Формування мітохондріального апарата скоротливих кардіоміоцитів в нормі та за умов гіпоксичного ушкодження кардіогенезу.
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2013.1.5-20Ключові слова:
міокард, ультраструктура мітохондрій, кардіогенез щури, гіпоксіяАнотація
Перебудови мітохондріального апарата кардіоміоцитів можуть бути позначені як провідні фактори, що є підґрунтям різних форм серцево-судинної патології, проте динаміка морфогенетичних перебудов мітохондріому серця в нормі та під впливом пошкоджуючих факторів залишається недостатньо дослідженою. Мітохондрії скоротливого кардіоміоцита вирізняються значним гетерогенітетом як за своєю морфологією та локалізацією в клітині, так і за біохімічними властивостями, та здатні по-різному взаємодіяти з іншими внутрішньоклітинними структурами. Важливим і актуальним є питання про взаємозв’язок між неоднорідністю функції і регіональної спеціалізації мітохондрій, шляхами реалізації гетерогенності в клітині та ступенем їх залежності від патологічного стану в онтогенетичному аспекті. Існує відносно небагато ультраструктурних досліджень, що спрямовані на вивчення адаптивних та альтеративних процесів у мітохондріях передсердного та шлуночкового міокарда під дією різних режимів пренатальної гіпоксії в процесі розвитку міокарда. Значний інтерес становить з’ясування механізмів реалізації ультраструктурних перетворень мітохондріального апарата на міжклітинному та тканинному рівнях за умов гіпоксії на етапах онтогенезу.Посилання
Влияние внутриутробной гипоксии на тканевой гомеостаз миокарда / С. Ю. Крыжановская, Е. Н. Сазонова, О. А. Лебедько, С. С. Тимошин // Дальневосточный медицинский журнал. − 2007. − № 2. − С. 82.
Гнусаев С.Ф. Сердечно-сосудистые нарушения у новорожденных, перенесших перинатальную гипоксию / С. Ф. Гнусаев, А. Н. Шибаев, О. Б. Федерякина // Педиатрия. − 2006. − № 1. − С. 9-14.
Заднипряный И. В. Структурная перестройка миокарда при перинатальной гипоксии в условиях эксперимента / И. В. Заднипряный, О. С. Третьякова // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. − 2011. − Т. 1, № 1. − С. 40-45.
Іванченко М. В. Ультраструктурна характеристика мітохондрій кардіоміоцитів у ранньому кардіогенезі щурів / М. В. Іванченко І. В. Твердохліб // Морфологія. – 2012. − Т. VІ, № 3. – С. 19-25.
Сапрунова В. Б. Выявление цитохрос С-оксидазной активности в митохондриях кардиомиоцитов изолированной ткани миокарда при длительном действии / В. Б. Сапрунова, И. М. Солодовникова, Л. Е. Бакеева // Цитология. − 2008. − Т. 50, № 3. − С. 268-274.
Солодовникова И. М. Морфофункциональные характеристик митохондрий кардиомиоцитов изолированных кусочков миокарда при инкубации в условиях гипоксии автореф. дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук : спец. 03.00.25-03 "Гистология, цитология, клеточная биология" / И. М. Солодовникова. − Москва, 2007. − 22 c.
Твердохлеб И. В. Гетерогенность миокарда и ее развитие в нормальном кардиомиогенезе / И. В. Твердохлеб.− Днепропетровск: Пороги, 1996. − 224 с.
Твердохлеб И. В. Гетерогенность митохондриального аппарата миокарда и механизмы ее формирования в раннем онтогенезе крыс / И. В. Твердохлеб // Цитология и генетика. − 1998. – Т. 32, № 2. − С. 8-12.
Феномен "оглушенного" миокарда при транзиторной ишемии миокарда новонарожденных / О. С. Третьякова, И. В. Заднипряный, Е. Лу Сан, Э. Ч. Розе // Неонатологія, хірургія та перинатальна медицина. − 2012. − Т. 2, №1. − С. 65-70.
Черкесова Д. У. Функциональные изменения в системе мать-плод при экспериментальной хронической нитритной гипоксии / Д. У. Черкесова, Д. Н. Магомедгаджиева, А. И. Рабаданова // Известия Самарского научного центра РАН. − 2009. − Т. 11, № 1. − С. 934-937.
Электронномикроскопический анализ кардиомиоцитов левого желудочка сердца крыс в условиях моделирования эффектов невесомости и искусственной силы тяжести / Е. Н. Вареник, Т. В. Липина, М. В. Шорникова [ и др. ] // Известия АН. Сер. биол. − 2012. − Т. 39, № 3. − С. 221-228.
Abnormal mitochondrial function in myocardium of dogs with chronic heart failure / V. G. Sharov, A. Goussev, M. Lesch [et al.] // J. Mol. Cell Cardiol. − 1998. − Vol. 30. − P. 1757-1762.
Adaptation to hypoxia alters energy metabolism in rat heart / W. L. Rumsey, B. Abbott, D. Bertelsen [et al.] // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. − 1999. − Vol. 276, № 1. − Р. 71-80.
Bioenergetics, mitochondria, and cardiac myocyte differentiation / G. A. Porter, J. Hom, D. Hoffman [et al.] // Prog. Pediatr. Cardiol. − 2011. − Vol. 31, № 2. − Р. 75-81.
Birth prevalence of congenital heart disease worldwide: a systematic review and metaanalysis / D. Linde, E. E. Konings, M.A. Slager, M.Witsenburg [et al.] // J. Am. Coll. Cardiol. − 2011. − Vol. 58, № 21. − P. 2241-2247.
Camici P. G. Stunning, hibernation, and assessment of myocardial viability / P. G. Camici, S. K. Prasad, O. E. Rimoldi // Circulation. − 2008. − Vol. 117, № 1. − P. 103-114.
Campbell C. T. Mitochondrial transcription factor A regulates mitochondrial transcription initiation, DNA packaging, and genome copy number / C. T. Campbell, J. E. Kolesar, B. A. Kaufman // Biochim. Biophys. Acta. − 2012. − Vol. 1819, № 9-10. − P. 921-929.
Cardiac metabolic adaptation during postnatal development / J. Piquereau, M. Novotova, A. Garnier [et al.] // Cardiac Adaptations. − 2013. − Vol. 4. − P. 79-98.
Chronological and morphological study of heart development in the rat / S. G. Marcela, R. M. Cristina, P. G. Angel [et al.] // Anat. Rec. (Hoboken). − 2012. − Vol. 295, № 8. − P. 1267-1290.
Decker R. S. Lysosomal alterations in hypoxic and reoxygenated hearts. I. Ultrastructural and cytochemical changes / R. S. Decker, Wildenthal K. // Am. J. Pathol. − 1980. − Vol. 98, № 2. − Р. 425-444.
Del Vesco A. P. The production of reactive oxygen species, gene expression, and enzymatic activity in quails subjected to acute heat stress. / A. P. del Vesco, E. Gasparino // J. Anim. Sci. − 2012. − Vol. 12. − [Epub ahead of print].
Developmental changes of the sensitivity of cardiac and liver mitochondrial permeability transition pore to calcium load and oxidative stress / Z. Drahota, M. Milerová, R. Endlicher, D. Rychtrmoc [et al.] // Physiol. Res. − 2012. − Vol. 61, Suppl 1. − P. 165-172.
Developmental programming of cardiovascular dysfunction by prenatal hypoxia and oxidative stress / D. A. Giussani, E. J. Camm, Y. Niu [et al.] // Plo. S. One. − 2012. − Vol. 7, № 2. − P. 310-317.
Dorn G. W. Two close, too close: Sarcoplasmic reticulum-mitochondrial cross-talk and cardiomyocyte fate / G. W. Dorn, L. Scorrano // Circulation Research. − 2010. − Vol. 107. − Р. 689-699.
Drenckhahn J. D. Heart development: mitochondria in command of cardiomyocyte differentiation / J. D. Drenckhahn // Dev. Cell. − 2011. − Vol. 21, № 3. − P. 392-393.
Dunwoodie S. L. The role of hypoxia in development of the Mammalian embryo / S. L. Dunwoodie // Dev Cell. − 2009. − Vol. 17, № 6. − Р. 755-773.
Dynamic organization of mitochondria in human heart and in myocardial disease / C. L. Hoppel, B. Tandler, H. Fujioka, A. Rivad // Int. J. Biochem. Cell Biol. − 2009. − Vol. 41, № 10. − P. 1949–1956.
Dynamic subcompartmentalization of the mitochondrial inner membrane / F. Vogel, C. Bornhövd, W. Neupert, A. S. Reichert // J. Cell Biol. − 2006. − Vol. 175, № 2. − P. 237–247.
Energetic communication between mitochondria and nucleus directed by catalyzed phosphotransfer / P. P. Dzeja, R. Bortolon, C. Perez-Terzic [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. − 2002. − Vol. 99. − P. 10156-10161.
Experimental hypoxia and embryonic angiogenesis / O. Nanka, P. Valásek, M. Dvoráková, M. Grim // Dev. Dyn. − 2006. − Vol. 235, № 3. − Р. 723-733.
Fawcett D. W. The ultrastructure of the cat myocardium. I. Ventricular papillary muscle / D. W. Fawcett, N. S. McNutt // J. Cell Biol. − 1969. − Vol 42, № 1. − Р. 1-45.
Fisher S. A. Role of hypoxia in the evolution and development of the cardiovascular system / S. A. Fisher, W. W. Burggren // Antioxid Redox Signal. − 2007. − Vol. 9, № 9. − P. 1339-1352.
Forbes M. S. Association between mitochondria and gap junctions in mammalian myocardial cells / M. S. Forbes, N. Sperelakis // Tissue Cell. − 1982. − Vol. 14, № 1. − Р. 25-37.
Giant mitochondria in a cardiomyopathic heart / B. Tandler, M. Dunlap, C. L. Hoppel, M. Hassan // Ultrastruct. Pathol. − 2002. − Vol. 26, № 3 −P. 177-183.
Impairment of the myocardial ultrastructure and changes of the cytoskeleton in dilated cardiomyopathy / J. Schaper, R. Froede, S. Hein [et al.] // Circulation. − 1991. − Vol. 83. − P. 504-514.
Kayar S. R. Volume density and distribution of mitochondria in myocardial growth and hypertrophy / S. R. Kayar, N. Banchero // Respir. Physiol. − 1987. − Vol. 70, № 3. − P. 275-286.
Knaapen M. W. Ultrastructural changes of the myocardium in the embryonic rat heart / M. W. Knaapen, B. C. Vrolijk, A. C. Wenink // Anat. Rec. − 1997. − Vol. 248, № 2. − Р. 233-241.
Kraus B. Giant mitochondria in the human myocardium--morphogenesis and fate / B. Kraus, H. Cain // Virchows Arch. B. Cell Pathol. Incl. Mol. Pathol. − 1980. − Vol. 33, № 1. − P. 77-89.
Kuznetsov A. V. Heterogeneity of mitochondria and mitochondrial function within cells as another level of mitochondrial complexity / A. V. Kuznetsov, R. Margreiter // Int. J. Mol. Sci. − 2009. − Vol. 10 − P. 1911-1929.
Lee J. Autophagy, mitochondria and oxidative stress: cross-talk and redox signalling / J. Lee, S. Giordano, J. Zhang // Biochem J. − 2012. − Vol. 441, № 2. − Р. 523-540.
Lethal myocardial reperfusion injury: a necessary evil? / B. Ibanez, V. Fuster, J. Jiménez-Borreguero, J. J. Badimon // Int. J. Cardiol. − 2011. − Vol. 151, № 1. − Р. 3-11.
Leu M. Characterisation of postnatal growth of the murine heart / M. Leu, E. Ehler, J. C. Perriard // Anat. Embryol. − 2001. − Vol. 204, № 3. − P. 217-224.
Liver and heart mitochondria in rats submitted to chronic hypobaric hypoxia / L. E. Costa, A. Boveris, O. R. Koch, A. C. Taquini // Am. J. Physiol. − 1988. − Vol. 255. − P. 123-129.
Lopaschuk G. D. Energy metabolic phenotype of the cardiomyocyte during development, differentiation, and postnatal maturation / G. D. Lopaschuk, J. S. Jaswal // J. Cardiovasc. Pharmacol. − 2010. − Vol. 56. − P. 130-140.
Maternal hypoxia alters matrix metalloproteinase expression patterns and causes cardiac remodeling in fetal and neonatal rats / W. Tong, Q. Xue, Y. Li, L. Zhang // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. − 2011. − Vol. 301, № 5. − P. 2113–2121.
Meana M. R. The SR–mitochondria interaction: a new player in cardiac pathophysiology / M. R. Meana, C. Fernandez-Sanz, D. Garcia-Dorado // Cardiovasc. Res. − 2010. − Vol. 88, № 1. − Р. 30-39.
Mitochondrial contact sites. Lipid composition and dynamics / D. Ardail, J. P. Privat, M. Egret-Charlier [et all.] // J. Biol. Chem. − 1990. − Vol. 265, № 31. − P. 18797-18802.
Mitochondrial network in the heart / L. Qian, Lu-Yu Zhou, Gui-Feng Gao, Jian-Qin Jiao [et al.] // Protein and Cell. − 2012. − Vol. 3, № 6. − P. 410-418.
Mitochondrial OPA1, apoptosis, and heart failure / L. Chen, Q. Gong, J. P. Stice, A. A. Knowlton // Cardiovasc. Res. − 2009. − Vol. 84, № 1. − P. 91–99.
Mitochondrial oxidative metabolism is required for the cardiac differentiation of stem cells / S. Chung, P. P. Dzeja, R. S. Faustino [et al.] // Nat. Clin. Pract. Cardiovasc. Med. − 2007. − № 4, Suppl 1. − P. 60-67.
Mitochondrial proliferation in cardiac hypertrophy / R. Zak, M. Rabinowitz, C. Rajamanickam [et al.] // Basic. Res. Cardiol. − 1980. − Vol. 75. − P. 171-178.
Mitofilin complexes: conserved organizers of mitochondrial membrane architecture / R. M. Zerbes, van der Klei, M. Veenhuis [et al.] // Biol. Chem. − 2012. − Vol. 393, № 11. − Р. 1247-1261.
Morphological investigations of the myocardium of cardiomyopathic hamsters during the postnatal development and experimental hypoxia. A quantitative ultrastructural study / G. Fitzl, U. Meyer, G. Wassilew, K. Welt // Exp.Toxicol. Pathol. − 1998. − Vol. 50, № 3. − Р. 245-252.
Morphological studies of different mitochondrial populations in monkey myocardial cells / T. Shimada, K. Horita, M. Murakami, R. Ogura // Cell Tissue Res. − 1984. − Vol. 238, № 3. − P. 577-582.
Morphometric, quantitative, and three-dimensional analysis of the heart muscle fibers of old rats: Transmission electron microscopy and high-resolution scanning electron microscopy methods / D. P. Cury, F. J. Dias, M. C. Sosthenes [et al.] // Microsc. Res. Tech. − 2012. − Vol. 24, − [Epub ahead of print].
Olivetti G. Morphometric study of early postnatal development in the left and right ventricular myocardium of the rat / G. Olivetti, P. Anversa, A. V. Loud // Circulation Research. − 1980. − Vol. 46, − P. 503-512.
Ong S. B. Mitochondrial dynamics in cardiovascular health and disease / S. B. Ong, A. R. Hall, D. J. Hausenloy // Antioxid. Redox. Signal. − 2012. − Vol. 10. − P. 35-43.
Patterson A. J. Hypoxia and fetal heart development / A. J. Patterson, L. Zhang // Curr. Mol. Med. − 2010. − Vol. 10, № 7. − P. 653-666.
Postnatal development of mouse heart: formation of energetic microdomains / J. Piquereau, M. Novotova, D. Fortin, A. Garnier [et al.] // J Physiol. − 2010. − Vol. 588, № 13. − P. 2443-2454.
Presence of connexin 43 in subsarcolemmal, but not in interfibrillar cardiomyocyte mitochondria / K. Boengler, S. Stahlhofen, A. van de Sand [et al.] // Basic Res. Cardiol. − 2009. − Vol. 104, № 2. − Р. 141-147.
Proteolytic processing of OPA1 links mitochondrial dysfunction to alterations in mitochondrial morphology / S. Duvezin-Caubet, R. Jagasia, J. Wagener [et al.] // J. Biol. Chem. − 2006. − Vol. 281, № 49. − P. 37972-37979.
Quantitative electron microscopic study of the hypoxic fetal sheep heart / A. M. Lewis, O. Mathieu-Costello, P. J. Mcmillan, R. D. Gilbert // The Anatomical Record. − 1999. − Vol. 256, № 4. − P. 381-388.
Schaper J. Ultrastructural Morphometric Analysis of Myocardium from Dogs, Rats, Hamsters, Mice, and from Human Hearts / J. Schaper, E. Meiser, G. Stammler // Circ. Res. − 1985. − № 56. − P. 377-391.
Shepard T. H. Ultrastructural study of mitochondria and their cristae in embryonic rats and primate (N. nemistrina) / T. H. Shepard, L. A. Muffley, L. T. Smith // Anat. Rec. − 1998. − Vol. 252, № 3. − P. 383-392.
Smolich J. J. Ultrastructural and functional features of the developing mammalian heart: a brief overview / J. J. Smolich, // Reprod. Fertil. Dev. − 1995. − Vol. 7, № 3. − P. 451-461.
Standardized Bioenergetic Profiling of Adult Mouse Cardiomyocytes / R. D. Readnower, R. E. Brainard, B. G. Hill, S. P. Jones // Physiol. Genomics. − 2012. − Vol. 44, № 24. − P. 1208-1213.
Structural differences in two biochemically defined populations of cardiac mitochondria. / A. Riva, B. Tandler, F. Loffredo [et al.] // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. − 2005. − Vol. 289, № 2. − P. 868-872.
Structure of cristae in cardiac mitochondria of aged rat / A. Riva, B. Tandler, E. J. Lesnefsky [et al.] // Mech. Ageing Dev. − 2006. − Vol. 127, № 12. − P. 917-921.
Sun C. N. Formation of gigantic mitochondria in hypoxic isolated perfused rat hearts / C. N. Sun, N. S. Dhalla, R. E. Olson // Experientia. − 1969. − Vol. 25, № 7. − P. 763-764.
The mitochondrial contact site complex, a determinant of mitochondrial architecture / M. Harner, C. Körner, D. Walther [et al.] // EMBO J. − 2011. − Vol. 30, № 21. − Р. 4356-4370.
The permeability transition pore controls cardiac mitochondrial maturation and myocyte differentiation / J. R. Hom, R. A. Quintanilla, D. L. Hoffman [et al.] // Dev. Cell. − 2011. − Vol. 21, № 3. − P. 469-478.
Time course of differential mitochondrial energy metabolism adaptation to chronic hypoxia in right and left ventricles / K. Nouette-Gaulaina, M. Malgata, C. Rochera [et al.] // Cardiovasc. Res. − 2005. − Vol. 66, № 1. − Р.132-140.
Ultrastructure of cultured adult myocardial cells during anoxia and reoxygenation / P. Schwartz, H. M. Piper, R. Spahr, P. G. Spieckermann // Am. J. Pathol. − 1984. − Vol. 115, № 3. − P. 349–361.
Vonck J. Supramolecular organization of protein complexes in the mitochondrial inner membrane / J. Vonck, Schäfer E. // Biochim. Biophys. Acta. − 2009. − Vol. 1793, № 1. − Р. 117-124.
Wang X. M. Protective role of pericardial tissue on injured myocardium in rats / X. M. Wang, L. H. Xu, G. Z. Sun, Q. Meng // Zhonghua. Yi. Xue. Za. Zhi. − 2011. − Vol. 91, № 42. − P. 3012-3015.
Welt K. N2O-induced hypoxia as a model of hypoxic stress of rat myocardium. An ultrastructural-morphometric study / K. Welt, L. Schaffranietz, H. Lukas [et al.] // Exp. Toxicol. Pathol. − 1998. − Vol. 50, № 3. − P. 229-237.
Xiao D. L. Chronic Hypoxia and Developmental Regulation of Cytochrome C Expression in Rats / D. L. Xiao, C. A. Ducsay, L. Zhang // Reproductive Sciences. − 2000. − Vol. 7, № 5. − Р. 279-283.
Zick M. Cristae formation-linking ultrastructure and function of mitochondria / M. Zick, R. Rabl, A. S. Reichert // Biochim. Biophys. Acta. − 2009. − Vol. 1793, № 1. − P. 5-19.
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Morphologia
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
