Сравнительная оценка инфаркт-лимитирующей эффективности посткондиционирования с помощью лактата при ишемии-реперфузии миокарда у молодых и старых крыс и крыс с транзиторной гиперхолестеринемией

Принимая во внимание высокую медицинскую и социальную значимость проблемы лечения пациентов с ишемической болезнью сердца и острым инфарктом миокарда, поиск новых эффективных методов предотвращения или ослабления ишемического и реперфузионного повреждения миокарда и выяснение механизмов их реализации является актуальной задачей современной экспериментальной и клинической медицины. Целью исследования являлось проведение сравнительного анализа и выяснение особенностей кардиопротекторной эффективности посткондиционирования (ПостК) с помощью лактата при ишемии-реперфузии миокарда у молодых и старых крыс и крыс с транзиторной гиперхолестеринемией (ГХЕ). Установлено, что дистантное ишемическое посткондиционирование (ДИПостК) при ишемии-реперфузии миокарда оказывает инфаркт-лимитирующий эффект и сопровождается повышением уровня лактата в крови, а введение в кровоток животным лактата в дозе 10 мг/кг через 25 мин после начала реперфузии приводит к уменьшению размеров зоны некроза в миокарде левого желудочка у молодых и старых крыс. Однако ПостК с помощью лактата не было эффективным в плане ограничения размеров зоны некроза в миокарде левого желудочка у молодых и старых крыс с транзиторной ГХЕ. Есть основания полагать, что гиперлактатемия имеет значимость в реализации кардиопротекторного эффекта ДИПостК. Наличие такого фактора риска сердечно-сосудистых заболеваний, как ГХЕ, может служить критерием для исключения применения ПостК с помощью лактата в качестве способа уменьшения ишемических и реперфузионных повреждений миокарда у пациентов с острым инфарктом миокарда.

1. Кардиопротективный эффект дистантного посткондиционирования: механизмы и возможность клинического применения / Л. Н. Маслов [и др.] // Клин. медицина. – 2016. – Т. 94, № 9. – С. 650–656.

2. Кардиопротективные эффекты ишемического кондиционирования: современные представления о механизмах, экспериментальные подтверждения, клиническая реализация / А. Е. Баутин [и др.] // Трансляц. медицина. – 2016. – Т. 3, № 1. – С. 50–62.

3. Heusch, G. Molecular basis of cardioprotection: signal transduction in ischemic pre-, post-, and remote conditioning / G. Heusch // Circ. Res. – 2015. – Vol. 116, N 4. – P. 674–699. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.116.305348

4. Donato, M. Protecting the heart from ischemia/reperfusion injury: an update on remote ischemic preconditioning and postconditioning / M. Donato, P. Evelson, R. J. Gelpi // Curr. Opin. Cardiol. – 2017. – Vol. 32, N 6. – P. 784‒790. https://doi.org/10.1097/HCO.0000000000000447

5. Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion: comparison with ischemic preconditioning / Z.-Q. Zhao [et al.] // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2003. – Vol. 285, N 2. – P. H579–H588. https://doi.org/10.1152/ajpheart.01064.2002

6. Remote ischaemic pre- and delayed postconditioning – similar degree of cardioprotection but distinct mechanisms / М. Basalay [et al.] // Exp. Physiol. – 2012. – Vol. 97, N 8. – P. 908–917. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2012.064923

7. Remote ischemic postconditioning (RIPC) of the upper arm results in protection from cardiac ischemia-reperfusion injury following primary percutaneous coronary intervention (PCI) for acute ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI) / B. Cao [et al.] // Med. Sci. Monit. – 2018. – Vol. 24. – P. 1017–1026. https://doi.org/10.12659/msm.908247

8. Висмонт, Ф. И. Периферические М-холинореактивные системы в реализации инфаркт-лимитирующего эффекта дистантного ишемического посткондиционирования при ишемии-реперфузии миокарда в эксперименте / Ф. И. Висмонт, С. Н. Чепелев, П. Ф. Юшкевич // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. мед. навук. – 2019. – Т. 16, № 4. – С. 424–433.

9. Nitric oxide-mediated relaxation to lactate of coronary circulation in the isolated perfused rat heart / J. J. Montoya [et al.] // J. Cardiosvasc. Pharmacol. – 2011. – Vol. 58, N 4. – P. 392–398. https://doi.org/10.1097/FJC.0b013e318226bcf7

10. Чепелев, С. Н. О значимости монооксида азота в реализации инфаркт-лимитирующего эффекта дистантного ишемического посткондиционирования при ишемии-реперфузии миокарда у молодых и старых крыс / С. Н. Чепелев, Ф. И. Висмонт // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. мед. навук. – 2020. – Т. 17, № 3. – С. 353–364.

11. Free radical scavenging and antioxidant effects of lactate ion: an in vitro study / С. Groussard [et al.] / J. Appl. Physiol. (1985). – 2000. – Vol. 89, N 1. – P. 169–175. https://doi.org/10.1152/jappl.2000.89.1.169

12. Клинические аспекты динамики лактата крови во время операции на сердце и аорте в условиях искусственного кровообращения / Н. А. Трекова [и др.] // Анестезиология и реанимация. – 2016. – Т. 61, № 5. – С. 324–329.

13. Brooks, G. A. The science and translation of lactate shuttle theory / G. A. Brooks // Cell Metabolism. – 2018. – Vol. 27, N 4. – P. 757–785. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.03.008

14. Ritterhoff, J. Metabolism in cardiomyopathy: every substrate matters / J. Ritterhoff, R. Tian // Cardiovasc. Res. – 2017. – Vol. 113, N 4. – P. 411–421. https://doi.org/10.1093/cvr/cvx017

15. Placental production and foetal utilisation of lactate and pyruvate / L. I. Burd [et al.] // Nature. – 1975. – Vol. 254, N 5502. – P. 710–711. https://doi.org/10.1038/254710a0

16. Werner, J. C. Lactate metabolism of isolated, perfused fetal, and newborn pig hearts / J. C. Werner, R. E. Sicard // Pediatr. Res. – 1987. – Vol. 22, N 5. – P. 552–556. https://doi.org/10.1203/00006450-198711000-00016

17. Evans, R. K. Effect of myocardial volume overload and heart failure on lactate transport into isolated cardiac myocytes / R. K. Evans, D. D. Schwartz, L. B. Gladden // J. Appl. Physiol. – 2003. – Vol. 94, N 3. – P. 1169–1176. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00778.2002

18. Zebrafish heart regeneration occurs by cardiomyocyte dedifferentiation and proliferation / C. Jopling [et al.] // Nature. – 2010. – Vol. 464, N 7288. – P. 606–609. https://doi.org/10.1038/nature08899

19. In vivo activation of a conserved microRNA program induces mammalian heart regeneration / A. Aguirre [et al.] // Cell Stem Cell. – 2014. – Vol. 15, N 5. – P. 589–604. https://doi.org/10.1016/j.stem.2014.10.003

20. Lactate promotes cardiomyocyte dedifferentiation through metabolic reprogramming / J. Ordoño [et al.] // bioRxiv. – 2020. – Art. ID 220837392. https://doi.org/10.1101/2020.07.21.213736

21. Sodium lactate accelerates M2 macrophage polarization and improves cardiac function after myocardial infarction in mice / J. Zhang [et al.] // Cardiovasc. Therapeutics. – 2021. – Vol. 2021. – Art. ID 5530541. https://doi.org/10.1155/2021/5530541

22. Myocardial glucose and lactate metabolism during rest and atrial pacing in humans / B. C. Bergman [et al.] // J. Physiol. – 2009. – Vol. 587, N 9. – P. 2087–2099. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2008.168286

23. Half-molar sodium lactate infusion improves cardiac performance in acute heart failure: a pilot randomised controlled clinical trial / M. Nalos [et al.] // Crit. Care. – 2014. – Vol. 18, N 2. – P. R48. https://doi.org/10.1186/cc13793

24. Impact of postconditioning with lactate-enriched blood on in-hospital outcomes of patients with ST-segment elevation myocardial infarction / T. Koyama [et al.] // Int. J. Cardiol. – 2016. – Vol. 220. – P. 146–148. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2016.06.176

25. Ageing, sex, and cardioprotection / M. Ruiz-Meana [et al.] // Brit. J. Pharmacol. – 2019. – Vol. 177, N 23. – P. 5270– 5286. https://doi.org/10.1111/bph.14951

26. Effect of hypercholesterolaemia on myocardial function, ischaemia-reperfusion injury and cardioprotection by preconditioning, postconditioning and remote conditioning / I. Andreadou [et al.] // Brit. J. Pharmacol. – 2017. – Vol. 174, N 12. – P. 1555–1569. https://doi.org/10.1111/bph.13704

27. Gizak, A. Cell-to-cell lactate shuttle operates in heart and is important in age-related heart failure / A. Gizak, J. A. McCubrey, D. Rakus // Aging. – 2020. – Vol. 12, N 4. – P. 3388–3406. https://doi.org/10.18632/aging.102818

28. Влияние пожилого возраста на кардиопротекторную эффективность фармакологического посткондиционирования с помощью молочной кислоты при ишемии-реперфузии миокарда в эксперименте / С. Н. Чепелев [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2021. – Т. 65, № 2. – С. 207–216.

29. Failure to protect against myocardial ischemia-reperfusion injury with sevoflurane postconditioning in old rats in vivo / H. Li [et al.] // Acta Anaesthesiol Scand. – 2013. – Vol. 57, N 8. – P. 1024‒1031. https://doi.org/10.1111/aas.12156

30. Sevoflurane postconditioning affects post-ischaemic myocardial mitochondrial ATP-sensitive potassium channel function and apoptosis in ageing rats / J. J. Jiang [et al.] // Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. – 2016. – Vol. 43, N 5. – P. 552–561. https://doi.org/10.1111/1440-1681

31. Ferdinandy, P. Interaction of cardiovascular risk factors with myocardial ischemia/reperfusion injury, preconditioning and postconditioning / P. Ferdinandy, R. Schulz, G. Baxter // Pharmacol. Rev. – 2007. – Vol. 59, N 4. – P. 418–458. https://doi.org/10.1124/pr.107.06002

32. Simvastatin preserves coronary endothelial function in hypercholesterolemia in the absence of lipid lowering / S. H. Wilson [et al.] // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. – 2001. – Vol. 21, N 1. – P. 122–128. https://doi.org/10.1161/01.Atv.21.1.122

33. Effect of hypercholesterolemia on myocardial necrosis and apoptosis in the setting of ischemia-reperfusion / R. M. Osipov [et al.] // Circulation. – 2009. – Vol. 120, N 11S. – P. S22–S30. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.108.842724

34. Hypercholesterolemia abrogates the cardioprotection of ischemic postconditioning in isolated rat heart: roles of glycogen synthase kinase-3β and the mitochondrial permeability transition pore / N. Wu [et al.] // Cell. Biochem. Biophys. – 2014. – Vol. 69, N 1. – P. 123–130. https://doi.org/10.1007/s12013-013-9778-2

35. Hyperlipidemia does not prevent the cardioprotection by postconditioning against myocardial ischemia/reperfusion injury and the involvement of hypoxia inducible factor-1 alpha upregulation / H. Zhao [et al.] // Acta Biochim. Biophys. Sin. – 2009. – Vol. 41, N 9. – P. 745–753. https://doi.org/10.1093/abbs/gmp063

36. Cardioprotection by postconditioning in conscious rats is limited to coronary occlusions <45 min / X.-L. Tang [et al.] // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2006. – Vol. 291, N 5. – Р. H2308–H2317. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00479.2006

37. Early phase acute myocardial infarct size quantification: validation of the triphenyl tetrazolium chloride tissue enzyme staining technique / M. C. Fishbein [et al.] // Am. Heart J. – 1981. – Vol. 101, N 5. – P. 593–600. https://doi.org/10.1016/0002-8703(81)90226-x

38. Кардиопротекторная эффективность фармакологического посткондиционирования с помощью молочной кислоты при ишемии-реперфузии миокарда у крыс с транзиторной гиперхолестеринемией / С. Н. Чепелев [и др.] // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. мед. навук. – 2021. – Т. 18, № 2. – С. 135–146.

39. Чепелев, С. Н. О Значимости гиперлактатемии в реализации инфаркт-лимитирующего эффекта дистантного ишемического посткондиционирования при ишемии-реперфузии миокарда в эксперименте / С. Н. Чепелев, Ф. И. Висмонт, С. В. Губкин // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2020. – Т. 64, № 3. – С. 332–340.

40. Sack, M. The role of comorbidities in cardioprotection / M. Sack, E. Murphy // J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. – 2011. – Vol. 16, N 3–4. – P. 267–272. https://doi.org/10.1177/1074248411408313