Динаміка постнатальних змін скоротливого апарату кардіоміоцитів щурів після внутрішньоутробної дії гострої гіпоксії
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2025.3.98-105Ключові слова:
гостра пренатальна гіпоксія, щури, онтогенез, серце, кардіоміоцити, скоротливий апарат, електронна мікроскопія.Анотація
Актуальність. Існує широкий спектр публікацій, які аналізують різні аспекти впливу пренатальної гіпоксії на онтогенетичні перетворення міокарда, проте потребують детального дослідження топологічні особливості змін скоротливого апарату кардіоміоцита, що формується та розвивається за умов гострої пренатальної гіпоксії. Метою дослідження було визначення постнатальних перебудов скоротливого апарату типових кардіоміоцитів у різних локалізаціях міокарда щурів після дії гострої пренатальної гіпоксії. Методи. Досліджували серця потомства білих нелінійних щурів, які були розподілені на дві групи. До першої групи увійшло потомство щурів-самиць, які піддавалися впливу гострої гіпоксії шляхом введення нітриту натрію у дозі 90 мг/кг вагітним самкам на 13-ту добу гестаіції. Другу групу (контрольну) складало потомство щурів-мамиць, яким на 13-й день вагітності вводили 1 мл фізіологічного розчину натрію хлориду. Міокард ембріонів вивчали за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії. Cтатистичну обробку отриманих результатів проводили в ліцензійному програмному пакеті «Statistica v6.1» з використанням параметричних і непараметричних методів. Результати та підсумок. Показано, що після народження щурів, які зазнали дії гострої гіпоксії на 13-ту добу ембріогенезу, в усіх зонах міокарда правого шлуночка і правої частини міжшлуночкової перегородки відбувається блокування саркомерогенезу в типових кардіоміоцитах, а також деструкція міофібрил, вставних дисків і мітохондрій упродовж двох тижнів постнатального розвитку. У лівому шлуночку в цей період деструктивні зміни скоротливого апарату не виявляються, проте в типових кардіоміоцитах ступінь зрілості саркомерів, щільність упакування міофібрил і ступінь їх орієнтації значно поступаються контрольному рівню. Починаючи від 30-ї доби після народження в обох шлуночках відсутні ознаки фрагментації міофібрил, проте в правому шлуночку і правій частині міжшлуночкової перегородки спостерігається значне гальмування міофібрилогенезу, яке зберігається в міокарді зрілого потомства. У всіх зонах лівого шлуночка у цей період відбувається інтенсивне накопичення міофібрил, відновлення їх структури і просторової організації до нормального рівня. У міокарді передсердь помірні ушкодження вставних дисків і мітохондрій, пригнічення саркомерогенезу та обмеження просторового упорядкування міофібрил внаслідок пренатальної дії гострої гіпоксії зберігаються до 14-ї доби постнатального розвитку. У зрілого потомства типові кардіоміоцити правого передсердя і правого вушка серця містять варіативні за будовою незрілі міофібрили.
Посилання
Bourdier G, Détrait M, Bouyon S, et al. Intermittent hypoxia triggers early cardiac remodeling and contractile dysfunction in the time-course of ischemic cardiomyopathy in rats. J Am Heart Assoc. 2020;9(16):e016369. doi: 10.1161/ JAHA.120.016369
Hu K, Deng W, Yang J, et al. Intermittent hypoxia reduces infarct size in rats with acute myocardial infarction: a systematic review and meta-analysis. BMC Cardiovasc Disord. 2020;20(1):422. doi: 10.1186/s12872-020-01702-y
Wooldridge AL, Hula N, Kirschenman R, Spaans F, Cooke CM, Davidge ST. Intergenerational effects of prenatal hypoxia exposure on uterine artery adaptations to pregnancies in the female offspring. J Dev Orig Health Dis. 2022;13(6):794-9. doi: 10.1017/S2040174422000216.
Jonker SS, Giraud GD, Espinoza HM, et al. Effects of chronic hypoxia on cardiac function mea¬sured by pressure-volume catheter in fetal chickens. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2015; 308(8):R680–9. doi: 10.1152/ajpregu.00484.2014
Sun Y, Jiang C, Hong H, et al. Effects of hypoxia on cardiomyocyte proliferation and association with stage of development. Biomed Pharmacother. 2019;118:109391. doi: 10.1016/ j.biopha.2019.109391.
Sant'Ana PG, Tomasi LC, Murata GM, et al. Hypoxia-Inducible Factor 1-Alpha and Glucose Metabolism during Cardiac Remodeling Progression from Hypertrophy to Heart Failure. Int J Mol Sci. 2023;24(7):6201. doi: 10.3390/ijms24076201.
Bakeeva L, Vays V, Vangeli I, Eldarov C, Holtze S, Hildebrandt T, Skulachev V. Delayed Onset of Age-Dependent Changes in Ultrastructure of Myocardial Mitochondria as One of the Neotenic Features in Naked Mole Rats (Heterocephalus glaber). Int J Mol Sci. 2019;20(3):566. doi: 10.3390/ijms20030566.
Ivanchenko MV. [Quantitative ultrastructural characteristics of the mitochondria network of ventricular muscle cells during prenatal ontogeny under the chronic hypoxia]. Pathologia. 2013;3(29): 66–70. doi: 10.14739/2310-1237.2013. 3.22352.
Ivanchenko MV, Tverdokhlib I.V. [Formation of mitochondrial apparatus of contractile cardiomyocytes during normal and hypoxic injury of cardiogenesis]. Morphologia. 2013;7(1):5-20.
Kang PM, Haunstetter A, Aoki H, et al. Morphological and molecular characterization of adult cardiomyocyte apoptosis during hypoxia and reoxygenation. Circ Res. 2000;87(2):118–25. doi: 10.1161/ 01.res.87.2.118.
Petruk NS. [The influence of chronic prenatal hypoxia on the specialized contact apparatus of the rat heart ventricles in ontogenesis]. Pathology. 2014;2(31):30-33.
Chen XY, Wang JQ, Cheng SJ, et al. Diazoxide post-conditioning activates the HIF-1/HRE pathway to induce myocardial protection in hypoxic/reoxygenated cardiomyocytes. Front Cardiovasc Med. 2021;8:711465. doi: 10.3389/ fcvm.2021.711465
Waleczek FJG, Cipriano G, Haas JA, et al. Prolonged hypoxia in rat living myocardial slices affects function, expression, and structure. Int J Mol Sci. 2025;26(1):218. doi: 10.3390/ijms26010218.
Duka TI, Chorna VI. Vplyv hemichnoi hypoksii na dynamiku kontsentratsii GFAP u strukturakh mozku ta syrovattsi krovi shchuriv [Effect of hemic hypoxia on dynamics of GFAP concentrations in the structures of the brain and blood serum of rats]. Visnyk Dnipropetr Univ Biol Ekol. 2016;24(1):143–150. Ukrainian. doi: 10.15421/011617.
Shevchenko KM. [Ultrastructural and tissue restructuring of the rat atrial myocardium under the influence of acute and chronic prenatal hypoxia]. Morphologia. 2015;9(3):99-110. doi: 10.26641/ 1997-9665.2015.3.99-110.
Kammerer T, Faihs V, Hulde N, et al. Hypoxic-inflammatory responses under acute hypoxia: In Vitro experiments and prospective observational expedition trial. Int J Mol Sci. 2020;21(3):1034. doi: 10.3390/ijms21031034.
European Convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. Strasburg: Council of Europe. 1986;123:52. Available from: https://rm.coe.int/168007a67b.
Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the Protection of Animals Used for Scientific Purposes. Off J Eur Union. 2010;53(L276):33–79.
Kuo J. Electron microscopy: methods and protocols. Totowa, NJ: Humana Press Inc.; 2007. doi: 10.1007/978-1-59745-294-6.
Hayat MA. Principles and techniques of electron microscopy: biological applications. 4th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2000. doi: 10.1006/anbo.2001.1367.
Knoblaugh SE, Hohl TM, La Perle KMD. Pathology principles and practices for analysis of animal models. ILAR J. 2018;59(1):40–50. doi: 10.1093/ilar/ilz001.
Poslavska OV. [Determination of linear dimensions and areas of individual morphological objects on photomicrographs using the ImageJ program]. Morphologia. 2016;10(3):377–381. Ukrainian. doi: 10.26641/1997-9665.2016.3.377-381.
Hruzieva TS, Lekhan VM, Ohniev VA, Haliienko LI, Kriachkova LV, Palamar BI. Biostatystyka [Biostatistics]. Vinnytsia: Nova Knyha; 2020. Ukrainian.
Shati AA, Zaki MSA, Alqahtani YA, et al. Intermittent short-duration re-oxygenation attenuates cardiac changes in response to hypoxia: histological, ultrastructural and oxidant/antioxidant parameters. Br J Biomed Sci. 2022;79:10150. doi: 10.3389/ bjbs.2022.10150.
Bishop SP, Zhang J, Ye L. Cardiomyocyte Proliferation from Fetal- to Adult- and from Normal- to Hypertrophy and Failing Hearts. Biology. 2022;11(6):880. doi: 10.3390/biology11060880.
Popazova O, Belenichev I, Yadlovskyi O, Oksenych V, Kamyshnyi A. Altered blood molecular markers of cardiovascular function in rats after intrauterine hypoxia and drug therapy. Curr Issues Mol Biol. 2023;45(11):8704–15. doi: 10.3390/ cimb45110547.
Sedmera D, Drobna KE, Nanka O, Eckhardt A. Proteomic analysis of chick embryonic heart in experimental hypoxia. Dev Biol. 2025;521:28-36. doi: 10.1016/j.ydbio.2025.02.006.
Kobeza PA, Tverdokhlib IV. Features of myofibrillogenesis in typical rat cardiomyocytes in a model of acute intrauterine hypoxia. Reports of Morphology. 2025;31(2):74-82. doi: 10.31393/ morphology-journal-2025-31(2)-09.
Tverdokhleb IV. Heterogeneity of myocardial mitochondrial apparatus and mechanisms of its formation during early ontogenesis in rats. Cytology and Genetics. 1998;32(2):8-12.
Harki O, Boete Q, Pépin JL, et al. Intermittent hypoxia-related alterations in vascular structure and function: a systematic review and meta-analysis of rodent data. Eur Respir J. 2022;59(3): 2100866. doi: 10.1183/13993003.00866-2021.
Belaidi E, Khouri C, Harki O, Baillieul S, Faury G, Briançon-Marjollet A, Pépin JL, Arnaud C. Cardiac consequences of intermittent hypoxia: a matter of dose? A systematic review and meta-analysis in rodents. Eur Respir Rev. 2022;31(164): 210269. doi: 10.1183/16000617.0269-2021.
##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.
