Вплив періодичного голодування на інфаркт міокарда, індукований серцевим ремоделюванням BMC
Анотація
Передумови
Інформації про роль періодичного голодування (ПП) у патологічному переробці серця недостатньо. Ми порівняли ефекти ІФ до та після інфаркту міокарда (ІМ) на реконструкцію серця та виживання серця щурів.
Методи
Щурів Wistar з перервами голодували (їжа була доступна через день) або годували довільно протягом 12 тижнів, а потім поділяли на три групи: AL - годували довільно; AL/IF - годується AL до ІМ та IF після ІМ; і ІФ - годується ІФ до і після ІМ. Ехокардіограму проводили до ІМ та через 2 та 12 тижнів після операції. Ізольовані серця оцінювали в препаратах Лангендорфа.
Результати
До операції вага тіла (БТ) була нижчою за ІФ, ніж АЛ. Остаточний показник BW був нижчим за AL/IF та IF, ніж AL. Періопераційна смертність не змінювалася між AL (31,3%) та IF (27,3%). Загальна смертність була нижчою за ІФ, ніж за АЛ. До операції показники ехокардіографії не відрізнялись між групами. Через два тижні після операції розмір ІМ не відрізнявся між групами. Через дванадцять тижнів після ІМ товщина діастолічної задньої стінки лівого шлуночка (ЛШ) була нижчою за AL/IF та IF, ніж за AL. Відсоток варіації ехокардіографічних параметрів між дванадцятьма та двома тижнями показав, що розмір ІМ зменшився у всіх групах, і зменшення було вищим у ІФ, ніж у АЛ/ІФ. У препаратах Лангендорфа об'єм ЛШ при нульовому кінцевому діастолічному тиску (V0; AL: 0,41 ± 0,05; AL/IF: 0,34 ± 0,06; IF: 0,28 ± 0,05 мл) і при 25 мм рт.ст. кінцевому діастолічному тиску (V25; AL: 0,61 ± 0,05; AL/IF: 0,54 ± 0,07; IF: 0,44 ± 0,06 мл) був нижчим у AL/IF та IF, ніж AL та V25 був нижчим у IF, ніж AL/IF. Співвідношення V0/BW було нижчим у IF, ніж AL, а співвідношення вага/V0 LV було більшим у IF, ніж AL. Діаметр міоцитів був меншим у AL/IF та IF, ніж AL (AL: 17,3 ± 1,70; AL/IF: 15,1 ± 2,21; IF: 13,4 ± 1,49 мкм). Концентрація гідроксипроліну міокарда та експресія генів ANP, Serca 2a та α- та β-міозину важкого ланцюга не відрізнялися між групами.
Висновок
Періодичне голодування, розпочате до або після ІМ, зменшує гіпертрофію міоцитів та розширення ЛШ. Фіброз міокарда та експресія гена плода не модулюються режимами годування. Користь стає більш очевидною, коли періодичне голодування починається до, а не після ІМ.
Передумови
Поширеність надмірної ваги та ожиріння зросла протягом останніх десятиліть у багатьох частинах світу [1], і ожиріння асоціюється з кількома супутніми захворюваннями та збільшенням смертності [2]. Багато дієтичні режими використовуються для зменшення маси тіла та збереження здорової маси тіла. Щоденне обмеження калорій є, мабуть, найпоширенішою формою обмеження дієти [3]. Зовсім недавно періодичне голодування стало підходом до обмеження енергії у людей [4]. Хоча дані спостережень щодо взаємозв'язку між тривалим періодичним голодуванням та ризиком кардіометаболічних захворювань є обмеженими, є дані, що як чергування, так і періодичне голодування може бути ефективним для зниження ваги [3, 5]. Повідомлялося про сприятливий вплив на серцево-судинні фактори ризику, включаючи зменшення жиру в організмі та загального рівня холестерину та тригліцеридів [3,4,5].
Періодичне голодування оцінювали у експериментальних тварин за різними сценаріями. Зазвичай мишей і щурів позбавляють їжі через день і годують за бажанням у наступні дні [6]. Навіть за відсутності вираженої втрати ваги тіла, періодичне голодування було пов’язане з продовженням тривалості життя, поліпшенням регуляції глюкози [7, 8], нейрозахистом для втрати пам’яті [9,10,11], нефропротекцією [6] та підвищеною стійкістю клітин до різний тип стресу [12].
Інформації про роль періодичного голодування у патологічному переробці серця недостатньо. Щури, яким піддавались періодичному голодуванню як до, так і після інфаркту міокарда, продемонстрували ослаблення як при реконструкції серця, так і при дисфункції лівого шлуночка [13, 14]. Однак чи подібні сприятливі наслідки періодичного голодування, розпочатого до та після інфаркту міокарда, досі незрозуміло. У цьому дослідженні ми порівняли ефекти періодичного голодування до та після інфаркту міокарда на реконструкцію та виживання серця щурів.
Методи
Експериментальні групи
Двомісячні самці щурів Вістар були придбані в Центральному будинку тварин, медичній школі Ботукату, ЮНЕСП. Тварин розміщували в кімнаті з контрольованою температурою та циклом світло/темрява. Експериментальний дизайн був схвалений Комітетом з етики експериментів на тваринах Медичної школи Ботукату, ЮНЕСП, Іспанія, Бразилія.
Щурів розподіляли випадковим чином, щоб їх годували або щодня (за бажанням, AL) або через день (періодичне голодування, IF) зі стандартною дієтою щурів. Після 12 тижнів цих режимів годівлі всіх щурів піддавали перев’язуванню коронарних артерій і створювали наступні три групи: годували ad libitum (AL); годували дозвільно перед ІМ та з перериванням голодували після ІМ (AL/IF); і періодично голодували до і після ІМ (ІФ). Структури серця та функцію лівого шлуночка (ЛШ) оцінювали за допомогою трансторакальних ехокардіограм перед індукцією ІМ та через 2 та 12 тижнів після операції. В кінці експерименту після анестезії серця виймали і монтували в апарат Лангендорфа (AL, = 8; AL/IF, = 9; ЯКЩО, = 13). Всім тваринам, що залишились, знеболювали пентобарбітал (50 мг/кг, внутрішньочеревно) та евтаназували шляхом торакотомії та видалення серця. Правий та лівий шлуночки розтинали, зважували, заморожували у рідкому азоті та витримували при - 80 ° C для молекулярних аналізів. Оскільки перфузія in vitro може змінити тканину міокарда, серця, що використовуються в препаратах Лангендорфа, не піддавалися додатковій оцінці.
Інфаркт міокарда
Після анестезії ксилазином (10 мг/кг) та кетаміном (70 мг/кг) індукували ІМ, як описано в нашій лабораторії [15, 16].
Ехокардіографічне дослідження
Щурів злегка знеболювали за допомогою внутрішньочеревної ін’єкції кетаміну (50 мг/кг) та ксилазину (1 мг/кг). Ехокардіограму проводив той самий сліпий дослідник (КО), використовуючи ехокардіограф (General Electric Medical Systems, Vivid S6, Tirat Carmel, Ізраїль), обладнаний багаточастотним зондом 5,0–11,5 МГц, згідно з описаним раніше методом [17,18,19, 20]. Розмір ІМ оцінювали за допомогою двовимірного зображення, що вимірює кінцевий діастолічний периметр ендокарда ураженого міокарда відносно загального периметра ендокарда ЛШ.
Ізольоване дослідження ЛШ - підготовка Лангендорфа
Через добу після ехокардіографічної оцінки щурів знеболювали тіопенталом натрію (50 мг/кг, внутрішньочеревно) та гепарином (2000 МО, внутрішньочеревно) та евтаназували за допомогою торакотомії. Після вилучення сердець їх встановили в апарат Лангендорфа згідно з методикою, описаною раніше [21,22,23]. Після запису функціональних даних серця відшарували, передсердя та великі судини видалили, а шлуночки розділили та зважили [23].
Морфологічний аналіз
Забарвлені гематоксиліном та еозином предметні стекла з тканини ЛШ використовувались для вимірювання приблизно 50 діаметрів кардіоміоцитів як нижньої відстані між межами міоцитів, проведеними по ядру [24,25,26].
Гідроксипролін міокарда
Кількісно визначали концентрацію гідроксипроліну в лівому шлуночку для оцінки вмісту колагену в міокарді згідно з раніше описаним методом [27,28,29]. Коротше кажучи, зразки міокарда сушили та гідролізували протягом ночі при 100 ° C 6 N HCl (1 мл/10 мг сухої тканини). Аликвоти по 50 мкл знову сушили в концентраторі Speedvac. Після додавання 1,0 мл деіонізованої води та 1,0 мл буферного буфера калію (рН 8,7) зразки окислювали 0,3 мл розчину хлораміну Т протягом 20 хв. Додавання 1 мл 3,6 М тіосульфату натрію зупинило процес окислення. Потім розчин насичували 1,5 г KCl. Пробірки нагрівали в окропі протягом 20 хв. Після екстракції водного шару 2,5 мл толуолу 1,5 мл екстракту толуолу додавали до 0,6 мл реагенту Ерліха і давали забарвлення розвиватися протягом 30 хв. Поглинання зчитували при 565 нм щодо заготовки реагенту. В якості заготовки та контролю використовували деіонізовану воду та стандарт гідроксипроліну (20 мкг/мл).