В работе изучено влияние липосомальных препаратов различного состава на сократительную активность изолированного сердца крыс при гипотермической ишемии. Липосомы готовили из смеси лецитина и холестерина в молярном отношении 7:5 методом экструзии. В состав липосом включали препараты антиоксидантов (восстановленный глутатион, супероксиддисмутазу и альфа-токоферол) и макроэргические фосфаты (АТФ и креатинфосфат). Сердца перфузировали по Langendorff, а затем по Nilley. После 15-минутной адаптации сердец к условиям перфузии воспроизводили 30-минутную гипотермическую (14 °C) ишемию низкого потока (low-flow ischemia) с гипоперфузией физиологическим раствором, липосомами или свободными макроэргическими фосфатами. После ишемии проводили реперфузию. Регистрировали минутный объем сердца и активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в оттекающем перфузате. Показано, что после ишемии без применения липосом происходит полное угнетение насосной функции сердца и цитолиз кардиомиоцитов. При введении липосом с макроэргическими фосфатами наблюдалось частичное (30 %) восстановление насосной функции и снижение выхода ЛДГ. После введения липосом с антиоксидантами объем сердечного выброса восстанавливался на 66 % от исходного значения, при минимальных структурных повреждениях кардиомиоцитов. Гипопрефузия макроэгическими фосфатами (2 % АТФ + 2 % креатинфосфата в физиологическом растворе) также приводила к частичному восстановлению насосной функции миокарда и улучшению структурной сохранности кардиомиоцитов. Однако эффект от введения липосом с макроэргическими фосфатами был хуже, чем при использовании липосом с антиоксидантами.
We studied the effect of different liposomal composites on the contractile activity of isolated rat hearts under condition of hypothermic ischemia. Liposomes were prepared using the extrusion method; lecithin and cholesterol were mixed in the ratio of 7:5. The liposomes included antioxidants (reduced glutathione, superoxide dismutase and alpha-tocopherol) and macroergic phosphates (ATP and phosphocreatine). Rat hearts were perfused according to Langendorff, and thereafter, they were perfused according to Nille. After adaptation of hearts to the condition of perfusion (15 min), we created a hypothermic (14 °C) low-flow ischemia in hypoperfusion with physiologic saline, liposomes and macroergic free radicals for 30 minutes. Thereafter, ischemia reperfusion was perfomed. We measured cardiac output and lactate dehydrogenase (LDH) activity in the perfusate effluent. Complete inhibition of the pumping function of the heart and cytolysis of cardiomyocytes were observed after ischemia without application of liposomes. Cytolysis of cardiomyocytes was evaluated by LDH activity in the perfusate effluent. We found that injection of liposomes with macroergic phosphates resulted in partial (30 %) recovery of pumping function and reduction of LDH release. In addition, we indicated that introduction of liposomes with antioxidants led to 66 % recovery of the volume of cardiac output at minimal structural damage to cardiomyocytes. Hypoperfusion with macroergic phosphates (2 % ATP + 2 % phosphocreatine in physiologic saline) also led to a particle recovery of the myocardium and improvement of cardiomyocytes structural safety. However, the effect of macroergic phosphates was less evident in comparison with liposomes containing antioxidants.
1. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. – М.: Медицина, 1989. – 368 c.
2. Включение и субклеточное распределение липосом в изолированном Л.С. ишемизированном миокард / И.Ю. Журавлева, Р.А. Мухамадияров, Н.Е. Марцияш,
3. Л.С. Барбараш // Биосовместимость (Biomaterial-living sistem interactions). – 1995. – T. 3, № 1–2. – С. 11–19.
3. Приготовление липосом сложного состава методами ультразвуковой сонификации и экструзии и их сравнительные характеристики / Р.А. Мухамадияров, А.В. Веремеев, И.Ю. Журавлева, И.А. Радионов, Н.Е. Марцияш // Медицинский вестник Башкортостана. – 2006. – № 1. – С. 259–263.
4. Allen D.G., Morris P.G., Orchard C.H. A Nuclear Magnetic Resonance Study of Metabolism in the Ferret Heart During Hypoxia and Inhibition of Glycolysis // J. Physiol. – 1985. – Vol. 361. – P. 185–204.
5. Caride V.J., Zaret B.L., Liposome accumulation in regions of experimental myocardial infarction // Science. – 1977. – Nov 18. – № 198 (4318). – P. 735–738.
6. Gordon J.L. Extracellular ATP: effects, sources and fate // Biochem. J. – 1986. – Vol. 233. – P. 309–319.
7. Ferrari R., Cutello S., Bofa G.M., Condorelli E., Rasini E., Guarnery G., Albertini A. Oxigen Free radical-mediated heart injury in animal models and during bypass surgery in human. Vitamin E. Biochemistry and health implications Annals of of the New York Academy of Science / Eds: Diplock A.T., Machlin L.J., Parker L., Pryor W.A. – New York, 1989. – Vol. 750. – P. 237–253.
8. Kelly F.E., Nolan J.P. The effects of mild induced hypothermia on the myocardium: a systematic review // Anaesthesia. – 2010. – Vol. 65, № 5. – P. 505–515.
9. Kuzmin A.I., Lakomkin V.L., Kapelko V.I., Vassort G. Interstitial ATP level and degradation in control and postmyocardial infracted rats // Am. J. Physiol. Cell. Phisiol. – 1998. – Vol. 275. – P. 766–771.
10. Nagami H., Yoshimoto N., Umakoshi H. Liposome-Assisted Activiti of Superoxide Dismutase under Oxidative Stress // J. of Bioscience and Bioengineering. – 2005. – Vol. 99, № 4. – P. 423–428.
11. Omoi N., Arai M., Saito M. Influence of Oxidative Stress on Fusion of Pre-Synaptic Plasma membranes of the Rat Brain with Phosphatidyl Choline Liposomes, and Protective Effect of Vitamin E // J. Nutr. Sci. Vitaminol. – 2006. – Vol. 52. – P. 248–255.
12. O’Rourke B. Myocardial KATP Channels in Preconditioning // Circulation Research. – 2000. – Vol. 10. – P. 845–855.
13. Verma D.D., Levchenko T.S., Torchilin V.P. et al. ATP-loaded Liposomes Effectively Protect Mechanical Functions of the Myocardium from Global Ischemia in an Isolated Rat Heart Model // J. Control Release . – 2005. – Vol. 108, № (2–3), – P. 460–471.
14. Tang C.S., Su J.Y., Li Z.P., Zhang L.Z., Yang J., Qi M., Liu F.A., Tang J. Possibility of targeting treatment for ishemic heart disease with liposome (I) // Sci. china B. – 1993. – Vol. 36, № 5. – P. 590–598.
15. Tang C.S., Su J.Y., Li Z.P., Zhang L.Z., Yang J., Qi M., Liu F.A., Tang J. Possibility of targeting treatment for ishemic heart disease with liposome (II) // Sci china B. – 1993. – Vol. 36, № 7. – P. 809–816.
16. Wiclund L. Heart preservation for transplantation. Experimental studies with spesial reference to coronary endothelial function and the role of antioxidants. – Goteborg, 1994. – 42 р.