Енергійні адаптації та резерв стресу в циркуляції серця із ожирінням
Баррі А. Борлауг, доктор медицини, клініка і фонд Майо, 200 First Street SW, Рочестер, MN 55905. Електронна пошта
Кафедра серцево-судинної медицини, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота (B.A.B.).
Департамент внутрішньої медицини та дослідницького центру перспективних зображень, Техаський університет, Південно-Західний, Даллас, Техас (C.R.M.).
Статтю, див. Стор. 1152
Людська раса має справу з епідемією ожиріння, якої ніколи не було на планеті Земля. Очікується, що лише в США поширеність ожиріння зросте до 50% лише за 10 років - приголомшливе зростання з 15% у середині 1970-х. 1 Ожиріння є основним фактором ризику для ряду серцево-судинних розладів, включаючи серцеву недостатність, і особливо серцеву недостатність із збереженою фракцією викиду (HFpEF). Існує безліч механізмів, за допомогою яких ожиріння кидає виклик серцево-судинній системі зрештою виробляти HFpEF, включаючи затримку ниркового об’єму, системне запалення, надмірне серцеве навантаження, резистентність до інсуліну та зміни клітинного метаболізму. 2
Наслідки ожиріння на серцевий міоцит тільки починають приділяти увагу. Попередні дослідження пропонували прямі токсичні ефекти, зумовлені накопиченням ліпідів у серці, як промотори дисфункції міокарда у пацієнтів із ожирінням. 3 Збільшення маси тіла безпосередньо корелює із збільшенням споживання міокарда киснем та споживання вільних жирних кислот. 4 Це надлишкове окислення жиру сприяє енергетичній неефективності, а також може сприяти утворенню ліпотоксичних та реактивних форм кисню. У пацієнтів із ожирінням спостерігається порушення енергетики міокарда. 5 Це ставить серце з ожирінням в енергетично неблагополучне становище, особливо враховуючи, що серцеве навантаження надзвичайно зростає із ожирінням, як у стані спокою, так і при напрузі, коли артеріальний тиск і серцевий викид зростають. 2,6 Незрозуміло, як серце з ожирінням адаптується до цього дефіциту енергії, або як це пристосування може вплинути на серцевий резерв.
Потім підгрупа учасників ожиріння (n = 36) пройшла 6-місячне дієтичне втручання для зниження ваги, після чого 27 з учасників схудли (зменшення маси тіла на 11 ± 5%). 7 Втрата ваги покращила чутливість до інсуліну, зменшила масу лівого шлуночка та зменшила вісцеральний жир. Це було поєднано з поліпшенням рівня фосфокреатину/АТФ та відповідним зменшенням доставки АТФ та kf КК до значень у спокої, які були подібними до значень у добровольців, які не були. У 6 учасників ожиріння, які схудли, повторне тестування на добутамін виявило суттєве покращення енергетичного резерву при фізичному навантаженні, з більшим посиленням опосередкованого добутаміном доставки АТФ та kf CK. Автори роблять висновок, що доставка АТФ в міокард підтримується при ожирінні завдяки компенсаторному збільшенню кінетики креатинкінази, але це зменшує резервну здатність серця посилювати функцію зі стресом, що може забезпечити енергетичний механізм, що лежить в основі непереносимості фізичних вправ при ожирінні. 7
Креатинкіназа виконує щонайменше 2 функції в серці (рис. [А]). Одна роль - енергетичний буфер. Якщо попит на АТФ перевищує пропозицію, наприклад під час перехідної ішемії або швидкого збільшення механічного навантаження, високоенергетичний фосфатний зв’язок фосфокреатину передається в АДФ, щоб швидко регенерувати АТФ і підтримувати такі важливі АТФ-залежні процеси, як скорочення, перекачування Са 2+ в саркоплазматичну сітку та підтримуючи електрохімічний градієнт Na +. Оскільки АТФ може відносно повільно дифундувати в цитозолі, інша роль креатинкінази полягає у переміщенні високоенергетичних фосфатних зв’язків від місця генерації в мітохондріях до місця утилізації в міофібрилах. Хоча Рейнер та його колеги наголошували на човниковій ролі креатинкінази, дослідження деяких ізоферментів креатинкінази за допомогою моделей нокауту на мишах не виявляють істотного впливу на серцеву гемодинаміку під час змін навантаження, 8,9, можливо, вказуючи на те, що значна частка доставки АТФ до міофібрил може відбуватися незалежно від системи креатинкінази. Тим не менше, ключовим моментом є те, що дефектна активність креатинкінази може погіршити як часову, так і просторову буферизацію доступності АТФ із шкідливими ефектами. 10