Влияние стрессоустойчивости на экспрессию проаутофагического белка Beclin-1 в миокарде после экспериментального ушиба сердца

Цель исследования. Оценка выраженности экспрессии проаутофагического белка Beclin-1 в миокарде при различной стрессоустойчивости после экспериментального ушиба сердца.

Материалы и методы. В исследование включили 68 белых беспородных крыс-самцов массой 250–300 г. Животных ранжировали по крайним вариантам стрессоустойчивости. Среднестрессоустойчивых крыс (n=36) исключили из исследования. Затем сформировали контрольную (n=16) и опытную (n=16) группы. В каждой группе выделили подгруппы, включавшие крыс с высокой и низкой стрессоустойчивостью, по 8 животных в каждой. В опытной группе через 24 ч после моделирования ушиба сердца из межжелудочковой перегородки, передних стенок левого и правого желудочков иссекали фрагменты миокарда 5×5 мм, изготавливали гистологические срезы, проводили реакцию с первичными поликлональными антителами Anti-Beclin-1. Полученные образцы исследовали под микроскопом.

Результаты. Иммуногистохимическое исследование выявило статистически значимое увеличение (p=0,0002) экспрессии белка Beclin-1 в цитоплазме кардиомиоцитов в опытной группе по сравнению с контрольной вне зависимости от исходной стрессоустойчивости. Однако в миокарде высокоустойчивых к стрессу травмированных крыс наблюдали более выраженный уровень экспрессии белка Beclin-1 (Me=4,3; LQ=4,0; HQ=4,3) в сравнении с низкоустойчивыми особями (Me=3,6; LQ=3,3; HQ=3,6) (p=0,0009).

Заключение. Выявленное увеличение экспрессии белка Beclin-1 в посттравматическом периоде экспериментального ушиба сердца свидетельствует об активации процессов аутофагии. Выраженность аутофагии различалась в зависимости от стрессоустойчивости организма животного.

1. Новоселов В.П., Савченко С.В., Кошляк Д.А., Воронковская М.В., Степанищев И.В. Оценка ультраструктурных изменений сократительного аппарата кардиомиоцитов после ушиба сердца. Судебно-медицинская экспертиза. 2010; 53 (2): 13–15. PMID: 20560503.

2. Приймак А.Б., Корпачева О.В., Золотов А.Н. Нерешенные вопросы патогенеза ушиба сердца. Вестник СурГУ. Медицина. 2020; 44 (2): 66–72. DOI: 10.34822/2304-9448-2020-2-66-72.

3. Guan D.-W., Zhang X.-G., Zhao R., Lu B., Han Y., Hou Z.-H., Jia J.T. Diverse morphological lesions and serious arrhythmias with hemodynamic insults occur in the early myocardial contusion due to blunt impact in dogs. Forensic Sci Int. 2007; 166 (1): 49–57. DOI: 10.1016/j.forsciint.2006.03.028. PMID: 16697542.

4. Новоселов В.П., Савченко С.В., Кошляк Д.А., Воронковская М.В. Гистохимическое исследование структуры миокарда при ушибе сердца. Морфология. 2009; 136 (6): 53–56. DOI: 10.14744/tjtes.2023.84308. PMID: 36880625.

5. Acýpayam A., Eser N., Yaylalý A., Karacaoðlu Ý.C., Yoldas A., Tolun F.I., Aksu E. Effects of amifostine against blunt chest trauma-induced cardiac injury in rats. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg. 2023; 29 (3): 266–276. DOI: 10.14744/tjtes.2023.84308. PMID: 36880625.

6. Благонравов М.Л., Коршунова А.Ю., Азова М.М., Бондарь С.А., Фролов В.А. Аутофагия кардиомиоцитов и морфологические изменения миокарда левого желудочка при острой очаговой ишемии. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2016; 160 (3): 398–400. DOI: 10.1007/S10517-016-3180-1. PMID: 26742735.

7. Приймак А.Б., Корпачева О.В., Золотов А.Н., Новиков Д.Г. Стратегии адаптации при ушибе сердца у крыс с различной стрессоустойчивостью. Вестник СурГУ. Медицина. 2021; 50 (4): 110–116. DOI: 10.34822/2304-9448-2021-4-110-116.

8. Кузнецов А.И., Васильева Т.А. Влияние тонуса симпатоадреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы на функцию кроветворных органов у собак с разной стрессовой чувствительностью. Известия ОГАУ. 2019; 79 (5): 185–188.

9. Приймак А.Б., Корпачева О.В., Золотов А.Н., Ключникова Е.И. Методика ранжирования крыс по стрессоустойчивости и определение объема выборки при экспериментальном ушибе сердца. Современные проблемы науки и образования. 2022; 4: 120. DOI: 10.17513/spno.31965.

10. Патент № 374227 Российская Федерация, МПК G09D9/00 (2000.01). Способ моделирования ушиба сердца у мелких лабораторных животных (полезная модель): №2003133897/20 (036729); заявл. 24.11.2003; опубл. 20.04.2004. Долгих В.Т., Корпачева О.В., Ершов А.В.; заявитель Омская государственная медицинская академия; 3 с.

11. Патент № 2799815 C1 Российская Федерация, МПК G01N 33/50, G01N 1/30, A61B 5/00. Способ макроскопической паноптической визуализации очагов повреждения и расчета объема поврежденного миокарда при моделировании ушиба сердца (полезная модель): №2023111413; заявл. 03.05.23; опубл. 12.07.23. Ключникова Е.И., Золотов А.Н., Корпачева О.В, Мозговой С.И., Храмых Т.П., Ермолаев П.А.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 13 с.

12. He C., Levine B. The Beclin 1 interactome. Curr Opin Cell Biol. 2010; 22 (2): 140–149. DOI: 10.1016/j.ceb.2010.01.001. PMID: 20097051.

13. Maejima Y., Isobe M., Sadoshima J. Regulation of autophagy by Beclin 1 in the heart. J Mol Cell Cardiol. 2016; 95: 19–25. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2015.10.032. PMID: 26546165.

14. Tran S., Fairlie W.D., Lee E.F. BECLIN1: protein structure, function and regulation. Cells. 2021; 10 (6): 1522. DOI: 10.3390/cells10061522. PMID: 34204202.

15. Guo Q.Q., Wang S.-S., Zhang S.-S., Xu H.-D., Li X.-M., Guan Y., Yi F., et al. ATM-CHK2-Beclin 1 axis promotes autophagy to maintain ROS homeostasis under oxidative stress. EMBO J. 2020; 39 (10): e103111. DOI: 10.15252/embj.2019103111. PMID: 32187724.

16. Gao Q. Oxidative stress and autophagy. In: Qin Z.-H. (eds.). Autophagy: biology and diseases. Advances in experimental medicine and biology. Springer, Singapore; 2019; 1206: 179–198. DOI: 10.1007/978-981-15-0602-4_9. ISBN: 978-981-15-0601-7.

17. Saikia R., Joseph J. AMPK: a key regulator of energy stress and calcium-induced autophagy. J Mol Med (Berl). 2021; 99 (11): 1539–1551. DOI: 10.1007/s00109-021-02125-8. PMID: 34398293.

18. Filomeni G., De Zio D., Cecconi F. Oxidative stress and autophagy: the clash between damage and metabolic needs. Cell Death Differ. 2015; 22 (3): 377–388. DOI: 10.1038/cdd.2014.150. PMCID: PMC4326572.

19. Wang Y., Zhang H. Regulation of autophagy by mTOR signaling pathway. In: Qin Z.-H. (eds.). Autophagy: biology and diseases. Advances in experimental medicine and biology. Springer, Singapore; 2019; 1206: 67–83. DOI: 10.1007/978-981-15-0602-4_3. ISBN: 978-981-15-0601-7.

20. Viscomi M.T., D’Amelio M., Cavallucci V., Latini L., Bisicchia E., Nazio F., Fanelli F., et al. Stimulation of autophagy by rapamycin protects neurons from remote degeneration after acute focal brain damage. Autophagy. 2012; 8 (2): 222–235. DOI: 10.4161/auto.8.2.18599. PMID: 22248716

21. Sakai K., Fukuda T., Iwadate K. Immunohistochemical analysis of the ubiquitin proteasome system and autophagy lysosome system induced after traumatic intracranial injury: association with time between the injury and death. Am J Forensic Med Pathol. 2014; 35 (1): 38–44. DOI: 10.1097/PAF.0000000000000067. PMID: 24317096.

22. He M., Ding Y., Chu C., Tang J., Xiao Q., Luo Z.G. Autophagy induction stabilizes microtubules and promotes axon regeneration after spinal cord injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016; 113 (40): 11324–11329. DOI: 10.1073/pnas.1611282113. PMID: 27638205.

23. Chen Y., Zhang W., Guo X., Ren J., Gao A. The crosstalk between autophagy and apoptosis was mediated by phosphorylation of Bcl-2 and beclin1 in benzene-induced hematotoxicity. Cell Death Dis. 2019; 10 (10): 772. DOI: 10.1038/s41419-019-2004-4. PMID: 31601785.

24. Yang J., Zhou R., Ma Z. Autophagy and energy metabolism. In: Qin Z.-H. (eds.). Autophagy: biology and diseases. Advances in experimental medicine and biology. Springer, Singapore; 2019; 1206: 329-357. DOI: 10.1007/978-981-15-0602-4_16. ISBN: 978-981-15-0601-7.

25. Hu Y.-X., Han X.-S., Jing Q. Ca (2+) Ion and Autophagy. In: Qin Z.-H. (eds.). Autophagy: biology and diseases. Advances in experimental medicine and biology. Springer, Singapore; 2019; 1206: 151-166. DOI: 10.1007/978-981-15-0602-4_7. ISBN: 978-981-15-0601-7.

26. Ballabio A., Bonifacino J.S. Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020; 21 (2): 101–118. DOI: 10.1038/s41580-019-0185-4. PMID: 31768005.

27. Zhu Y., Zhao L., Liu L., Gao P., Tian W., Wang X., Jin H., et al. Beclin 1 cleavage by caspase-3 inactivates autophagy and promotes apoptosis. Protein Cell. 2010; 5 (1): 468–477. DOI: 10.1007/s13238-010-0048-4. PMID: 21203962.

28. Cho D.-H., Jo Y.K., Hwang J.J., Lee Y.M., Roh S.A., Kim J.C. Caspase-mediated cleavage of ATG6/Beclin-1 links apoptosis to autophagy in HeLa cells. Cancer Lett. 2009; 274 (1): 95–100. DOI: 10.1016/j.canlet.2008.09.004. PMID: 18842334.

29. Pagliarini V., Wirawan E., Romagnoli A., Ciccosanti F., Lisi G., Lippens S., Cecconi F., et al. Proteolysis of Ambra1 during apoptosis has a role in the inhibition of the autophagic pro-survival response. Cell Death Differ. 2012; 19 (9): 1495–1504. DOI: 10.1038/cdd.2012.27. PMID: 22441670.