Нормализация насосной функции диабетического сердца при снижении функциональной нагрузки

Цель    Изучение гемодинамики левого желудочка (ЛЖ) при уменьшении притока к сердцу, а также измерение содержания энергетических метаболитов в миокарде диабетических крыс.

Материал и методы  Диабетическая кардиомиопатия характеризуется сниженной сократительной функцией сердца и переходом энергетического метаболизма в кардиомиоцитах исключительно на жирные кислоты в качестве источника энергии. Это снижает эффективность использования энергии и повышает уязвимость сердца к гипоксии. Данная работа была выполнена на крысах с сахарным диабетом 1‑го типа, создаваемым введением стрептозотоцина (60 мг / кг). Насосную функцию ЛЖ изучали при помощи катетера, позволяющего одновременно измерять давление и объем ЛЖ в каждом кардиоцикле.

Результаты   Уровень глюкозы в крови поднимался примерно в 6 раз через 2 нед. Установлено наличие сердечной недостаточности со снижением фракции выброса на 27 %, минутного объема на 39 % и ударной работы на 41 %. Основу систолической дисфункции составляла сниженная более чем в 2 раза максимальная скорость выброса из ЛЖ. При этом развиваемое давление в ЛЖ и индекс сократимости были в пределах нормы, а фактором, затруднившим выброс, послужила повышенная в 1,5 раза ригидность артериального русла. В миокарде диабетических крыс установлено снижение суммы адениннуклеотидов на 21 % и содержания АТФ на 29 %, а также образование фосфокреатина. Содержание лактата в диабетическом миокарде было повышено почти в 3 раза, что свидетельствует о мобилизации анаэробного гликолиза. При сниженной преднагрузке, равном диастолическом объеме (0,3 мл) и равном артериальном давлении (60 мм рт. ст.) насосная функция диабетических сердец не отличалась от контроля.

Заключение     При сахарном диабете 1‑го типа снижение функциональной нагрузки и потребления кислорода нормализует насосную функцию миокарда с нарушенным энергетическим метаболизмом.

1. Palchikova N.A., Kuznetsova N.V., Kuzminova O.I., Selyatitskaya V.G. Hormonal and biochemical features of alloxanand streptozotocin-induced models of experimental diabetes. The Siberian Scientific Medical Journal. 2013;33(6):18–24. [Russian: Пальчикова Н.А., Кузнецова Н.В., Кузьминова О.И., Селятицкая В.Г. Гормональнобиохимические особенности аллоксановой и стрептозотоцино- вой моделей экспериментального диабета. Бюллетень СО РАМН. 2013;33(6):18-24]

2. Boleeva G.S., Mochalov S.V., Tarasova O.S. Functional Alterations of Arterial Vessels in Experimental Models of Type 1 Diabete Mellitus. Successes of physiological sciences. 2014;45(2):20–36. [Russian: Болеева Г.С., Мочалов С.В., Тарасова О.С. Функциональные изменения артериальных сосудов при экспериментальном сахарном диабете 1-го типа. Успехи физиологических наук. 2014;45(2):20-36]

3. An D, Rodrigues B. Role of changes in cardiac metabolism in development of diabetic cardiomyopathy. American Journal of PhysiologyHeart and Circulatory Physiology. 2006;291(4):H1489–506. DOI: 10.1152/ajpheart.00278.2006

4. How O-J, Aasum E, Severson DL, Chan WYA, Essop MF, Larsen TS. Increased Myocardial Oxygen Consumption Reduces Cardiac Efficiency in Diabetic Mice. Diabetes. 2006;55(2):466–73. DOI: 10.2337/diabetes.55.02.06.db05-1164

5. Borges GR, de Oliveira M, Salgado HC, Fazan R. Myocardial performance in conscious streptozotocin diabetic rats. Cardiovascular Diabetology. 2006;5:26. DOI: 10.1186/1475-2840-5-26

6. Litwin SE, Raya TE, Anderson PG, Daugherty S, Goldman S. Abnormal cardiac function in the streptozotocin-diabetic rat. Changes in active and passive properties of the left ventricle. Journal of Clinical Investigation. 1990;86(2):481–8. DOI: 10.1172/JCI114734

7. Kapelko V.I., Abramov A.A., Lakomkin V.L., Lukoshkova E.V. Compensatory alterations of the diastole at inflow restriction to the heart. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2021;171(1):23– 6. [Russian: Капелько В.И., Абрамов А.А., Лакомкин В.Л., Лукошкова Е.В. Компенсаторные изменения диастолы при уменьшении притока к сердцу. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021;171(1):23-6]. DOI: 10.47056/0365-9615-2021-171-1-23-26

8. Lakomkin V.L., Abramov A.A., Studneva I.M., Ulanova A.D., Vikhlyantsev I.M., Prosvirnin A.V. et al. Early changes of energy metabolism, isoformic content and level of titin phosphorylation at diastolic dysfunction. Kardiologiia. 2020;60(2):4–9. [Russian: Лакомкин В.Л., Абрамов А.А., Студнева И.М., Уланова А.Д., Вихлянцев И.М., Просвирнин А.В. и др. Ранние изменения энергетического метаболизма, изоморфного состава и уровня фосфорилирования титина при диастолической дисфункции. Кардиология. 2020;60(2):4-9]. DOI: 10.18087/cardio.2020.3.n531

9. Mokhtar N, Rousseau-Migneron S, Tancrede G, Nadeau A. Physical training attenuates phosphocreatine and long-chain acyl-CoA alterations in diabetic rat heart. Journal of Applied Physiology. 1993;74(4):1785–90. DOI: 10.1152/jappl.1993.74.4.1785

10. Savabi F, Kirsch A. Alteration of the phosphocreatine energy shuttle components in diabetic rat heart. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 1991;23(11):1323–33. DOI: 10.1016/0022-2828(91)90089-5

11. Savabi F. Mitochondrial creatine phosphokinase deficiency in diabetic rat heart. Biochemical and Biophysical Research Communications. 1988;154(1):469–75. DOI: 10.1016/0006-291X(88)90710-3

12. Metzler B, Schocke MFH, Steinboeck P, Wolf C, Judmaier W, Lechleitner M et al. Decreased High-Energy Phosphate Ratios in the Myocardium of Men with Diabetes Mellitus Type I. Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 2003;4(4):493–502. DOI: 10.1081/JCMR-120016387

13. Shivu GN, Phan TT, Abozguia K, Ahmed I, Wagenmakers A, Henning A et al. Relationship Between Coronary Microvascular Dysfunction and Cardiac Energetics Impairment in Type 1 Diabetes Mellitus. Circulation. 2010;121(10):1209–15. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.873273

14. Matsumoto Y, Kaneko M, Kobayashi A, Fujise Y, Yamazaki N. Creatine kinase kinetics in diabetic cardiomyopathy. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 1995;268(6):E1070–6. DOI: 10.1152/ajpendo.1995.268.6.E1070

15. Ceriello A, Quagliaro L, D’Amico M, Di Filippo C, Marfella R, Nappo F et al. Acute Hyperglycemia Induces Nitrotyrosine Formation and Apoptosis in Perfused Heart From Rat. Diabetes. 2002;51(4):1076–82. DOI: 10.2337/diabetes.51.4.1076

16. Schnell O, Cappuccio F, Genovese S, Standl E, Valensi P, Ceriello A. Type 1 diabetes and cardiovascular disease. Cardiovascular Diabetology. 2013;12(1):156. DOI: 10.1186/1475-2840-12-156