Tầm quan trọng của các acid amin trong cơ tim trong quá trình thiếu máu và tái tưới máu ở tâm thất trái giãn ở bệnh nhân bị bệnh van tim hai lá thoái hóa

Molecular and Cellular Biochemistry - Tập 330 - Trang 63-70 - 2009
A. Venturini1, R. Ascione2, H. Lin2, E. Polesel1, G. D. Angelini2, M.-S. Suleiman2
1U.O. di Cardiochirurgia, Ospedale Civile, Venezia-Mestre, Italy
2Bristol Heart Institute, University of Bristol, Bristol, UK

Tóm tắt

Taurine, glutamine, glutamate, aspartate và alanine là những acid amin tự do phong phú nhất trong tế bào cơ tim của con người. Nồng độ các acid amin này trong cơ tim thay đổi trong quá trình thiếu máu và tái tưới máu do sự thay đổi trong cân bằng chuyển hóa và ion. Chúng tôi giả thuyết rằng tâm thất trái giãn do bệnh van tim hai lá có nồng độ acid amin khác với tâm thất phải và rằng những khác biệt này xác định phạm vi thay đổi của các acid amin trong quá trình thiếu máu và tái tưới máu. Nồng độ acid amin trong cơ tim đã được đo lường trong các mẫu sinh thiết được thu thập từ tâm thất trái và phải trước khi ngừng tuần hoàn (Custodiol HTK) và 10 phút sau khi tái tưới máu ở những bệnh nhân phẫu thuật van tim hai lá. Tâm thất trái giãn có nồng độ taurine (17.0 ± 1.5 so với 10.9 ± 1.5), glutamine (20.5 ± 2.4 so với 12.1 ± 1.2) và glutamate (18.3 ± 2.2 so với 11.4 ± 1.5) cao hơn đáng kể (P < 0.05) khi so với tâm thất phải. Không có sự khác biệt nào trong nồng độ cơ bản của alanine hoặc aspartate. Sau khi tái tưới máu, có một sự giảm đáng kể (P < 0.05) về taurine và glutamine chỉ thấy ở tâm thất trái. Những thay đổi này có thể do sự vận chuyển (taurine) và/hoặc chuyển hóa (glutamine). Tỉ lệ alanine trên glutamate tăng đáng kể ở cả hai tâm thất cho thấy tình trạng căng thẳng thiếu máu, điều này được xác nhận bởi sự phát thải tổng thể lactate trong quá trình tái tưới máu. Nghiên cứu này cho thấy rằng, trái ngược với tâm thất phải, tâm thất trái giãn đã thay đổi cấu trúc để tích lũy các acid amin được sử dụng trong quá trình thiếu máu và tái tưới máu. Liệu những thay đổi này có phản ánh sự khác biệt về mức độ bảo vệ trong quá trình ngưng tuần hoàn giữa hai tâm thất hay không vẫn cần được điều tra.

Từ khóa

#acid amin #thiếu máu #tái tưới máu #tâm thất trái giãn #bệnh van tim hai lá

Tài liệu tham khảo

Caputo M, Bryan AJ, Calafiore AM et al (1998) Intermittent antegrade hyperkalaemic warm blood cardioplegia supplemented with magnesium prevents myocardial substrate derangement in patients undergoing coronary artery bypass surgery. Eur J Cardiothorac Surg 14:596–601. doi:10.1016/S1010-7940(98)00247-4 Caputo M, Dihmis WC, Bryan AJ et al (1998) Warm blood hyperkalaemic reperfusion (‘hot shot’) prevents myocardial substrate derangement in patients undergoing coronary artery bypass surgery. Eur J Cardiothorac Surg 13:559–564. doi:10.1016/S1010-7940(98)00056-6 Suleiman MS, Halestrap AP, Griffiths EJ (2001) Mitochondria: a target for myocardial protection. Pharmacol Ther 89:29–46. doi:10.1016/S0163-7258(00)00102-9 Suleiman MS, Zacharowski K, Angelini GD (2008) Inflammatory response and cardioprotection during open-heart surgery: the importance of anaesthetics. Br J Pharmacol 153:21–33. doi:10.1038/sj.bjp.0707526 Tritto FP, Inserte J, Garcia-Dorado D et al (1998) Sodium/hydrogen exchanger inhibition reduces myocardial reperfusion edema after normothermic cardioplegia. J Thorac Cardiovasc Surg 115:709–715. doi:10.1016/S0022-5223(98)70337-X Garcia-Dorado D, Oliveras J (1993) Myocardial oedema: a preventable cause of reperfusion injury? Cardiovasc Res 27:1555–1563. doi:10.1093/cvr/27.9.1555 Ruiz-Meana M, Garcia-Dorado D, Gonzalez MA et al (1995) Effect of osmotic stress on sarcolemmal integrity of isolated cardiomyocytes following transient metabolic inhibition. Cardiovasc Res 30:64–69 Schaffer SW, Solodushko V, Kakhniashvili D (2002) Beneficial effect of taurine depletion on osmotic sodium and calcium loading during chemical hypoxia. Am J Physiol Cell Physiol 282:C1113–C1120 Suleiman MS, Chapman RA (1993) Calcium paradox in newborn and adult guinea-pig hearts: changes in intracellular taurine and the effects of extracellular magnesium. Exp Physiol 78:503–516 Suleiman MS, Chapman RA (1993) Changes in the principal free intracellular amino acids in the Langendorff perfused guinea pig heart during arrest with calcium-free or high potassium media. Cardiovasc Res 27:1810–1814. doi:10.1093/cvr/27.10.1810 Suleiman MS, Fernando HC, Dihmis WC et al (1993) A loss of taurine and other amino acids from ventricles of patients undergoing bypass surgery. Br Heart J 69:241–245. doi:10.1136/hrt.69.3.241 Huxtable RJ (1993) Taurine and the heart. Cardiovasc Res 27:1136–1137. doi:10.1093/cvr/27.6.1136a Suleiman MS, Rodrigo GC, Chapman RA (1992) Interdependence of intracellular taurine and sodium in guinea pig heart. Cardiovasc Res 26:897–905. doi:10.1093/cvr/26.9.897 Suleiman MS, Moffatt AC, Dihmis WC et al (1997) Effect of ischaemia and reperfusion on the intracellular concentration of taurine and glutamine in the hearts of patients undergoing coronary artery surgery. Biochim Biophys Acta 1324:223–231. doi:10.1016/S0005-2736(96)00225-8 Ascione R, Gomes WJ, Angelini GD et al (1998) Warm blood cardioplegia reduces the fall in the intracellular concentration of taurine in the ischaemic/reperfused heart of patients undergoing aortic valve surgery. Amino Acids 15:339–350. doi:10.1007/BF01320898 Lotto AA, Ascione R, Caputo M et al (2003) Myocardial protection with intermittent cold blood during aortic valve operation: antegrade versus retrograde delivery. Ann Thorac Surg 76:1227–1233. doi:10.1016/S0003-4975(03)00840-3 Cooper MW, Lombardini JB (1981) Elevated blood taurine levels after myocardial infarction of cardiovascular surgery: is there any significance? Adv Exp Med Biol 139:191–205 Lombardini JB, Bricker DL (1981) Effects of cardiovascular surgery on blood concentrations of taurine and amino acids. Proc Soc Exp Biol Med 167:498–505 Lombardini JB, Cooper MW (1981) Elevated blood taurine levels in acute and evolving myocardial infarction. J Lab Clin Med 98:849–859 Rennie MJ, Bowtell JL, Bruce M et al (2001) Interaction between glutamine availability and metabolism of glycogen, tricarboxylic acid cycle intermediates and glutathione. J Nutr 131:2488S–2490S discussion 2496S–7S Taegtmeyer H (1994) Energy metabolism of the heart: from basic concepts to clinical applications. Curr Probl Cardiol 19:59–113. doi:10.1016/0146-2806(94)90008-6 Conway MA, Bottomley PA, Ouwerkerk R (1998) Mitral regurgitation: impaired systolic function, eccentric hypertrophy, and increased severity are linked to lower phosphocreatine/ATP ratios in humans. Circulation 97:1716–1723 Lin H, Suleiman MS (2003) Cariporide enhances lactate clearance upon reperfusion but does not alter lactate accumulation during global ischaemia. Pflugers Arch 447:8–13. doi:10.1007/s00424-003-1134-8 Roncalli J, Smih F, Desmoulin F et al (2007) NMR and cDNA array analysis prior to heart failure reveals an increase of unsaturated lipids, a glutamine/glutamate ratio decrease and a specific transcriptome adaptation in obese rat heart. J Mol Cell Cardiol 42:526–539. doi:10.1016/j.yjmcc.2006.11.007 Suleiman MS, Dihmis WC, Caputo M et al (1997) Changes in myocardial concentration of glutamate and aspartate during coronary artery surgery. Am J Physiol 272:H1063–H1069 Carabello BA (2008) The current therapy for mitral regurgitation. J Am Coll Cardiol 52:319–326. doi:10.1016/j.jacc.2008.02.084 Peterson MB, Mead RJ, Welty JD (1973) Free amino acids in congestive heart failure. J Mol Cell Cardiol 5:139–147. doi:10.1016/0022-2828(73)90047-3 Yagihashi T, Wakabayashi Y, Kezuka J et al (2007) Changes in vitreous amino acid concentrations in a rabbit model of cataract surgery. Acta Ophthalmol Scand 85:303–308. doi:10.1111/j.1600-0420.2006.00829.x Huxtable RJ (1992) Physiological actions of taurine. Physiol Rev 72:101–163 Chapman RA, Suleiman MS, Earm YE (1993) Taurine and the heart. Cardiovasc Res 27:358–363. doi:10.1093/cvr/27.3.358 Takahashi K, Ohyabu Y, Takahashi K et al (2003) Taurine renders the cell resistant to ischemia-induced injury in cultured neonatal rat cardiomyocytes. J Cardiovasc Pharmacol 41:726–733. doi:10.1097/00005344-200305000-00009 Takatani T, Takahashi K, Uozumi Y et al (2004) Taurine inhibits apoptosis by preventing formation of the Apaf-1/caspase-9 apoptosome. Am J Physiol Cell Physiol 287:C949–C953. doi:10.1152/ajpcell.00042.2004 Takatani T, Takahashi K, Uozumi Y et al (2004) Taurine prevents the ischemia-induced apoptosis in cultured neonatal rat cardiomyocytes through Akt/caspase-9 pathway. Biochem Biophys Res Commun 316:484–489. doi:10.1016/j.bbrc.2004.02.066 Bkaily G, Jaalouk D, Sader S et al (1998) Taurine indirectly increases [Ca]i by inducing Ca2+ influx through the Na(+)-Ca2+ exchanger. Mol Cell Biochem 188:187–197. doi:10.1023/A:1006806925739 Schaffer SW, Nguyen K, Ballard C et al (1996) Regulation of Ca2+ transport by insulin and taurine. Interaction at the level of the Na(+)-Ca2+ exchanger. Adv Exp Med Biol 403:551–560 Bkaily G, Haddad G, Jaalouk D et al (1996) Modulation of Ca2+ and Na+ transport by taurine in heart and vascular smooth muscle. Adv Exp Med Biol 403:263–273 Rennie MJ, Tadros L, Khogali S et al (1994) Glutamine transport and its metabolic effects. J Nutr 124:1503S–1508S King N, McGivan JD, Griffiths EJ et al (2003) Glutamate loading protects freshly isolated and perfused adult cardiomyocytes against intracellular ROS generation. J Mol Cell Cardiol 35:975–984. doi:10.1016/S0022-2828(03)00182-2 Williams H, King N, Griffiths EJ et al (2001) Glutamate-loading stimulates metabolic flux and improves cell recovery following chemical hypoxia in isolated cardiomyocytes. J Mol Cell Cardiol 33:2109–2119. doi:10.1006/jmcc.2000.1474 Robertson JM, Vinten-Johansen J, Buckberg GD et al (1984) Safety of prolonged aortic clamping with blood cardioplegia. I. Glutamate enrichment in normal hearts. J Thorac Cardiovasc Surg 88:395–401 Rosenkranz ER, Okamoto F, Buckberg GD et al (1986) Safety of prolonged aortic clamping with blood cardioplegia. III. Aspartate enrichment of glutamate-blood cardioplegia in energy-depleted hearts after ischemic and reperfusion injury. J Thorac Cardiovasc Surg 91:428–435 Rosenkranz ER, Okamoto F, Buckberg GD et al (1984) Safety of prolonged aortic clamping with blood cardioplegia. II. Glutamate enrichment in energy-depleted hearts. J Thorac Cardiovasc Surg 88:402–410 Suleiman MS, Chapman RA (1990) Effect of temperature on the rise in intracellular sodium caused by calcium depletion in ferret ventricular muscle and the mechanism of the alleviation of the calcium paradox by hypothermia. Circ Res 67:1238–1246 Carter JM, Bell NJ, Suleiman MS (1996) The use of Langendorff perfused guinea-pig heart to study the efflux of amino acids from heart cells. Biochem Soc Trans 24:482S Pisarenko OI (1996) Mechanisms of myocardial protection by amino acids: facts and hypotheses. Clin Exp Pharmacol Physiol 23:627–633. doi:10.1111/j.1440-1681.1996.tb01748.x