16+
DOI: 0.18413/2313-8955-2015-1-4-40-44

РОЛЬ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ АТФ-ЗАВИСИМЫХ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ В КАРДИОПРОТЕКТОРНОМ ЭФФЕКТЕ НИКОРАНДИЛА НА МОДЕЛИ КОРОНАРООКЛЮЗИОННОГО ИНФАРКТА МИОКАРДА

Aннотация

В работе приведены результаты исследования противоишемической эффективности никорандила (1,8 мг/кг) на модели коронарооклюзионного инфаркта миокарда у кроликов. Коронарооклюзию нисходящей ветви левой коронарной артерии у наркотизированных животных осуществляли путем наложения лигатуры на 60 минут с последующей реперфузией в течении 90 минут. Кардиопротекторное действие выражалось в ограничении зоны некроза в 2,5 раза, предотвращении повышении уровня Тропонина I в 3 раза, а также улучшение показателей сократимости при реперфузии. Блокатор АТФ-зависимых калиевых каналов глибенкломид (0,4 мг/кг) практически полностью нивелировал кардиопротекторные эффекты никорандила в дозе 1,8 мг/кг. Ингибитор индуцибильной NО-синтазы аминогуанидин (100 мг/кг) не вызывал полной отмены протективных эффектов никорондила. Обсуждается приоритетный вклад АТФ-зависимых калиевых («первое окно» прекондиционирования) каналов в реализации кардиопротекторных эффектов никорандила (в малых и средних терапевтических дозах), наряду с отсутствием отрицательных гемодинамических эффектов, характерных для донаторов NO. Последнее позволяет обсуждать возможность снижения дозы никорондила для кардиопротекции в клинических исследованиях.


Изучение ишемического прекондиционирования - одно из перспективнейших направлений экспериментальной медицины. Исследование механизма этого феномена дало начало фармакологическому прекондиционированию. С клинической точки зрения прекондиционирование фармакологическими средствами выглядит предпочтительнее, так как технологически проще и лишено потенциальной опасности ишемических эпизодов для патологически измененных тканей.

Никорандил – производное никотинамида, состоит из остатка амида никотиновой кислоты и нитратной группы, поэтому обладает свойствами активаторов АТФ-зависимых  калиевых  каналов( КАТФ-каналы) и органических нитратов [5, 6, 7, 8, 10]. Доминирующим эффектом высоких концентраций никорандила является укорочение потенциала действия и рефрактерного периода, т.е. влияние на противоаритмические факторы[6]. Известно, что применение никорандила в остром периоде ишемии миокарда значительно уменьшает частоту развития желудочковой тахикардии, оказывает эндотелиопротекторное и кардиопротекторное действие   на модели L-NAME индуцированного дефицита оксида азота [4,11].

Целью настоящего исследованияявлялось изучение вклада КАТФ-каналов в реализацию   кардиопротекторного эффекта никорандила на модели коронарооклюзионного инфаркта миокарда у кроликов.

Материалы и методы.

Изучение выживаемости ишемизированного миокарда было проведено  на  42 -х лабораторных кроликах массой 2-2,5 кг Влияние никорандила  на размер зоны некроза проводили на модели коронароокклюзиионного инфаркта миокарда. Инфаркт миокарда воспроизводился на наркотизированных животных (хлоралгидрат 300 мг/кг), находящихся на управляемом дыхании, путем перевязки нисходящей ветви левой коронарной артерии на уровне нижнего края ушка левого предсердия (60 мин) с последующей реперфузией (90 мин). Поперечные срезы миокарда производили через каждые 0,8 см, начиная с уровня 0,8 см ниже места наложенной лигатуры. Срезы миокарда помещали в емкость содержащую фосфатный буфер (рН 7,4) и 1 мг/мл трифенилтетразолия хлорид для образования красного формазана [2,3]. Подсчет площадей интактного и некротизированного миокарда левого желудочка производили на каждом из четырех срезов с помощью попиксельного анализа в программе Adobe Photoshop 9.0.  Уровень Troponin I (TnI) определяли на иммунофлуоресцентном приборе Triage MeterPro (Biosite, США).

Дистантное ишемическое прекондиционирование осуществляли путем наложения жгута на верхнюю треть бедра на 10 минут, с последующей 20 минутной реперфузией и воспроизведением модели инфаркта на 60 минут.

Фармакологическое прекондиционирование осуществляли с помощью внутривенного введение в маргинальную вену уха кролика никорандила в дозе 1,8 мг/кг  («Коронель», производство ООО «ПИК-ФАРМА», Россия). С целью подтверждения роли КАТФ-каналов в реализации кардиопротекторных эффектов никорандила, животным вводили глибенкламид (блокатор КАТФ-каналы) в дозе 0,4 мг/кг. Ингибитор индуцибильной NО-синтазы аминогуанидин 100 мг/кг вводили внутривенно за 30 минут до введения никорондила [1,2,3].

Результаты и обсуждение

Моделирование коронарооклюзии с последующей реперфузией приводило к формировании зоны зоны некроза составляющей 27,3±1,2 %. Одновременно на 90 минуте реперфузии обнаружено увеличение уровня Тропонина I, значение которого составили 16,26±1,9 нг/мл.

 

Применение дистантного прекондиционирования приводит к снижению величины зоны некроза в 3 раза и предотвращения повышения уровня Тропонина I в 4 раза (таблица 1).

Использование никорандила в дозе 1,8 мг/кг за 30 минут до коронарооклюзионного инфаркта миокарда оказывало кардиопротективное действие, выражающееся в ограничении зоны некроза и уменьшении значении Тропонина I, соответственно, до 10,7±0,8% и 5,2±1,1 нг/мл (таблица 1).

Введение никорандила в дозе 1,8 мг/кг на фоне глибенкламида 0,4 мг/кг оказалось не эффективным и значение размеров зоны некроза и уровня Тропонина I не отличались от группы контроля (таблица 1). Аналогично глибенкламид  полностью предотвращал кардипротективный эффект дистантного прекондиционирования (таблица 1). Последнее указывает на общий механизм реализации кардиопротективного эффекта реализующийся с участием АТФ-зависимых калиевых каналов.

Предварительное введение аминогуанидина 100 мг/кг нивелировало на 50 % защитное действие никорандила в дозе 1,8 мг/кг и в меньшей степени (30%) предотвращало кардипротективные эффекты дистантного прекондиционирования (таблица 1). Это свидетельствует о том, что ингибирование iNOS аминогуанидином 100 мг/кг не в полной мере предотвращает реализацию «второго окна» прекондиционирования.

Таблица 1

Влияние никорандила (1,8 мг/кг) в/в и дистантного ишемического прекондиционирования  на  размер зоны некроза
 и уровнь Тропонина
I  при острой коронарооклюзии (60 мин) с последующей реперфузией (90 мин)  у наркотизированных кроликов (M± m; в % от массы левого желудочка; n=6).

Table 1

The influence of nicorandil (1,8 mg/kg, I.V.) and the distant ischemic preconditioning on the size of the necrosis zone and the level
of Troponin I in a accute coronary occlusion (60 min.) with subsequent reperfusion (90 min.) in anesthetized rabbits (M± m; in %
of the mass of the left ventricle; n=6).

 

Группа

% некроза

Уровень Тропонина I, нг/мл

Контроль (инфаркта миокарда )

27,3±1,2

16,26±1,9

КО/реперфузия + дистантное  ишемическое прекондиционирование

9,4±0,5*

4,6±1,3*

КО/реперфузия + никорандила (1,8 мг/кг)

10,7±0,8*

5,2±1,1*

КО/реперфузия + глибенкламид (0,4 мг/кг) + дистантное прекондиционирование

24,2±1,5

15,3±1,8

 КО/реперфузия + глибенкламид (0,4 мг/кг) + никорандила (1,8 мг/кг)

22,1±1,3

13,2±1,8

КО/реперфузия + аминогуанидин (100 мг/кг) + дистантное прекондиционирование

21,1±1,1

13.7±1,1

КО/реперфузия + аминогуанидин (100 мг/кг) + никорандила (1,8 мг/кг)

15,4±0,8*

8,2±1,1*

 

 

Примечание:  КО/реперфузия – коронарооклюзия нисходящей ветви левой коронарной артерии на уровне ушка (60 мин) с последущей реперфузией ( 90 мин); ДИП-дистантное ишемическое прекондиционирование  (10 мин) верхней трети бедра;

*р < 0,05 – в сравнении с контролем;

Прекондиционирование феномен повышения устойчивости клеток к повторному воздействию ишемии, возникающей после одного или нескольких кратковременных эпизодов ишемии-реперфузии. Прекондиционирование имеет раннюю фазу «первое окно», начинающуюся через 5 мин после первого короткого эпизода ишемии и продолжающуюся до 1-3 ч. и позднюю фазу «второе окно», которая эффективно «работает» с 24 до 72 и даже 96 ч. от первого эпизода ишемии. Чтобы запустить защитный эффект прекондиционирования, требуется достичь минимального порогового времени ишемии (5 мин) до начала реперфузии. Однако, с увеличением продолжительности ишемии миокарда прогрессивно уменьшается кардиопротективная эффективности, (представленного тремя пятиминутными эпизодами ишемии-реперфузии), предшествующие тестовой ишемии.

Механизмы поздней фазы прекондиционирования. Основное отличие механизмов поздней фазы ИПК или «второго окна защиты» от ранней фазы или классического прекондиционирования заключаются в реализации защитного эффекта через активацию белкового синтеза и/или модификацию функциональной активности белков на посттрансляционном уровне. Помимо инфарктлимитирующего, антиаритмического эффектов, снижения степени апоптоза поздняя фаза ИПК способна предупреждать развитие обратимой постишемической дисфункции миокарда (станнинг) и снижать интенсивность воспалительной реакции через модуляцию синтеза противоспалительных факторов. Механизмы «второго окна защиты»могут быть также разделены на триггерный, сигнальный и эффекторный компоненты.  Триггерами поздней фазы ИПК признаны аденозин, опиоиды, катехоламины, АФК и NO. Согласно «гипотезе оксида азота»  в отношении поздней фазы ИПК против станнига, NO играет ключевую роль в инициации и в опосредовании феномена «второго защитного окна», осуществляя своё действие через активацию тех же внутриклеточных посредников (ε-ПКС, тирозинкиназа, МАПК траскрипционный фактор NF-kB-nucleus factor-kappa b), что и при ранней фазе ИПК. Однако, точный механизм реализации кардиопротективного действия NO неизвестен. Можно лишь с долей вероятности предположить участие К (АТФ) -каналов, уменьшения кальциевой перегрузки, угнетение сократимости и другие механизмы. Таким образом, после первичного ишемического эпизода начинается фенотипический репрограмминг, вследствие которого включается синтез NO и клетки экспрессируют индуцибельные ферменты, признанные медиаторами отсроченной кардиопротекции: iNOS, MnСОД (марганецсодержащий супероксиддисмутаза), ЦОГ-2 (циклооксигеназа), альдозоредуктаза, а также происходит синтез белков теплового шока (HSP-heat shock protein). Эффект прекондиционирования сопровождается активацией каскадных механизмов внутриклеточной сигнальной трансндукции, ответственных за экспрессию генов и формирование адаптивных признаков. Такая активация протекает на фоне митохондриальной дисфункции, выражающаяся в последовательных фазовых изменениях активности митохондриальных ферментных комплексов (МФК). Так в условиях острой гипоксии в результате срочной адаптации происходит подавление активности МФК I, осуществляющего НАДН-окисление, но при этом усиливается сукцинатоксидазный путь окисления МФК II. Данная биоэнергетическая пересторойка вызывает переориентацию метаболических потоков для поддержания энергозависимых процессов клетки, а также способствует индукции фактора, вызванного гипоксией-1α ( HIF-1α- hypoxia inducible factor).

При продолжающимся дефиците кислорода возникает долгосрочная адаптация, которая связана с восстановлением активности МФК I и утратой значимости МФК II.

Таким образом, небольшие концентрации никорандила оказывают прямой кардиопротективный эффект на сердечную мышцу, который обусловлен селективной активацией митохондриальных КАТФ-каналов [12]. Представленные результаты исследований указывают на наличие у никорандила эффекта фармакологического прекондиционирования посредством активации митохондриальных КАТФ-каналов.

Заключение

Дистантное ишемическое прекондиционирование и фармакологическое прекондиционирование никорандилом (в дозе 1,8 мг/кг) выражалось в ограничениии зоны некроза 2,5 раза, предотвращении повышении уровня Тропонина I в 3 раза , а также улучшение показателей сократимости при реперфузии. Блокатор АТФ-зависимых калиевых каналов глибенкломид (0,4 мг/кг). практически полностью нивелировал кардиопротекторные эффекты никорандила. Ингибитор индуцибильной NО-синтазы аминогуанидин (100 мг/кг) не вызывал полной отмены протективных эффектов никорандила.  

Список литературы

1. Даниленко Л.М., Покровский М.В., Новиков  О.О. Противовосполительные эффекты дистантного ишемического прекондиционирования в сочетании с рекомбинантным эритропоэтином // Научные ведомости БелГУ. Сер. Медицина. Фармация. 2011.

№ 4.  вып. 13/2. С. 49-53.

2. Даниленко Л.М., Покровский М.В., Новиков  О.О. Тригерный механизм противоишемического действия эритропоэтина и резвератрола // Научные ведомости БелГУ. Сер. Медицина. Фармация. 2012.
№ 10. Вып. 18/2.  С. 138-142.

3. Колесник И.М., Покровский М.В., Гудырев О.С. Дистантное и фармакологическое прекондиционирование – новые возможности стимуляции неоваскулогенеза // Кубанский научный медицинский вестник.  2010.  № 6.  С. 56-58.

4. Покровский М.В., Старосельцева О.А., Алехин С.А. Эндотелиопротективное  действие  дистантного  ишемического прекондиционирования // Научные ведомости  БелГУ. 2012. Вып. 17/2,  №22(117). 
С. 238-242.

5. Полторак, В.В. Горбенко Н.И., Горбушинская М.Ю. Блокада КАТФ каналов препаратами сульфонилмочевины и кардиоваскулярная безопасность у больных сахарным диабетом 2 типа // Украинський медицинский журнал. 2002. Т. 32, № 6. С. 65-68.

6.  Abdallah Y., Preconditioning with diazoxide prevents reoxygenation-induced rigor-type hypercontracture / Y Abdallah, С.Wolf , К. Meuter et al. // J. Mol. Cell Cardiol. 2010. Vol. 48 (I). P. 270-6.  

7. Hirose M., Mechanisms of preventive effect of nicorandil on ischaemia-induced ventricular tachyarrhythmiain isolated arterially perfused canine left ventricular wedges /М.Hirose, М.  Hirose ,N. Tsujino N., T. Nakada . et al // Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2008. Vol. 102, №6.Р.504-14.

8.  Holzmann S. Cyclic GM Pas possible mediator of coronary arterial relaxation by nicorandil (SG-75)/
S. Holzmann //J. Cardiovasc. Pharmacol. 983.Vol. 5, № 3. Р. 364-70.

9. Holzmann S., Pharmacological interaction experiments differentiate between glibenclamide-sensitive K+ channels and cyclic GMP as components of vasodilation by nicorandil/S. Holzmann, W.R. Kukovetz, С. Braida  et al. // Eur.J. Pharmacol. 2002. Vol.215,№1.Р.1-7.

10. Kukovetz W.R. Dual mechanism of the relaxing effect of nicorandil by stimulation of cyclic GMP formation and by hyperpolarization./ W.R.Kukovetz,S. C. Holzmann,. Braida. et al // J. Cardiovasc. Pharmacol. 2001. Vol.17, №4. Р.627-33.

 11. Kukovetz W.R., Molecular mechanism of action of nicorandil/ W.R. Kukovetz, S.Holzmann., G.Poch //J. Cardiovasc. Pharmacol. 2004. Vol. 20, Suppl. 3. P. 1-7.

12. Ozcan C.,  Effective pharmacotherapy against oxidative injury: alternative utility of an ATP-sensitive potassium channel opener/C. Ozcan , A. Terzic , M. Bienengraeber// J. Cardiovasc. Pharmacol. 2007. Vol.50, №4. Р.411-8.

13. Taira N. Nicorandil as a hybrid between nitrates and potassium channel activators / N.Taira // Cardiol. 1989. Vol.63, №21. Р.18-24.