Оценка показателей функции митохондриального дыхания мононуклеаров периферической крови у пациентов с хронической сердечной недостаточностью и сахарным диабетом 2-го типа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Предположение, что митохондриальная дисфункция может сопровождать развитие хронической сердечной недостаточности (ХСН) и сахарного диабета 2-го типа (СД2), а также коморбидных форм этих клинических фенотипов, получило подтверждение в реальном клиническом наблюдении на больных. При оценке митохондриального дыхания мононуклеаров периферической крови с помощью митохондриального стресс-теста у больных ХСН как с сохранённой, так и с низкой фракцией выброса, а также у больных СД2 обнаруживается выраженное снижение потребления кислорода митохондриями мононуклеарных клеток периферической крови.

Цель исследования — оценить информативность митохондриального стресс-теста у больных с ХСН, коморбидной с СД2.

Материалы и методы. Обследовано 23 пациента (средний возраст — 69,8±10,1 года) с ХСН с сохранённой фракцией выброса (ХСН-сФВ) и низкой фракцией выброса (ХСН-нФВ). Пациентов разделили на группы в зависимости от наличия сопутствующего СД2. Митохондриальный стресс-тест проводили на анализаторе Seahorse XFe96 Analyzer (Agilent Technologies, США). Дыхательную функцию митохондрий оценивали в адгезированных мононуклеарах путём одномоментного измерения скорости расхода кислорода и величины экстрацеллюлярного протонного тока.

Результаты. У больных с СД2 по сравнению с группой контроля показатели базального дыхания были снижены в 1,5 раза, резервного дыхания — в 3,5 раза. Наиболее угнетающее действие СД2 на митохондриальное дыхание наблюдалось при ХСН-нФВ: в 2,1–3,0 раза меньше по сравнению с группой контроля. Сопутствующий СД2 был связан с меньшим значением резервного дыхания, в группах с изолированной ХСН значения показателя были меньше в 2,4–4,5 раза, а у лиц с СД2 — в 18,0 раза. Кроме того, у больных СД2 наблюдалось угнетение и немитохондриального дыхания в 1,28 раза по сравнению с контролем.

Заключение. Выявленная у коморбидных пациентов выраженная дисфункция митохондрий сопоставима со стремительным развитием клиники ХСН, сочетанной с СД2, и высокой частотой декомпенсированных клинических случаев. Уменьшение показателей базального дыхания и запасной дыхательной ёмкости является ключевым фактором развития ХСН у пациентов с СД2.

Об авторах

Татьяна Сергеевна Свеклина

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: Sveklinats@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9546-7049
SPIN-код: 3561-6503

канд. мед. наук, доцент

Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Сергей Борисович Шустов

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: sbs5555@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9075-8274
SPIN-код: 5237-2036

д-р мед. наук, профессор

Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Светлана Николаевна Колюбаева

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: ksnwma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2441-9394
SPIN-код: 2077-2557

д-р биол. наук, профессор

Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Вадим Авенирович Козлов

Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова

Email: pooh12@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7488-1240
SPIN-код: 1915-5416

д-р биол. наук, канд. мед. наук, профессор

Россия, Чебоксары

Алексей Николаевич Кучмин

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: kuchmin.63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2888-9625
SPIN-код: 7787-1364

д-р мед. наук, профессор

Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Полина Дмитриевна Октысюк

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: polinaok99@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1956-2110
SPIN-код: 7889-6129
Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Владислав Вячеславович Коняев

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: konyaevvladislav@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8347-2286
SPIN-код: 3002-5668
Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Руслан Иванович Глушаков

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: glushakovruslan@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0161-5977
SPIN-код: 6860-8990

д-р мед. наук

Россия, 191124, Санкт-Петербург, Суворовский пр-т, д. 63а

Список литературы

  1. Jirak P., Fejzic D., Paar V., et al. Influences of Ivabradine treatment on serum levels of cardiac biomarkers sST2, GDF-15, suPAR and H-FABP in patients with chronic heart failure // Acta Pharmacol Sin. 2018. Vol. 39, N. 7. P. 1189–1196. doi: 10.1038/aps.2017.167
  2. Fox C.S. Cardiovascular disease risk factors, type 2 diabetes mellitus, and the Framingham Heart Study // Trends Cardiovasc Med. 2010. Vol. 20, N. 3. P. 90–95. doi: 10.1016/j.tcm.2010.08.001
  3. Кобалава Ж.Д., Ешниязов Н.Б., Медовщиков В.В., Хасанова Э.Р. Сахарный диабет 2-го типа и сердечная недостаточность: инновационные возможности управления прогнозом // Кардиология. 2019. Т 59, № 4. С. 76–87. EDN: OLTUGV doi: 10.18087/cardio.2019.4.10253
  4. Kato T., Niizuma S., Inuzuka Y., et al. Analysis of metabolic remodeling in compensated left ventricular hypertrophy and heart failure // Circ Heart Fail. 2010. Vol. 3, N. 3. P. 420–430. doi: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.109.888479
  5. Purwowiyoto S.L., Prawara A.S. Metabolic syndrome and heart failure: mechanism and management // Med Pharm Rep. 2021. Vol. 94, N. 1. P. 15–21. doi: 10.15386/mpr-1884
  6. Ingwall J.S., Weiss R.G. Is the failing heart energy starved? On using chemical energy to support cardiac function // Circ Res. 2004. Vol. 95, N. 2. P. 135–145. doi: 10.1161/01.RES.0000137170.41939.d9
  7. Knowlton A.A., Chen L., Malik Z.A. Heart failure and mitochondrial dysfunction: the role of mitochondrial fission/fusion abnormalities and new therapeutic strategies // J Cardiovasc Pharmacol. 2014. Vol. 63, N. 3. P. 196–206. doi: 10.1097/01.fjc.0000432861.55968.a6
  8. Zhao L., Feng Z., Yang X., et al. The regulatory roles of O-GlcNAcylation in mitochondrial homeostasis and metabolic syndrome // Free Radic Res. 2016. Vol. 50, N. 10. P. 1080–1088. doi: 10.1080/10715762.2016.1239017
  9. Gupte A.A., Hamilton D.J. Mitochondrial function in non-ischemic heart failure // Adv Exp Med Biol. 2017. Vol. 982. P. 113–126. doi: 10.1007/978-3-319-55330-6_6
  10. Keceli G., Gupta A., Sourdon J., et al. Mitochondrial creatine kinase attenuates pathologic remodeling in heart failure // Circ Res. 2022. Vol. 130, N. 5. P. 741–759. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.319648
  11. Li A.L., Lian L., Chen X.N., et al. The role of mitochondria in myocardial damage caused by energy metabolism disorders: From mechanisms to therapeutics // Free Radic Biol Med. 2023. Vol. 208. P. 236–251. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2023.08.009
  12. Quiles J.M., Gustafsson Å.B. The role of mitochondrial fission in cardiovascular health and disease // Nat Rev Cardiol. 2022. Vol. 19, N. 11. P. 723–736. doi: 10.1038/s41569-022-00703-y
  13. Guo C.A., Guo S. Insulin receptor substrate signaling controls cardiac energy metabolism and heart failure // J Endocrinol. 2017. Vol. 233, N. 3. P. R131–R143. doi: 10.1530/JOE-16-0679
  14. Kolwicz S.C. Jr, Purohit S., Tian R. Cardiac metabolism and its interactions with contraction, growth, and survival of cardiomyocytes // Circ Res. 2013. Vol. 113, N. 5. P. 603–616. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.113.302095
  15. Julián M.T., Pérez-Montes de Oca A., Julve J., Alonso N. The double burden: type 1 diabetes and heart failure-a comprehensive review // Cardiovasc Diabetol. 2024. Vol. 23, N. 1. P. 65. doi: 10.1186/s12933-024-02136-y
  16. Багрий А.Э., Супрун Е.В., Михайличенко Е.С., Голодников И.А. Хроническая сердечная недостаточность и сахарный диабет 2 типа: состояние проблемы // Российский кардиологический журнал. 2020. Т. 25, № 4. С. 79–85. EDN: LHZQHI doi: 10.15829/1560-4071-2020-3858
  17. Dabkowski E.R., Baseler W.A., Williamson C.L., et al. Mitochondrial dysfunction in the type 2 diabetic heart is associated with alterations in spatially distinct mitochondrial proteomes // Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2010. Vol. 299, N. 2. P. H529–H540. doi: 10.1152/ajpheart.00267.2010
  18. Chiu J., Farhangkhoee H., Xu B.Y., et al. PARP mediates structural alterations in diabetic cardiomyopathy // J Mol Cell Cardiol. 2008. Vol. 45, N. 3. P. 385–393. doi: 10.1016/j.yjmcc.2008.06.009
  19. Цветков В.А., Крутиков Е.С., Чистякова С.И. Субклиническая дисфункция левого желудочка у больных сахарным диабетом 2-го типа // Проблемы эндокринологии. 2020. Т. 66, № 1. С. 56–63. EDN: VUFURM doi: 10.14341/probl12359
  20. Щербатюк О.В., Тыренко В.В., Белевитин А.Б., Свистов А.С. Мозговой натрийуретический пептид — генетический код сердечной недостаточности // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2006. № 2. С. 100–107. EDN: KWZOIZ
  21. Cocco G., Jerie P. Assessing the benefits of natriuretic peptides-guided therapy in chronic heart failure // Cardiol J. 2015. Vol. 22, N. 1. P. 5–11. doi: 10.5603/CJ.a2014.0041
  22. Васюк Ю.А., Шупенина Е.Ю., Намазова Г.А., Дубровская Т.И. Новые алгоритмы диагностики сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса левого желудочка у пациентов с артериальной гипертензией и ожирением // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021. Т. 20, № 1. С. 65–69. EDN: VNLTTK doi: 10.15829/1728-8800-2021-2569
  23. Pagel P., Tawil J., Boettcher B., et al. Heart failure with preserved ejection fraction: a compre- hensive review and update of diagnosis, pathophysiology, treat ENT, and perioperative implications // J Cardiothorac Vasc Anesth. 2021. Vol. 35, N. 6. P. 1839–1859. doi: 10.1053/j.jvca.2020.07.016
  24. Ларина В.Н., Ойноткинова О.Ш., Ларин В.Г., и др. Сердечная недостаточность с сохраненной фракцией выброса левого желудочка: комплексный фенотип-ориентированный подход к диагностике и коррекции // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2022. Т. 15, № 6. С. 627–636. EDN: TQLABZ doi: 10.17116/kardio202215061627
  25. Mohebi R., Wang D., Lau E.S., et al. Effect of 2022 ACC/AHA/HFSA criteria on stages of heart failure in a pooled community cohort // J Am Coll Cardiol. 2023. Vol. 81, N. 23. P. 2231–2242. doi: 10.1016/j.jacc.2023.04.007 Erratum in: J Am Coll Cardiol. 2023. Vol. 82, N. 10. P. 1051. doi: 10.1016/j.jacc.2023.07.009
  26. Golla M.S.G., Shams P. Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) // StatPearls. 2024.
  27. Grievink H.W., Luisman T., Kluft C., et al. Comparison of three isolation techniques for human peripheral blood mononuclear cells: cell recovery and viability, population composition, and cell functionality // Biopreserv Biobank. 2016. Vol. 14, N. 5. P. 410–415. doi: 10.1089/bio.2015.0104
  28. Kalantar G.H., Saraswat S., SantaCruz-Calvo S., et al. Fasting and glucose metabolism differentially impact peripheral inflammation in human type 2 diabetes // Nutrients. 2024. Vol. 16, N. 10. P. 1404. doi: 10.3390/nu16101404
  29. Терещенко С.Н., Галявич А.С., Ускач Т.М., и др. Хроническая сердечная недостаточность. Клинические рекомендации 2020 // Российский кардиологический журнал. 2020. Т. 25, № 11. С. 311–374. EDN: LJGGQV doi: 10.15829/1560-4071-2020-4083
  30. Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом / / под ред. И.И. Дедова, М.В. Шестаковой, А.Ю. Майорова. 11-й выпуск // Сахарный диабет. 2023. Т. 26, № 2S. С. 1–157. EDN: DCKLCI doi: 10.14341/DM13042
  31. Altintas M.M., DiBartolo S., Tadros L., et al. Metabolic changes in peripheral blood mononuclear cells isolated from patients with end stage renal disease // Front Endocrinol (Lausanne). 2021. Vol. 12. P. 629239. doi: 10.3389/fendo.2021.629239
  32. Connolly N.M.C, Theurey P., Adam-Vizi V., et al. Guidelines on experimental methods to assess mitochondrial dysfunction in cellular models of neurodegenerative diseases // Cell Death Differ. 2018. Vol. 25, N. 3. P. 542–572. doi: 10.1038/s41418-017-0020-4
  33. Kubota M., Shui Y.B., Liu M., et al. Mitochondrial oxygen metabolism in primary human lens epithelial cells: Association with age, diabetes and glaucoma // Free Radic Biol Med. 2016. Vol. 97. P. 513–519. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.07.016
  34. Scott S.R., Singh K., Yu Q., et al. Sex as biological variable in cardiac mitochondrial bioenergetic responses to acute stress // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23, N. 16. P. 9312. doi: 10.3390/ijms23169312
  35. Divakaruni A.S., Paradyse A., Ferrick D.A., et al. Analysis and interpretation of microplate-based oxygen consumption and pH data // Methods Enzymol. 2014. Vol. 547. P. 309–354. doi: 10.1016/B978-0-12-801415-8.00016-3
  36. Masuzawa A., Black K.M., Pacak C.A., et al. Transplantation of autologously derived mitochondria protects the heart from ischemia-reperfusion injury // Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013. Vol. 304, N. 7. P. H966–H982. doi: 10.1152/ajpheart.00883.2012
  37. Ikeda G., Santoso M.R., Tada Y., et al. Mitochondria-rich extracellular vesicles from autologous stem cell-derived cardiomyocytes restore energetics of ischemic myocardium // J Am Coll Cardiol. 2021. Vol. 77, N. 8. P. 1073–1088. doi: 10.1016/j.jacc.2020.12.060
  38. Патент РФ на изобретение № 2818454 C1/04.06.2023. Бюл. № 13. Свеклина Т.С., Колюбаева С.Н., Коняев В.В., и др. Способ оценки эффективности лекарственной терапии у больных с хронической сердечной недостаточностью. Режим доступа: https://fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2818454&TypeFile=html Дата обращения: 28.08.2024. EDN: GFMFQC
  39. Lange M., Zeng Y., Knight A., et al. Comprehensive method for culturing embryonic dorsal root ganglion neurons for Seahorse Extracellular Flux XF24 analysis // Front Neurol. 2012. Vol. 3. P. 175. doi: 10.3389/fneur.2012.00175
  40. Hill B.G., Benavides G.A., Lancaster J.R. Jr, et al. Integration of cellular bioenergetics with mitochondrial quality control and autophagy // Biol Chem. 2012. Vol. 393, N. 12. P. 1485–1512. doi: 10.1515/hsz-2012-0198

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Митохондриальный стресс-тест. FCCP — карбонилцианид-4-(трифторметокси)фенилгидразон, Ротенон–антимицин А — общий раствор ротенона и антимицина А [40], АТФ — аденозинтрифосфат. Стрелками обозначено введение в инкубационную среду различных разобщителей дыхательной цепи и метаболически активных веществ в течение опыта.

Скачать (427KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».