cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2023-38-1-110-117cardiotomsk-1719Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Патологическая физиологияEXPERIMENTAL INVESTIGATIONS. Pathological physiologyИнотропная реакция миокарда крыс разного возраста на экстрасистолические воздействия при постинфарктном кардиосклерозеMyocardial inotropic response of rats of different ages to extrasystolic exposures in postinfarction cardiosclerosishttps://orcid.org/0000-0003-3667-9599РеброваТ. Ю.RebrovaT. Yu.

Реброва Татьяна Юрьевна - кандидат медицинских наук, научный сотрудник, лаборатория молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Tatiana Yu. Rebrova - Cand. Sci. (Med)., Research Scientist, Laboratory of Molecular and Cellular Pathology and Genetic Testing, Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya str., Тomsk, 634012

rebrova@cardio-tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4004-2497КондратьеваД. С.KondratievaD. S.

Кондратьева Дина Степановна - кандидат биологичских наук, научный сотрудник, лаборатория молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Dina S. Kondratieva - Cand. Sci. (Biol.), Research Scientist, Laboratory of Molecular and Cellular Pathology and Genetic Testing, Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya str., Тomsk, 634012

dina@cardio-tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6066-3998АфанасьевС. А.AfanasievS. A.

Афанасьев Сергей Александрович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией молекулярно-клеточной патологии и генодиагностики.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Sergey A. Afanasiev - Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Laboratory of Molecular and Cellular Pathology and Genetic Testing, Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya str., Тomsk, 634012

tursky@cardio-tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7118-8897ОстровикМ. О.OstrovikM. O.

Островик Маргарита Олеговна - младший научный сотрудник, лаборатория регистров сердечно-сосудистых  заболеваний, высокотехнологичных вмешательств и телемедицины.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Margarita O. Ostrovik - Junior Research Scientists, Laboratory of Registries of Cardiovascular Diseases, High-Tech Interventions and Telemedicine, Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya str., Тomsk, 634012

ostrovik@cardio-tomsk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9050-4493ПоповС. В.PopovS. V.

Попов Сергей Валентинович - доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, директор.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Sergey V. Popov - Dr. Sci. (Med.), Professor, Full Member of the Russian Academy of Sciences, Head of Research Institute of Cardiology, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya str., Тomsk, 634012

svp@cardio-tomsk.ruНаучно-исследовательский институт кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияСardiology Research Institute, Тomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation202309042023381110117Copyright © Реброва Т.Ю., Кондратьева Д.С., Афанасьев С.А., Островик М.О., Попов С.В., 20232023Реброва Т.Ю., Кондратьева Д.С., Афанасьев С.А., Островик М.О., Попов С.В.Rebrova T.Y., Kondratieva D.S., Afanasiev S.A., Ostrovik M.O., Popov S.V.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/1719Цель

Цель: исследовать инотропную реакцию изолированных полосок папиллярных мышц из сердец крыс в возрасте 4, 12 и 24 мес. на экстрасистолические воздействия при постинфарктном кардиосклерозе (ПИКС).

Материал и методы

Материал и методы. Исследовали возраст-зависимые особенности инотропного ответа изолированных полосок папиллярных мышц крыс при ПИКС. Оценивали ритмо-инотропную реакцию миокарда на экстрасистолические воздействия у ложнооперированных (ЛО) крыс и крыс со сформировавшимся ПИКС в возрастных группах 4, 12 и 24 мес. Показано, что возбудимость саркоплазматической мембраны кардиомиоцитов увеличивается у 12-месячных ЛО животных и снижается у 24-месячных относительно группы 4-месячных ЛО животных. Способность саркоплазматического ретикулума (СПР) кардиомиоцитов аккумулировать ионы кальция (Са2+) не зависит от возраста. Постинфарктное ремоделирование миокарда сопровождается снижением возбудимости сарколеммы у 4-месячных животных и повышением у 24-месячных особей относительно значений у ЛО крыс соответствующего возраста. При этом Са2+-аккумулирующая способность СПР снижается у 4- и 12-месячных животных, оставаясь неизмененной у 24-месячных особей.

The age-dependent features of the inotropic response of isolated strips of rat papillary muscles in postinfarction cardiosclerosis were studied. The rhythmic-inotropic response of the myocardium to extrasystolic effects was assessed in sham-operated (SO) rats and rats with established post-infarction cardiosclerosis (PICS) in the age groups of 4, 12, and 24 months (mon). It was shown that the excitability of the sarcoplasmic membrane of cardiomyocytes increases in 12-mon-old SO animals, and decreases in 24-mon-old animals relative to the group of 4-mon-old SO animals. The ability of the sarcoplasmic reticulum (SPR) of cardiomyocytes to accumulate calcium ions (Ca2+) does not depend on age. Postinfarction myocardial remodeling is accompanied by a decrease in the excitability of the sarcolemma in 4-mon-old animals and an increase in 24-mon-old animals relative to the values in SO rats of the corresponding age. At the same time, the Ca2+-accumulating ability of the SBP decreases in 4- and 12-mon-old animals, remaining unchanged in 24-mon-old animals.

постинфарктный кардиосклерозвозрастэкстрасистолический тестсаркоплазматический ретикулумкрысыpostinfarction cardiosclerosisageextrasystolic testsarcoplasmic reticulumratsReferencesKane A.E., Bisset E.S., Keller K.M., Ghimire A., Pyle W.G., Howlett S.E. Age, sex and overall health, measured as frailty, modify myofilament proteins in hearts from naturally aging mice. Sci. Rep. 2020;10:10052. DOI: 10.1038/s41598-020-66903-z.Kane A.E., Bisset E.S., Keller K.M., Ghimire A., Pyle W.G., Howlett S.E. Age, sex and overall health, measured as frailty, modify myofilament proteins in hearts from naturally aging mice. Sci. Rep. 2020;10:10052. DOI: 10.1038/s41598-020-66903-z.Lakatta E.G., Levy D. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part II: the aging heart in health: links to heart disease. Circulation. 2003;107(2):346–354. DOI: 10.1161/01.cir.0000048893.62841.f7.Lakatta E.G., Levy D. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part II: the aging heart in health: links to heart disease. Circulation. 2003;107(2):346–354. DOI: 10.1161/01.cir.0000048893.62841.f7.Билалова Г.А., Ситдиков Ф.Г., Дикопольская Н.Б., Шайхелисламова М.В., Зефиров Т.Л. Адренорецепторы в дофаминергической регуляции сократимости миокарда крыс в онтогенезе. Бюл. эксперим. биол. и мед. 2016;162(12):738–742. DOI: 10.1007/s10517-017-3709-y.Bilalova G.A., Sitdikov F.G., Dikopol’skaya N.B., Shaikhelislamova M.V., Zefirov T.L. Adrenoceptors in Dopaminergic Regulation of Rat Myocardial Contractility in Rats During Ontogeny. Bull. Exp. Biol. Med. 2016;162(12):738–742. (In Russ.). DOI: 10.1007/s10517-017-3709-y.Швалев В.Н., Рогоза А.Н., Сергиенко В.Б., Реутов В.П., Аншелес А.А., Тарский Н.А. и др. Mорфофункциональная диагностика возрастных нейродистрофических изменений организма, предшествующих внезапной сердечной смерти. Морфологические ведомости. 2016;24(4):8–21. DOI: 10.20340/mv-mn.2016.24(4):8-21.Shvalev V.N., Sergienko V.B., Ansheles A.A., Rogoza A.N., Tarsky N.A., Reutov V.P. et al. The morpho-functional diagnostics of age-related neurodystrophic changing in the organism, which preceded sudden cardiac death. Morphological newsletter 2016;24(4):8–21. (In Russ.). DOI: 10.20340/mv-mn.2016.24(4):8-21.Conte M.R. Gender Differences in the Neurohumoral Control of the Cardiovascular System. Ital. Heart J. 2003;4(6):367–370.Conte M.R. Gender Differences in the Neurohumoral Control of the Cardiovascular System. Ital. Heart J. 2003;4(6):367–370.Реброва Т.Ю., Афанасьев С.А., Островик М.О. Возрастзависимые изменения адренореактивности при экспериментальном постинфарктном кардиосклерозе. Успехи геронтологии. 2020;33(4):729–734. DOI: 10.34922/AE.2020.33.4.015.Rebrova T.Yu., Afanasiev S.A., Ostrovik M.O. Age-dependent changes in adrenoreactivity in experimental postinfarction cardiosclerosis. Adv. Geront. 2020;33(4):729–734. (In Russ.). DOI: 10.34922/AE.2020.33.4.015.Путятина А.Н., Ким Л.Б. Внеклеточный матрикс сердца и постинфарктный репаративный фиброз (часть 1). Вестник САФУ. Серия: Медико-биологические науки. 2016;4:54–66. DOI: 10.17238/issn2308-3174.2016.4.54.Putyatina A.N., Kim L.B. Extracellular matrix of the heart and post-infarction reparative fibrosis (part 1). Vestnik SAFU. Series: Medico-biological sciences. 2016;4:54–66. (In Russ.). DOI: 10.17238/issn2308-3174.2016.4.54.Izu L.T., Kohl P., Boyden P.A., Miura M., Banyasz T., Chiamvimonvat N. et al. Mechano-electric and mechano-chemo-transduction in cardiomyocytes. J. Physiol. 2020;598(7):1285–1305. DOI: 10.1113/JP276494.Izu L.T., Kohl P., Boyden P.A., Miura M., Banyasz T., Chiamvimonvat N. et al. Mechano-electric and mechano-chemo-transduction in cardiomyocytes. J. Physiol. 2020;598(7):1285–1305. DOI: 10.1113/JP276494.Yue P., Long C.S., Austin R., Chang K.C., Simpson P.C., Massie B.M. Post-infarction heart failure in the rat is associated with distinct alterations in cardiac myocyte molecular phenotype. Mol. Cell Cardiol. 1998;30(8):1615–1630. DOI: 10.1006/jmcc.1998.0727.Yue P., Long C.S., Austin R., Chang K.C., Simpson P.C., Massie B.M. Post-infarction heart failure in the rat is associated with distinct alterations in cardiac myocyte molecular phenotype. Mol. Cell Cardiol. 1998;30(8):1615–1630. DOI: 10.1006/jmcc.1998.0727.Cheng Y., Li W., Mc Elfresh T.A., Chen X., Berthiaume J.M., Castel L. et al. Changes in myofilament proteins, but not Ca²-regulation, are associated with a high-fat diet-induced improvement in contractile function in heart failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011;301(4):H1438– H1446. DOI: 10.1152/ajpheart.00440.2011.Cheng Y., Li W., Mc Elfresh T.A., Chen X., Berthiaume J.M., Castel L. et al. Changes in myofilament proteins, but not Ca²-regulation, are associated with a high-fat diet-induced improvement in contractile function in heart failure. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011;301(4):H1438– H1446. DOI: 10.1152/ajpheart.00440.2011.Yano M., Ikeda Y., Matsuzaki M. Altered intracellular Ca2+ handling in heart failure. J. Clin. Invest. 2005;115(3):556–564. DOI: 10.1172/JCI24159.Yano M., Ikeda Y., Matsuzaki M. Altered intracellular Ca2+ handling in heart failure. J. Clin. Invest. 2005;115(3):556–564. DOI: 10.1172/JCI24159.Кондратьева Д.С., Афанасьев С.А., Фалалеева Л.П., Шахов В.П. Инотропная реакция миокарда крыс с постинфарктным кардиосклерозом на экстрасистолические воздействия. Бюл. эксперим. биол. и мед. 2005;139(6):613–616. DOI: 10.1007/s10517-005-0367-2.Kondrat’eva D.S., Afanas’ev S.A., Falaleeva L.P., Shakhov V.P. Inotropic response of the myocardium in rats with postinfarction cardiosclerosis exposed to extrasystolic treatment. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2005;139(6):647–650. (In Russ.). DOI: 10.1007/s10517-005-0367-2.Sadredini M., Danielsen T.K., Aronsen J.M., Manotheepan R., Hougen K., Sjaastad I. et al. Beta-adrenoceptor stimulation reveals Ca2+ waves and sarcoplasmic reticulum Ca2+ depletion in left ventricular cardiomyocytes from post-infarction rats with and without heart failure. PLoS one. 2016;11(4):e0153887. DOI: 10.1371/journal.pone.0153887.Sadredini M., Danielsen T.K., Aronsen J.M., Manotheepan R., Hougen K., Sjaastad I. et al. Beta-adrenoceptor stimulation reveals Ca2+ waves and sarcoplasmic reticulum Ca2+ depletion in left ventricular cardiomyocytes from post-infarction rats with and without heart failure. PLoS one. 2016;11(4):e0153887. DOI: 10.1371/journal.pone.0153887.Vassallo D.V., Lima E.Q., Campagnaro P., Faria A.N., Mill J.G. Mechanisms underlying the genesis of post-extrasystolic potentiation in rat cardiac muscle. Braz. J. Med. Biol. Res. 1995;28(3);377–383.Vassallo D.V., Lima E.Q., Campagnaro P., Faria A.N., Mill J.G. Mechanisms underlying the genesis of post-extrasystolic potentiation in rat cardiac muscle. Braz. J. Med. Biol. Res. 1995;28(3);377–383.Nakipova O.V., Averin A.S., Evdokimovskii E.V., Pimenov O.Y., Kosarski L., Ignat’ev D. et al. Store-operated Ca2+ entry supports contractile function in hearts of hibernators. PLoS One. 2017;22;12(5):e0177469. DOI: 10.1371/journal.pone.0177469.Nakipova O.V., Averin A.S., Evdokimovskii E.V., Pimenov O.Y., Kosarski L., Ignat’ev D. et al. Store-operated Ca2+ entry supports contractile function in hearts of hibernators. PLoS One. 2017;22;12(5):e0177469. DOI: 10.1371/journal.pone.0177469.Ji Y.C., Gray R.A., Fenton F.H. Implementation of contraction to electrophysiological ventricular myocyte models, and their quantitative characterization via post-extrasystolic potentiation. PLoS One. 2015;10(8):e0135699. DOI: 10.1371/journal.pone.0135699.Ji Y.C., Gray R.A., Fenton F.H. Implementation of contraction to electrophysiological ventricular myocyte models, and their quantitative characterization via post-extrasystolic potentiation. PLoS One. 2015;10(8):e0135699. DOI: 10.1371/journal.pone.0135699.Афанасьев С.А., Кондратьева Д.С., Путрова О.Д., Перчаткин В.А., Репин А.Н. Возрастные особенности внутриклеточного гомеостаза кальция в кардиомиоцитах крыс при постинфарктном ремоделировании сердца. Успехи геронтол. 2010;23(1):59–63.Afanasiev S.A., Kondratieva D.S., Putrova O.D., Perchatkin V.A., Repin A.N. Age-related features of an intracellular calcium homeostasis in rat cardiomyocites at postinfarction heart remodeling. Adv. Gerontol. 2010;23(1):59–63. (In Russ.).Рубина К.А., Мелихова В.С., Парфенова Е.В. Резидентные клетки – предшественники в сердце и регенерация миокарда. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2007;2(1):29–35.Rubina К.A., Melikhova V.S., Parfenova E.V. Resident cardiomyocyte precursors and myocardium regeneration. Cell Transplantology and Tissue Engineering. 2007;2(1):29–35. (In Russ.).Gan X.T., Ettinger G., Huang C.X., Burton J.P., Haist J.V., Rajapurohitam V. et al. Probiotic administration attenuates myocardial hypertrophy and heart failure after myocardial infarction in the rat. Circ. Heart Fail. 2014;7(3):491–499. DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.113.000978.Gan X.T., Ettinger G., Huang C.X., Burton J.P., Haist J.V., Rajapurohitam V. et al. Probiotic administration attenuates myocardial hypertrophy and heart failure after myocardial infarction in the rat. Circ. Heart Fail. 2014;7(3):491–499. DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.113.000978.Mora M.T., Ferrero J.M., Gomez J.F., Sobie E.A., Trenor B. Ca2+ cycling impairment in heart failure is exacerbated by fibrosis: insights gained from mechanistic simulations. Front. Physiol. 2018;9:1194. DOI: 10.3389/fphys.2018.01194.Mora M.T., Ferrero J.M., Gomez J.F., Sobie E.A., Trenor B. Ca2+ cycling impairment in heart failure is exacerbated by fibrosis: insights gained from mechanistic simulations. Front. Physiol. 2018;9:1194. DOI: 10.3389/fphys.2018.01194.Moriyama H., Endo J., Ikura H., Kitakata H., Momoi M., Shinya Y. et al. Qualitative and quantitative effects of fatty acids involved in heart diseases. Metabolites. 2022;12(3):210. DOI: 10.3390/metabo12030210.Moriyama H., Endo J., Ikura H., Kitakata H., Momoi M., Shinya Y. et al. Qualitative and quantitative effects of fatty acids involved in heart diseases. Metabolites. 2022;12(3):210. DOI: 10.3390/metabo12030210.Афанасьев С.А., Реброва Т.Ю., Кондратьева Д.С. Особенности фосфолипидного состава мембран эритроцитов в условиях постинфарктного кардиосклероза. Биомедицинская химия. 2007;53(5);541–546. DOI: 10.1134/S1990750808020066.Afanasyev S.A., Rebrova T.Y., Kondratieva D.S. Phospholipid composition of erythrocyte membrane under conditions of postmyocardial infarction cardiosclerosis. Biochemistry (Moscow). Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2008;2(2):166–168. (In Russ.). DOI: 10.1134/S1990750808020066.Реброва Т.Ю., Афанасьев С.А., Путрова О.Д., Попов С.В. Возрастзависимые особенности микровязкости мембран эритроцитов при экспериментальном кардиосклерозе. Успехи геронтологии. 2012;25(4):644–647. DOI: 10.1134/S2079057013030119.Rebrova T.Yu., Afanasiev S.A., Putrova O.D., Popov S.V. Age-related features of microviscosity of erythrocyte membranes in experimental cardiosclerosis Adv. Gerontol. 2013; 3(3):211–214. (In Russ.). DOI: 10.1134/S2079057013030119.Реброва Т.Ю., Афанасьев С.А. Возрастные особенности активности свободнорадикального окисления в мембранах эритроцитов и плазме крови при постинфарктном кардиосклерозе у крыс. Казанский медицинский журнал. 2018;99(4):629–634. DOI: 10.17816/KMJ2018-629.Rebrova T.Yu., Afanas’ev S.A. Age-related features of activity of free radical oxidation in erythrocyte membranes and blood plasma in postinfarction cardiosclerosis in rats. Kazan Medical. Jour. 2018;99(4):629–634. (In Russ.). DOI: 10.17816/KMJ2018-629.Реброва Т.Ю., Афанасьев С.А., Попов С.В. Возрастные особенности окислительной модификации компонентов эритроцитарных мембран и активность Na+/K+-АТФазы при формировании кардиосклероза у крыс. Дальневосточный медицинский журнал. 2017;3:63–66.Rebrova T.Yu., Afanas’ev S.A., Popov S.V. Age-related of oxidative modification of erythrocyte membrane components and Na+/K+-ATPhase activity in formation of cardiaclerosis in rats. Far. Eastern Medical Journal. 2017;3:63–66. (In Russ).Marengo F.D., Márquez M.T., Bonazzola P., Ponce-Hornos J.E. The heart extrasystole: an energetic approach. Am. J. Physiol. 1999;276(1):H309– H316. DOI: 10.1152/ajpheart.1999.276.1.H309.Marengo F.D., Márquez M.T., Bonazzola P., Ponce-Hornos J.E. The heart extrasystole: an energetic approach. Am. J. Physiol. 1999;276(1):H309–H316. DOI: 10.1152/ajpheart.1999.276.1.H309.Köhler A.C., Sag C.M., Maier L.S. Reactive oxygen species and excitation-contraction coupling in the context of cardiac pathology. J. Mol. Cell Cardiol. 2014;73:92–102. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.03.001.Köhler A.C., Sag C.M., Maier L.S. Reactive oxygen species and excitation-contraction coupling in the context of cardiac pathology. J. Mol. Cell Cardiol. 2014;73:92–102. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.03.001.Rebrova T.Yu., Afanasiev S.A. State of the antioxidant system and the severity of lipid-peroxidation processes in the myocardium and blood plasma of rats of different ages with postinfarction cardiosclerosis. Advances in Gerontology. 2021;11(2):152–157. DOI: 10.1134/S2079057021020132.Rebrova T.Yu., Afanasiev S.A. State of the antioxidant system and the severity of lipid-peroxidation processes in the myocardium and blood plasma of rats of different ages with postinfarction cardiosclerosis. Advances in Gerontology. 2021;11(2):152–157. DOI: 10.1134/S2079057021020132.

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