Поиски эффективных и наиболее естественных по своему происхождению кардиопротекторов способствовали привлечению внимания ученых к мелатонину - гормону шишковидной железы, антиоксидантные, антиишемические и антиадренергические свойства которого хорошо известны [8, 9]. В то же время научных исследований, которые изучали бы гендерные различия влияние мелатонина на развитие патологии миокарда, очень мало, полученные результаты иногда являются противоречивыми, что свидетельствует о необходимости более глубокого изучения его влияния на развитие некротического процесса в миокарде с учетом пола и уровня половых гормонов.
Цель исследования - изучить половые отличия обмена ацетилхолина в миокарде крыс при развитии некротического процесса на фоне мелатонина.
Материал и методы исследования. Исследования провели на половозрелых лабораторных крысах обоего пола, у которых моделировали адреналиновый (А) некроз (адреналин 1 мг/кг). Мелатонин (Мел, 5 мг/кг) с целью кардиопротекции использовали за 1 час до введения адреналина. В миокарде предсердий и желудочков определяли содержание ацетилхолина [2] и общую холинэстеразную активность (ОХЭА) [4] через 1 и 24 часа после введения адреналина, что соответствует началу и пику некрозообразования. Для оценки влияния половых гормонов на исследуемые показатели эксперименты провели на гонадэктомированных (ГЭ) животных и тех, которые получали заместительную терапию половыми гормонами (ЗТПГ, самцы - тестостерон 2 мг/кг, самки - гексестрол 0,1 мг/кг и прогестерон 5 мг).
Результаты исследования и их обсуждение.
Изучение динамики содержания ацетилхолина (АХ) в миокарде предсердий важно с точки зрения его участия в обеспечении электрических процессов, что подтверждается доминированием в этом отделе сердца медиаторной фракции. Анализ полученных данных показал, что мелатонин по-разному влиял на исследуемый показатель у самцов и самок. У самок содержания АХ в миокарде предсердий в процессе реализации повреждающего эффекта адреналина уменьшалось (табл. 1). Эти изменения происходили на фоне повышения активности ферментативного гидролиза АХ (табл. 2), что в совокупности свидетельствовало об улучшении условий метаболизма медиатора ибо активность гидролиза и синтеза являются синергичными процессами [4].
Таблица 1
Содержание ацетилхолина (мкМ/кг) в миокарде предсердий при повреждении сердца адреналином на фоне мелатонина (M±m, n=6)
|
Контроль
|
А 1 час
|
А 24 часа
|
Мел контроль |
Мел+А 1 час |
Мел+А 24 часа |
♀ |
25,0±1,32 |
27,5±0,62 |
25,6±0,42 |
32,0±0,52, 4 |
28,5±0,41, 2 |
26,7±0,31, 2 |
♂ |
17,8±0,82 |
16,7±0,52 |
14,2±0,41, 2 |
21,7±0,42, 4 |
18,5±0,61, 2 |
23,9±0,41, 2, 4 |
ГЭ животные |
||||||
♀ |
22,6±0,82 |
24,8±1,12 |
23,3±0,82, 3 |
24,1±0,72, 3 |
24,5±0,62, 3 |
27,9±0,71, 2, 4 |
♂ |
12,3±0,52, 3 |
12,5±0,62, 3 |
10,4±0,61, 2, 3 |
14,0±0,82, 3 |
11,7±0,71, 2, 3 |
10,5±0,71, 2, 3 |
ЗТПГ |
||||||
♀ |
29,7±0,62, 3 |
29,4±0,62 |
29,0±0,52, 3 |
35,2±0,52, 3, 4 |
34,2±0,82, 3, 4 |
29,9±0,91, 2, 3 |
♂ |
18,3±0,72 |
21,7±0,61, 2, 3 |
22,3±0,61, 2, 3 |
20,0±0,52 |
22,0±0,72, 3 |
20,9±0,52, 3 |
Примечание: 1 - достоверная разница относительно контроля, 2 - между самцами и самками, 3 - относительно животных с функционирующими гонадами, 4 - относительно показателя животных без коррекции мелатонином. |
У самцов содержание АХ в миокарде предсердий при патогенном действии адреналина на фоне мелатонина незначительно, но достоверно увеличивалось и было больше, чем без коррекции, на 68 % (р<0,001). Происходили такие изменения на фоне увеличения ОХЭА, что также свидетельствовало об улучшении условий для метаболизма. Отличие между самцами и самками по содержанию АХ было небольшим в сторону преобладания показателя у самок. Такое же соотношение наблюдали и в группе животных, которые не получали мелатонин. Следует отметить, что мелатонин, не влияя особенно на характер изменений показателей, обеспечивал большее содержание АХ в предсердиях самцов.
Дефицит половых гормонов, вызванный гонадэктомией, изменил характер динамики исследуемых показателей. В миокарде предсердий самок содержание АХ увеличивалось. ОХЭА на таком фоне оставалась значительно выше, чем без коррекции. Это подтверждало присутствие эффекта гормона шишковидной железы. У самцов при этом уровень АХ снижался и был меньше, чем в особей с интактными гонадами, в 2,3 раза (р<0,001). Интересно, что аналогичные изменения происходили в миокарде предсердий животных, которые не получали мелатонин. Тем не менее достоверно выше значение ОХЭА свидетельствовало о более эффективном процессе обмена АХ в миокарде данного отдела сердца, что могло быть связано с медиаторной его фракцией.
Таблица 2
Общая холинэстеразная активность (мМ/(кг∙час)) миокарда предсердий при повреждении сердца адреналином на фоне мелатонина (М±m, n=6)
|
Контроль
|
А 1 час
|
А 24 часа
|
Мел контроль |
Мел+А 1 час |
Мел+А 24 часа |
♀ |
119,2±0,7 2 |
123,5±0,8 1, 2 |
126,5±0,8 1 |
121,7±0,8 2 |
125,2±0,8 1 |
134,5±0,8 1, 2, 4 |
♂ |
74,1±0,8 2 |
109,5±0,8 1, 2 |
128,1±0,8 1 |
78,3±0,8 2, 4 |
122,4±0,8 1, 4 |
125,5±0,8 1, 2 |
ГЭ животные |
||||||
♀ |
81,7±0,6 2, 3 |
142,1±0,6 1, 2, |
142,5±0,7 1, 2, 3 |
141,2±0,7 2, 3,4 |
145,5±0,7 1, 2, 3, 4 |
146,2±0,6 1, 2, 3, 4 |
♂ |
93,4±1,5 2, 3 |
134,2±0,8 1, 2, 3 |
119,3±2,4 1, 2, 3 |
97,0±0,7 2, 3 |
122,4±0,7 1, 2, 4 |
139,2±0,7 1, 2 , 3, 4 |
ЗТПГ |
||||||
♀ |
120,2±0,6 2 |
121,8±0,6 2 |
127,5±0,7 1, 2 |
127,5±0,7 2, 3, 4 |
130,4±0,7 1, 2, 3, 4 |
133,2±0,6 1, 2, 4 |
♂ |
109,5±0,8 2, 3 |
137,6±0,7 1, 2, 3 |
142,0±0,7 1, 2, 3 |
141,0±0,7 2, 3, 4 |
147,4±0,7 1, 2, 3, 4 |
148,4±0,6 1, 2, 3, 4 |
Примечание: 1 - достоверная разница относительно контроля, 2 - между самцами и самками, 3 - относительно животных с функционирующими гонадами, 4 - относительно показателя животных без коррекции мелатонином. |
В условиях ЗТПГ динамика обоих показателей в миокарде предсердий самок при развитии патологии на фоне мелатонина напоминала таковую у животных с интактными гонадами. Более стабильное содержание АХ у самцов поддерживалось на фоне постепенно возрастающей и более высокой, чем при отсутствии мелатонина, ОХЭА. Отличие между самцами и самками наблюдали не только по характеру динамики АХ, но и по уровню активности его гидролиза, который был существенно выше у самцов. Это свидетельствовало о различной в зависимости от пола степени влияния мелатонина на метаболизм медиатора и, соответственно, роли андрогенов и эстрогенов в реализации эффектов.
Интерес к изучению обозначенных выше показателей в миокарде желудочков вызван тем, что в данном отделе сердца преобладаем метаболическая фракция АХ. В желудочках, которые является главной мишенью для адреналина, АХ уменьшает активность обменных процессов, потребление кислорода и истощение запасов макроэргов [6, 10]. Это в конечном итоге предупреждает открытие митохондриальной поры, развитие оксидантного стресса [12] и уменьшает повреждение [5].
Результаты исследования животных с функционирующими гонадами показали, что мелатонин не изменил характер динамики АХ и ОХЭА в миокарде желудочков при их повреждении (табл. 3 и 4). Влияние кардиопротектора проявилось лишь большим содержанием АХ, несмотря на более высокую ОХЭА миокарда желудочков, что свидетельствовало о лучших, чем без коррекции, условиях синтеза. У самок такого рода эффект был существеннее. Интересно, что степень структурного повреждения миокарда желудочков самок в таких условиях был на 54 % меньше (у самцов - только на 26 %).
Таблица 3
Содержание ацетилхолина (мкМ/кг) в миокарде желудочков при повреждении сердца адреналином на фоне мелатонина (M±m, n=6)
|
Контроль
|
А 1 час
|
А 24 часа
|
Мел контроль |
Мел+А 1 час |
Мел+А 24 часа |
♀ |
5,93±0,20 |
3,00±0,101, 2 |
3,15±0,091, 2 |
7,93±0,162, 4 |
3,90±0,111, 4 |
5,00±0,201, 2, 4 |
♂ |
4,95±0,34 |
2,33±0,081, 2 |
2,18±0,131, 2 |
5,92±0,112, 4 |
3,10±0,131, 4 |
3,05±0,091, 2, 4 |
ГЭ животные |
||||||
♀ |
4,97±0,162, 3 |
3,25±0,161, 2 |
2,90±0,171 |
5,10±0,173 |
4,98±0,183, 4 |
3,93±0,301, 2, 3, 4 |
♂ |
4,05±0,162 |
2,50±0,111, 2 |
3,22±0,141, 3 |
5,25±0,234 |
4,60±0,193, 4 |
4,80±0,142, 3, 4 |
ЗТПГ |
||||||
♀ |
6,02±0,162 |
2,80±0,101 |
2,95±0,131, 2 |
5,95±0,232, 3 |
6,97±0,221, 2, 3, 4 |
7,90±0,231, 2, 3, 4 |
♂ |
4,92±0,162 |
2,95±0,161, 3 |
2,05±0,131, 2 |
4,85±0,212, 3 |
4,70±0,212, 3, 4 |
5,10±0,172, 3, 4 |
Примечание: 1 - достоверная разница относительно контроля, 2 - между самцами и самками, 3 - относительно животных с функционирующими гонадами, 4 - относительно показателя животных без коррекции мелатонином. |
Таблица 4
Общая холинэстеразная активность (мМ/(кг∙час)) миокарда желудочков при повреждении сердца адреналином на фоне мелатонина (М±m, n=6)
|
Контроль
|
А 1 час
|
А 24 часа
|
Мел контроль |
Мел+А 1 час |
Мел+А 24 часа |
♀ |
132,5±0,7 2 |
123,5±0,8 1, 2 |
148,5±1,1 1, 2 |
145,7±1,0 2, 4 |
152,6±1,0 1, 2, 4 |
154,0±0,9 1, 2, 4 |
♂ |
92,4±0,8 2 |
133,6±0,7 1, 2 |
144,5±0,7 1, 2 |
103,2±0,7 2, 4 |
141,2±0,7 1, 2, 4 |
144,4±0,8 1, 2 |
ГЭ животные |
||||||
♀ |
101,0±0,7 2, 3 |
103,4±0,8 2, 3 |
106,4±0,6 1, 2, 3 |
106,0±0,4 2, 3, 4 |
105,5±0,5 2, 3 |
107,1±0,4 2, 3 |
♂ |
78,1±0,8 2, 3 |
95,8±0,8 1, 2, 3 |
100,9±0,6 1, 2, 3 |
83,1±0,6 2, 3, 4 |
97,8±0,6 1, 2, 3 |
98,2±0,5 1, 2, 3, 4 |
ЗТПГ |
||||||
♀ |
120,8±0,4 2, 3 |
123,5±0,5 1, 2 |
140,5±0,3 1, 2, 3 |
125,1±0,4 2, 3, 4 |
133,1±0,4 1, 2, 3, 4 |
137,0±0,4 1, 2, 3, 4 |
♂ |
133,6±0,7 2, |
147,1±0,6 1, 2, 3 |
150,2±0,5 2, 3 |
156,1±0,6 2, 3, 4 |
151,7±0,5 1, 2, 3, 4 |
155,4±0,4 2, 3, 4 |
Примечание: 1 - достоверная разница относительно контроля, 2 - между самцами и самками, 3 - относительно животных с функционирующими гонадами, 4 - относительно показателя животных без коррекции мелатонином. |
Несмотря на сохранение общей тенденции к уменьшению содержания АХ в данном отделе сердца, у ГЭ самок при развитии некротического процесса абсолютные значения показателя стали ниже, чем у животных с интактными гонадами, а у самцов - выше. При этом динамика ОХЭА у животных обоего пола практически не отличалась от таковой в группе животных, которые не получали мелатонин. Это свидетельствовало об уменьшении способности мелатонина влиять на активность метаболизм АХ на фоне дефицита половых гормонов.
Использование ЗТПГ не восстановило характерной для животных с функционирующими гонадами закономерности изменений исследуемых показателей. При использовании мелатонина на фоне ЗТПГ содержание АХ в миокарде желудочков было больше, чем у особей с интактными гонадами, у самцов на 67 %, а у самок - на 58 % (24 часа после введения адреналина). При этом ОХЭА существенно не отличалась. На таком фоне ступень структурного повреждения миокарда самок практически не изменялся, а у самцов существенно уменьшился (группа сравнения - животные с интактными гонадами). Такой положительный эффект можно объяснить не только антиоксидантными свойствами мелатонина, но и способностью АХ уменьшать негативное влияние адреналина.
Заключение. Полученные данные свидетельствуют о том, что мелатонин влияет на метаболизм ацетилхолина в миокарде крыс. В условиях реализации кардиотоксического эффекта адреналина характер такого влияния зависит не только от пола, но и уровня половых гормонов. Это подтверждает необходимость более активных исследований гендерных отличий эффективности известных и перспективных кардиопротекторов, действие которых реализуется через холинергические механизмы.
Рецензенты:
Вадзюк С.Н., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии Тернопольского государственного медицинского университета имени И.Я. Горбачевского МОЗ Украины, г. Тернополь;
Фира Л.С., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой фармации института последипломного образования Тернопольского государственного медицинского университета имени И.Я. Горбачевского МОЗ Украины, г. Тернополь.