The evaluation of expression of receptor and regulatory proteins genes in the myocardium of rats with chronic heart failure

Abstract

Цель исследования - оценка уровня экспрессии генов рецепторных и регуляторных белков, участвующих в процессах ремоделирования и сократимости миокарда у крыс с хронической сердечной недостаточностью. Методика. Использован комплекс эхокардиографических и молекулярно-биологических методов исследования. Экспрессию генов оценивали по уровню мРНК в образцах тканей левого желудочка крыс на 92 сут. после перевязки коронарной артерии (опытная группа) или подведения лигатуры под коронарную артерию (группа сравнения). Выделение РНК из тканей левого желудочка сердца проводили с помощью набора GeneJET, синтез кДНК - используя набор RevertAid H Minus First Strand cDNA Synthesis Kit («Thermo Fisher Scientific», США), ПЦР-РВ проводили с помощью набора qPCRmix-HS («Евроген», Россия), используя праймеры и флуоресцентные зонды («ДНК-синтез», Россия), согласно протоколам производителей. Результаты. Установлено, что хроническая сердечная недостаточность (ХСН) формируется через 90 сут. после воспроизведения переднего трансмурального инфаркта миокарда, о чем свидетельствовало снижение инотропной функции сердца и увеличение конечно-систолического и конечно-диастолического размеров левого желудочка сердца. Показано, что при ХСН повышается экспрессия генов, причастных к ремоделированию миокарда. Так, в биоптатах левого желудочка сердца крыс с ХСН на 41% (p = 0,006) возрастает уровень мРНК для ангиотензиновых рецепторов AT1А-типа, на 33% (р = 0,01) для вазопрессиновых V1A-R и на 71% (p = 0,01) для эндотелиновых ETA-R по сравнению с аналогичными показателями у ложнооперированных животных. У крыс с ХСН уровень мРНК b-AR и b-AR в левом желудочке превышал таковой у ложнооперированных животных соответственно на 35% (p = 0,001) и 48% (p = 0,0001). Выявлен высокий уровень экспрессии генов белков Epac2 и СаМ, играющих ключевую роль в аритмогенезе, что свидетельствует о высокой степени риска развития аритмий при ХСН. Установлено, что у животных с ХСН уровень мРНК для Sigma-R в биоптатах тканей миокарда левого желудочка возрастает на 74% (p = 0,0001) по сравнению с уровнем мРНК в сердцах ложнооперированных крыс, что, по-видимому, носит компенсаторный характер, направленный на поддержание протеостаза, модуляцию активности различных ионных каналов и нормализацию биоэнергетических процессов в миокарде. Заключение. Таким образом, при ХСН в левом желудочке сердца крыс повышается экспрессия генов рецепторных и регуляторных белков, участвующих в процессах ремоделирования миокарда, что может быть одним из механизмов нарушения сократимости миокарда и возникновения злокачественных нарушений сердечного ритма, которые отягощают течение данного заболевания. The purpose. The purpose of the study is to assess the level of expression of receptor and regulatory proteins genes involved in remodeling and myocardial contractility in rats with chronic heart failure. Methods. A complex of echocardiographic and molecular biological research methods was used. Gene expression was assessed by the level of mRNA in tissue samples of the left ventricle of rats extracted on day 92 after the coronary artery ligation (CHF group) or summation of the ligature under the coronary artery (sham-operated group). RNA isolation from the left ventricular tissue of the heart was performed using the GeneJET kit, cDNA synthesis using the RevertAidTM H Minus First Strand cDNA Synthesis Kit (Thermo Fisher Scientific, USA), PCR-RV was performed using the qPCRmix-HS kit (Evrogen, Russia), using primers and fluorescent probes (DNA synthesis, Russia), according to manufacturers protocols. Results. It has been established that chronic heart failure (CHF) is formed 90 days after the reproduction of anterior transmural myocardial infarction, as evidenced by a decrease in heart pumping function and an increase in the end-systolic and end-diastolic sizes of the heart left ventricle. It is shown that CHF increases the expression of genes involved in myocardial remodeling. Thus, in left ventricular biopsy samples of rats with CHF, the level of mRNA for angiotensin receptors of AT1A type increases by 41% (p = 0.006), by 33% (p = 0.01) for vasopressin V1A-R and by 71% (p = 0.01) for endothelin ETA-R compared with similar indicators in sham-operated animals. In rats with CHF, the b1-AR and b2-AR mRNA levels in the left ventricle exceeded that in the sham-operated animals, respectively, by 35% (p = 0.001) and 48% (p = 0.0001). A high level of gene expression of the Epac2 and CaM proteins, which play a key role in arrhythmogenesis, is evidenced, which indicates a high risk of developing arrhythmias in CHF. In animals with CHF, the level of mRNA for Sigma-R in biopsy specimens of left ventricular myocardial tissue was found to increase by 74% (p = 0.0001) compared to the level of mRNA in the hearts of sham-operated rats, that apparently has compensatory character at maintaining proteostasis, modulating the activity of various ion channels and normalizing bioenergetic processes in the myocardium. Conclusion. Thus, with CHF in the left ventricle of the rat heart, gene expression of receptor and regulatory proteins involved in myocardial remodeling increases, which can be one of the mechanisms of violation of myocardial contractility and the occurrence of malignant heart rhythm disorders that make it difficult for the disease.