца. - М.: Медицина, 1984. - 272 с.
  6. Ольбинская Л.И., Литвицкий П.Ф. Коронарная и миокардиальная недостаточность. - М.: Медицина, 2006. - С. 272.
  7. Савельев В.С., Петухов В.А. Липидный дистресс-синдром. - М.: МАКС Пре сс, 2010. - 658 с.
  8. Bagchi D., Das D.K., Engelman R.M. et al. Polymorphonuclear leucocytes as potential source of free radicals in the ischaemicreperfused myocardium // Eur. Heart J. - 1990. - Vol. 11. - P. 800-813.
  9. Van Lenten B.J., Navab M., Shih D. et al. The role of high-density lipoproteins in oxidation and inflammation // Trends Cardiovasc. Med. - 2001. - Vol. 1, N 3-4. - P. 155-161.

Statistics

Views

Abstract: 471

PDF (Russian): 203

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX


© 2013 Mayanskaya N.N., Hidirova L.D., Mayanskaya S.D.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies