Возможная роль митохондриальной дисфункции в аритмогенезе при ишемической болезни сердца

Введение. Ишемическая болезнь сердца (ИБС) остается наиболее распространенным сердечно-сосудистым заболеванием (ССЗ) как в России, так и в мире. Хроническое течение ИБС ведет к нарушению электрической стабильности миокарда и развитию аритмий, в том числе жизнеугрожающих, неблагоприятным исходом которых может стать наступление внезапной сердечной смерти. Сократительная активность кардиомиоцитов поддерживается за счет работы митохондрий, синтезирующих аденозинтрифосфат (АТФ), необходимый для работы сократительных белков и ион-транспортных систем клетки. В норме митохондрии всех клеток организма имеют одинаковые функциональные возможности ввиду носительства одинакового генома. Следовательно, можно оценить активность дыхания митохондрий кардиомиоцитов по дыханию митохондрий из лейкоцитов периферической крови.

Цель: сравнить дыхательную активность митохондрий лейкоцитов периферической крови у пациентов с диагнозом ИБС и ИБС с развившимися нарушениями ритма сердца (НРС).

Материал и методы. В исследованные группы вошли 45 пациентов с ИБС без НРС и 39 пациентов с ИБС, осложненной НРС. Митохондрии выделяли из лейкоцитов периферической крови дифференциальным центрифугированием. Измеряли скорость убыли кислорода в пируват-малатном и сукцинатном инкубационных буферах при внесении изолированных митохондрий, а также при внесении в среду пальмитиновой кислоты. Определяли скорость потребления кислорода (СПК) для метаболических состояний V3 (активное фосфорилирующее) и V4 (нефосфорилирующее), и на их основе производили расчет коэффициента дыхательного контроля по формуле V3/V4.

Результаты. СПК у митохондрий пациентов с неосложненной ИБС и ИБС с НРС не имела достоверных различий в обоих инкубационных буферах. При внесении пальмитиновой кислоты у митохондрии больных ИБС без НРС значительно повышались СПК в обеих средах инкубации. Митохондрии больных ИБС с НРС на фоне добавления пальмитиновой кислоты не изменяли СПК в обоих метаболических состояниях.

Заключение. На основании полученных данных можно заключить, что функциональные возможности митохондрий при осложненном течении ИБС исчерпаны, что проявляется в неспособности увеличить синтез АТФ в ответ на внесение дополнительных субстратов.

1. Бойцов С.А., Зайратьянц О.В., Андреев Е.М., Самородская И.В. Сравнение показателей смертности от ишемической болезни сердца среди мужчин и женщин старше 50 лет в России и США. Российский кардиологический журнал. 2017;(6):100–107. DOI: 10.15829/1560-4071-2017-6-100-107.

2. Байдюк Е.В., Сакута Г.А., Кислякова Л.П., Кисляков Ю.Я., Оковитый С.В., Кудрявцев Б.Н. Структурно-функциональные характеристики сердца и параметры газообмена у крыс после экспериментального инфаркта миокарда. Цитология. 2014;56(10):735–740.

3. van Bilsen M., van Nieuwenhoven F.A., van der Vusse G.J. Metabolic remodelling of the failing heart: beneficial or detrimental? Cardiovasc. Res. 2009;81(3):420–428. DOI: 10.1093/cvr/cvn282.

4. Liang F., Wang Y. Coronary heart disease and atrial fibrillation: a vicious cycle. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2021;320(1):H1–H12. DOI: 10.1152/ajpheart.00702.2020.

5. Сотников О.С., Васягина Т.И. Митохондрии кардиомиоцитов после избыточной физической нагрузки. Кардиологический вестник. 2022;17(3):44–50.. DOI: 10.17116/Cardiobulletin20221703144.

6. Pascual F., Coleman R.A. Fuel availability and fate in cardiac metabolism: A tale of two substrates. Biochim. Biophys. Acta. 2016;1861(10):1425– 1433. DOI: 10.1016/j.bbalip.2016.03.014.

7. Jiang M., Xie X., Cao F., Wang Y. Mitochondrial metabolism in myocardial remodeling and mechanical unloading: Implications for ischemic heart disease. Front. Cardiovasc. Med. 2021;8:789267. DOI: 10.3389/ fcvm.2021.789267.

8. Бокерия Л.А., Неминущий Н.М., Постол А.С. Имплантируемые кардиовертеры-дефибрилляторы – основное звено в современной концепции профилактики внезапной сердечной смерти: проблемы и перспективы развития метода. Кардиология. 2018;58(12):76–84. DOI: 10.18087/cardio.2018.12.10197.

9. Филиппов Е.В., Якушин С.С. Внезапная сердечная смерть: проблема стратификации риска и выбора лекарственного препарата. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2011;7(2):212–218. DOI: 10.20996/1819-6446-2011-7-2212-218.

10. Rose S., Carvalho E., Diaz E.C., Cotter M., Bennuri S.C., Azhar G., Frye R.E., Adams S.H., Børsheim E. A comparative study of mitochondrial respiration in circulating blood cells and skeletal muscle fibers in women. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2019;317:E503–E512. DOI: 10.1152/ajpendo.00084.2019.

11. Ost M., Doerrier C., Gama-Perez P., Moreno-Gomez S. Analysis of mitochondrial respiratory function in tissue biopsies and blood cells. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 2018;21:336–342. DOI: 10.1097/MCO.0000000000000486.

12. Li P., Wang B., Sun F., Li Y., Li Q., Lang H. et al. Mitochondrial respiratory dysfunctions of blood mononuclear cells link with cardiac disturbance in patients with early-stage heart failure. Sci. Rep. 2015;5:10229. DOI: 10.1038/srep10229.

13. Coluccia R., Raffa S., Ranieri D., Micaloni A., Valente S., Salerno G. et al. Chronic heart failure is characterized by altered mitochondrial function and structure in circulating leucocytes. Oncotarget. 2018;9(80):35028– 35040. DOI: 10.18632/oncotarget.26164.

14. Афанасьев С.А., Егорова М.В., Кондратьева Д.С., Реброва Т.Ю., Козлов Б.Н., Попов С.В. К вопросу о возможной метаболической составляющей аритмогенной резистентности миокарда при сочетанном развитии постинфарктного ремоделирования сердечной мышцы и сахарного диабета. Вестник аритмол. 2010;60:65–69.

15. Афанасьев С.А., Муслимова Э.Ф., Реброва Т.Ю., Цапко Л.П., Керчева М.А., Голубенко М.В. Особенности функционального состояния митохондрий лейкоцитов периферической крови пациентов с острым инфарктом миокарда. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020;169(4):416–418. DOI: 10.1007/s10517-020-04903-9.

16. Егорова М.В., Афанасьев С.А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: современные методические приемы. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2011;26(1–1):22–28.

17. Rebrova T.Y., Korepanov V.A., Afanasiev S.A. Age peculiarities of respiratory activity and membrane microviscosity of mitochondria from rat cardiomyocytes. Bull. Exp. Biol. Med. 2021;170(3):368–370. DOI: 10.1007/s10517-021-05069-8.

18. Carta G., Murru E., Banni S., Manca C. Palmitic acid: physiological role, metabolism and nutritional implications. Front. Physiol. 2017;8:902. DOI: 10.3389/fphys.2017.00902.

19. Егорова М.В., Афанасьев С.А. Регуляторная роль свободных жирных кислот в поддержании мембранного гомеостаза митохондрий сердца при экспериментальной ишемии миокарда. Бюллетень сибирской медицины. 2012;11(3):31–37. DOI: 10.20538/1682-0363-2012-3-31-37.

20. Hadrava Vanova K., Kraus M., Neuzil J., Rohlena J. Mitochondrial complex II and reactive oxygen species in disease and therapy. Redox Rep. 2020;25(1):26–32. DOI: 10.1080/13510002.2020.1752002.

21. Мохова Е.Н., Хайлова Л.С. Участие анионных переносчиков внутренней мембраны митохондрий в разобщающем действии жирных кислот. Биохимия. 2005;70(2):197–202.

22. Sharpe M.A., Cooper C.E., Wrigglesworth J.M. Transport of K + and cations across phospholipid membranes by nonesterified fatty acids. J. Membr. Biol. 1994;41:21–28.

23. Habbane M., Montoya J., Rhouda T., Sbaoui Y., Radallah D., Emperador S. Human mitochondrial DNA: Particularities and diseases. Biomedicines. 2021;9(10):1364. DOI: 10.3390/biomedicines9101364.

24. Wang F., Zhang D., Zhang D., Li P., Gao Y. Mitochondrial protein translation: emerging roles and clinical significance in disease. Front. Cell. Dev. Biol. 2021;9:675465. DOI: 10.3389/fcell.2021.675465.