Сердечно-сосудистые заболевания остаются ведущей причиной смертности во всём мире. При длительной гипертонии и нарушениях кровотока сердце реагирует не только гипертрофией, но и развитием фиброза — патологическим замещением миокарда соединительной тканью. Это ведёт к потере эластичности, аритмиям, сердечной недостаточности.
Несмотря на прогресс фармакологии, многие пациенты остаются вне зоны эффективной терапии. Поэтому учёные ищут природные средства с минимумом побочных эффектов, способные тормозить или обратить вспять патологическое ремоделирование сердца.
В традиционной китайской медицине экстракт медицинской пиявки (Hirudo) применяется для улучшения кровообращения и устранения застоя крови. Он содержит гирудин, гепариноиды, стеролы и птеридины, которые потенциально обладают антикоагулянтным, противовоспалительным и антифибротическим действием.
Ранее экстракт пиявки демонстрировал эффективность при инсульте, ишемии мозга, атеросклерозе. Однако его влияние на сердечную гипертрофию и фиброз при гипертонии до сих пор не было подробно изучено.
Цель данного исследования — оценить кардиопротективное действие экстракта пиявки при индуцированной ангиотензином II гипертрофии и фиброзе, как в клеточной культуре (H9c2), так и у спонтанно-гипертензивных крыс (SHR).
Работа включает клеточные тесты жизнеспособности, флуоресцентную микроскопию, иммуноблоттинг, иммуногистохимию и окраску по Массону. Внимание уделяется не только морфологическим изменениям, но и ключевым сигнальным белкам — AT1R, GATA4, NFAT, MAPK, коллагенам I/III и др.
Несмотря на прогресс фармакологии, многие пациенты остаются вне зоны эффективной терапии. Поэтому учёные ищут природные средства с минимумом побочных эффектов, способные тормозить или обратить вспять патологическое ремоделирование сердца.
В традиционной китайской медицине экстракт медицинской пиявки (Hirudo) применяется для улучшения кровообращения и устранения застоя крови. Он содержит гирудин, гепариноиды, стеролы и птеридины, которые потенциально обладают антикоагулянтным, противовоспалительным и антифибротическим действием.
Ранее экстракт пиявки демонстрировал эффективность при инсульте, ишемии мозга, атеросклерозе. Однако его влияние на сердечную гипертрофию и фиброз при гипертонии до сих пор не было подробно изучено.
Цель данного исследования — оценить кардиопротективное действие экстракта пиявки при индуцированной ангиотензином II гипертрофии и фиброзе, как в клеточной культуре (H9c2), так и у спонтанно-гипертензивных крыс (SHR).
Работа включает клеточные тесты жизнеспособности, флуоресцентную микроскопию, иммуноблоттинг, иммуногистохимию и окраску по Массону. Внимание уделяется не только морфологическим изменениям, но и ключевым сигнальным белкам — AT1R, GATA4, NFAT, MAPK, коллагенам I/III и др.
Материалы и методы
Модель in vitro
Для оценки действия гирудоэкстракта на гипертрофию кардиомиоцитов использовалась клеточная линия H9c2 (из эмбрионального сердца крыс). Гипертрофия индуцировалась ангиотензином II в концентрации 1 мкМ.
Экстракт пиявки (LE) применяли в дозах 20, 40 и 80 мкг/мл. Оценивали:
Экстракт пиявки (LE) применяли в дозах 20, 40 и 80 мкг/мл. Оценивали:
- жизнеспособность клеток (МТТ-тест)
- изменение размера клеток (флуоресцентная микроскопия)
- уровни экспрессии GATA4, NFAT3, ANP, BNP (Western blot)
Модель in vivo
Эксперимент in vivo проводился на самцах крыс линии SHR (Spontaneously Hypertensive Rats), в возрасте 8 недель. Животные были разделены на 4 группы:
Продолжительность терапии — 4 недели. Контролировали вес сердца, давление, коэффициент массы левого желудочка к телу, степень фиброза (окраска по Массону), экспрессию маркеров гипертрофии и воспаления.
- SHR (контроль)
- SHR + каптоприл (10 мг/кг/день)
- SHR + LE (25 мг/кг/день)
- SHR + LE (50 мг/кг/день)
Продолжительность терапии — 4 недели. Контролировали вес сердца, давление, коэффициент массы левого желудочка к телу, степень фиброза (окраска по Массону), экспрессию маркеров гипертрофии и воспаления.
Получение экстракта
Медицинские пиявки (Whitmania pigra) промывались, замораживались в жидком азоте, затем гомогенизировались и экстрагировались на 95% этаноле. После центрифугирования и фильтрации концентрат высушивался при низкой температуре и хранился при -80 °C.
Первые результаты
В культуре H9c2 экстракт пиявки достоверно снижал гипертрофию, вызванную ангиотензином II. Отмечено уменьшение размера клеток, подавление экспрессии ANP, BNP и транскрипционных факторов (GATA4, NFAT3), играющих ключевую роль в ремоделировании миокарда.
В группах животных, получавших LE, наблюдалось:
В группах животных, получавших LE, наблюдалось:
- снижение индекса массы левого желудочка
- уменьшение толщины миокарда
- значительное снижение фиброза по окраске Masson’s trichrome
- пониженная экспрессия коллагенов I и III
- снижение активности сигнальных путей p38 MAPK и ERK1/2
Молекулярные мишени и сигнальные пути
Один из ключевых механизмов гипертрофии миокарда при гипертонии — это чрезмерная активация рецептора AT1R (ангиотензин II рецептор 1 типа), запускающего сигнальные каскады через транскрипционные факторы GATA4, NFAT и NF-κB.
В этом исследовании экстракт пиявки (LE) показал способность снижать экспрессию AT1R как в культуре кардиомиоцитов, так и в тканях крыс. Это приводит к ослаблению downstream-сигналов, особенно:
Кроме антигипертрофического эффекта, экстракт подавлял продукцию воспалительных цитокинов (TNF-α, IL-1β), что дополнительно тормозит развитие фиброза.
В этом исследовании экстракт пиявки (LE) показал способность снижать экспрессию AT1R как в культуре кардиомиоцитов, так и в тканях крыс. Это приводит к ослаблению downstream-сигналов, особенно:
- подавление ядерной транслокации NFAT3
- уменьшение активности p38 MAPK и ERK1/2
- снижение уровней ANP, BNP, Collagen-I и III
Кроме антигипертрофического эффекта, экстракт подавлял продукцию воспалительных цитокинов (TNF-α, IL-1β), что дополнительно тормозит развитие фиброза.
Сравнение с каптоприлом
Каптоприл — известный ингибитор АПФ, часто применяемый при гипертрофии и хронической сердечной недостаточности. В этом эксперименте он использовался как референсный препарат.
Эффекты каптоприла и LE по большинству показателей были сопоставимыми, а в ряде случаев (особенно по фиброзу и экспрессии коллагена) LE показал даже более выраженное торможение патологических процессов.
В отличие от каптоприла, экстракт пиявки действует многопланово: он затрагивает не только РААС, но и процессы воспаления, окислительного стресса, ремоделирования внеклеточного матрикса.
Авторы подчёркивают, что благодаря своей многокомпонентности и природному происхождению LE может быть перспективным фитопрепаратом при сердечно-сосудистых заболеваниях, связанных с гипертонией.
Эффекты каптоприла и LE по большинству показателей были сопоставимыми, а в ряде случаев (особенно по фиброзу и экспрессии коллагена) LE показал даже более выраженное торможение патологических процессов.
В отличие от каптоприла, экстракт пиявки действует многопланово: он затрагивает не только РААС, но и процессы воспаления, окислительного стресса, ремоделирования внеклеточного матрикса.
Авторы подчёркивают, что благодаря своей многокомпонентности и природному происхождению LE может быть перспективным фитопрепаратом при сердечно-сосудистых заболеваниях, связанных с гипертонией.
Заключение
Результаты исследования демонстрируют, что экстракт медицинской пиявки (LE) способен эффективно тормозить развитие гипертрофии и фиброза миокарда при гипертензивном повреждении сердца. Эффект реализуется через подавление рецептора ангиотензина II (AT1R), модуляцию сигнальных путей GATA4, NFAT и MAPK, а также снижение воспалительных и фибротических маркеров.
LE продемонстрировал сопоставимую с каптоприлом эффективность в модели SHR и клеточной культуре H9c2, что делает его многообещающим кандидатом для разработки природного кардиопротектора, особенно в составе комплексной терапии гипертонии и хронической сердечной недостаточности.
LE продемонстрировал сопоставимую с каптоприлом эффективность в модели SHR и клеточной культуре H9c2, что делает его многообещающим кандидатом для разработки природного кардиопротектора, особенно в составе комплексной терапии гипертонии и хронической сердечной недостаточности.
Ограничения
- Исследование выполнено на животных и клетках — требует подтверждения на людях
- Не проведён токсикологический анализ при длительном применении
- Не определена конкретная активная фракция в составе экстракта
Тем не менее, полученные данные открывают перспективу для дальнейших доклинических и клинических исследований с целью регистрации гирудоэкстракта в качестве фитотерапевтического средства.
Источник и благодарность
Материал подготовлен на основании оригинальной научной статьи:
Название: Leech extract: A candidate cardioprotective against hypertension-induced cardiac hypertrophy and fibrosis
Авторы: Wenxue Wang, Xin Chen, Bo Li, Xiaohui Yu, Yuting Zhang, Yuling Zhang
Журнал: Biomedicine & Pharmacotherapy
Год публикации: 2020, Том 128
DOI: 10.1016/j.biopha.2020.110245
Благодарим авторов за комплексный подход к изучению экстракта пиявки и создание прочной базы для его будущего применения в клинической кардиологии.
Название: Leech extract: A candidate cardioprotective against hypertension-induced cardiac hypertrophy and fibrosis
Авторы: Wenxue Wang, Xin Chen, Bo Li, Xiaohui Yu, Yuting Zhang, Yuling Zhang
Журнал: Biomedicine & Pharmacotherapy
Год публикации: 2020, Том 128
DOI: 10.1016/j.biopha.2020.110245
Благодарим авторов за комплексный подход к изучению экстракта пиявки и создание прочной базы для его будущего применения в клинической кардиологии.
