Функциональная состоятельность митохондрий и полиморфизм митохондриального генома как факторы, влияющие на аритмогенез при хронической ишемической болезни сердца

Цель. Исследовать функциональную состоятельность митохондрий и полиморфизм митохондриальной ДНК (мтДНК) у пациентов с ишемической болезнью (ИБС), имеющих жизнеугрожающие нарушения ритма сердца (НРС).

Материал и методы исследования. Исследовали венозную кровь 45 пациентов с неосложненной ИБС и 120 пациентов, имеющих ИБС с НРС. Определяли скорости потребления кислорода митохондрий лейкоцитов в состояниях V3 и V4 в пируват-малатном и сукцинатном буферах, а также присутствии пальмитиновой кислоты (ПК). У пациентов с осложнённой ИБС определяли гаплогруппу мтДНК и замены в генах, кодирующих белки комплексов дыхательной цепи и рРНК митохондрий. Статистический анализ результатов проводили, используя тест Манна-Уитни, критерий Вилкоксона и критерий Хи-квадрат с поправкой Йейтса.

Результаты. Cкорость потребления кислорода интактных митохондрии при неосложненной ИБС и ИБС с НРС достоверно не различались ни в пируват-малатном, ни в сукцинатном буферах. При неосложненной ИБС, добавление ПК увеличивает скорость потребления кислорода митохондриями и в сукцинатном, и пируват-малатном буфере. Большинство (41%) пациентов, имеющих ИБС с НРС, являлись носителями гаплогруппы «Н» и по этому показателю рассматриваемая выборка не отличалась от пациентов с неосложнённой ИБС. Однако мтДНК пациентов с осложнённой ИБС характеризовались более частым сочетанным носительством двух и более миссенс-замен в генах дыхательной цепи и рРНК.

Выводы. Митохондрии пациентов с ишемической болезнью и жизнеугрожающими нарушениями ритма сердца имеют сниженный функциональный резерв. Распределение частот основных гаплогрупп мтДНК пациентов, имеющих ишемическую болезнь с жизнеугрожающими нарушениями ритма сердца, соответствует популяционному. Для мтДНК таких пациентов характерна высокая частота носительства сочетанных полиморфизмов в генах белков электрон-транспортной цепи и рРНК.

1. Бокерия ОЛ, Биниашвили МБ. Внезапная сердечная смерть и ишемическая болезнь сердца. Анналы аритмологии. 2013;10(2): 69-79. https://doi.org/10.15275/annaritmol.2013.2.2.

2. Deo R, Albert CM. Epidemiology and genetics of sudden cardiac death. Circulation. 2012;125(4): 620-637. https://doi.org/0.1161/CIRCULATIONAHA.111.023838.

3. D’Souza AR, Minczuk M. Mitochondrial transcription and translation: overview. Essays in Biochemistry. 2018;62(3): 309-320. https://doi.org/10.1042/EBC20170102

4. Wallace DC. Mitochondrial DNA variation in human radiation and disease. Cell. 2015; 63(1): 33-8. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.08.067.

5. Егорова МВ, Афанасьев СА. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: современные методические приемы. Сибирский медицинский журнал. 2011;26(11): 22-28.

6. Егорова МВ, Афанасьев СА. Регуляторная роль свободных жирных кислот в поддержании мембранного гомеостаза митохондрий сердца при экспериментальной ишемии миокарда. Бюллетень сибирской медицины. 2012;11(3): 31-37. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2012-3-31-37.

7. Rebrova TY, Korepanov VA, Afanasiev SA. Age Peculiarities of Respiratory Activity and Membrane Microviscosity of Mitochondria from Rat Cardiomyocytes. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2021;170 (3): 368-370. https://doi.org/10.1007/s10517-021-05069-8.

8. Маниатис Т, Фрич Э, Сэмбрук Дж. В кн. Молекулярное клонирование. Москва 1984: 479.

9. Голубенко МВ, Шумакова ТВ, Макеева ОА, и др. Полиморфизм митохондриальной ДНК и ишемия миокарда: ассоциация гаплогруппы Н. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2021;36(4): 70-77. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2021-36-4-70-77.

10. Andrews RM, Kubacka I, Chinnery PF, et al. Reanalysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA. Nature Genetics. 1999;23(2):1 47. https://doi.org/10.1038/13779.

11. van Oven M, Kayser M. Updated comprehensive phylogenetic tree of global human mitochondrial DNA variation. Human Mutation. 2009;30(2): 386-394. https://doi.org/10.1002/humu.20921.

12. Gambardella J, Sorriento D, Ciccarelli M, et al. Functional Role of Mitochondria in Arrhythmogenesis. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2017;982: 191-202. https://doi.org/10.1007/978-3-319-55330-6_10.

13. Achilli A, Rengo C, Magri C, et al The molecular dissection of mtDNA haplogroup H confirms that the Franco-Cantabrian glacial refuge was a major source for the European gene pool. The American Journal of Human Genetics. 2004;75(5): 910-8. https://doi.org/10.1086/425590.

14. Fernández-Caggiano M, Barallobre-Barreiro J, Rego-Pérez I, et al. Mitochondrial haplogroups H and J: Risk and protective factors for ischemic cardiomyopathy. PLoS One. 2012;7(8): е44128. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0044128.

15. Palacín M, Alvarez V, Martín M, et al. Mitochondrial DNA and TFAM gene variation in early-onset myocardial infarction: Evidence for an association to haplogroup H. Mitochondrion. 2011;11(1): 176-181. https://doi.org/10.1016/j.mito.2010.09.004.

16. Афанасьев СА, Егорова МВ, Кондратьева ДС, и др. К вопросу о возможной метаболической составляющей аритмогенной резистентности миокарда при сочетанном развитии постинфарктного ремоделирования сердечной мышцы и сахарного диабета. Вестник аритмологии. 2010;60: 65-69.