Воздействие рапамицина на гибель сердечных миофибробластов, индуцированную стауроспорином

Многие заболевания сердца связаны с избыточным накоплением миофибробластов, характеризующихся повышенной продукцией белков внеклеточного матрикса, устойчивостью к апоптозу, что ведет к прогрессированию фиброза и сердечной дисфункции. Воздействие на механизмы элиминации миофибробластов является перспективной стратегией лечения фиброза, требующей изучения.
Цель работы: определить способность рапамицина, соединения-активатора аутофагии, воздействовать на стауроспорин-индуцированную гибель сердечных миофибробластов.
Материалы и методы. Моделирование сердечного фиброза in vivo проводили с использованием модели перевязки дуги аорты у мыши. В исследованиях in vitro использовали миофибробласты, полученные путем дифференцировки фибробластов сердца под действием TGFb1. Для изучения механизма элиминации миофибробластов разработали клеточную модель с использованием стауроспорина — алкалоида, который способен инициировать апоптоз в культуре сердечных миофибробластов. Исследование активности апоптоза и аутофагии выполняли с помощью иммунофлуоресцентных методов окрашивания, иммуноблотинга и проточной цитометрии.
Результаты. Показали, что перегрузка сердца давлением вызывает накопление миофибробластов, характеризующихся низким показателем апоптоза (аннексин V+ клеток в ложнооперированных сердцах и после моделирования перегрузки давлением (0,0016±0,0006% и 0,0019±0,0009%; р =0,32, n =10), и развитием выраженного интерстициального фиброза в миокарде. Обнаружили, что рапамицин способен усиливать эффект стауроспорина и вызывать повышенную гибель миофибробластов за счет аутофагия-ассоциированных механизмов (контроль 1,68±0,66% (n =4); стауроспорин 65,8 ± 2,63% (n =4); рапамицин + стауроспорин 73,73±0,67% (n =4); контроль vs стауроспорин p 0,0001; контроль vs рапамицин + стауроспорин p 0,0001; стауроспорин vs рапамицин+стауроспорин p =0,0071).
Заключение. Рапамицин усиливал апоптоз миофибробластов, индуцированный воздействием стауроспорина, что может быть связано с регуляцией mTOR сигнализации и повышением активности аутофагии. Молекулярные механизмы этого процесса требуют дополнительных исследований.

1. Henderson N. C., Rieder F., Wynn T. A. Fibrosis: from mechanisms to medicines. Nature. 2020; 587 (7835): 555–566.

2. Mensah G. A., Fuster V., Murray C. J. L., Roth G. A. Global burde of cardiovascular diseases and risks, 1990–2022. J Am College Cardiol. 2023; 82 (25): 2350–2473. DOI: 10.1016/j.jacc.2023.11.007. PMID: 38092509.

3. Bruder O., Wagner A., Jensen C. J., Schneider S., Ong P., Kispert E. -M., Nassestein K., et al. Myocardial scar visualized by cardiovascular magnetic resonance imaging predicts major adverse events in patients with hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 2010; 56 (11): 875–87. DOI: 10.1016/j.jacc.2010.05.007. PMID: 20667520.

4. O’Hanlon R., Grasso A., Roughton M., Moon J. C., Clark S., Wage R., Webb J., et al. Prognostic significance of myocardial fibrosis in hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 2010; 56 (11): 867–874. DOI: 10.1016/j.jacc.2010.05.010. PMID: 20688032.

5. Harris K. M., Spirito P., Maron M. S., Zenovich A. G., Formisano F., Lesser J. R., Mackey-Bojack S., et al. Prevalence, clinical profile, and significance of left ventricular remodeling in the end-stage phase of hypertrophic cardiomyopathy. Circulation. 2006; 114 (3): 216–225. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.583500. PMID: 16831987.

6. Poddi S., Lefter C. L., Linardi D., Ardigò A., Luciani G. B., Rungatscher A. Myocardial fibrosis: assessment, quantification, prognostic signification, and anti-fibrosis targets: a state-of-the-art review. J Cardiovasc Dev Dis. 2025; 12 (5): 192. DOI: 10.3390/jcdd12050192. PMID: 40422963.

7. Leask A. TGFβ, cardiac fibroblasts, and the fibrotic response. Cardiovasc Res. 2007; 74 (2): 207–212. DOI: PMID: 16919613

8. Hinz B., Phan S. H., Thannickal V. J., Galli A., Bochaton-Piallat M. L., Gabbiani G. The myofibroblast: one function, multiple origins. Am J Pathol. 2007; 170 (6): 1807–16. DOI: 10.2353/ajpath.2007.070112. PMID: 17525249.

9. Krenning G., Zeisberg E. M., Kalluri R. The origin of fibroblasts and mechanism of cardiac fibrosis. J Cell Physiol. 2010; 225(3): 631–7. DOI: 10.1002/jcp.22322. PMID: 20635395.

10. Lin H., Wang X., Chung M., Cai S., Pan Y. Direct fibroblast reprogramming: an emerging strategy for treating organic fibrosis. J Transl Med. 2025; 23 (1): 240. DOI: 10.1186/s12967-024-06060-3. PMID: 40016790.

11. Eissa L. A., Marawan A. M., Marawan M. E., Abass S. A. Autophagy in disease management: Exploring the potential of natural products as targeted therapies. Pathol Res Pract. 2025; 272: 156077. DOI: 10.1016/j.prp.2025.156077. PMID: 40516139.

12. Дергилев К. В., Гольцева Ю. Д., Цоколаева З. И., Белоглазова И. Б., Ярушкина И. С., Азимова Е. Д., Ратнер Е. И., и др. Активность аутофагии в фибробластах сердца на ранних этапах развития сердечной дисфункции, вызванной перегрузкой давлением. Кардиологический вестник. 2025; 20 (1): 13–21. DOI: 10.17116/Cardiobulletin20252001113.

13. Ma J., Tan X., Feng J., Li Z., Tan S., Li B., Zhao L. Research progress on the regulation of autophagy in cardiovascular diseases by chemokines. Open Life Sci. 2025; 20 (1): 20221026. DOI: 10.1515/biol-2022-1026. PMID: 40535169.

14. Dergilev K. V., Makarevich P. I., Tsokolaeva Z. I., Boldyreva M. A., Beloglazova I. B., Zubkova E. S., Menshikov M. Y., et al. Comparison of cardiac stem cell sheets detached by Versene solution and from thermoresponsive dishes reveals similar properties of constructs. Tissue and Cell. 2017; 49 (1): 64–71. DOI: 10.1016/j.tice.2016.12.001. PMID: 28041835.

15. Dergilev K. V., Shevchenko E. K., Tsokolaeva Z. I., Beloglazova I. B., Zubkova E. S., Boldyreva M. A., Menshikov M. Y., et al. Cell sheet comprised of mesenchymal stromal cells overexpressing stem cell factor promotes epicardium activation and heart function improvement in a rat model of myocardium infarction. Int J Mol Sci. 2020; 21 (24): 9603. DOI: 10.3390/ijms21249603. PMID: 33339427

16. Mukade Y., Kobayashi S., Nishijima Y., Kimura K., Watanabe A,, Ikota H., Shirabe K., et al. Phosphotungstic acid–treated picrosirius red staining improves whole-slide quantitative analysis of collagen in histological specimens. J Histochem Cytochem. 2023; 71 (1): 11–26. DOI: 10.1369/00221554221141140. PMID: 36433833.

17. Hu X.-J., Wu W.-C.-H., Dong N.-G., Shi J.-W., Liu J.-W., Chen S., Deng C., et al. Role of TGF-β1 signaling in heart valve calcification induced by abnormal mechanical stimulation in a tissue engineering model. Curr Med Sci. 2018; 38 (5): 765–75. DOI: 10.1007/s11596-018-1943-9. PMID: 30341511.

18. Bernacchioni C., Capezzuoli T., Vannuzzi V., Malentacchi F., CastiglioneF., Cencetti F., Ceccaroni M., et al. Sphingosine 1-phosphate receptors are dysregulated in endometriosis: possible implication in transforming growth factor β-induced fibrosis. Fertil Steril. 2021; 115 (2): 501–511. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2020.08.012. PMID: 32907751.

19. Wenner C. E., Yan S. Biphasic role of TGF‐β1 in signal transduction and crosstalk. J Cell Physiol. 2003; 196 (1): 42–50. DOI: 10.1002/jcp.10243. PMID: 12767039.

20. Guo S., Liang Y., Murphy S. F., Huang A., Shen H., Kelly D. F., Sobrado P., et al. A rapid and high content assay that measures cyto-ID-stained autophagic compartments and estimates autophagy flux with potential clinical applications. Autophagy. 2015; 11 (3): 560–572. DOI: 10.1080/15548627.2015.1017181. PMID: 25714620.

21. Brokowska J., Gaffke L., Pierzynowska K., Węgrzyn G. Enhanced efficiency of the basal and induced apoptosis process in mucopolysaccharidosis IVA and IVB human fibroblasts. Int J Mol Sci. 2023; 24 (18): 14119. DOI: 10.3390/ijms241814119. PMID: 37762422.

22. Gui Y., Lu Q., Gu M., Wang M., Liang Y., Zhu X., Xue X., et al. Fibroblast mTOR/PPARγ/HGF axis protects against tubular cell death and acute kidney injury. Cell Death Differ. 2019; 26 (12): 2774–89. DOI: 10.1038/s41418-019-0336-3. PMID: 31024074.

23. Sarkar R., Choudhury S. M., Kanneganti T. D. Classical apoptotic stimulus, staurosporine, induces lytic inflammatory cell death, PANoptosis. J Biol Chem. 2024; 300 (9): 107676. DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107676. PMID: 39151726.

24. Schmelzle T., Hall M. N. TOR, a central controller of cell growth. Cell. 2000; 103 (2): 253–262. DOI: 10.1016/s0092-8674(00)00117-3. PMID: 11057898.

25. Дергилев К. В., Цоколаева З. И., Гуреенков А. Д., Расулова М. Т., Парфенова Е. В. Активность аутофагии в клетках эпикарда при развитии острого перикардита. Общая реаниматология. 2024; 20 (1): 43–49. DOI: 10.15360/1813-9779-2024-2366

26. Luo Q., Zhao Y., Ren P., Liu X., Chen Y., Ying Q., Zhou J. Autophagy — unlocking new dimensions in the pathology and treatment of depression. Cell. 2025; 14 (11): 795. DOI: 10.3390/cells14110795. PMID: 40497971.

27. He C., Klionsky D. J. Regulation mechanisms and signaling pathways of autophagy. Annu Rev Genet. 2009; 43 (1): 67–93. DOI: 10.1146/annurev-genet-102808-114910. PMID: 19653858.

28. Nah J., Zablocki D., Sadoshima J. The role of autophagic cell death in cardiac disease. J Mol Cell Cardiol. 2022; 173: 16–24. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2022.08.362. PMID: 36084743.

29. Yang X., Wu H., Zhou G., Zhang D., Yang Q., Liu Y. Autosis: a new form of cell death in myocardial ischemia–reperfusion injury. Mol Cell Biochem. 2025; 480 (1): 91–101. DOI: 10.1007/s11010-024-04988-0. PMID: 38594455.

30. Ritter L. M., Annear N. M. P., Baple E. L., Ben-Chaabane L. Y., Bodi I., Brosson L., Cadwgan J. E., et al. mTOR pathway diseases: challenges and opportunities from bench to bedside and the mTOR node. Orphanet J Rare Dis. 2025; 20 (1): 256. DOI: 10.1186/s13023-025-03740-1. PMID: 40426219.

31. Kim J., Kundu M., Viollet B., Guan K.-L. AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of Ulk1. Nat Cell Biol. 2011; 13 (2): 132–41. DOI: 10.1038/ncb2152. PMID: 21258367.

32. Egan D., Kim J., Shaw R. J., Guan K.-L. The autophagy initiating kinase ULK1 is regulated via opposing phosphorylation by AMPK and mTOR. Autophagy. 2011; 7 (6): 643–644. DOI: 10.4161/auto.7.6.15123. PMID: 21460621.

33. Martina J. A., Chen Y., Gucek M., Puertollano R. MTORC1 functions as a transcriptional regulator of autophagy by preventing nuclear transport of TFEB. Autophagy. 2012; 8 (6): 903–914. DOI: 10.4161/auto.19653. PMID: 22576015.

34. Sardiello M., Palmieri M., Di Ronza A., Medina D. L., Valenza M., Gennarino V. A., Malta C. D., et al. A gene network regulating lysosomal biogenesis and function. Science. 2009; 325 (5939): 473–477. DOI: 10.1126/science.1174447. PMID: 19556463.

35. Settembre C., Ballabio A. TFEB regulates autophagy: an integrated coordination of cellular degradation and recycling processes. Autophagy. 2011; 7 (11): 1379–81. DOI: 10.4161/auto.7.11.17166. PMID: 21785263.

36. Heitman J. On the discovery of TOR as the target of rapamycin. PLoS Pathog. 2015; 11 (11): e1005245. DOI: 10.1371/journal.ppat.1005245. PMID: 26540102.

37. Zhao W.-J., Qian Y., Zhang Y.-F., Yang A.- H., Cao J.-X., Qian H.-Y., Liu Y., et al. Endothelial FOSL1 drives angiotensin II-induced myocardial injury via AT1R-upregulated MYH9. Acta Pharmacol Sin. 2025; 46 (4): 922–939. DOI: 10.1038/s41401-024-01410-9. PMID: 39592734.

38. Rüegg U. T., Gillian B. Staurosporine, K-252 and UCN-01: potent but nonspecific inhibitors of protein kinases. Trends Pharmacol Sci. 1989; 10(6): 218–220. DOI: 10.1016/0165-6147(89)90263-0. PMID: 2672462.

39. Meggio F., Deana A. D., Ruzzene M., Brunati A. M., Cesaro L., Guerra B., Meyer T., et al. Different susceptibility of protein kinases to staurosporine inhibition: kinetic studies and molecular bases for the resistance of protein kinase CK2. Europ J Biochem. 1995; 234 (1): 317–322. DOI: 10.1111/j.1432-1033.1995.317_c.x. PMID: 8529658.

40. Tee A. R., Proud C. G. Staurosporine inhibits phosphorylation of translational regulators linked to mTOR. Cell Death Differ. 2001; 8 (8): 841–849. DOI: 10.1038/sj.cdd.4400876. PMID: 11526437.

41. Yi Z., Liu J., Shen L., Hu Y. mTOR and autophagy in acute lung injury pathogenesis and therapeutic potential. J Thorac Dis. 2025; 17 (4): 2679–92. DOI: 10.21037/jtd-24-1817. PMID: 40400934.

42. Fu W., Wu G. Targeting mTOR for anti-aging and anti-cancer therapy. Molecules. 2023; 28 (7): 3157. DOI: 10.3390/molecules28073157. PMID: 37049920.