cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2021-36-3-59-67cardiotomsk-1245Research ArticleКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯCLINICAL STUDIESУровень продукции активных форм кислорода адипоцитами эпикардиальной жировой ткани у пациентов с выраженным коронарным атеросклерозом взаимосвязан с возрастанием постпрандиальной гликемииThe level of reactive oxygen species production by adipocytes of epicardial adipose tissue is associated with an increase in postprandial glycemia in patients with severe coronary atherosclerosishttps://orcid.org/0000-0002-6679-1269КошельскаяО. А.KoshelskayaO. A.

Кошельская Ольга Анатольевна - доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник, отделение атеросклероза и хронической ишемической болезни сердца.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Olga A. Koshelskaya, Dr. Sci. (Med.), Professor, Leading Research Scientist, Department of Atherosclerosis and Coronary Artery Disease.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

koshel@live.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2264-1928НарыжнаяН. В.NaryzhnayaN. V.

Нарыжная Наталья Владимировна - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Natalia V. Naryzhnaya, Dr. Sci. (Med.), Leading Research Scientist, Laboratory of Experimental Cardiology.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

natalynar@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4537-0008КологривоваИ. В.KologrivovaI. V.

Кологривова Ирина Вячеславовна - кандидат медицинских наук, научный сотрудник, отделение функциональной и лабораторной диагностики.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Irina V. Kologrivova, Cand. Sci. (Med.), Research Scientist, Department of Clinical Laboratory Diagnostics.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

ikologrivova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9645-6720СусловаТ. Е.SuslovaT. E.

Суслова Татьяна Евгеньевна - кандидат медицинских наук, старший ведущий научный сотрудник, отделение функциональной и лабораторной диагностики.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Tatiana E. Suslova, Cand. Sci. (Med.), Head of the Department, Department of Clinical Laboratory Diagnostics.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

tes@cardio-tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2818-5882ХаритоноваО. А.KharitonovaO. A.

Харитонова Ольга Анатольевна - лаборант-исследователь, отделение атеросклероза и хронической ишемической болезни сердца.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Olga A. Haritonova, Research Assistant, Department of Atherosclerosis and Coronary Artery Disease.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

hoa@cardio-tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5537-0864ЕвтушенкоВ. В.EvtushenkoV. V.

Евтушенко Владимир Валерьевич - доктор медицинских наук, врач отделения сердечно-сосудистой хирургии.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Vladimir V. Evtushenko, Dr. Sci. (Med.), Cardiovascular Surgeon, Department of Cardiovascular Surgery No. 1.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

Evtushenko.vladimir@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4049-8715АндреевС. Л.AndreevS. L.

Андреев Сергей Леонидович - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, отделение сердечно-сосудистой хирургии.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Sergey L. Andreev - Cand. Sci. (Med.), Senior Research Scientist, Department of Cardiovascular Surgery No. 1.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

anselen@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5890-071XГорбуновА. С.GorbunovA. S.

Горбунов Александр Сергеевич - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Alexander S. Gorbunov, Cand. Sci. (Med), Senior Research Scientist, Laboratory of Experimental Cardiology.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

barabator@sibmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7050-2212ГудковаА. А.GudkovaA. A.

Гудкова Анастасия Алексеевна - студентка.

634050, Томск, Московский тракт, 2

Anastasia A. Gudkova, Medical Student.

2, Moskovsky tract, Tomsk, 634050

anastasia_gudkova98@mail.ruНаучно-исследовательский институт кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российская академия наукРоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian FederationСибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияSiberian State Medical University,Russian Federation2021061020213635967Copyright © Кошельская О.А., Нарыжная Н.В., Кологривова И.В., Суслова Т.Е., Харитонова О.А., Евтушенко В.В., Андреев С.Л., Горбунов А.С., Гудкова А.А., 20212021Кошельская О.А., Нарыжная Н.В., Кологривова И.В., Суслова Т.Е., Харитонова О.А., Евтушенко В.В., Андреев С.Л., Горбунов А.С., Гудкова А.А.Koshelskaya O.A., Naryzhnaya N.V., Kologrivova I.V., Suslova T.E., Kharitonova O.A., Evtushenko V.V., Andreev S.L., Gorbunov A.S., Gudkova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/1245

До настоящего времени механизмы окислительного стресса адипоцитов локальных жировых депо у пациентов с кардиометаболическими заболеваниями исследованы в недостаточной степени.

Цель исследования

Цель исследования: изучить уровень продукции активных форм кислорода (АФК) в адипоцитах эпикардиальной (ЭЖТ) и подкожной жировых тканей (ПЖТ) у пациентов со стабильной ишемической болезнью (ИБС) и выраженным коронарным атеросклерозом, исследовать потенциальные связи уровней выработки АФК адипоцитами ЭЖТ и ПЖТ с показателями ожирения, накоплением ЭЖТ, гликемией, дислипидемией.

Материал и методы

Материал и методы. В исследование включены 19 пациентов (12 мужчин и 7 женщин, 6 пациентов (31,5%) с сахарным диабетом 2-го типа) в возрасте 53–72 лет со стабильной ИБС и выраженным коронарным атеросклерозом, у которых имелись показания для проведения хирургической операции аортокоронарного шунтирования. Материалом для исследования служили адипоциты ЭЖТ и ПЖТ, полученные ферментативным методом из интраоперационных эксплантов. Уровень АФК в адипоцитах определяли флуориметрически с помощью красителя 2,3-дигидродихлорфлуоресцеина диацетата. Оценивали антропометрические показатели ожирения и рассчитывали толщину ЭЖТ (тЭЖТ) с помощью эхокардиографии. Изучали состояние липидтранспортной функции крови и уровни базальной и поспрандиальной глюкозы (ППГ).

Результаты

Результаты. Уровни выработки АФК адипоцитами ЭЖТ и ПЖТ в общей группе пациентов значимо не различались и составили 1710 (1608; 2079) и 1876 (1374; 2215) усл. ед. соответственно. Уровень продукции АФК адипоцитами ПЖТ не имел корреляционных связей с показателями ожирения, тЭЖТ и содержанием в крови изученных биомаркеров. Уровень выработки АФК в адипоцитах ЭЖТ демонстрировал прямую корреляционную взаимосвязь со значениями ППГ (rs = 0,62; p < 0,05), но не с показателями общего и абдоминального ожирения, тЭЖТ и дислипидемией. Установлено, что у пациентов со значениями ППГ ≥ 7,7 ммоль/л уровень продукции АФК адипоцитами ЭЖТ (n = 9) превышал таковой у пациентов с более низким уровнем ППГ (n = 10): 2079 (1710; 2458) против 1625,5 (1332; 1699) усл. ед. (p = 0,015) соответственно.

Заключение

Заключение. Наши данные впервые показывают, что уровень продукции АФК адипоцитами ЭЖТ у пациентов с хронической ИБС и выраженным коронарным атеросклерозом имеет прямую связь с содержанием в крови ППГ. Наиболее высокий уровень выработки АФК в адипоцитах ЭЖТ у этой категории пациентов имеет место при уровне ППГ более 7,7 ммоль/л.

The mechanisms of oxidative stress in adipocytes of local fat depots in patients with cardiometabolic diseases have been studied insufficiently.

Purpose

Purpose. To study the levels of reactive oxygen species (ROS) production in adipocytes of epicardial (EAT) and subcutaneous adipose tissue (SAT) in patients with stable coronary artery disease (CAD) and severe coronary atherosclerosis who underwent coronary artery bypass grafting; to investigate the potential relationships between the levels of ROS production by EAT and SAT adipocytes and obesity parameters, EAT accumulation, basal and postprandial glycemia, and blood lipid transport function.

Material and Methods

Material and Methods. The study included 19 patients (12 men and 7 women including 6 patients (31.5%) with type 2 diabetes mellitus) aged 53–72 years with stable CAD and severe coronary atherosclerosis. The material for the study was EAT and SAT adipocytes obtained by the enzymatic method from intraoperative explants. The ROS level in adipocytes was determined using the fluorimetry with 2,3-dihydrodichlorofluorescein diacetate. Anthropometric parameters of obesity and EAT thickness were studied using echocardiography. The blood lipid transport function and the levels of basal and postprandial glucose were assessed.

Results

Results. The levels of ROS production by EAT and SAT adipocytes in the overall group of patients did not differ significantly and amounted to 1710 (1608; 2079) and 1876 (1374; 2215) arbitrary units, respectively. The level of ROS production by SAT adipocytes did not correlate with the parameters of obesity, EAT thickness, or biomarker levels. The level of ROS production by EAT adipocytes directly correlated with the level of postprandial glycemia (rs = 0.62, p < 0.05), but did not correlate with measures of general and abdominal obesity, EAT thickness, and dyslipidemia. The level of ROS production by EAT adipocytes in patients with postprandial glycemia ≥ 7.7 mmol/L (n = 9) exceeded the corresponding value in patients with lower level of postprandial glycemia (n = 10): 2079 (1710; 2458) against 1625.5 (1332; 1699) arbitrary units (p = 0.015), respectively.

Conclusion

Conclusion. We showed for the first time that the level of ROS production by EAT adipocytes in CAD patients with severe coronary atherosclerosis was directly associated with the level of postprandial glycemia. The highest level of ROS production in EAT adipocytes occurred in these patients when the level of postprandial glycemia exceeds 7.7 mmol/L.

активные формы кислородаадипоцитыэпикардиальная жировая тканьпостпрандиальная гликемиякоронарный атеросклерозreactive oxygen speciesadipocytesepicardial adipose tissuepostprandial glycemiacoronary atherosclerosisТема фундаментальных научных исследований по государственному заданию АААА-А15-115123110026-3The study was carried out in the framework of the fundamental research No. AAAA-A15-115123110026-3ReferencesFurukawa S., Fujita T., Shimabukuro M., Iwaki M., Yamada Y., Naka jima Y. Increased oxidative stress in obesity and its impact on metabolic syndrome. J. Clin. Invest. 2004;114(12):1752–1761. DOI: 10.1172/JCI21625.Furukawa S., Fujita T., Shimabukuro M., Iwaki M., Yamada Y., Naka jima Y. Increased oxidative stress in obesity and its impact on metabolic syndrome. J. Clin. Invest. 2004;114(12):1752–1761. DOI: 10.1172/JCI21625.Wonisch W., Falk A., Sundl I., Winklhofer-Roob B.M., Lindschinger M. Oxidative stress increases continuously with BMI and age with unfavourable profiles in males. Aging Male. 2012;15(3):159–165. DOI: 10.3109/13685538.2012.66943.Wonisch W., Falk A., Sundl I., Winklhofer-Roob B.M., Lindschinger M. Oxidative stress increases continuously with BMI and age with unfavourable profiles in males. Aging Male. 2012;15(3):159–165. DOI: 10.3109/13685538.2012.66943.Hatami M., Saidijam M., Yadegarzari R. Peroxisome proliferator-activated receptor-γgene expression and its association with oxida tive stress in patients with metabolic syndrome. Chonnam Med. J. 2016;52(3):201−206. DOI: 10.4068/cmj.2016.52.3.201.Hatami M., Saidijam M., Yadegarzari R. Peroxisome proliferator-activated receptor-γgene expression and its association with oxida tive stress in patients with metabolic syndrome. Chonnam Med. J. 2016;52(3):201−206. DOI: 10.4068/cmj.2016.52.3.201.Prokudina E.S., Maslov L.N., Ivanov V.V., Bespalova I.D., Pismennyi D.S., Voronkov N.S. The role of reactive oxygen species in the pathogenesis of adipocyte dysfunction in metabolic syndrome. Prospects of pharmacological correction. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017;72(1):11–16. DOI: 10.15690/vramn798.Prokudina E.S., Maslov L.N., Ivanov V.V., Bespalova I.D., Pismennyi D.S., Voronkov N.S. The role of reactive oxygen species in the pathogenesis of adipocyte dysfunction in metabolic syndrome. Prospects of pharmacological correction. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017;72(1):11–16. DOI: 10.15690/vramn798.Maslov L.N., Naryzhnaya N.V., Boshchenko A.A., Popov S.V., Ivanov V.V., Oeltgen P.R. Is oxidative stress of adipocytes a cause or a consequence of the metabolic syndrome? J. Clin. Transl. Endocrinol. 2019;15:1–5. DOI: 10.1016/j.jcte.2018.11.001.Maslov L.N., Naryzhnaya N.V., Boshchenko A.A., Popov S.V., Ivanov V.V., Oeltgen P.R. Is oxidative stress of adipocytes a cause or a consequence of the metabolic syndrome? J. Clin. Transl. Endocrinol. 2019;15:1–5. DOI: 10.1016/j.jcte.2018.11.001.Talior I., Yarkoni M., Bashan N., Eldar-Finkelman H. Increased glucose uptake promotes oxidative stress and PKC-δ activation in adipocytes of obese, insulin-resistant mice. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2003;285(2):E295−E302. DOI: 10.1152/ajpendo.00044.2003.Talior I., Yarkoni M., Bashan N., Eldar-Finkelman H. Increased glucose uptake promotes oxidative stress and PKC-δ activation in adipocytes of obese, insulin-resistant mice. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2003;285(2):E295−E302. DOI: 10.1152/ajpendo.00044.2003.Консенсус российских экспертов по проблеме метаболического синдрома в Российской Федерации: определение, диагностические критерии, первичная профилактика и лечение. Профилактическая медицина. 2010;13(5):27−32.Russian experts’ consensus on metabolic syndrome problem in the Russian Federation: definition, diagnostic criteria, primary prevention, and treatment. Preventive Medicine. 2010;13(5):27−32 (In Russ.).Thalmann S., Juge-Aubry C.E., Meier C.A. Explant cultures of white adipose tissue. In: adipose tissue protocols. Methods Mol. Biol. 2008;456:195−199. DOI: 10.1007/978-1-59745-245-8_14.Thalmann S., Juge-Aubry C.E., Meier C.A. Explant cultures of white adipose tissue. In: adipose tissue protocols. Methods Mol. Biol. 2008;456:195−199. DOI: 10.1007/978-1-59745-245-8_14.Suga H., Matsumoto D., Inoue K., Shigeura T., Eto H., Aoi N. et al. Numerical measurement of viable and nonviable adipocytes and oth er cellular components in aspirated fat tissue. Plast. Reconstr. Surg. 2008;122(1):103–114. DOI: 10.1097/PRS.0b013e31817742ed.Suga H., Matsumoto D., Inoue K., Shigeura T., Eto H., Aoi N. et al. Numerical measurement of viable and nonviable adipocytes and oth er cellular components in aspirated fat tissue. Plast. Reconstr. Surg. 2008;122(1):103–114. DOI: 10.1097/PRS.0b013e31817742ed.Jacobellis G., Assael F., Ribaudo M.C. Epicardial fat from echocardiography: a new method for visceral adipose tissue prediction. Obes. Res. 2003;11(2):304−310. DOI: 10.1038/oby.2003.45.Jacobellis G., Assael F., Ribaudo M.C. Epicardial fat from echocardiography: a new method for visceral adipose tissue prediction. Obes. Res. 2003;11(2):304−310. DOI: 10.1038/oby.2003.45.Sies H. Hydrogen peroxide as a central redox signaling molecule in physiological oxidative stress: oxidative eustress. Redox Biol. 2017;11:613– 619. DOI: 10.1016/j.redox.2016.12.035.Sies H. Hydrogen peroxide as a central redox signaling molecule in physiological oxidative stress: oxidative eustress. Redox Biol. 2017;11:613– 619. DOI: 10.1016/j.redox.2016.12.035.Lee H., Lee Y.J., Choi H., Ko E.H., Kim J. W. Reactive oxygen spe cies facilitate adipocyte differentiation by accelerating mitotic clonal expansion. J. Biol. Chem. 2009;284(16):10601−10609. DOI: 10.1074/jbc.M808742200.Lee H., Lee Y.J., Choi H., Ko E.H., Kim J. W. Reactive oxygen spe cies facilitate adipocyte differentiation by accelerating mitotic clonal expansion. J. Biol. Chem. 2009;284(16):10601−10609. DOI: 10.1074/jbc.M808742200.Kono T., Robinson F.W., Blevins T.L., Ezaki O. Evidence that translocation of the glucose transport activity is the major mechanism of insulin action on glucose transport in fat cells. J. Biol. Chem. 1982;257(18):10942−10947. DOI: 10.1016/S0021-9258(18)33914-0.Kono T., Robinson F.W., Blevins T.L., Ezaki O. Evidence that translocation of the glucose transport activity is the major mechanism of insulin action on glucose transport in fat cells. J. Biol. Chem. 1982;257(18):10942−10947. DOI: 10.1016/S0021-9258(18)33914-0.May J.M., de Haen C. Insulin-stimulated intracellular hydrogen peroxide production in rat epididymal fat cells. J. Biol. Chem. 1979;254(7):2214−2220. DOI: 10.1016/S0021-9258(17)30209-0.May J.M., de Haen C. Insulin-stimulated intracellular hydrogen peroxide production in rat epididymal fat cells. J. Biol. Chem. 1979;254(7):2214−2220. DOI: 10.1016/S0021-9258(17)30209-0.Little S.A., de Haen C. Effects of hydrogen peroxide on basal and hormonestimulated lipolysis in perifused rat fat cells in relation to the mechanism of action of insulin. J. Biol. Chem. 1980;255(22):10888−10895. DOI: 10.1016/S0021-9258(19)70390-1.Little S.A., de Haen C. Effects of hydrogen peroxide on basal and hormonestimulated lipolysis in perifused rat fat cells in relation to the mechanism of action of insulin. J. Biol. Chem. 1980;255(22):10888−10895. DOI: 10.1016/S0021-9258(19)70390-1.Loh K., Deng H., Fukushima A., Cai X., Boivin B., Galic S. et al. Reactive oxygen species enhance insulin sensitivity. Cell Metab. 2009;10(4):260−272. DOI: 10.1016/j.cmet.2009.08.009.Loh K., Deng H., Fukushima A., Cai X., Boivin B., Galic S. et al. Reactive oxygen species enhance insulin sensitivity. Cell Metab. 2009;10(4):260−272. DOI: 10.1016/j.cmet.2009.08.009.Salgado-Somoza A., Teijera-Fernández E., Luis Fernández Á., Ramón González-Juanatey J., Eiras S. Proteomic analysis of epicardial and subcutaneous adipose tissue reveals differences in proteins involved in oxidative stress. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2010;299(1):H202– H209. DOI: 10.1152/ajpheart.00120.2010.Salgado-Somoza A., Teijera-Fernández E., Luis Fernández Á., Ramón González-Juanatey J., Eiras S. Proteomic analysis of epicardial and subcutaneous adipose tissue reveals differences in proteins involved in oxidative stress. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2010;299(1):H202– H209. DOI: 10.1152/ajpheart.00120.2010.Dozio E., Vianello E., Briganti S., Fink B., Malavazos A.E., Scognamiglio E.T. et al. Increased reactive oxygen species production in epicardial adipose tissues from coronary artery disease patients is associated with brown-to-white adipocyte trans-differentiation. Int. J. Cardiol. 2014;174(2):413–414. DOI: 10.1016/j.ijcard.2014.04.045.Dozio E., Vianello E., Briganti S., Fink B., Malavazos A.E., Scognamiglio E.T. et al. Increased reactive oxygen species production in epicardial adipose tissues from coronary artery disease patients is associated with brown-to-white adipocyte trans-differentiation. Int. J. Cardiol. 2014;174(2):413–414. DOI: 10.1016/j.ijcard.2014.04.045.Volpe C.M.O., Villar-Delfino P.H., dos Anjos P.M.F. Cellular death, reactive oxygen species (ROS) and diabetic complications. Cell Death Dis. 2018;9(2):119. DOI: 10.1038/s41419-0170135-z.Volpe C.M.O., Villar-Delfino P.H., dos Anjos P.M.F. Cellular death, reactive oxygen species (ROS) and diabetic complications. Cell Death Dis. 2018;9(2):119. DOI: 10.1038/s41419-0170135-z.Han C.Y. Roles of reactive oxygen species on insulin resistance in adipose tissue. Diabetes Metab. J. 2016;40(4):272−279. DOI: 10.4093/ dmj.2016.40.4.272.Han C.Y. Roles of reactive oxygen species on insulin resistance in adipose tissue. Diabetes Metab. J. 2016;40(4):272−279. DOI: 10.4093/ dmj.2016.40.4.272.Monickaraj F., Aravind S., Nandhini P. Accelerated fat cell aging links oxidative stress and insulin resistance in adipocytes. J. Biosci. 2013;38(1):113−122. DOI: 10.1007/s12038-012-9289-0.Monickaraj F., Aravind S., Nandhini P. Accelerated fat cell aging links oxidative stress and insulin resistance in adipocytes. J. Biosci. 2013;38(1):113−122. DOI: 10.1007/s12038-012-9289-0.Houstis N., Rosen E.D., Lander E.S. Reactive oxygen species have a causal role in multiple forms of insulin resistance. Nature. 2006;440(7086):944−948. DOI: 10.1038/nature04634.Houstis N., Rosen E.D., Lander E.S. Reactive oxygen species have a causal role in multiple forms of insulin resistance. Nature. 2006;440(7086):944−948. DOI: 10.1038/nature04634.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.