Прямое сравнение кардиопротективных свойств ингибиторов некроптоза на модели глобальной ишемии-реперфузии изолированного сердца крысы

Abstract

Цель исследования - провести сравнительную оценку кардиопротективных эффектов различных ингибиторов некроптоза на модели глобальной ишемии-реперфузии изолированного перфузируемого сердца крысы. Материал и методы. Исследование выполнено на 38 крысах стока Wistar массой 250-300г. Исследовались кардиопротективные эффекты следующих ингибиторов некроптоза: некростатина-1 (Nec-1), некростатина- 5 (Nec-5), некростатина-1s (Nec-1s), некросульфонамида (NSA). Все исследуемые соединения вводились внутрибрюшинно за 1ч до начала эксперимента. В отдельных группах животным вводили растворитель для ингибиторов некроптоза диметилсульфоксид (ДМСО) и 0,9%-й раствор хлорида натрия (контроль). Через 1ч после внутрибрюшинной инъекции у крыс извлекалось сердце, производилось канюлирование аорты и подключение сердца к модифицированному аппарату Лангендорфа. Путем прекращения ретроградной перфузии сердца оксигенированным раствором Кребса моделировалась нормотермическая 35-минутная глобальная ишемия, по окончании которой восстанавливалась ретроградная перфузия в течение 2ч. До моделирования ишемии в полость левого желудочка вводился заполненный жидкостью баллон для регистрации внутрижелудочкового давления. Скорость коронарного потока определялась исходно и в период реперфузии по объему оттекающего от сердца перфузата. Объем некроза миокарда выражали в процентах от общего объема сердца после гистохимической окраски срезов сердец трифенилтетразолием хлоридом. Результаты. Группы контроля и ДМСО не различались по объему некроза миокарда и функциональным параметрам работы сердца. По результатам проведенных экспериментов можно утверждать, что все ингибиторы некроптоза обладают инфаркт-лимитирующим эффектом, при этом статистически значимых различий показателей у животных, которым вводились различные ингибиторы некроптоза, не выявлено. Объем некроза миокарда в группе ДМСО составил (50,5±7,82)%, в то время как в группе Nec-1-(29,9±3,42)%, в группе Nec-5-(27,7±3,42)%, в группе Nec-1s-(30,6±3,82)%, в группе NSA-(34,7±5,82)% (p менее 0,01 в сравнении с ДМСО для каждой из групп ингибиторов некроптоза). Выявлена способность двух ингибиторов некроптоза, а именно Nec-1s и NSA, улучшать функциональное состояние миокарда, что проявлялось в более высоком уровне пульсового давления (p менее 0,01 по сравнению с контролем и ДМСО), скорости коронарного потока (p менее 0,05 по сравнению с контролем и ДМСО), а также в более низком уровне диастолического внутрижелудочкового давления (p менее 0,01 по сравнению с контролем и ДМСО) в ходе реперфузии. Заключение. Результаты проведенного исследования демонстрируют наличие у всех изученных ингибиторов некроптоза инфаркт-лимитирующего эффекта одинаковой степени выраженности. Однако Nec-1s и NSA выделяет способность улучшать функциональное состояние миокарда в периоде реперфузии, что с учетом их низкой токсичности и более низкой EC50 позволяет рассматривать их в качестве перспективных соединений кардиопротективного действия для последующих доклинических и клинических исследований.

The study was aimed at comparative assessment of cardioprotective properties of various necroptosis inhibitors in the isolated perfused rat heart subjected to global ischemia-reperfusion. Materials and Methods. The study was performed on 38 male Wistar rats weighting 250–300 g. The following necroptosis inhibitors were tested: necrostatin-1 (Nec-1), necrostatin-5 (Nec-5), necrostatin-1s (Nec1s), and necrosulfonamide (NSA). All tested substances were administered intraperitoneally (i.p.) 1 hour prior to heart perfusion. Control animals were treated either with the vehicle (dimethyl sulfoxide, DMSO) or with 0,9% sodium chloride solution (Controls). The dose of necroptosis inhibitors was calculated on the basis of effective concentration (EC50) data. One hour after i.p. injection, the animals were anesthetized, the hearts were rapidly excised, the aorta was cannulated and retrogradely perfused according to Langendorff. After stabilization, the perfusion was stopped for 35 minutes, which was followed by 2 hours of reperfusion. Prior to stabilization, fluid-filled polyethylene balloon was placed into the left ventricle for left ventricular pressure registration. Coronary flow was measured at baseline and during reperfusion by means of perfusate collection. The volume of necrotic myocardium was expressed as a percentage of triphenyltetrazolium chloride-negative tissue relative to the entire heart volume. Results. The volume of myocardial necrosis and functional heart parameters were not different between Controls and DMSO group. All tested necroptosis inhibitors demonstrated infarct-limiting effect. However, there were no differences between the groups. The volume of necrotic myocardium was (50,5 ± 7,82)%, (29,9 ± 3,42)%, (27,7 ± 3,42)%, (30,6 ± 3,82)%, and (34,7 ± 5,82)% in DMSO, Nec-1, Nec-5, Nec-1s, and NSA groups, respectively (p less 0,01 vs. DMSO group). Nec-1s and NSA were shown to improve functional recovery of the heart after ischemia. In particular, left ventricular developed pressure and coronary flow rate were higher in Nec-1s and NSA groups (p less 0,01 compared with Controls and DMSO), while end-diastolic pressure was lower in Nec-1s and NSA groups vs. Controls and DMSO (p less 0,01). Conclusions. It has been shown that Nec-1, Nec-5, Nec-1s, and NSA administration prior to global ischemiareperfusion results in comparable infarct size limitation. In addition to infarct size limitation, Nec-1s and NSA are able to improve postischemic left ventricular function. This fact, along with low toxicity and optimal EC50, makes Nec-1s and NSA perspective candidates for preclinical and clinical development as cardioprotective agents.