Úvod: Vplyv veku na odolnosť srdca voči ischemicko-reperfúznemu (IR) poškodeniu a adaptačné mechanizmy myokardu bol preukázaný vo viacerých štúdiách u človeka aj na animálnych modeloch. Mnoho výsledkov je však aj protichodných a preukazujú nielen pokles ale aj zachovanie kardioprotekcie v staršom veku. V súčasnej dobe je výskum venovaný nielen vplyvu veku na klasický ischemický preconditioning (IPC) ale aj remote-ischemický preconditioning (RIPC) a to hlavne pre jeho možné klinické využitie. Vo viacerých klinických štúdiách bol preukázaný protektívny účinok RIPC aj u starších pacientov. Pomerne málo je však známe o účinku RIPC a jeho vekovej závislosti na animálnych modeloch.
Cieľ a metodika: V našej štúdii sme skúmali účinky dospievania na funkciu srdca, jeho odpoveď na ischémiu a rozdiely v adaptačných mechanizmoch medzi IPC a RIPC, u juvenilných (1,5 mes), mladších dospelých (3 mes) a starších dospelých (6 mes) samcov potkana kmeňa Wistar. Srdcia boli perfundované metódou podľa Langendorffa, vystavené 30-min I/120-min R, s alebo bez predchádzajúceho preconditioningu. Klasický IPC bol indukovaný jedným cyklom 5-min I/5-min R (na izolovanom srdci). RIPC bol indukovaný tromi cyklami 5-min I/5-min R, vykonanými na zadnej končatine anestezovaného potkana. Merali sme veľkosť infarktovej zóny (IS), citlivosť voči ventrikulárnym arytmiám a postischemickú obnovu kontraktilnej funkcie srdca (LVDP).
Výsledky: Dospievanie zhoršilo odpoveď srdca na IR poškodenie (zväčšený IS) a zvýšilo arytmogenézu. Funkčná obnova vekom ovplyvnená nebola. Klasický IPC aj RIPC potlačili výskyt malígnych arytmií, zmenšili IS a zlepšili aj obnovu LVDP u mladších skupín zvierat. Účinok klasického IPC bol však u staršej skupiny potlačený. Na rozdiel od IPC, pri použití RIPC bol kardioprotektívny účinok zachovaný aj u starších zvierat.
Záver: Dospievanie zhoršuje odpoveď srdca na IR poškodenie a má za následok aj znížený účinok klasického IPC. RIPC sa javí ako účinný aj vo vyššom veku a predstavuje alternatívnu a dostupnejšiu stratégiu kardioprotekcie.
Práca bola podporená grantmi: VEGA SR 2/0201/15, APVV-0102-11.
hypotéza
Ahoj Luci,gratulujem ku veľmi peknej práci! Chcela by som sa Ťa spýtať, či máš nejakú hypotézu na to, prečo dospievanie zhoršuje kardioprotektívny účinok ischemického preconditioningu a nie remote ischemického preconditioningu? Za odpoveď ďakujem.
Re: hypotéza
Ahoj Ivka, ďakujem pekne :) Áno hypotézu máme. Nazdávame sa, že remote preconditioning v porovnaní s klasických preconditioningom, je v čase dospievania účinnejší kvôli tomu, že predstavuje silnejší stimul pre srdce, kedže pozostáva z 3 cyklov ischémie a reperfúzie na rozdiel od klasického kde sme aplikovali iba 1 cyklus. Rovnako viacero štúdií preukázalo, že aj klasický preconditioning bol účinný aj vo vyššom veku napr. 12 mesiacov u potkanov, ale tiež len v prípade podania silnejšieho stimulu - ciže aspoň 3 cykly I/R. Okrem toho sa nazdávame, že v prípade remote preconditioningu sa môžu uplatňovať pri kardioprotekcii aj iné molekúlárne dráhy nielen tie, ktoré sú zahrnuté u klasického preconditioningu. To je aj teraz našim ďalším cieľom - preskúmať molekulárnu podstatu remote ischemického preconditioningu.
IP
Ahoj Luci, ako si vysvetlujete, ze po aplikacii IP i napriek tomu, ze LVDP aj tachykardie su v norme aj pri 6m potkanoch, tak velkost infarktu signifikante vrasta, dokonca nad uroven pozorovanej u kontrolnych potkanov. Dakujem za odpoved a drzim dalej palce!!! Gratulujem k zaujimavym vysledkom, hlavne u RIP skupiny vychadzaju velmi slubne vysledky.
Re: IP
Ahoj Mirko, ďakujem pekne :) Nazdávame sa, že nárast veľkosti infarktovej zóny u IPC skupiny v porovnaní s kontrolou u 6 mesačných zvierat, priamo súvisí s poklesom aktivácie kardioprotektívnych proteínov (Akt, eNOS, PKCepsilon, GSK-3beta), čo nepodporuje zatvorenie mPTP póru a následne môže zvyšovať jeho negatívne účinky (nárast kyslíkových radikálov a apoptózu). Tieto zistenia ohľadom protektívnych kaskád proteínov sme už publikovali skôr a preukázali sme, že s narastajúcim vekom (6 mesiacov aj 24 mesiacov) došlo k zníženej expresii proteínov: pAkt/Akt , eNOS aj PKC epsilon u IPC skupín v porovnaní s kontrolou. Čo sa týka rozdielov medzi vplyvom na výskyt tachykardií, obnovením LVDP a veľkosťou infarktu u starších zvierat v prípade IPC, nie je vždy pravidlom, že tam kde sa zväčšuje veľkosť infarktu, musí sa signifikantne zvyšovať aj trvanie komorových tachykardií. Tieto dva parametre podliehajú rôznym a odlišným patofyziologickým a molekulárnym mechanizmom. V našich predchádzajúcich prácach sme tiež dokázali, že v prípade anti-arytmického a anti-infarktového efektu IPC sa na nich podieľajú rozdielne molekulárne mechanizmy. V práci od Matejíkovej a kol. 2009, bolo dokázané, že dráha PI3K/Akt priamo súvisí s anti-infarktovým účinkom IPC ale nie je zapojená do jeho anti-arytmického účinku. V porovnaní účinkov IPC a RIPC u 6 mesačných zvierat sa nazdávame, že RIPC bol účinnejší z viacerých hľadísk. Jednak to bolo pre väčší počet stimulov, ktoré boli indukované (3 stimuly 5 min I/R u RIPC vs. 1 stimul 5 min I/R u IPC). To potvrdzujú aj v štúdii od Schulmann a kol. 2001, kde u stredne starých zvierat 1 stimul účinný nebol ale 3 stimuly už signifikantne zmenšili veľkosť infarktovej zóny. Okrem toho RIPC v porovnaní s klasickým IPC zahŕňa viacero ciest prenosu signálu zo vzdialeného orgánu do srdca. Sú to humorálna a neurálna dráha a cesta systémovej odpovede. V prípade neuronálnej cesty sú tu zapojené aj sympatikové a parasympatikové dráhy stimulované rôznymi substanciami uvoľnenými zo vzdialeného orgánu, čo je jeden z rozdielov oproti klasickému IPC. Taktiež v prípade systémovej odpovede indukuje RIPC systémovú protizápalovú a antiapoptickú odpoveď (napr. cez účinok na HSP70 alebo TNFα), čo predstavuje ďalší rozdiel oproti IPC. Rozdiely medzi klasickým a RIPC a jeho dráhami sú aj v samotnom srdci, kde v prípade RIPC dochádza aj k aktivácii JAK/STAT dráh.