Роль митохондрий в развитии сердечно-сосудистых заболеваний

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Накоплено большое количество экспериментальных и клинических данных, свидетельствующих об участии митохондрий кардиомиоцитов в патогенезе сердечной недостаточности, кардиомиопатий, ишемического и реперфузионного повреждения миокарда. Морфологические изменения митохондрий кардиомиоцитов включают гиперплазию, уменьшенный размер органелл и нарушенную структурную целостность. Сверхэкспрессия различных видов микроРНК подавляет транскрипцию мРНК и активность ферментов и белков, участвующих в β-окислении жирных кислот, функционировании цикла Кребса и производстве аденизинтрифосфата (АТФ), ингибирует экспрессию генов, регулирующих процесс адаптивного и неадаптивного ремоделирования сердца при сердечной недостаточности. Все вышеперечисленные события сопровождаются снижением синтеза АТФ, выделением проапоптотических белков, фиброзом и гипертрофией сердца.

Цель. Проанализировать и систематизировать современные данные о роли митохондриальной дисфункции в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний и потенциальных путях ее корреции.

В поиске материала для написания обзорной статьи использовали реферативные базы PubMed, Google Scholar и eLibrary. Поиск осуществлялся по публикациям за период с 2013 по 2023 годы.

Анализ литературных источников показал, что митохондриальная дисфункция в последнее время рассматривается в качестве важного фактора в концепции развития сердечной недостаточности, раскрыл взаимосвязь между кардиомиопатиями и митохондриальной недостаточностью и участие ее в качестве критического патофизиологического фактора деструкции миокарда при ишемии/реперфузии. Кроме того, получены данные о неоднозначной роли микро-РНК-зависимой регуляции функций митохондриальных генов и их участии в развитии сердечно-сосудистых заболеваний. Актуальным является поиск лекарственных средств таргетного воздействия на митохондриальные мишени для лечения болезней сердца и сосудов. В качестве перспективных мишеней для воздействия лекарственных средств рассматриваются активные формы кислорода, факторы, контролирующие процессы деления и слияния митохондрий, биогенеза и аутофагии, модуляторы экспрессии митохондриальных микроРНК и поры переходной проницаемости.

Заключение. Сердечно-сосудистые заболевания, вызванные митохондриальной дисфункцией, могут ассоциироваться с различными повреждениями органелл. Новые технологии изучения молекулярных механизмов формирования нарушений функций митохондрий и точное понимание таких нарушений открывают возможности более четкого определения патофизиологических аспектов и разработки новых терапевтических подходов к лечению болезней системы кровообращения.

Об авторах

Hala Deeb

Al Hawash Private University

Email: hala197944@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-8878-0529

доктор наук в области биологии, доцент

Сирия, Homs

Валентина Николаевна Перфилова

Волгоградский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vnperfilova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2457-8486
SPIN-код: 3291-9904

д-р биол. наук, профессор

Россия, Волгоград

Список литературы

  1. Boengler K, Kosiol M, Mayr M, et al. Mitochondria and ageing: role in heart, skeletal muscle and adipose tissue. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2017;8(3):349–369. doi: 10.1002/jcsm.12178 EDN: YGWUAK
  2. Picca A, Lezza AMS, Leeuwenburgh C, et al. Fueling Inflamm-Aging through Mitochondrial Dysfunction: Mechanisms and Molecular Targets. Int J Mol Sci. 2017;18(5):933. doi: 10.3390/ijms18050933
  3. Whitley BN, Engelhart EA, Hoppins S. Mitochondrial dynamics and their potential as a therapeutic target. Mitochondrion. 2019;49:269–283. doi: 10.1016/j.mito.2019.06.002 EDN: OIKZDX
  4. Martin OJ, Lai L, Soundarapandian MM, et al. A role for peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1 in the control of mitochondrial dynamics during postnatal cardiac growth. Circ Res. 2014;114(4):626–636. doi: 10.1161/circresaha.114.302562
  5. Tang X, Chen X-F, Chen H-Z, Liu D-P. Mitochondrial Sirtuins in cardiometabolic diseases. Clin Sci (Lond). 2017;131(16):2063–2078. doi: 10.1042/cs20160685
  6. Duarte FV, Palmeira CM, Rolo AP. The Role of microRNAs in Mitochondria: Small Players Acting Wide. Genes (Basel). 2014;5(4):865–886. doi: 10.3390/genes5040865
  7. Dolinsky VW, Cole LK, Sparagna GC, Hatch GM. Cardiac mitochondrial energy metabolism in heart failure: Role of cardiolipin and sirtuins. Biochim Biophys Acta. 2016;1861(10):1544–1554. doi: 10.1016/j.bbalip.2016.03.008
  8. Hamilton S, Terentyeva R, Martin B, et al. Increased RyR2 activity is exacerbated by calcium leak-induced mitochondrial ROS. Basic Res Cardiol. 2020;115(4):38. doi: 10.1007/s00395-020-0797-z EDN: APYQPK
  9. Sheeran FL, Pepe S. Posttranslational modifications and dysfunction of mitochondrial enzymes in human heart failure. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2016;311(2):E449–E460. doi: 10.1152/ajpendo.00127.2016 EDN: SEYEEX
  10. Gomes KMS, Campos JC, Bechara LRG, et al. Aldehyde dehydrogenase 2 activation in heart failure restores mitochondrial function and improves ventricular function and remodeling. Cardiovasc Res. 2014;103(4): 498–508. doi: 10.1093/cvr/cvu125
  11. Bradley JM, Li Z, Organ CL, et al. A novel mtDNA repair fusion protein attenuates maladaptive remodeling and preserves cardiac function in heart failure. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017;314(2):H311–H321. doi: 10.1152/ajpheart.00515.2017
  12. Zhang Y, Guallar E, Ashar FN, et al. Association between mitochondrial DNA copy number and sudden cardiac death: findings from the Atherosclerosis Risk in Communities study (ARIC). Eur Heart J. 2017; 38(46):3443–3448. doi: 10.1093/eurheartj/ehx354 EDN: XZEAPA
  13. Bhat S, Chin A, Shirakabe A, et al. Recruitment of RNA Polymerase II to Metabolic Gene Promoters Is Inhibited in the Failing Heart Possibly Through PGC-1α (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-γ Coactivator-1α) Dysregulation. Circ Heart Fail. 2019;12(3):e005529. doi: 10.1161/circheartfailure.118.005529
  14. Hulsurkar MM, Lahiri SK, Karch J, et al. Targeting calcium-mediated inter-organellar crosstalk in cardiac diseases. Expert Opin Ther Targets. 2022;26(4):303–317. doi: 10.1080/14728222.2022.2067479 EDN: LREMAC
  15. Wang S, Li Y, Xu Y, et al. AAV Gene Therapy Prevents and Reverses Heart Failure in A Murine Knockout Model of Barth Syndrome. Circ Res. 2020;126(8):1024–1039. doi: 10.1161/circresaha.119.315956 EDN: VQXRFM
  16. Cheung KG, Cole LK, Xiang B, et al. Sirtuin-3 (SIRT3) Protein Attenuates Doxorubicin-induced Oxidative Stress and Improves Mitochondrial Respiration in H9c2 Cardiomyocytes. J Biol Chem. 2015;290(17):10981–10993. doi: 10.1074/jbc.m114.607960
  17. Leontyeva IV, Nikolaeva EA, Kalachanova EP. Heart injury in Barth syndrome. Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics. 2016;61(1):64–70. doi: 10.21508/1027-4065-2016-61-1-64-70 EDN: VNXZGL
  18. Ahola S, Rivera Mejías P, Hermans S, et al. OMA1-mediated integrated stress response protects against ferroptosis in mitochondrial cardiomyopathy. Cell Metab. 2022;34(11):1875–1891.e7. doi: 10.1016/j.cmet.2022.08.017 EDN: BQVCBY
  19. Tsushima K, Bugger H, Wende AR, et al. Mitochondrial Reactive Oxygen Species in Lipotoxic Hearts Induce Post-Translational Modifications of AKAP121, DRP1, and OPA1 That Promote Mitochondrial Fission. Circ Res. 2018;122(1):58–73. doi: 10.1161/circresaha.117.311307
  20. Chen Y, Dorn GW 2nd. PINK1-Phosphorylated Mitofusin 2 Is a Parkin Receptor for Culling Damaged Mitochondria. Science. 2013;340(6131): 471–475. doi: 10.1126/science.1231031
  21. Muranova AV, Strokov IA. Mitochondrial cytopathies: MELAS and MIDD syndromes. One genetic defect — different clinical appearances. Neurological Journal. 2017;22(1):19–24. EDN: YNADIB
  22. Mamou Z, Chahine M, Rhondali O, et al. Effects of amlodipine and perindoprilate on the structure and function of mitochondria in ventricular cardiomyocytes during ischemia-reperfusion in the pig. Fundam Clin Pharmacol. 2015;29(1):21–30. doi: 10.1111/fcp.12070
  23. Fazal L, Laudette M, Paula-Gomes S, et al. Multifunctional Mitochondrial Epac1 Controls Myocardial Cell Death. Circ Res. 2017;120(4):645–657. doi: 10.1161/circresaha.116.309859
  24. Ramachandra CJA, Hernandez-Resendiz S, Crespo-Avilan GE, et al. Mitochondria in acute myocardial infarction and cardioprotection. EBioMedicine. 2020;57:102884. doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102884 EDN: QHUQOK
  25. Yang F, Li T, Dong Z, Mi R. MicroRNA-410 is involved in mitophagy after cardiac ischemia/reperfusion injury by targeting high-mobility group box 1 protein. J Cell Biochem. 2017;119(2):2427–2439. doi: 10.1002/jcb.26405
  26. Bauer TM, Murphy E. Role of Mitochondrial Calcium and the Permeability Transition Pore in Regulating Cell Death. Circ Res. 2020;126(2):280–293. doi: 10.1161/circresaha.119.316306 EDN: ZQDMOS
  27. Hausenloy DJ, Yellon DM. Myocardial ischemia-reperfusion injury: a neglected therapeutic target. J Clin Invest. 2013;123(14):92–100. doi: 10.1172/jci62874
  28. Lorenzen JM, Batkai S, Thum T. Regulation of cardiac and renal ischemia-reperfusion injury by microRNAs. Free Radic Biol Med. 2013; 64:78–84. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.06.044
  29. Sharp WW, Beiser DG, Fang YH, et al. Inhibition of the mitochondrial fission protein dynamin-related protein 1 improves survival in a murine cardiac arrest model. Crit Care Med. 2015;43(2):e38–e47. doi: 10.1097/ccm.0000000000000817
  30. Pinti MV, Hathaway QA, Hollander JM. Role of microRNA in metabolic shift during heart failure. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017;312(1): H33–H45. doi: 10.1152/ajpheart.00341.2016
  31. Zhao Y, Ponnusamy M, Liu C, et al. MiR-485-5p modulates mitochondrial fission through targeting mitochondrial anchored protein ligase in cardiac hypertrophy. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2017;1863(11):2871–2881. doi: 10.1016/j.bbadis.2017.07.034
  32. Gorący A, Rosik J, Szostak J, et al. Improving mitochondrial function in preclinical models of heart failure: therapeutic targets for future clinical therapies? Expert Opin Ther Targets. 2023;27(7):593–608. doi: 10.1080/14728222.2023.2240021 EDN: KXYVQH
  33. Ribeiro Junior RF, Dabkowski ER, Shekar KC, et al. MitoQ improves mitochondrial dysfunction in heart failure induced by pressure overload. Free Radic Biol Med. 2018;117:18–29. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.01.012 EDN: YFKHMT
  34. Ghaffari S, Kazemi B, Toluey M, Sepehrvand N. The effect of prethrombolytic cyclosporine-A injection on clinical outcome of acute anterior ST-elevation myocardial infarction. Cardiovasc Ther. 2013;31(4): e34–e39. doi: 10.1111/1755-5922.12010
  35. Kwong JQ, Davis J, Baines CP, et al. Genetic deletion of the mitochondrial phosphate carrier desensitizes the mitochondrial permeability transition pore and causes cardiomyopathy. Cell Death Differ. 2014;21(8):1209–1217. doi: 10.1038/cdd.2014.36
  36. Gharanei M, Hussain A, Janneh O, Maddock H. Attenuation of Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity by mdivi-1: A Mitochondrial Division/Mitophagy Inhibitor. PLoS One. 2013;8(10):e77713. doi: 10.1371/journal.pone.0077713 EDN: SQHEJZ
  37. Li Y, Chen C, Yao F, et al. AMPK inhibits cardiac hypertrophy by promoting autophagy via mTORC1. Arch Biochem Biophys. 2014;558:79–86. doi: 10.1016/j.abb.2014.06.023
  38. Orogo AM, Gustafsson ÅB. Therapeutic targeting of autophagy: potential and concerns in treating cardiovascular disease. Circ Res. 2015;116(3): 489–503. doi: 10.1161/circresaha.116.303791 EDN: UOQFGD
  39. Daubert MA, Yow E, Dunn G, et al. Novel Mitochondria-Targeting Peptide in Heart Failure Treatment: A Randomized, Placebo-Controlled Trial of Elamipretide. Circ Heart Fail. 2017;10(12):e004389. doi: 10.1161/circheartfailure.117.004389
  40. Disatnik M-H, Ferreira JCB, Campos JC, et al. Acute inhibition of excessive mitochondrial fission after myocardial infarction prevents long-term cardiac dysfunction. J Am Heart Assoc. 2013;2(5):e000461. doi: 10.1161/jaha.113.000461
  41. Xu H, Cao H, Zhu G, et al. Overexpression of microRNA-145 protects against rat myocardial infarction through targeting PDCD4. Am J Transl Res. 2017;9(11):5003–5011.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).