Тератогенний вплив алкоголю на міокард лабораторних тварин на етапах пренатального онтогенезу (огляд літератури)
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2021.3.30-38Ключові слова:
міокард, алкоголь, етанол, лабораторні тварини, кардіоміоцит, кардіогенезАнотація
Актуальність. На сьогоднішній день пильна увага надається проблемам формування та розвитку міокарда як в цілому, так і, зокрема, його структурних компонентів. Це явище пов’язано зі зростанням вад серцево-судинної системи як у дорослих, так і у немовлят. Ці вади можуть бути викликані генетичними факторами, а також різними тератогенними речовинами. Однією з таких речовин є алкоголь. Не дивлячись на ризики, багато жінок все ще вживають алкоголь під час вагітності. Основна проблема полягає в тому, що майже половина вагітностей є незапланованими, а тому жінка може продовжувати споживати алкоголь на протязі декількох тижнів, перед тим як дізнається про своє положення. Важливим є те, що у молодих жінок запліднення може відбутись у стані алкогольного спʼяніння. Крім того, за умов впливу етанолу функції серця можуть бути порушені при відсутності структурних аномалій. Хронічна алкогольна інтоксикація викликає зміни у міокарді на всіх рівнях його структурної організації. Перш за все, тератогенні зміни, які викликані дією етанолу, впливають на розвиток кардіоміоцитів у процесі ембріогенезу, що сприяє недорозвинутості структури або функції серцевих клітин. Хоча вплив споживання алкоголю матірʼю на плід вивчається на протязі десятиліть, все ще є суперечливі висновки щодо виразності морфологічних змін міокарда в залежності від часу, частоти і тривалості вживання алкоголю. Мета: провести ретроспективний аналіз літературних джерел присвячених вивченню неблагоприємних ефектів на плід, спричинених алкоголем. Методи. У роботі був проведений ретроспективний аналіз літературних посилань та сформовано розуміння перебудов структури міокарда, спричинених тератогенним впливом алкоголю. Результати та висновки. Аналіз літературних джерел показав високий рівень неблагоприємних ефектів, які спостерігаються у потомства, народженого від алкоголізованих матерів. Пагубний влив алкоголю спричинює зміни міокарда на всіх рівнях структурної організації, зокрема його ультраструктури. Досліджено, що пренатальний вплив етанолу індукує значні зміни відносної ваги серця, товщини стінки лівого шлуночка і розмірів кардіоміоцитів. Вплив високої концентрації алкоголю на експериментальних тварин під час гестаційного періоду може призводити до вроджених вад серця, таких як дефекти передсердь, шлуночків та перегородок. Основним проявом пренатальної дії алкоголю після народження є фетальний алкогольний синдром, який обʼєднує різноманітні за ступенем вираженості відхилення у розвитку дитини.
Посилання
Rana J, Khan S, Lloyd-Jones D, Sidney S. Changes in Mortality in Top 10 Causes of Death from 2011 to 2018. Journal of General Internal Medicine. 2020;36(8):2517-2518.
O’Rourke K, VanderZanden A, Shepard D, Leach-Kemon K. Cardiovascular Disease Worldwide, 1990-2013. JAMA. 2015;314(18):1905.
Yang J, Qiu H, Qu P, Zhang R, Zeng L, Yan H. Prenatal Alcohol Exposure and Congenital Heart Defects: A Meta-Analysis. PLOS ONE. 2015;10(6):e0130681.
[Internet]. 2021 [cited 13 September 2021]. Available from: http://Ungerer M, Knezovich J, Ramsay M. In utero alcohol exposure, epigenetic changes, and their consequences. Alcohol Res. 2013; 35:37–46.
Vall O, Salat-Batlle J, Garcia-Algar O. Alcohol consumption during pregnancy and adverse neurodevelopmental outcomes. Journal of Epidemiology and Community Health. 2015;69(10):927-929.
Sbrana M, Grandi C, Brazan M, Junquera N, Nascimento M, Barbieri M et al. Alcohol consumption during pregnancy and perinatal results: a cohort study. Sao Paulo Medical Journal. 2016;134(2):146-152.
Lemoine P, Harousseau H, Borteyru J, Menuet J. Children of Alcoholic Parents—Observed Anomalies: Discussion of 127 Cases. Therapeutic Drug Monitoring. 2003;25(2):132-136.
Manzo-Avalos S, Saavedra-Molina A. Cellular and Mitochondrial Effects of Alcohol Consumption. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2010;7(12):4281-4304.
Tsang T, Lucas B, Carmichael Olson H, Pinto R, Elliott E. Prenatal Alcohol Exposure, FASD, and Child Behavior: A Meta-analysis. Pediatrics. 2016;137(3):e20152542.
Petrelli B, Weinberg J, Hicks G. Effects of prenatal alcohol exposure (PAE): insights into FASD using mouse models of PAE. Biochemistry and Cell Biology. 2018;96(2):131-147.
Ren J. Influence of prenatal alcohol exposure on myocardial contractile function in adult rat hearts: role of intracellular calcium and apoptosis. Alcohol and Alcoholism. 2002;37(1):30-37.
Bleich HL, Moore MJ, Rubin E. Alcoholic myopathy in heart and skeletal muscle. New England Journal of Medicine. 1979;301(1):28–33.
Ferrans VJ, Hibbs RG, Weilbaecher DG, Black WC, Walsh JJ, Burch GE. Alcoholic cardiomyopathy a histochemical study. American Heart Journal. 1965;69(6):748–765.
Hibbs RG, Ferrans VJ, Black WC, Weilbaecher DG, Walsh JJ, Burch GE. Alcoholic cardiomyopathy. an electron microscopic study. American Heart Journal. 1965;69(6):766–779.
Ren J, Wold LE. Mechanisms of alcoholic heart disease. Therapeutic Advances in Cardiovascular Disease. 2008;2(6):497–506.
Segel L. Alcohol-induced cardiac hemodynamic and ca2+ flux dysfunctions are reversible. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 1981;13(5):443–455.
SEGEL LD, RENDIG SV, CHOQUET Y, CHACKO K, AMSTERDAM EA, MASON DT. Effects of chronic graded ethanol consumption on the metabolism, ultrastructure, and mechanical function of the rat heart. Cardiovascular Research. 1975;9(5):649–663.
Sarma J. Biochemical and contractile properties of heart muscle after prolonged Alcohol administration. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 1976;8(12):951–972.
Adams MA, Hirst M. Ethanol-induced cardiac hypertrophy: Correlation between development and the excretion of adrenal catecholamines. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 1986;24(1):33–38.
Adams MA, Hirst M. Metoprolol suppresses the development of ethanol-induced cardiac hypertrophy in the rat. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 1990;68(5):562–567.
Shah AB, Bechis MZ, Brown M, Finch JM, Loomer G, Groezinger E. Catecholamine response to exercise in patients with non‐obstructive hypertrophic cardiomyopathy. The Journal of Physiology. 2019;597(5):1337–1346.
Adzika GK, Machuki JO, Shang W, Hou H, Ma T, Wu L. Pathological cardiac hypertrophy: The synergy of adenylyl cyclases inhibition in cardiac and immune cells during chronic catecholamine stress. Journal of Molecular Medicine. 2019;97(7):897–907.
Wang S, Ren J. Role of autophagy and regulatory mechanisms in alcoholic cardiomyopathy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. 2018;1864(6):2003–2009.
Wen Z, Yu D, Zhang W, Fan C, Hu L, Feng Y. Association between alcohol consumption during pregnancy and risks of congenital heart defects in offspring: Meta-analysis of epidemiological observational studies. Italian Journal of Pediatrics. 2016;42(1):1–11.
Riga OO, Konovalova NM. Physical development of young children born by alcohol drinking mothers. Ukrainian Journal of medicine, biology and sport. 2018;3(1):190–193. Ukrainian.
Karunamuni G, Gu S, Doughman YQ, Noonan AI, Rollins AM, Jenkins MW. Using optical coherence tomography to rapidly phenotype and quantify congenital heart defects associated with prenatal alcohol exposure. Developmental Dynamics. 2015;244(4):607–618.
Chiva-Blanch G, Badimon L. Benefits and risks of moderate alcohol consumption on cardiovascular disease: Current findings and controversies. Nutrients. 2019;12(1):108.
Rosoff DB, Davey Smith G, Mehta N, Clarke T-K, Lohoff FW. Evaluating the relationship between alcohol consumption, tobacco use, and cardiovascular disease: A multivariable mendelian randomization study. PLOS Medicine. 2020;17(12):e1003410.
Wong JA, Conen D. Alcohol consumption, atrial fibrillation, and cardiovascular disease: Finding the right balance. European Heart Journal. 2021;42(12):1178–1179.
Hajnoczky G, Buzas CJ, Pacher P, Hoek JB, Rubin E. Alcohol and mitochondria in cardiac apoptosis: Mechanisms and visualization. Alcoholism: Clinical & Experimental Research. 2005;29(5):693–701.
Rodriguez A, Chawla K, Umoh N, Cousins V, Ketegou A, Reddy M. Alcohol and apoptosis: Friends or foes? Biomolecules. 2015;5(4):3193–3203.
FADEEV GA, TSIBULKIN NA, MIKHOPAROVA OY, TUKHVATULLINA GV. Pathogenetic mechanisms of alcoholic cardiomyopathy development. The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine. 2019;12(4):74–80. Russian.
Das AM, Harris DA. Regulation of the Mitochondrial ATP synthase is defective in rat heart during alcohol-induced cardiomyopathy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. 1993;1181(3):295–299.
Maisch B. Alcoholic cardiomyopathy. Herz. 2016;41(6):484–93.
Guzzo-Merello G, Cobo-Marcos M, Gallego-Delgado M, Garcia-Pavia P. Alcoholic cardiomyopathy. World Journal of Cardiology. 2014;6(8):771.
Goh JM, Bensley JG, Kenna K, Sozo F, Bocking AD, Brien J, Black MJ. Alcohol exposure during late gestation adversely affects myocardial development with implications for postnatal cardiac function. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2011;300(2): 645 – 651.
Shirpoor A, Nezami MF, Gaderi REZA, Naderi R. Comparison of myocardial apoptosis in 21 and 90 days after birth in pups induced by maternal long term ethanol consumption. Journal of Research in Applied and Basic Medical Sciences. 2019;5(1): 30 ̶ 35.
Kelly SJ, Goodlett CR, Hannigan JH. Animal models of fetal alcohol spectrum disorders: Impact of the social environment. Developmental Disabilities Research Reviews. 2009;15(3):200–208.
Gatford KL, Dalitz PA, Cock ML, Harding R, Owens JA. Acute ethanol exposure in pregnancy alters the insulin-like growth factor axis of fetal and maternal sheep. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 2007;292(2):494 – 500.
Jones WK. A murine model of alcoholic cardiomyopathy. The American Journal of Pathology. 2005;167(2):301.
Liang B, Xiao T, Long J, Liu M, Li Z, Liu S, Yang J. Hydrogen sulfide alleviates myocardial fibrosis in mice with alcoholic CARDIOMYOPATHY by downregulating autophagy. International Journal of Molecular Medicine. 2017; 40(6):1781 ̶ 1791.
Brade T, Pane LS, Moretti A, Chien KR, Laugwitz KL. Embryonic heart Progenitors and Cardiogenesis. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2013;3(10):a013847.
Ma P, Gu S, Karunamuni GH, Jenkins MW, Watanabe M, Rollins AM. Cardiac neural crest ablation results in early endocardial cushion and hemodynamic flow abnormalities. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2016;311(5):1150 –1159.
Smith SM, Garic A, Flentke GR, Berres ME. Neural crest development in fetal alcohol syndrome. Birth Defects Research Part C: Embryo Today: Reviews. 2014;102(3):210–220.
Chen SY, Sulik KK. Free radicals and ethanol-induced cytotoxicity in neural crest cells. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 1996;20(6):1071–1076.
Yabe T, Hoshijima K, Yamamoto T, Takada S. Mesp quadruple zebrafish MUTANT reveals different roles OF Mesp genes IN SOMITE segmentation between mouse and zebrafish. Development. 2016;143(15): 2842 ̶ 2852.
Marcela SG, Cristina RM, Angel PG, Manuel AM, Sofía DC, Patricia DL. Chronological and morphological study of heart development in the rat. The Anatomical Record: Advances in Integrative Anatomy and Evolutionary Biology. 2012;295(8):1267–1290.
Leri A, Rota M, Pasqualini FS, Goichberg P, Anversa P. Origin of cardiomyocytes in the adult heart. Circulation Research. 2015;116(1):150–166.
Lansford R, Rugonyi S. Follow me! a tale of avian heart development with comparisons to mammal heart development. Journal of Cardiovascular Development and Disease. 2020;7(1):8.
Moysés-Oliveira M, Cabral V, Gigek CO, Corrêa DC, Di-Battista A, Stumpp T. Search for appropriate reference genes for quantitative reverse transcription pcr studies in somite, prosencephalon and heart of early mouse embryo. Gene. 2019;710:148–155.
White J, Barro MV, Makarenkova HP, Sanger JW, Sanger JM. Localization of Sarcomeric proteins During MYOFIBRIL assembly in CULTURED Mouse PRIMARY SKELETAL MYOTUBES. The Anatomical Record. 2014;297(9):1571–1584.
Martin TG, Kirk JA. Under construction: The dynamic assembly, maintenance, and degradation of the cardiac sarcomere. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2020;148:89–102.
Sanger JW, Wang J, Fan Y, White J, Mi-Mi L, Dube DK, Pruyne D. Assembly and maintenance OF myofibrils in striated muscle. The Actin Cytoskeleton. 2016;3(1):39–75.
Colpan M, Iwanski J, Gregorio CC. Cap2 is a regulator of actin pointed end dynamics and myofibrillogenesis in cardiac muscle. Communications Biology. 2021;4(1):1–15.
Sarmah S, Marrs JA. Complex cardiac defects after ethanol exposure during discrete cardiogenic events in zebrafish: Prevention with folic acid. Developmental Dynamics. 2013;242(10):1184–1201.
Serrano M, Han M, Brinez P, Linask KK. Fetal alcohol syndrome: Cardiac birth defects in mice and prevention with folate. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 2010;203(1):75–77.
Li X, Gao A, Wang Y, Chen M, Peng J, Yan H, et al. Alcohol exposure leads to unrecoverable cardiovascular defects along with edema and motor function changes in developing zebrafish larvae. Biology Open. 2016;5(8):1128–1133.
Lunde ER, Washburn SE, Golding MC, Bake S, Miranda RC, Ramadoss J. Alcohol-induced developmental origins of adult-onset diseases. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 2016;40(7):1403–1414.
Leu YW, Chu PY, Chen CM, Yeh KT, Liu YM, Lee YH. Early life ethanol exposure causes long-lasting disturbances in rat mesenchymal stem cells via epigenetic modifications. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2014;453(3):338–344.
Moore EM, Riley EP. What happens when children with fetal alcohol spectrum disorders become adults? Current Developmental Disorders Reports. 2015;2(3):219–227.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
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.
