Rodzaje śmierci kardiomiocytów w kardiomiopatii Takotsubo.

Cel naukowy: Celem projektu będzie ocena rodzaju i przebiegu śmierci kardiomiocytów w żeńskim, szczurzym modelu kardiomiopatii Takotsubo (TTC) indukowanym isoprenaliną (ISO).
Stan wiedzy: Kardiomiopatia Takotsubo (TTC) charakteryzuje się ostrą, odwracalną skurczową niewydolnością lewej komory serca wywołaną przez stres emocjonalny i/lub fizyczny, występującą głównie u kobiet w wieku pomenopauzalnym. W TTC jest widoczna akineza segmentów koniuszkowych lewej komory serca (badanie echokardiograficzne) oraz jej swoisty skurczowy kształt (wentrykulografia). Patogeneza kardiomiopatii Takotsubo nie została dotychczas wyjaśniona. Sugeruje się, iż może ona wynikać z zaburzeń krążenia wieńcowego lub kardiotoksycznego działania katecholamin. Niedawno został opracowany męski, szczurzy model TTC wywołany poprzez dootrzewnowe podanie isoprenaliny- agonisty receptorów P1- i P2- adrenergicznych. Ostatnio nasz zespół badawczy opracował pierwszy żeński, szczurzy model TTC indukowany dootrzewnową iniekcją ISO. Nieliczne prace, w tym nasze wstępne opublikowane wyniki dotyczące zmian histopatologicznych w sercu w TTC, wskazują na obecność śmierci kardiomiocytów oraz towarzyszącej jej reakcji zapalnej. Nie wyjaśniono dotąd rodzaju śmierci kardiomiocytów w kardiomiopatii Takotsubo, jej wpływu na przebieg choroby oraz roli żeńskich hormonów płciowych w tych procesach. Wydaje się, że w szczególności trzy rodzaje śmierci kardiomiocytów mogą pojawiać się w przebiegu TTC, tj. apoptoza, nekroptoza i pyroptoza. Apoptoza jest programowaną śmiercią komórek, zależną od kaspazy 3. Nekroptoza łączy w sobie cechy programowanej apoptozy i nekrozy. Aktywacja szlaku nekroptozy wymaga rekrutacji białek RIPK1 (ang. Receptor-Interacting Protein Kinase 1) i/lub RIPK3 (ang. Receptor-Interacting Protein Kinase 3) oraz MLKL (ang. Mixed Lineage Kinase domain¬Like). Udowodniono również istotną rolę nekroptozy w indukcji reakcji zapalnej. Pyroptoza natomiast jest prozapalnym, programowanym rodzajem śmierci komórek, w którym kluczowym etapem jest rekrutacja cytosolowego kompleksu białkowego zwanego inflammasomem, m.in. NLRP3, aktywującego kaspazy 1 oraz 11, indukujące uwalnianie prozapalnych interleukin (IL): IL-1P i IL-18. Istnieją dane wskazujące na udział NLRP3 w patogenezie licznych chorób układu sercowo-naczyniowego. Białkiem bezpośrednio uczestniczącym w apoptozie kardiomiocytów, wywołanej stymulacją receptorów P1 - adrenergicznych oraz nekroptozie tych komórek z towarzyszącym zapaleniem jest kinaza typu II zależna od wapnia i kalmoduliny (CaMKII). Ekspresja tej kinazy wzrasta przy niskim poziomie estrogenów, co sugeruje, iż może mieć ona istotny wpływ na patogenezę TTC.
Metodyka i opis badań: Badania zostaną przeprowadzone u 160, 9-tygodniowych szczurów szczepu Sprague Dawley (SPRD) płci żeńskiej. Zwierzęta zostaną podzielone na 4 grupy doświadczalne (5 serii w każdej grupie, 8 zwierząt w serii). W 9 tyg. życia szczury będą poddane obustronnej owariektomii (grupy I i II) lub operacji pozorowanej (grupy III i IV). W 12 tyg. życia szczury otrzymają dootrzewnową iniekcję 150 mg/kg m.c. ISO (grupy II i IV) lub soli fizjologicznej (NaCl) (grupy I i III). W każdej z badanych grup po 6, 12, 24, 72 godzinach oraz 10 dniach od iniekcji ISO lub NaCl wykonane będzie przezklatkowe badanie echokardiograficzne oraz pobrane zostaną krew i serce do badań biochemicznych. W osoczu zostanie oznaczone stężenie kaspazy 1, 3, IL-1P, IL-18, RIPK1, RIPK3, MLKL oraz CaMKIIS (ELISA). W sercach będzie zbadana obecność kaspazy 1, 3, RIPK1, RIPK3, MLKL oraz CaMKIIS (Immunohistochemia).
Charakterystyka końcowego wyniku: Dotychczas nie scharakteryzowano procesu apoptozy, pyroptozyi nekroptozy w TTC, jak również nie wyjaśniono ich wpływu na przebieg powyższej jednostki chorobowej. Obecne badanie przybliży rolę procesu śmierci kardiomiocytów w TTC oraz wpływu żeńskich hormonów płciowych na występowanie powyższych rodzajów śmierci komórkowej, co w przyszłości będzie stanowiło punkt wyjścia do dalszych badań, mających na celu ustalenie skutecznej terapii celowanej. Ocena osoczowego stężenia białek biorących udział w apoptozie, nekroptozie i pyroptozie być może przyczyni się do wykrycia nowych markerów rokowniczych w TTC przydatnych w praktyce klinicznej.