Ишемическое и фармакологическое прекондиционирование
https://doi.org/10.15360/1813-9779-2011-6-59
Аннотация
Обзорная статья посвящена проблеме ишемического прекондиционирования — универсального физиологического механизма защиты клетки от гипоксии. «Прекондиционирование» — термин, используемый для описания феномена повышения толерантности клетки к воздействию повреждающего фактора в результате предварительного влияния на нее стрессорных стимулов. В статье описан феномен ишемического прекондиционирования, суммированы результаты исследования возможных механизмов реализации данного эффекта в органах и тканях. Обсуждается ключевая роль фермента гликогенсинтазы киназы 3 бета в регуляции митохондриальной поры и последней в защите клетки от гипоксии. Приведены данные экспериментальных исследований по тестированию различных препаратов в качестве фармакологических агентов инициирующих/ингибирующих прекондиционирование. Анализируются причины избирательной эффективности некоторых антигипоксантов и антиоксидантов с позиции теории ишемического преконди-ционирования. Рассматриваются традиционные анестетики и анальгетики как потенциальные индукторы или ингибиторы обсуждаемого процесса. Ключевые слова: ишемическое прекондиционирование, гипоксия, анестетики, цитопротекция.
Об авторах
В. В. ЛихванцевВ. В Мороз
О. А. Гребенчиков
Ю. И, Гороховатский
Ю. В. Заржецкий
С. С. Тимошин
Д. И. Левиков
В. Л., Шайбакова
Список литературы
1.
2. Коваленко Е. А., Ткачук Е. Н., Эренбург И. В., Шаов М. Т. Новый принцип адаптации и лечения в медицине. Сб. научн. трудов «Актуальные проблемы гипоксии». М.; 1995. 11
3. Архипенко Ю. В., Сазонтова Т. Т., Меерсон Ф. З. Разнонаправленное действие адаптации к непрерывистой и прерывистой гипоксии на антиоксидантные ферменты и уровень продуктов перекисного окисления липидов. Hypoxia Medical J. 1994; 3; 11 — 15.
4. Murry C. E., Jennings R. B., Reimer K. A. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation 1986; 74 (5): 1124—1136.
5. Kloner R. A, Bolli R., Marban E. et al. Medical and cellular implications of stunning, hibernation, and preconditioning: an NHLBI workshop. Circulation 1998; 97 (18): 1848—1867.
6. Miura T., Goto M., Urabe K. et al. Does myocardial stunning contribute to infarct size limitation by ischemic preconditioning? Circulation 1991; 84 (6): 2504—2512.
7. Murry C. E., Richard V. J., Jennings R. B., Reimer K. A. Myocardial protection is lost before contractile function recovers from ischemic preconditioning. Am. J. Physiol. 1991; 260 (3 Pt 2): H796—H804.
8. Juhaszova M., Zorov D. B., Kim S. H. et al. Glycogen synthase kinase-3beta mediates convergence of protection signaling to inhibit the mito-chondrial permeability transition pore. J. Clin. Invest. 2004; 113 (11): 1535—1549.
9. Kuzuya T., Hoshida S., Yamashita N. et al. Delayed effects of sublethal ischemia on the acquisition of tolerance to ischemia. Circ. Res. 1993; 72 (6): 1293—129
10. Marber M., Walker D, Yellon D. Ischaemic preconditioning. BMJ 1994; 308 (6920): 1—2.
11. Zager R. A., Iwata M., Burkhart K. M, Schimpf B. A.Postischemic acute renal failure protects proximal tubules from O2 deprivation injury, possibly by inducing uremia. Kidney Int. 1994; 45 (6): 1760—1768.
12. Zager R. A., Burkhart K. M., Gmur D. J.Postischemic proximal tubular resistance to oxidant stress and Ca ionophore-induced attack. Implication for reperfusion injury. Lab. Invest. 1995; 72 (5): 592—600.
13. Lee H. T., Emala C. W.Protective effects of renal ischemic preconditioning and adenosine pretreatment: role of A (I) and A (3) receptors. Am. J. Physiol. Renal. Physiol. 2000; 278 (3): F380—F387.
14. Bellomo R., Bonventre J., Macias W., Pinsky M.Management of early acute renal failure: Focus on post-injury prevention. Curr. Opin. Crit. Care 2005; 11 (6): 542—547.
15. Rudiger Y. A., Kang K. J., Sindram D. et al.Comparison of ischemic preconditioning and intermittent and continuous inflow occlusion in the murine liver. Ann. Surg. 2002; 235 (3): 400—407.
16. Clavien P. A, Yadav S., Sindram D., Bentley R. C.Protective effects of ischemic preconditioning for liver resection performed under inflow occlusion in humans. Ann. Surg. 2000; 232 (2): 155—162.
17. Chouker A., Schachtner T., Schauer R. et al.Effects of pringle manoeuvre and ischaemic preconditioning on haemodynamic stability in patients undergoing elective hepatectomy: a randomized trial. Br. J. Anaesth. 2004; 93 (2): 204—211.
18. Hotter G., Closa D., Prados M. et al.Intestinal preconditioning is mediated by a transient increase in nitric oxide. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996; 222 (1): 27—32.
19. Aksoyek S., Cinel I., Avlan D. et al.Intestinal ischemic preconditioning protects the intestine and reduces bacterial translocation. Shock 2002; 18 (5): 476—480.
20. Tamion F., Richard V., Lacoume Y., Thuillez C.Intestinal preconditioning prevents systemic infiammatory response in hemorrhagic shock. Role of HO-1. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2002; 283 (2): G408—G414.
21. Kaul T. K., Fields B. L., Riggins L. S. et al.Adult respiratory distress syndrome following cardiopulmonary bypass: incidence, prophylaxis and management. J. Cardiovasc. Surg. (Torino) 1998; 39 (6): 777—781.
22. de Perrot M., Liu M., Waddell T. K., Keshavjee S.Ischemia-reperfusion-induced lung injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2003; 167 (4): 490—511.
23. Kitagawa K., Matsumoto M., Tagaya M. et al.Ischemic tolerance phenomenon found in the brain. Brain Res. 1990; 528 (1): 21—24.
24. Kirino T.Ischemic tolerance. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2002; 22 (11): 1283—1296.
25. Sitzer M., Foerch C., Neumann-Haefelin T. et al.Transient ischemic attack preceding anterior circulation infarction is independently associated with favourable outcome. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2004; 75 (4): 659—660.
26. Cohen M. V., Baines C. P., Downey J. M.Ischemic preconditioning: from adenosine receptor to KATP channel. Annu. Rev. Physiol. 2000; 62: 79—109.
27. Jennings R. B., Sebbag L., Schwartz L. M. et al.Metabolism of preconditioned myocardium: effect of loss and reinstatement of cardioprotec-tion. J. Mol. Cell Cardiol. 2001; 33 (9): 1571 — 1588.
28. Charlat M. L., O’Neill P. G., Hartley C. J. et al.Prolonged abnormalities of left ventricular diastolic wall thinning in the «stunned» myocardium in conscious dogs: time course and relation to systolic function. J. Am. Coll. Cardiol. 1989; 13 (1): 185—194.
29. Murry C. E., Richard V. J., Reimer K. A., Jennings R. B.Ischemic preconditioning slows energy metabolism and delays ultrastructural damage during a sustained ischemic episode. Circ. Res. 1990; 66 (4): 913—931.
30. Fleet W. F., Johnson T. A., Graebner C. A., Gettes L. S.Effect of serial brief ischemic episodes on extracellular K+, pH, and activation in the pig. Circulation 1985; 72 (4): 922—932.
31. Armstrong S., Downey J. M., Ganote C. E.Preconditioning of isolated rabbit cardiomyocytes: induction by metabolic stress and blockade by the adenosine antagonist SPT and calphostin C, a protein kinase C inhibitor. Cardiovasc. Res. 1994; 28 (1): 72—77.
32. Pain T., Yang X. M., Critz S. D. et al.Opening of mitochondrial K (ATP) channels triggers the preconditioned state by generating free radicals. Circ. Res. 2000; 87 (6): 460—466.
33. Grover G. J., D’Alonzo A. J., Dzwonczyk S. et al.Preconditioning is not abolished by the delayed rectifier K+ blocker dofetilide. Am. J. Physiol. 1996; 271 (3 Pt 2): H1207—H1214.
34. Yao Z., Cavero I., Gross G. J.Activation of cardiac KATP channels: an endogenous protective mechanism during repetitive ischemia. Am. J. Physiol. 1993; 264 (2 Pt 2): H495—H504.
35. AuchampachJ. A., Grover G. J., Gross G. J.Blockade of ischaemic preconditioning in dogs by the novel ATP dependent potassium channel antagonist sodium 5-hydroxydecanoate. Cardiovasc. Res. 1992; 26 (11): 1054—1062.
36. Garlid K. D., Paucek P., Yarov-Yarovoy V. et al.The mitochondrial KATP channel as a receptor for potassium channel openers. J. Biol. Chem. 1996; 271 (15): 8796—8799.
37. GarlidK. D., Paucek P., Yarov-Yarovoy V. et al.Cardioprotective effect of dia-zoxide and its interaction with mitochondrial ATP-sensitive K+ channels. Possible mechanism of cardioprotection. Circ. Res. 1997; 81 (6): 1072—1082.
38. Jennings R. B.Role of protein kinase C in preconditioning with ischemia against lethal cell injury. Basic Res. Cardiol. 1997; 92 (Suppl 2): 40—42.
39. Ping P., Zhang J, Qiu Y. et al.Ischemic preconditioning induces selective translocation of protein kinase C isoforms epsilon and eta in the heart of conscious rabbits without subcellular redistribution of total protein kinase C activity. Circ. Res. 1997; 81 (3): 404—414.
40. Ping P., ZhangJ., Zheng Y. T. et al.Demonstration of selective protein kinase C-dependent activation of Src and Lck tyrosine kinases during ischemic preconditioning in conscious rabbits. Circ. Res. 1999; 85 (6): 542—550.
41. Ping P., Takano H., ZhangJ. et al.Isoform-selective activation of protein kinase C by nitric oxide in the heart of conscious rabbits: a signaling mechanism for both nitric oxide-induced and ischemia-induced preconditioning. Circ. Res. 1999; 84 (5): 587—604.
42. Downey J. M., Yellon D. M.The biology of preconditioning. In: Heyndrickx G. R., Vatner S. F., Wijns W. (eds.). Stunning, hibernation and preconditioning: clinical pathophysiology of myocardial ischemia. Philadelphia: Lippincott-Raven Publishers; 1997. 105—220.
43. Vahlhaus C., Schulz R., Post H. et al.No prevention of ischemic preconditioning by the protein kinase C inhibitor staurosporine in swine. Circ. Res. 1996; 79 (3): 407—414.
44. Kwok J. B., Hallupp M., Loy C. T. et al.GSK3B polymorphisms alter transcription and splicing in Parkinson’s disease. Ann. Neurol. 2005; 58 (6): 829—839.
45. Zorov D. B., Juhaszova M., Yaniv Y. et al.Regulation and pharmacology of the mitochondria permeability transition pore. Cardiovasc. Res. 2009; 83 (2): 213—225.
46. Schaffer S. W., Suleiman M.-S.Mitochondria. New York: Springer Science; 2007. 349.
47. Kroemer G., Dallaporta B., Resche-Rigon M.The mitochondrial death/life regulator in apoptosis and necrosis. Annu. Rev. Physiol. 1998; 60: 619—642.
48. Kowaltowski A. J., Castilho R. F., Vercesi A. E.Mitochondrial permeability transition and oxidative stress. FEBS Lett. 2001; 495 (1—2): 12—15.
49. Gottlieb R. A.Mitochondria: execution central. FEBS Lett. 2000; 482 (1—2): 6—12.
50. Crompton M.The mitochondrial permeability transition pore and its role in cell death. Biochem. J. 1999; 341 (Pt 2): 233—249.
51. Skulachev V. P.How proapoptotic proteins can escape from mitochondria? Free Radic. Biol. Med. 2000; 29 (10): 1056—1059.
52. Koc E. C., Burkhart W., Blackburn K. et al.Identification of four proteins from the small subunit of the mammalian mitochondrial ribosome using a proteomics approach. Protein Sci. 2001; 10 (3): 471—481.
53. Haunstetter A., Izumo S.Future perspectives and potential implications of cardiac myocyte apoptosis. Cardiovasc. Res. 2000; 45 (3): 795—801.
54. Susin S. A., Lorenzo H. K., Zamzami N. et al.Molecular characterization of mitochondrial apoptosis-inducing factor. Nature 1999; 397 (6718): 441—446.
55. Skulachev V. P.Why are mitochondria involved in apoptosis? Permeability transition pores and apoptosis as selective mechanisms to eliminate superoxide-producing mitochondria and cell. FEBS Lett. 1996; 397 (1): 7—10.
56. Rostovtseva T. K., Tan W., Colombini M.On the role of VDAC in apop-tosis: fact and fiction. J. Bioenerg. Biomembr. 2005; 37 (3): 129—142.
57. Antonsson B., Montessuit S., Lauper S. et al.Bax oligomerization is required for channel-forming activity in liposomes and to trigger cytochrome c release from mitochondria. Biochem. J. 2000; 345 (Pt 2): 271—278.
58. Letai A., Bassik M. C., Walensky L. D. et al.Distinct BH3 domains either sensitize or activate mitochondrial apoptosis, serving as prototype cancer therapeutics. Cancer Cell 2002; 2 (3): 183—192.
59. Griffiths E. J., Halestrap A. P.Protection by cyclosporin A of ischemia/reperfusion-induced damage in isolated rat hearts. J. Mol. Cell Cardiol. 1993; 25 (12): 1461 — 1469.
60. Zorov D. B., Kinnally K. W., Tedeschi H.Voltage activation of heart inner mitochondrial membrane channels. J. Bioenerg. Biomembr. 1992; 24 (1): 119—124.
61. Dana A., Yellon D. M.ATP dependent K+ channel: a novel therapeutic target in unstable angina. Eur. Heart J. 1999; 20 (1): 2—5.
62. Mentzer R. M., Rahko P. S., Molina-Viamonte V. et al.Safety, tolerance, and efficacy of adenosine as an additive to blood cardioplegia in humans during coronary artery bypass surgery. Am. J. Cardiol. 1997; 79 (12A): 38—43.
63. Mahaffey K. W., Puma J. A., Barbagelata N. A. et al.Adenosine as an adjunct to thrombolytic therapy for acute myocardial infarction: results of a multicenter, randomized, placebo-controlled trial: the Acute Myocardial Infarction STudy of ADenosine (AMISTAD) trial. J. Am. Coll. Cardiol. 1999; 34 (6): 1711 — 1720.
64. Vanden Hoek T., Becker L. B., Shao Z. H. et al.Preconditioning in car-diomyocytes protects by attenuating oxidant stress at reperfusion. Circ. Res. 2000; 86 (5): 541—548.
65. TangX. L., Takano H., Rizvi A. et al.Oxidant species trigger late preconditioning against myocardial stunning in conscious rabbits. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2002; 282 (1): H281—H291.
66. Ogawa T., Nussler A. K., Tuzuner E. et al.Contribution of nitric oxide to the protective effects of ischemic preconditioning in ischemia-reper-fused rat kidneys. J. Lab. Clin. Med. 2001; 138 (1): 50—58.
67. Васильева А. К., Плотников Е. Ю., Казаченко А. В. и соавт.Ингибиро-вание GSK-^e снижает индуцированную ишемией гибель клеток почки. Бюл. эксперим. биологии и медицины 2010; 149 (3): 276—280.
68. Schultz J. J., Hsu A. K., Gross G. J.Ischemic preconditioning and morfin-induced cardioprotection involve the delta (delta)-opioid receptor in the intact rat heart. J. Mol. Cell Cardiol. 1997; 29 (8): 2187—2195.
69. Bell S. P., Sack M. N., Patel A. et al.Delta opioid receptor stimulation mimics ischemic preconditioning in human heart muscle. J. Am. Coll. Cardiol. 2000; 36 (7): 2296—2302.
70. Лихванцев В. В.Интраоперационная органопротекция как необходимый компонент сбалансированной анестезии: автореф. дисс. … д.м.н. М., 1991. 37.
71. С^^’пB. A., Gamperl A. K., Slocum R. E., Hickey R. F.Anesthetic-induced preconditioning: previous administration of isoflurane decreases myocar-dial infarct size in rabbits. Anesthesiology 1997; 87 (5): 1182—1190.
72. Kersten J. R., Schmeling T. J., Pagel P. S. et al.Isoflurane mimics ischemic preconditioning via activation of K (ATP) channels: reduction of myocardial infarct size with an acute memory phase. Anesthesiology 1997; 87 (2): 361—370.
73. Minguet G., Joris J., Lamy M.Preconditioning and protection against ischemia-reperfusion in non-cardiac organs: a place for volatile anaesthetics? Eur. J. Anaesthesiol. 2007; 24 (9): 733—745.
74. Плотников Е. Ю.Митохондрия как центральное звено защитных и повреждающих сигнальных путей при развитиии почечной недостаточности: автореф. дисс. д.м.н. М., 2009. 395.
75. Ломиворотов В. В., Пономарев Д. Н., Шмырев В. А. и соавт.Применение дистанционного ишемического прекондиционирования у кардио-хирургических больных. Общая реаниматология 2011; VII (3): 63—69.
Рецензия
Для цитирования:
Лихванцев В.В., Мороз В.В., Гребенчиков О.А., Гороховатский Ю.И., Заржецкий Ю.В., Тимошин С.С., Левиков Д.И., Шайбакова В.Л. Ишемическое и фармакологическое прекондиционирование . Общая реаниматология. 2011;7(6):59. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2011-6-59
For citation:
Likhvantsev V.V., Moroz V.V., Grebenchikov O.A., Gorokhovatsky Yu.I., Zarzhetsky Yu.V., Timoshin S.S., Levikov D.I., Shaibakova V.L. Ischemic and Pharmacological Preconditioning . General Reanimatology. 2011;7(6):59. (In Russ.) https://doi.org/10.15360/1813-9779-2011-6-59
Просмотров:
1535
Послать статью по эл. почте 