Защитное действие куркумина на фиброз миокарда у крыс, вызванный физическими нагрузками
Фиброз миокарда (ФМ) - это патологический процесс, характеризующийся избыточным отложением внеклеточного матрикса (ECM) и несбалансированным составом коллагена после повреждения миокарда. Он тесно связан с различными заболеваниями сердца, такими как инфаркт миокарда, хроническая сердечная недостаточность и фибрилляция предсердий. Исследования показали, что чрезмерный физиологический стресс может вызывать воспалительные реакции в тканях миокарда, что приводит к фиброзу и повреждению миокарда. P38 MAPK, член семейства митоген-активируемых протеинкиназ (MAPKs), может активироваться при патологическом или физиологическом стрессе путем фосфорилирования митоген- и стресс-активируемой протеинкиназы 1 (MSK1) для активации ядерного фактора каппа-B (NF - κ B). NF - κ B является основным регуляторным фактором воспалительного ответа, состоящим из гомологичных и гетерологичных димеров белков NF - κ B/Rel. После активации он попадает в ядро и индуцирует трансформирующий фактор роста - β 1 (TGF - β 1) и фактор некроза опухоли - β 1 (TNF - β 1). Экспрессия провоспалительных факторов, таких как фактор некроза опухоли - α (TNF - α) и интерлейкин-1 β (IL-1 β), среди которых TGF - β 1, является основным индуктором фиброза мышечной ткани в организме. Куркумин - это биоактивный компонент, получаемый из многолетнего растения куркумы, который обладает различными физиологическими и фармакологическими свойствами, такими как антиоксидантное, противовоспалительное, противораковое и нейропротекторное действие. Предыдущие исследования группы ученых подтвердили, что куркумин во время тренировок может задерживать и подавлять окислительный стресс и повреждение миокарда, вызванное чрезмерными физическими нагрузками. В то же время он может эффективно подавлять воспалительную реакцию, вызванную чрезмерной физической нагрузкой, снижать содержание провоспалительных факторов, таких как TGF - β 1, улучшать вызванный физической нагрузкой фиброз почек и защищать функцию/структуру почек. В данном исследовании была создана животная модель длительного повреждения органов, вызванного высокоинтенсивными физическими нагрузками, с использованием 6-недельных тренировок на беговой дорожке с нарастающей нагрузкой. Целью исследования было изучить механизм, с помощью которого куркумин регулирует активацию и экспрессию белков сигнального пути p38 MAPK/NF - κ B, подавляет синтез факторов воспаления в ткани миокарда, уменьшает избыточное отложение ЭЦМ в миокарде, вызванное длительными высокоинтенсивными физическими нагрузками, и улучшает фиброз миокарда.

 

Длительная и чрезмерная физическая нагрузка заставляет сердце долгое время поддерживать высокий сердечный выброс. Длительное чрезмерное расширение желудочков приводит к фиброзу миокарда и постепенно перерастает в хроническое повреждение миокарда, значительно повышая риск развития аритмии. Breuckmann et al. обнаружили, что у любителей марафонского спорта высокий уровень заболеваемости фиброзом миокарда при использовании технологии магнитного резонанса с отсроченным усилением гадолиния, что чревато повреждением миокарда у обычных людей. Рао обнаружил, что длительные и высокоинтенсивные физические нагрузки вызывают повреждение миокарда у крыс, а чрезмерный стресс нарушает динамический баланс между синтезом и деградацией ЭЦМ в ткани миокарда. Отложение ЭЦМ усиливалось, вызывая фиброз миокарда. В то же время концентрация cTnI, маркера повреждения миокарда в центре крови, увеличивалась, что приводило к нарушениям сердечной функции/морфологии/инфраструктуры тканей. Изменения веса могут отражать влияние интенсивности тренировок на организм. Результаты данного исследования показали, что крысы модельной группы потребляли большое количество энергии и веществ из-за интенсивности тренировок, превышающей способность организма выдерживать физическую нагрузку, что привело к значительному снижению массы тела по сравнению с контрольной группой. В то же время увеличилась объемная доля гликогена в миокарде, а содержание cTNI в сыворотке крови значительно возросло. Патологические изменения произошли также в морфологии и ультраструктуре ткани миокарда. 6-недельная программа тренировок на беговой дорожке с инкрементальной нагрузкой, принятая в данном исследовании, привела к избыточному отложению ЭЦМ и реактивному фиброзу миокарда в ткани миокарда крыс вследствие чрезмерного стресса, что привело к функциональному/структурному повреждению миокарда. Приведенные выше результаты согласуются с результатами предыдущих исследований.
Совокупный эффект хронического воспалительного ответа может вызвать фиброз миокарда. Основной член семейства MAPKs, p38 MAPK, может регулировать экспрессию связанных генов или синтез белка на транскрипционном или трансляционном уровне и играет важную роль в стрессовых реакциях, таких как воспаление и апоптоз клеток. Ашар Соби и др. обнаружили, что после 6 недель высокоинтенсивных тренировок у мышей повышается экспрессия p38 MAPK, в предсердиях мышей появляется инфильтрация макрофагами, повышается экспрессия факторов воспаления TNF - α и IL-1 β, а также возникает фиброз миокарда. В то же время после вмешательства ингибиторов p38 MAPK индуцированная физической нагрузкой фибрилляция предсердий и фиброз были подавлены. NF - κ B, как быстро индуцируемый фактор транскрипции, играет важную роль в воспалительной реакции организма, регулируя экспрессию таких факторов воспаления, как TGF - β 1 и TNF - α. Stambe et al. обнаружили, что блокирование активации p38 MAPK может эффективно подавлять воспалительное повреждение в почечной ткани. TGF - β 1 является основным индуктором фиброза миокарда, а его сверхэкспрессия может нарушить баланс между синтезом и деградацией ЭЦМ в ткани миокарда. Во-первых, он индуцирует образование smad-комплексов в ядре человека, регулирует активацию целевых генов в фибробластах, синтезирует большое количество компонентов ЭЦМ, таких как коллаген, и приводит к чрезмерному отложению ЭЦМ. Усиливая экспрессию TIMP-1 и подавляя активность MMP, деградация ЭЦМ снижается. Куркумин обладает широким спектром действия и часто используется в качестве специи, пищевой добавки и травы. Куркумин, являющийся биоактивным полифенольным экстрактом куркумы, обладает полезными свойствами, в основном подавляя воспаление и препятствуя окислению. Результаты исследования показали, что по сравнению с контрольной группой экспрессия p38 MAPK и p-p38 MAPK/p38 MAPK в ткани миокарда крыс модельной группы не претерпела значительных изменений, но имела тенденцию к росту. Однако экспрессия белков p-p38 MAPK и NF - κ B p65 значительно увеличилась, а содержание фактора фиброза миокарда TGF - β 1 и связанных с ним воспалительных факторов возросло, что привело к чрезмерному отложению ЭЦМ миокарда; После вмешательства куркумина во время тренировочного процесса, по сравнению с модельной группой, не было отмечено значительного изменения p38 MAPK и p-p38 MAPK/p38 MAPK в миокарде крыс, но они показали тенденцию к снижению. Экспрессия белков p-p38 MAPK и NF - κ B p65 была значительно снижена, а содержание TGF - β 1 и связанных с ним факторов воспаления соответственно уменьшилось. Отложение ЭЦМ в миокарде уменьшилось; в то же время эффективно улучшились сердечная функция, морфология и ультраструктура тканей. Topcu Tarladacalisir et al. обнаружили, что после применения куркумина у крыс с моделью язвенного колита уровень фосфорилирования p38 MAPK снизился, характеристики иммунного ответа MAPK были восстановлены, а воспаление и перекисное окисление липидов уменьшились. Наши предыдущие исследования подтвердили, что куркумин может эффективно подавлять воспалительную реакцию почек, вызванную чрезмерной физической нагрузкой у крыс, снижать уровень провоспалительных факторов, таких как TGF - β 1, и восстанавливать баланс между синтезом и деградацией ECM. Таким образом, добавление куркумина во время длительных высокоинтенсивных тренировок может эффективно блокировать возникновение и развитие фиброза миокарда, вызванного физическими нагрузками. Его возможный механизм заключается в том, что куркумин подавляет чрезмерную активацию p38 MAPK в ткани миокарда, снижает экспрессию белка NF - κ B p65, уменьшает синтез и секрецию воспалительных факторов, особенно TGF - β 1, который индуцирует фиброз миокарда, улучшает баланс между синтезом и деградацией ECM и облегчает фиброз миокарда.
Из этого следует, что куркумин может эффективно подавлять воспалительную реакцию миокарда у крыс с длительными и высокоинтенсивными физическими нагрузками, регулируя сигнальный путь p38 MAPK/NF - κ B, облегчать фиброз миокарда и защищать структуру/функцию сердца.