Η επίδραση της υπερλιπιδαιμίας στους μηχανισμούς προστασίας του μυοκαρδίου (preconditioning - postconditioning)

Abstract

Ischemic preconditioning and ischemic postconditioning are two powerful mechanismsof cardioprotection. They protect the myocardium from reperfusion injury. Testing theireffectiveness in hypercholesterolemia is of great importance in order to implement theminto clinical practice.METHODS: New Zealand white male rabbits were used for this study. 52 animalscompleted the study for the infarct size measurements. The animals were dιvided in twoseries of hypercholesterolemic and normal rabbits. Each of the series was further devidedinto 4 groups, that were control group, ischemic preconditioning group, 6/10 sec ischemicpostconditioning group and 4/30 sec ischemic postconditioning group. All animals weresubjected to 30 minutes of regional ischemia and 180 minutes of reperfusion. Controlgroup was not subjected to any further intervention. Ischemic preconditioning group wasadditionally subjected to two cycles of 5 minutes ischemia and 10 minutes of reperfusionbefore prolonged ischemia.6/10 Ipost group was subjected to 6 cycles of 10s ischemiaand 10s reperfusion immediately after the end of index ischemia. Similarly, 4/30 Ipostgroup was subjected to 4 cycles of 30s ischemia and 30s of reperfusion againimmediately after prolonged ischemia. Infarct size was determined bytriphenyltetrazolium chloride staining.Additionally two series of normal and hypercholesterolemic rabbits were devided in 2groups consisted of 4 animals each. The above mentioned ischemic postconditioningprotocols were performed in each group. Hearts were harvested on the first minute ofreperfusion and the level of ERK1/2 phosphorylation was measured in each one of thesamples of the risk region.Finally, segments from the thoracic aorta and intramural sections of the heart of bothnormal and hypercholesterolemic animals were examined histologically. The ratiobetween the perimeter of atheromatous areas of the intima and the perimeter of thearterial lumen was calculated.RESULTS: The ischemic preconditioning protocol reduced infarct size in a statisticallysignificant level in both normal and hypercholesterolemic animals. The 6/10postconditioning protocol was protective for normal animals, while the 4/30 protocolconferred no protection. None of the two postconditioning protocols was protective in hypercholesterolemic rabbits. ERK phosphorylation level was higher in the groupsubjected to the 6/10 protocol compared with the 4/30 protocol in normal animals.Furthermore, ERK phosphorylation level showed no difference between the two groupsin the hypercholesterolemic series of the experiment.Hypercholesterolemic animals showed extended atheromatous lesions in the intima ofthe thoracic aorta and the coronary arteries compared with the normal animals.CONCLUSION: Ischemic preconditioning is a powerful cardioprotective mechanismunder normal and hypercholesterolemic conditions. Ischemic postconditioning conferssimilar protection under normal circumstances, but its strength is highly dependent onthe number and the duration of ischemia –reperfusion cycles. Ischemic postconditioningwith either 6 cycles of 10sec ischemia and 10sec reperfusion or 4 cycles of 30secischemia and 30 sec reperfusion confers no protection in hypercholesterolemia.Thismight be attributed to the decreased bioavailability of NO in hypercholesterolemia.ERKphosphorylation is an important mediator of postconditioning’s protection under normalconditions, while their phosphorylation in hypercholesterolemia is inadequate to conferprotection.Hypercholesterolemia contributes significantly to the formation of atheromatous plaques in the intima of the thoracic aorta as well as the coronary arteries.

Τα φαινόμενα της ισχαιμικής προετοιμασίας και μετισχαιμικής προστασίας του μυοκαρδίου αποτελούν δύο ισχυρούς προστατευτικούς μηχανισμούς του μυοκαρδίου από τη βλάβη επαναιμάτωσης που ακολουθεί την παρατεταμένη ισχαιμία. Η διατήρηση της ισχύος τους κάτω από παθολογικές συνθήκες όπως η υπερλιπιδαιμία αποτελεί αναγκαία προϋπόθεση για την εφαρμογή τους στην κλινική πράξη. ΜΕΘΟΔΟΣ: Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε λευκούς αρσενικούς κονίκλους Νέας Ζηλανδίας. Συνολικά ολοκλήρωσαν τη μελέτη έκτασης εμφράγματος 52 πειραματόζωα.Τα πειραματόζωα χωρίστηκαν σε δύο σειρές υπερλιπιδαιμικών και φυσιολογικών κονίκλων. Τα πειραματόζωα κάθε σειράς χωρίστηκαν σε 4 ομάδες. Όλα τα πειραματόζωα υποβλήθηκαν σε 30 λεπτά ισχαιμίας και 180 λεπτά επαναιμάτωσης. Μία ομάδα από κάθε σειρά αποτέλεσε την ομάδα ελέγχου. Οι υπόλοιπες τρεις ομάδες κάθε σειράς υποβλήθηκαν στις εξής παρεμβάσεις:α. σε 2 κύκλους 5 λεπτών ισχαιμίας και 10 λεπτών επαναιμάτωσης πριν από την παρατεταμένη ισχαιμία ( ισχαιμικό preconditioning).β. σε 4 κύκλους 30 δευτερολέπτων ισχαιμίας και 30 δευτερολέπτων επαναιμάτωσης αμέσως μετά την παρατεταμένη ισχαιμία (ισχαιμικό postconditioning).Γ.6 κύκλους 10 δευτερολέπτων ισχαιμίας και 10 δευτερολέπτων επαναιμάτωσης αμέσως μετά την παρατεταμένη ισχαιμία (ισχαιμικό postconditioning).Έγινε επίσης προσδιορισμός φωσφορυλιωμένων ERK κινασών (ERK1/2) σε μυοκαρδιακό ιστό από την περιοχή σε κίνδυνο υπερλιπιδαιμικών και φυσιολογικών πειραματόζωων. Κάθε σειρά αποτελούνταν από 8 πειραματόζωα, τα οποία κατανεμήθηκαν σε δύο ομάδες, αποτελούμενες η καθεμία από 4 πειραματόζωα. Οι ομάδες αυτές υποβλήθηκαν και στα δύο διαφορετικά πρωτόκολλα μετισχαιμικής προστασίας του μυοκαρδίου, δηλαδή στο 4/30sec και στο 6/10sec.Τέλος, τεμάχια της θωρακικής αορτής των φυσιολογικών και υπερλιπιδαιμικών κονίκλων υποβλήθηκαν σε ιστολογική εξέταση και μετρήθηκε η αναλογία περιμέτρου της αθηροσκληρωτικής περιοχής προς την περίμετρο του αυλού του αγγείου. Επιπλέον εξετάστηκαν ιστολογικά δείγματα μυοκαρδιακού ιστού. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Το πρωτόκολλο ισχαιμικής προετοιμασίας του μυοκαρδίου μείωσε την έκταση του εμφράγματος τόσο στα φυσιολογικά όσο και στα υπερλιπιδαιμικά πειραματόζωα. Από τα δύο διαφορετικά πρωτόκολλα μετισχαιμικής προστασίας του μυοκαρδίου, προστασία στα φυσιολογικά πειραματόζωα παρείχε μόνο το 6/10sec. Στα υπερλιπιδαιμικά πειραματόζωα καμία από τις δύο παρεμβάσεις μετισχαιμικής προστασίας του μυοκαρδίου δε μείωσε την έκταση του εμφράγματος. Το επίπεδοενεργοποίησης των ERK κινασών ήταν αυξημένο στα φυσιολογικά πειραματόζωα τα οποία υποβλήθηκαν στο πρωτόκολλο 6/10sec.Στα υπερλιπιδαιμικά πειραματόζωα το επίπεδο ενεργοποίησης των ERK κινασών δεν εμφάνισε σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων.Τέλος, οι αθηροσκληρωτικές βλάβες εμφάνιζαν εκτεταμένη κατανομή στη θωρακική αορτή και τα στεφανιαία αγγεία των υπερλιπιδαιμικών πειραματόζωων. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: To φαινόμενο της ισχαιμικής προετοιμασίας του μυοκαρδίου αποτελεί έναν εξαιρετικά ισχυρό καρδιοπροστατευτικό μηχανισμό, ο οποίος διατηρείται και κάτω από συνθήκες υπερλιπιδαιμίας. Το φαινόμενο της μετισχαιμικής προστασίας του μυοκαρδίου εξαρτάται από τον αριθμό και τη διάρκεια των βραχέων επεισοδίων ισχαιμίας- επαναιμάτωσης. Επιπλέον και τα δύο παραπάνω πρωτόκολλα ισχαιμικούpostconditioning δε δρουν προστατευτικά σε υπερλιπιδαιμικό υπόστρωμα είτε εξαιτίας τοιπικών παραγόντων είτε εξαιτίας μεταβολών στις ενδοκυττάριες οδούς προστασίας,όπως στην οδό του μονοξειδίου του αζώτου. Οι ERK κινάσες αποτελούν τμήμα του προστατευτικού καταρράκτη των RISK κινασών στα φυσιολογικά πειραματόζωα.Ωστόσο η ενεργοποίησή τους σε συνθήκες υπερλιπιδαιμίας δεν είναι αρκετή ώστε να επιτευχθεί μείωση της έκτασης του εμφράγματος. Τέλος, η υπερλιπιδαιμία συντελεί σημαντικά στην πρόκληση αθηροσκληρωτικών πλακών στον έσω χιτώνα της θωρακικής αορτής και των στεφανιαίων αγγείων.