microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2021-20-2-87-91microcirculation-952Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS)Роль активных форм кислорода в инфаркт-лимитирующем эффекте гипоксического прекондиционированияThe role of reactive oxygen species in the infarct-limiting effect of hypoxic preconditioninghttps://orcid.org/0000-0002-6991-4930СеменцовА. С.SementsovA. S.

Семенцов Андрей Сергеевич – младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной кардиологии; ассистент кафедры физиологии

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111А

634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 36

Sementsov Andrey S. – Researcher, Laboratory of Experimental Cardiology; Assistant, Department of Physiology

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

36, Lenin pr., Tomsk, 634050

hamkot@sibmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2264-1928НарыжнаяН. В.NaryzhnayaN. V.

Нарыжная Наталия Владимировна – д-р мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальной кардиологии

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111А

Naryzhnaya Natalia V. – MD, DSc, Principal Investigator, Laboratory of Experimental Cardiology 

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

natalynar@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4502-0836СиротинаМ. А.SirotinaM. A.

Сиротина Мария Александровна – лаборант лаборатории экспериментальной кардиологии

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111А

Sirotina Maria A. – laboratory assistant, Laboratory of Experimental Cardiology

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

sirotina_maria@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6020-1598МасловЛ. Н.MaslovL. N.

Маслов Леонид Николаевич – д-р. мед. наук, профессор, зав. лабораторией экспериментальной кардиологии

634012, г. Томск, ул. Киевская, д. 111А

Maslov Leonid N. – MD, DSc, Professor, Head of the Laboratory of Experimental Cardiology 

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

Maslov@cardio.tomsk.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук», Научно-исследовательский институт кардиологии; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»РоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the RAS; National Research Tomsk State UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук», Научно-исследовательский институт кардиологииРоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the RASRussian Federation2021130620212028791Copyright © Семенцов А.С., Нарыжная Н.В., Сиротина М.А., Маслов Л.Н., 20212021Семенцов А.С., Нарыжная Н.В., Сиротина М.А., Маслов Л.Н.Sementsov A.S., Naryzhnaya N.V., Sirotina M.A., Maslov L.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/952

Введение. Повышение устойчивости сердца к ишемии/реперфузии (И/Р) является актуальной задачей физиологии, фармакологии и кардиохирургии, поскольку И/Р-повреждения сердца нередко являются причиной кардиогенного шока и последующей гибели пациентов в послеоперационном периоде. Материалы и методы. Исследование было выполнено на крысах-самцах, у которых воспроизводили коронароокклюзию (45 мин) и реперфузию (2 ч). Перед коронароокклюзией моделировали раннее гипоксическое прекондиционирование (ГП). Крыс подвергали шести сеансам гипоксии (8 % O2, 10 мин) и реоксигенации (21 % O2, 10 мин) за 30 мин до коронароокклюзии. Крысам вводили следующие препараты: 1,3-диметилтиомочевина (ДМТМ), 2-меркаптопропионил глицин (2-МПГ), дефероксамин. Результаты. Было установлено, что ГП способствует уменьшению размера инфаркта миокарда на 30 %. Предварительное введение ДМТМ, 2-МПГ, дефероксамин устраняло инфаркт-лимитирующий эффект ГП. Заключение. Полученные данные указывают, что активные формы кислорода участвуют в кардиопротекторном эффекте ГП.

Introduction. Increased resistance of the heart to ischemia/reperfusion (I/R) is an urgent aim of physiology, pharmacology, and cardiac surgery, since I/R injury of the heart is often the cause of cardiogenic shock and subsequent death of patients in the postoperative period. Materials and methods. The study was carried out in male rats which were subjected to coronary artery occlusion (45 min) and reperfusion (2 h). Before coronary occlusion, early hypoxic preconditioning (HP) was modeled. The rats were subjected to six sessions of hypoxia (8 % O2, 10 min) and reoxygenation (21 % O2, 10 min) 30 min before coronary artery occlusion. The rats were injected with the following drugs: 1,3-dimethylthiourea (DMTM), 2-mercaptopropionyl glycine (2-MPG), deferoxamine. Results. It was found that HP contributes to infarct size reduction by 30 %. Preliminary administration of DMTM, 2-MPG, deferoxamine eliminated the infarct-reducing effect of HP. Conclisuon. The obtained data indicate that reactive oxygen species are involved in the cardioprotective effect of HP.

сердцеишемияреперфузиягипоксическое прекондиционированиеheartischemiareperfusionhypoxic preconditioningСтатья подготовлена при поддержке гранта РФФИ № 21-515-53003. Раздел, посвященный дефероксамину, оформлен в рамках гос. задания АААА-А15-115120910024-0. Авторы выражают признательность Н. А. Данильченко, А. В. Мухомедзянов и И. А. Деркачеву за техническую помощь.This article was prepared with the support of a grant from the Russian Foundation of Basic Research 21-515-53003. The section on deferoxamine is prepared within the framework of the state tasks AAAA-A15-115120910024-0. The authors are grateful to N. A. Danilchenko for technical assistance.ReferencesAlam SR, Stirrat C, Spath N, Zamvar V, Pessotto R, Dweck MR, Moore C, Semple S, El-Medany A, Manoharan D, Mills NL, Shah A, Mirsadraee S, Newby DE, Henriksen PA. Myocardial inflammation, injury and infarction during onpump coronary artery bypass graft surgery. J Cardiothorac Surg. 2017;12(1):115. Doi: 10.1186/s13019-017-0681-6.Alam SR, Stirrat C, Spath N, Zamvar V, Pessotto R, Dweck MR, Moore C, Semple S, El-Medany A, Manoharan D, Mills NL, Shah A, Mirsadraee S, Newby DE, Henriksen PA. Myocardial inflammation, injury and infarction during onpump coronary artery bypass graft surgery. J Cardiothorac Surg. 2017;12(1):115. Doi: 10.1186/s13019-017-0681-6.Koppen E, Madsen E, Greiff G, Stenseth R, Pleym H, Wiseth R, Wahba A, Videm V. Perioperative factors associated with changes in troponin T during coronary artery bypass grafting. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2019;33(12):3309– 3319. Doi: 10.1053/j.jvca.2019.06.029.Koppen E, Madsen E, Greiff G, Stenseth R, Pleym H, Wiseth R, Wahba A, Videm V. Perioperative factors associated with changes in troponin T during coronary artery bypass grafting. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2019;33(12):3309– 3319. Doi: 10.1053/j.jvca.2019.06.029.Maslov LN, Lishmanov YB, Krylatov AV, Sementsov AS, Portnichenko AG, Podoksenov YK, Khaliulin IG. Comparative analysis of early and delayed cardioprotective and antiarrhythmic efficacy of hypoxic preconditioning. Bull Exp Biol Med. 2014;156(6):746-9. Doi: 10.1007/s10517-014-2439-7.Maslov LN, Lishmanov YB, Krylatov AV, Sementsov AS, Portnichenko AG, Podoksenov YK, Khaliulin IG. Comparative analysis of early and delayed cardioprotective and antiarrhythmic efficacy of hypoxic preconditioning. Bull Exp Biol Med. 2014;156(6):746-9. Doi: 10.1007/s10517-014-2439-7.Krylatov AV, Maslov LN, Voronkov NS, Boshchenko AA, Popov SV, Gomez L, Wang H, Jaggi AS, Downey JM. Reactive oxygen species as intracellular signaling molecules in the cardiovascular system. Curr. Cardiol. Rev. 2018;14(4):290–300. Doi: 10.2174/1573403X14666180702152436.Krylatov AV, Maslov LN, Voronkov NS, Boshchenko AA, Popov SV, Gomez L, Wang H, Jaggi AS, Downey JM. Reactive oxygen species as intracellular signaling molecules in the cardiovascular system. Curr. Cardiol. Rev. 2018;14(4):290–300. Doi: 10.2174/1573403X14666180702152436.Garlid AO, Jaburek M, Jacobs JP, Garlid KD. Mitochondrial reactive oxygen species: which ROS signals cardioprotection?. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013;305(7):H960– 968. Doi: 10.1152/ajpheart.00858.2012.Garlid AO, Jaburek M, Jacobs JP, Garlid KD. Mitochondrial reactive oxygen species: which ROS signals cardioprotection?. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2013;305(7):H960– 968. Doi: 10.1152/ajpheart.00858.2012.Cadenas S. ROS and redox signaling in myocardial ischemia-reperfusion injury and cardioprotection. Free Radic Biol Med. 2018;(117):76–89. Doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.01.024.Cadenas S. ROS and redox signaling in myocardial ischemia-reperfusion injury and cardioprotection. Free Radic Biol Med. 2018;(117):76–89. Doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.01.024.Galagudza MM, Sonin DL, Vlasov TD, Kurapeev DI, Shlyakhto EV. Remote vs. local ischaemic preconditioning in the rat heart: infarct limitation, suppression of ischaemic arrhythmia and the role of reactive oxygen species. Int J Exp Pathol. 2016;97(1):66–74. Doi: 10.1111/iep.12170.Galagudza MM, Sonin DL, Vlasov TD, Kurapeev DI, Shlyakhto EV. Remote vs. local ischaemic preconditioning in the rat heart: infarct limitation, suppression of ischaemic arrhythmia and the role of reactive oxygen species. Int J Exp Pathol. 2016;97(1):66–74. Doi: 10.1111/iep.12170.Maslov LN, Naryzhnaya NV, Tsibulnikov SYu, Kolar F, Zhang Y, Wang H, Gusakova AM, Lishmanov YuB. Role of endogenous opioid peptides in the infarct size-limiting effect of adaptation to chronic continuous hypoxia. Life Sci. 2013; 93(9–11):373–379. Doi: 10.1016/j.lfs.2013.07.018Maslov LN, Naryzhnaya NV, Tsibulnikov SYu, Kolar F, Zhang Y, Wang H, Gusakova AM, Lishmanov YuB. Role of endogenous opioid peptides in the infarct size-limiting effect of adaptation to chronic continuous hypoxia. Life Sci. 2013; 93(9–11):373–379. Doi: 10.1016/j.lfs.2013.07.018Tsutsumi YM, Yokoyama T, Horikawa Y, Roth DM, Patel HH. Reactive oxygen species trigger ischemic and pharmacological postconditioning: in vivo and in vitro characterization. Life Sci. 2007;81(15):1223–1227. Doi: 10.1016/j.lfs.2007.08.031.Tsutsumi YM, Yokoyama T, Horikawa Y, Roth DM, Patel HH. Reactive oxygen species trigger ischemic and pharmacological postconditioning: in vivo and in vitro characterization. Life Sci. 2007;81(15):1223–1227. Doi: 10.1016/j.lfs.2007.08.031.Puisieux F, Deplanque D, Bulckaen H, Maboudou P, Gele P, Lhermitte M, Lebuffe G, Bordet R. Brain ischemic preconditioning is abolished by antioxidant drugs but does not up-regulate superoxide dismutase and glutathion peroxidase. Brain Res. 2004;1027(1–2):30–37. Doi: 10.1016/j.brainres.2004.08.067.Puisieux F, Deplanque D, Bulckaen H, Maboudou P, Gele P, Lhermitte M, Lebuffe G, Bordet R. Brain ischemic preconditioning is abolished by antioxidant drugs but does not up-regulate superoxide dismutase and glutathion peroxidase. Brain Res. 2004;1027(1–2):30–37. Doi: 10.1016/j.brainres.2004.08.067.Kasazaki K, Yasukawa K, Sano H, Utsumi H. Noninvasive analysis of reactive oxygen species generated in NH4OH-induced gastric lesions of rats using a 300 MHz in vivo ESR technique. Free Radic Res. 2003;37(7):757–766. Doi: 10.1080/1071576031000103069.Kasazaki K, Yasukawa K, Sano H, Utsumi H. Noninvasive analysis of reactive oxygen species generated in NH4OH-induced gastric lesions of rats using a 300 MHz in vivo ESR technique. Free Radic Res. 2003;37(7):757–766. Doi: 10.1080/1071576031000103069.Bolli R, Jeroudi MO, Patel BS, Aruoma OI, Halliwell B, Lai EK, McCay PB. Marked reduction of free radical generation and contractile dysfunction by antioxidant therapy begun at the time of reperfusion. Evidence that myocardial «stunning» is a manifestation of reperfusion injury. Circ. Res. 1989; 65(3):607–622. Doi: 10.1161/01.res.65.3.607.Bolli R, Jeroudi MO, Patel BS, Aruoma OI, Halliwell B, Lai EK, McCay PB. Marked reduction of free radical generation and contractile dysfunction by antioxidant therapy begun at the time of reperfusion. Evidence that myocardial «stunning» is a manifestation of reperfusion injury. Circ. Res. 1989; 65(3):607–622. Doi: 10.1161/01.res.65.3.607.Yellon DM, Downey JM. Preconditioning the myocardium: from cellular physiology to clinical cardiology. Physiol. Rev. 2003;83(4):1113–1151. Doi: 10.1152/physrev.00009.2003Yellon DM, Downey JM. Preconditioning the myocardium: from cellular physiology to clinical cardiology. Physiol. Rev. 2003;83(4):1113–1151. Doi: 10.1152/physrev.00009.2003Clement S, Campbell JM, Deng W, Guller A, Nisar S, Liu G, Wilson BC, Goldys EM. Mechanisms for tuning engineered nanomaterials to enhance radiation therapy of cancer. Adv Sci (Weinh). 2020;7(24):2003584. Doi: 10.1002/advs.202003584.Clement S, Campbell JM, Deng W, Guller A, Nisar S, Liu G, Wilson BC, Goldys EM. Mechanisms for tuning engineered nanomaterials to enhance radiation therapy of cancer. Adv Sci (Weinh). 2020;7(24):2003584. Doi: 10.1002/advs.202003584.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.