Защитное действие этилглутатиона при гипоксии- реоксигенации сердца: роль глюкозы

Глутатион — главный редокс-буфер в кардиомиоцитах. В работе на изолированном сердце крыс изучено действие этилглутатиона, обладающего антиоксидантными свойствами, на функциональные нарушения, вызванные 30-минутной гипоксией и последующей реоксигенацией. В контрольных опытах наличие глюкозы (11 мМ) в гипоксическом перфузате сочеталось с уменьшением гипоксической контрактуры миокарда, но развитием аритмий во всех опытах, в том числе желудочковой тахикардии и фибрилляции, вероятно, вследствие возникающей гетерогенности миокарда. После реоксигенации в 50% опытов этой группы наблюдали неспособность воспроизводить высокую частоту стимуляции. Эти нарушения почти полностью предотвращались, если в гипоксический раствор добавляли этилглутатион (0,2 мМ). Его наличие в растворе также способствовало 1,5-кратному улучшению восстановления сократительной функции сердца после реоксигенации. Можно предположить, что защитное действие этилглутатиона связано с уменьшением степени окисленности белков ионного транспорта. В отсутствие глюкозы в гипоксическом перфузате гипоксическая контрактура была больше, но указанные функциональные нарушения не возникали, и добавление этилглутатиона было неэффективно.

Защита миокарда от последствий ишемии-реперфузии остается одной из центральных проблем кардиологии. Хорошо известно, что при этом основным фактором повреждения является окислительный стресс. Он возникает в ситуациях, когда антиоксидантная защита кардиомиоцитов не справляется с резко возросшим количеством активных форм кислорода. Во многих экспериментальных работах показано защитное действие различных антиоксидантов при их предварительном введении [1-7]. Однако большинство из них являются синтетическими продуктами, оказывают нежелательное побочное действие, что не позволяет рассматривать их в качестве перспективных терапевтических средств.

Более перспективное направление связано с использованием естественных метаболитов, повышенное содержание которых в кардиомиоцитах способно оказать защитное действие. Примерами могут быть аминокислоты аспартат и глутамат [8], а также их комбинация с динитрозильными комплексами железа [9], обладающими антиоксидантным свойствами [10]. В экспериментах на крысах с кратковременным пережатием коронарной артерии показана способность этой смеси ограничивать размер инфаркта миокарда [9]. Глутамат наряду с другими аминокислотами — цистеином и глицином — входит в состав глутатиона — главного редокс-буфера в кардиомиоцитах. Глутатион находится в клетках в высокой концентрации (5 мМ), что позволяет ему восстанавливать любую дисульфидную связь, образующуюся между цистеинами цитозольных белков. При этом восстановленная форма глутатиона GSH превращается в окисленную GSSG. Обычно соотношение восстановленной формы глутатиона и окисленной ([GSH]/[GSSG]) превышает 10, и поддержание такого соотношения важно для антиоксидантной защиты клеток. Гипоксия или ишемия снижают это соотношение, при этом повышается уровень миоплазматического Са²⁺ [11]. Транспорт глутатиона в клетки относительно медленный, поэтому лучше использовать моноэтиловый эфир глутатиона — этилглутатион. Он эффективно транспортируется во многие клетки организма, что установлено при введении меченого эфира мышам [12]. Эта способность этилглутатиона была использована при гипоксииреоксигенации изолированного сердца [13]. Сердца крыс подвергали тотальной гипоксии в течение трех 5-минутных периодов, разделенных 5-минутными промежутками реоксигенации. Во время периодов гипоксии в перфузат добавляли этилглутатион (10 мМ), что сопровождалось повышением степени восстановления индекса работоспособности и уменьшением подъема диастолического давления во время гипоксии. При этом общее содержание тиолов в кардиомиоцитах не увеличивалось, и это позволяет предполагать, что защитное действие тиолов во время гипоксии связано с усилением восстановленности тиоловых групп в мембранных белках. Эти работы показали перспективность глутатиона как защитного средства, однако явные их недостатки — кратковременность гипоксии, а также использование очень высокой концентрации этилглутатиона – оставляли открытым вопрос о целесообразности дальнейшей разработки данного соединения в качестве потенциального терапевтического средства.

Целью нашей работы было испытание этилглутатиона в гораздо меньшей концентрации при длительной гипоксии и реоксигенации изолированного сердца.

Методика исследования

Для работы на изолированных сердцах крыс применена стандартная методика ретроградной перфузии [14]. У крыс, анестезированных кетамином (100 мг/кг), вскрывали грудную клетку, извлекали сердце, отмывали его от содержащейся в нем крови. Затем в аорту вводили металлическую канюлю, соответствующую по диаметру аорте, и перфузировали коронарные сосуды стандартным раствором Кребса—Хензелайта с добавлением 11 мМ глюкозы. Раствор предварительно насыщали карбогеном (95% О₂ и 5% СО₂). В левый желудочек сердца вводили латексный баллончик, заполненный таким количеством жидкости, чтобы диастолическое давление в нем составляло 10—15 мм рт. ст., при котором достигается оптимальное растяжение камеры желудочка. Эта ретроградная перфузия проходила под постоянным давлением 70 мм рт. ст. в течение 20 мин; в это время происходила стабилизация работы сердца. На правое предсердие накладывали электроды для электростимуляции. Перфузия происходила в специализированной установке Hugo Saks.

Для регистрации давления в баллончике, электрограммы и скорости коронарной перфузии использовали датчики и усилители Harward Instruments, аналого-цифро-вой преобразователь (АЦП: USB-6215, используемая частота оцифровки 1000 Гц) и персональный компьютер. Регистрация сигналов происходила непрерывно на протяжении всего опыта.

Управление работой АЦП и передачей сигналов в компьютер, а также запись первичных сигналов в виде бинарных файлов на жесткий диск компьютера, вывод сигналов на экран монитора, их предварительная обработка непосредственно во время эксперимента, введение меток воздействий во время эксперимента, предустановка интервалов изменения режимов стимуляции (при навязывании частоты возбуждений) и возможность последую...

Лакомкин В.Л., Лукошкова Е.В., Абрамов А.А., Ермишкин В.В., Капелько В.И.