The role of connexin 43 in remodeling cardiomyocyte intercellular contacts in hypertrophic cardiomyopathy

Cover Page


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

BACKGROUND: Intercellular gap junctions play a special role in the biology of cellular interactions. Their structural and dispositional changes can affect some biological functions, including disruption of electrical pulse propagation, which is primarily important for myocardial function.

AIM: The aim was to evaluate the morphological characteristics and localization of connexin 43-containing (Cx43+) gap — junctions and to determine their association with changes in myocardial morphology of the interventricular septum and clinical parameters in patients with hypertrophic cardiomyopathy.

MATERIALS AND METHODS: Morphometry and immunohistochemistry of interventricular septal myocardium were performed in patients with hypertrophic cardiomyopathy (n = 62, aged 18 to 61 years) compared with subjects without cardiovascular disease (n = 8, aged 25 to 54 years). Resection of the interventricular septum of the right ventricle was performed in patients with hypertrophic cardiomyopathy. Cx43+ gap junctions were identified in cardiomyocytes and their location and ultrastructural arrangement were determined. The data obtained were compared with clinical parameters of patients with hypertrophic cardiomyopathy.

RESULTS: In the interventricular septal myocardium of patients with hypertrophic cardiomyopathy, a redistribution of Cx43+ gap junctions from intercalated discs to the lateral surfaces of cardiomyocytes was observed. Gap junction changes are more frequent and more extensive in patients with hypertrophic cardiomyopathy than in the control group. They are typical of patients with the most severe morphological and functional cardiac condition, as evidenced by echocardiographic data such as significant thickening of the interventricular septum and a decrease in the volume of the left ventricular cavity. Morphologically complex remodeling of the myocardium is manifested by hypertrophy of the cardiomyocytes and partial loss of their myofibrils. Ultrastructurally, 28.1% of patients with hypertrophic cardiomyopathy had gap junction defects in the myocardium such as sites of localized divergence of intercalated disc membranes and abnormal ring structures formed by invaginations of gap junction-containing sarcolemma.

CONCLUSION: The location of Cx43+ gap junctions on the lateral surfaces of cardiomyocytes and changes in their ultrastructure suggest cardiomyocyte immaturity of the interventricular septum, which is typical of patients with hypertrophic cardiomyopathy and may cause a disruption of the electromechanical coupling of the myocardium.

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

В биологии клеточных взаимодействий особое место занимают межклеточные щелевые контакты, изменение их структуры и функции может привести к изменению ряда биологических функций клеток (адгезии, инвазии, нарушению электрической проводимости), что влечёт за собой нарушение, в том числе, сократительной деятельности. Специфические межклеточные щелевые контакты между кардиомиоцитами (КМЦ) необходимы для проведения электрических импульсов в сердце, а также для синхронизации сокращений миокарда. Щелевые контакты размещаются на продольных участках вставочных дисков и обеспечивают распространение электрического импульса в интактном миокарде по длинной стороне кардиомиоцитов. Проницаемость щелевых контактов регулируется изменением клеточного pH, концентрацией ионов кальция или непосредственным фосфорилированием и убиквитинированием коннексинов [1]. Фосфорилирование коннексина 43 (Cx43) — основного компонента щелевых контактов КМЦ желудочка — регулируется действием более десяти киназ и фосфатаз, влияет на синтез и сборку белка и электропроводность щелевых контактов [2]. В желудочковых КМЦ Сх43-содержащие щелевые контакты преимущественно расположены во вставочных дисках, а в предсердных кардиомиоцитах они также могут быть распределены вдоль боковой поверхности миоцитов [3]. Кроме плазматической мембраны, Cx43 локализуется на внутренней мембране митохондрий и влияет на дыхание и образование активных форм кислорода в клетке [1].

В неонатальных КМЦ компоненты вставочного диска — щелевые контакты и десмосомоподобные контакты — не связаны друг с другом и располагаются по всей поверхности КМЦ. По мере дифференцировки КМЦ они группируются и перемещаются к поперечным концам клеток с образованием полноценного вставочного диска. Для обеспечения механической связи и проведения электрического импульса между КМЦ необходимы согласованные действия комплекса всех компонентов вставочного диска: коннексинов, десмосом и десмосомоподобных клеточных контактов (fasciae adherentes), нарушения которых могут способствовать возникновению как нарушений ритма сердца, так и сердечной недостаточности [4].

В миокарде пациентов с сердечно-сосудистой патологией обнаружено перемещение коннексин-содержащих щелевых контактов на боковые поверхности сарколеммы КМЦ. Такие изменения выявлены в КМЦ пациентов с гипертрофической кардиомиопатией (ГКМП) [5, 6], в КМЦ околоинфарктной зоны левого желудочка (ЛЖ) больных ишемической болезнью сердца (ИБС) [7], аритмогенной кардиомиопатией [8], а также в экспериментальных исследованиях [4, 9, 10]. Перемещение щелевых контактов на боковые поверхности сарколеммы КМЦ происходит в рамках комплексной перестройки клетки и сопровождается перемещением и других компонентов вставочного диска [6].

ЦЕЛЬ

Оценить ультраструктуру и локализацию Сх43-содержащих щелевых контактов и определить взаимосвязи с изменением морфологии КМЦ межжелудочковой перегородки (МЖП) и клиническими параметрами миокарда МЖП пациентов с ГКМП в сравнении с контрольной группой.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено наблюдательное одноцентровое ретроспективное выборочное контролируемое нерандомизированное исследование.

Критерии соответствия

Критерием для включения в исследование взрослых пациентов с обструктивной формой ГКМП стала толщина МЖП более 10 мм. В группе сравнения у лиц, умерших от причин, не связанных с сердечно-сосудистой патологией, или травм, не совместимых с жизнью, толщина МЖП не превышала 10 мм.

Критерием исключения явилось наличие у больных тяжёлой сопутствующей патологии внутренних органов и головного мозга.

Условия проведения

Материал получен в ходе операций, проведённых академиком РАН, д.м.н., профессором Л.А. Бокерия в ФГБУ «НМИЦ сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» Минздрава России, Москва, Россия.

Продолжительность исследования

Материал был набран по мере отбора пациентов и исследован одномоментно в соответствии с протоколом.

Описание медицинского вмешательства

Пациентам с ГКМП проведена операция резекции миокарда МЖП (миоэктомии) со стороны правого желудочка (ПЖ) по Л.А. Бокерии [11].

Основной исход исследования

Проведено иммуногистохимическое выявление Сх43-содержащих щелевых контактов и электронно-микроскопическое исследование щелевых контактов в КМЦ МЖП.

Дополнительные исходы исследования

Характеристика миокарда МЖП получена при его морфометрическом исследовании — оценке диаметра КМЦ

Анализ в группах

В исследование включены пациенты с обструктивной формой ГКМП и лица, умершие от причин, не связанных с сердечно-сосудистой патологией, или травм, не совместимых с жизнью.

Методы регистрации исходов

Для морфометрического исследования миокарда и иммуногистохимического выявления Сх43-содержащих щелевых контактов фрагменты миокарда МЖП фиксировали 10% забуференным формалином (pH 7,4; Bio-Optica, Италия) заливали в парафин, изготавливали срезы толщиной 4–5 мкм. Затем срезы обрабатывали 3% раствором Н2О2, раствором трипсина (Sigma, США) и инкубировали с кроличьими моноклональными антителами к Сх43 человека (Sigma, США), затем инкубировали с раствором HRP Rabbit/Mouse (ChemMateTM DAKO EnVisionTM/HRP, Rabbit/Mouse, DAKO, США). Далее препараты обрабатывали раствором 3,3’-тетрахлорида диаминобензидина (ChemMateTM DAB+Chromogen, ChemMateTM Substrate Buffer, DAKO, США) до появления коричневого окрашивания и докрашивали гематоксилином Майера. В качестве отрицательного контроля проводили иммуногистохимическую реакцию без инкубации с первичными антителами; для положительного контроля использовали окрашивание вставочных дисков КМЦ на срезах миокарда желудочков в соответствии со спецификацией фирмы-производителя. Для оценки локализации Сх43+-щелевых контактов на продольных срезах, проходящих через ядро и вставочные диски, не менее чем в 50 КМЦ с помощью морфометрической программы ImagePro измеряли протяжённость Сх43+-участков сарколеммы на боковых поверхностях КМЦ, диаметр и длину КМЦ (×630). Подсчитывали отношение суммарной протяжённости Сх43+-щелевых контактов на боковых поверхностях КМЦ к удвоенной длине миоцита и выражали в процентах (относительная протяжённость). Количественные показатели представляли в виде медианы с указанием первого и третьего квартилей (Me [Q1; Q3]).

Кроме того, на продольных срезах КМЦ, проходящих через ядро, по 4-балльной шкале оценивали содержание миофибрилл (×400): миофибриллы занимают менее 50% саркоплазмы (МФ-0); 50–75% саркоплазмы (МФ-1); 75–90% саркоплазмы КМЦ (МФ-2); более 90% саркоплазмы заполнено миофибриллами (МФ-3). Полученные данные представляли для каждого пациента в виде интегрального показателя содержания миофибрилл (медианы) и выражали в процентах.

Для электронно-микроскопического исследования КМЦ пациентов с ГКМП фрагменты МЖП 48 пациентов фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида и 1% параформальдегида на 0,1 М фосфатном буфере (pH 7,4), дофиксировали в 1,5% растворе четырёх-окиси осмия (OsO4), обезвоживали и заливали в аралдит. Затем с помощью ультратома UltraCut (Leica, Германия) изготавливали ультратонкие срезы толщиной 30–70 нм, контрастировали их уранилацетатом и цитратом свинца и исследовали под электронным микроскопом Philips CM 100 (Нидерланды). Методом электронной микроскопии оценивали наличие и распространённость щелевых контактов во вставочных дисках и на продольных поверхностях КМЦ.

Этическая экспертиза

Настоящее исследование одобрено этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева» Минздрава РФ (протокол заседания № 3 от 22.06.2023). Исследование выполнено в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации. Все участники исследования до включения в исследование добровольно подписали форму информированного согласия, утверждённую в составе протокола исследования этическим комитетом.

Статистический анализ

Принципы расчёта размера выборки. Полученные результаты морфологического исследования миокарда группы пациентов с ГКМП и контрольной группы сопоставляли между собой и с данными клинического обследования пациентов. Использован максимально возможный размер выборки.

Методы статистического анализа данных. Статистическую обработку данных проводили с использованием программного обеспечения Statistica v. 10 (StatSoft, Inc., США). Различия между показателями пациентов с ГКМП и данными контрольной группы оценивали при помощи U-критерия Манна–Уитни при p <0,05. Корреляционный анализ проводили с использованием непараметрического коэффициента Спирмена (при p <0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты исследования

В исследование включены 62 пациента с обструктивной формой ГКМП, толщина МЖП которых составила 24,5 [20, 0; 27, 0] мм, конечный систолический объём (КСО) и конечный диастолический объём (КДО) ЛЖ — 19,0 [14, 4; 29, 0] мл и 71,5 [62, 0; 93, 0] мл, градиент давления на митральном клапане — 3,4 [3, 0; 4, 2] мм рт. ст., фракция выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ) — 75 [71; 80]%. В качестве группы сравнения исследован миокард МЖП той же локализации 8 лиц, умерших от причин, не связанных с сердечно-сосудистой патологией, или травм, не совместимых с жизнью.

Основные результаты исследования

Контрольная группа. Иммуногистохимическое исследование продемонстрировало, что в КМЦ контрольной группы Сх43+-щелевые контакты преимущественно располагались во вставочных дисках, на боковых поверхностях КМЦ встречались только небольшие участки щелевых контактов (рис. 1, а). Суммарная протяжённость боковых Сх43+-щелевых контактов в КМЦ составила 5,2 [4, 7; 7, 3] мкм, относительная протяжённость — 4,1 [3, 4; 6, 5]% (рис. 2, а, b). Относительная протяжённость щелевых контактов в контрольной группе не коррелировала с возрастом пациентов, диаметром и длиной КМЦ, содержанием миофибрилл в КМЦ, что предполагает завершение дифференцировки КМЦ у этих пациентов.

 

Рис. 1. Щелевые контакты в кардиомиоцитах межжелудочковой перегородки пациентов с гипертрофической кардиомиопатией: a — Сх43+-щелевые контакты во вставочных дисках кардиомиоцитов. Контрольная группа. Пациент 54 лет; b — кардиомиоциты полигональной формы. Множественные дополнительные вставочные диски, содержащие Сх43+-щелевые контакты, на боковых поверхностях кардиомиоцитов. Пациент с гипертрофической кардиомиопатией 27 лет; c — кардиомиоциты с выраженной утратой миофибрилл. Сх43+-щелевые контакты (стрелки) располагаются диффузно по всей поверхности кардиомиоцитов. Пациент с гипертрофической кардиомиопатией 44 лет; d — щелевой контакт (стрелки) на продольном участке вставочного диска кардиомиоцитов. Пациент с гипертрофической кардиомиопатией 58 лет; e — зоны локальных расхождений продольных участков вставочного диска кардиомиоцитов (стрелки). Пациент с гипертрофической кардиомиопатией 59 лет; f — кольцевые участки инвагинаций мембран на боковых поверхностях миоцита, содержащих щелевые контакты (стрелка), гранулы липофусцина. Пациент с гипертрофической кардиомиопатией 39 лет. a–c — иммунопероксидазная реакция, антитела к Cx43, докраска гематоксилином; d–f — электронные микрофотографии

Fig. 1. Gap junctions in cardiomyocytes of the interventricular septum of patients with hypertrophic cardiomyopathy: a — Cx43+-gap junctions in the intercalated discs of the cardiomyocytes. Control group. A 54-year-old patient; b — polygonal cardiomyocytes. Multiple additional intercalated discs containing Cx43+-gap junctions on the lateral surfaces of the cardiomyocytes. A 27-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; c — cardiomyocytes with pronounced loss of myofibrils. Cx43+-gap junctions (arrows) are diffusely located over the entire surface of the cardiomyocytes. A 44-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; d — gap junction (arrows) on the longitudinal section of the intercalated disc of the cardiomyocytes. A 58-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; e — areas of local divergence of longitudinal parts of the intercalated disc of the cardiomyocytes (arrows). A 59-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; f — annular areas of membrane invaginations on the lateral surfaces of the myocyte containing gap junctions (arrow), lipofuscin granules. A 39-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy. a–c — immunoperoxidase reaction, antibodies to Cx43; d–f — electron micrographs

 

Рис. 2. Суммарная (а) и относительная (b) протяжённости Сх43+-щелевых контактов в кардиомиоцитах пациентов с гипертрофической кардиомиопатией. Корреляции относительной протяжённости Сх43+-щелевых контактов в кардиомиоцитах пациентов с гипертрофической кардиомиопатией с диаметром кардиомиоцитов и возрастом пациентов (c, r=0,60; p <0,0001 и r=–0,26; p=0,038) и толщиной межжелудочковой перегородки и конечный диастолический объём левого желудочка (d, r=0,38; p=0,004 и r=–0,28; p=0,036)

Fig. 2. Total (a) and relative (b) length of Cx43+ gap junctions in the cardiomyocytes of patients with hypertrophic cardiomyopathy. Correlations of the relative length of Cx43+ gap junctions in the cardiomyocytes of patients with hypertrophic cardiomyopathy with the cardiomyocytes diameter and the age of patients (c, r=0.60; p <0.0001 and r=–0.26; p=0.038) and the interventricular septum thickness and left ventricular end-diastolic volume (d, r=0.38; p=0.004 and r=–0.28; p=0.036)

 

Пациенты с ГКМП. В большинстве КМЦ пациентов с ГКМП Сх43+-щелевые контакты были обнаружены во вставочных дисках, а также на боковых поверхностях миоцитов, где они располагались пунктирно или протяжёнными зонами (рис. 1, b, c). У пациентов с умеренной и выраженной утратой миофибрилл (МФ-1 и МФ-0) продемонстрирована диффузная локализация Сх43+-щелевых контактов по всей поверхности сарколеммы КМЦ, подобно низкодифференцированным КМЦ. В зонах непараллельного расположения миофибрилл в КМЦ полигональной формы Сх43+- щелевые контакты располагались во вставочных дисках, а также в участках дополнительных вставочных дисков и на боковых поверхностях КМЦ. Таким образом, у пациентов с ГКМП Сх43+-контакты обеспечивали взаимодействие по типу «сторона к стороне» между соседними КМЦ. Суммарная протяжённость Сх43+-боковых контактов у пациентов с ГКМП составила 16,5 [10, 5; 26, 1] мкм, относительная их протяжённость — 9,7 [7, 7; 14, 7]% (рис. 2, а, b). Эти показатели перераспределения щелевых контактов из вставочных дисков на боковые поверхности КМЦ статистически значимо превышали данные контрольной группы (p <0,05). Относительная протяжённость Сх43+-щелевых контактов у пациентов с ГКМП коррелировала с увеличением диаметра КМЦ (r=0,60; pS=0,000002) и длины КМЦ (r=0,50; pS=0,00004) и низким содержанием в них миофибрилл (r=–0,40; pS=0,001) и обратно коррелировала с возрастом больных (r=–0,26; pS=0,037) (рис. 2, c). По данным эхокардиографического обследования, латеральное положение щелевых контактов было характерно для пациентов с наиболее тяжёлым функциональным состоянием сердца: утолщённой МЖП (r=0,38; pS=0,004), уменьшенным КДО ЛЖ (r=–0,28; pS=0,036) (рис. 2, d) и высоким градиентом давления на митральном клапане (r=0,78; pS=0,004).

На ультраструктурном уровне продемонстрировано, что у пациентов с ГКМП в зрелом вставочном диске КМЦ щелевые контакты располагались на продольных частях вставочного диска (см. рис. 1, d). В миокарде 28,1% взрослых пациентов с ГКМП обнаружены зоны локального расхождения мембран вставочного диска КМЦ на его продольных участках (см. рис. 1, e), по-видимому, связанные с дефектом щелевых контактов или перемещением их на боковые поверхности КМЦ. Кроме того, в саркоплазме КМЦ зарегистрированы кольцевые структуры, образованные за счёт инвагинации участков латеральной мембраны КМЦ, содержащих щелевые контакты (см. рис. 1, f). Подобные изменения локализации и структуры щелевых контактов во вставочных дисках, по-видимому, могут приводить к нарушению как механического, так и электрического сопряжения соседних КМЦ.

Дополнительные результаты исследования

Контрольная группа. Диаметр КМЦ контрольной группы составил 13,4 [12, 6; 16, 3] мкм, длина КМЦ — 63,3 [57, 6; 68, 5] мкм. Содержание миофибрилл в КМЦ не коррелировало с возрастом. Доля КМЦ с МФ-2 и МФ-3 (75% и 16%) возрастала, а доля КМЦ с МФ-1 (8%) снижалась по мере увеличения диаметра клеток.

Пациенты с ГКМП. Диаметр КМЦ пациентов с ГКМП составил 21,4 [18, 7; 25, 9] мкм, длина КМЦ — 79,9 [69, 1; 91, 9] мкм. У пациентов с ГКМП КМЦ с умеренной и выраженной утратой миофибрилл (МФ-1 и МФ-0) составили 20,3% и 2,2% КМЦ соответственно.

ОБСУЖДЕНИЕ

Резюме основного результата исследования

Проведено иммуногистохимическое выявление Сх43-содержащих щелевых контактов и электронно-микроскопическое исследование щелевых контактов в КМЦ МЖП, морфометрическое исследование миокарда МЖП. В КМЦ МЖП контрольных пациентов щелевые клеточные контакты преимущественно локализованы во вставочных дисках КМЦ. В КМЦ пациентов с ГКМП отмечено ремоделирование Сх43+-щелевых контактов с перераспределением их из вставочных дисков на боковые поверхности КМЦ, которое происходило статистически значимо чаще и занимало большую площадь поверхности КМЦ у пациентов с ГКМП, чем в контрольной группе.

Обсуждение основного результата исследования

В процессе онтогенетического развития плотность расположения и локализация щелевых контактов в КМЦ претерпевают существенные изменения: в неонатальных КМЦ Сх43+-щелевые контакты располагаются по всей поверхности КМЦ, по мере формирования вставочных дисков между миоцитами начинается перемещение щелевых контактов к поперечным концам клетки во вставочные диски [3]. Локализация Cx43+-щелевых контактов во вставочных дисках является одним из критериев достижения КМЦ дифференцированного состояния. Отсутствие в КМЦ пациентов контрольной группы корреляции между плотностью Cx43+-щелевых контактов на боковых поверхностях КМЦ, размером КМЦ и содержанием в них миофибрилл подтверждает завершение дифференцировки КМЦ контрольной группы. В свою очередь, выраженность относительной протяжённости Сх43+-щелевых контактов на боковых поверхностях КМЦ свидетельствует о незаконченной дифференцировке КМЦ или их частичной дедифференцировке при сердечно-сосудистой патологии.

При ГКМП ремоделирование Сх43+-щелевых контактов отмечено в миокарде МЖП у наиболее тяжёлых, по данным эхокардиографического обследования, пациентов — с утолщённой МЖП, небольшим КДО ЛЖ и высоким градиентом давления на митральном клапане. Важно отметить, что локализация Сх43+-контактов на боковых поверхностях КМЦ чаще встречается в гипертрофированных миоцитах с низким содержанием миофибрилл и недостаточной дифференцировкой вставочных дисков. Можно предположить, что гипертрофия КМЦ МЖП в сочетании с незрелостью сократительного аппарата и нарушением распределения Сх43+-щелевых контактов является причиной частых эпизодов нарушения ритма сердца. Известно, что у 66% больных с ГКМП на ЭКГ регистрируются нарушения ритма сердца, в том числе, желудочковая экстрасистолия, атриовентрикулярная блокада и фибрилляция предсердий [12], требующие имплантации кардиостимулятора. Подобная аритмогенная перестройка миокарда у пациентов с ГКМП часто сопровождается значительным фиброзированием интерстициальной ткани. Максимальный объём фиброзно-изменённого миокарда зарегистрирован в группе пациентов с ГКМП и фибрилляцией предсердий, как показано методом магнитно-резонансной томографии сердца с ЭКГ-синхронизацией до и после контрастирования препаратом, содержащим гадолиний [12].

Считается, что в гипертрофированном миокарде изменение топографии щелевых контактов, ответственных за электромеханическое сопряжение соседних КМЦ, необходимо для увеличения общей площади и количества контактов, в пересчёте на один КМЦ [5]. У пациентов с ГКМП относительная протяжённость расположенных на боковых сторонах КМЦ Сх43+-контактов выше, чем в контрольной группе, что, по-видимому, отражает снижение дифференцировки КМЦ и является признаком неспецифической компенсаторно-приспособительной перестройки миокарда, работающего в условиях перегрузки. Подобные изменения описаны в миокарде ЛЖ больных ИБС и ГКМП [7], стенозом аортального клапана и регургитацией на митральном клапане [13]. Кроме того, у пациентов с сердечно-сосудистой патологией и нарушениями ритма выявлено уменьшение количества Сх43+-щелевых контактов [8].

Результаты экспериментальных исследований экспрессии и локализации Сх43 в миокарде продемонстрировали перемещение Cх43+-щелевых контактов на боковые поверхности КМЦ и снижение экспрессии Сх43 более чем на 40% по сравнению с контролем при разных вариантах сердечно-сосудистой патологии [9, 10]. Например, сходную картину латерального расположения Cx43+-щелевых контактов наблюдали у крыс с экспериментально индуцированной лёгочной гипертензией и гипертрофией миокарда ПЖ и ЛЖ [4], в миокарде ЛЖ собак с аритмогенной сердечной недостаточностью [14]. Кроме того, C.M. Ripplinger и соавт. продемонстрировали изменение плотности Сх43+-щелевых контактов по сравнению с контролем в миокарде кроликов — носителей мутаций генов, специфических для ГКМП (сердечного тропонина I cTnI146Gly и тяжёлой цепи β-миозина β-MyHC-Q403) [15]. Приведённые данные литературы подтверждают закономерный характер ремоделирования Сх43+-щелевых контактов в миокарде пациентов и экспериментальных животных с разными формами сердечно-сосудистой патологии. Эти изменения являются одним из стереотипных проявлений перестройки морфологии КМЦ и, очевидно, связаны с разной степенью дифференцировки КМЦ.

Ограничения исследования

Ограничением исследования является невозможность изучения ультраструктуры щелевых контактов в КМЦ интактного миокарда группы сравнения, обусловленная необходимостью быстрой фиксации материала для электронно-микроскопического исследования, которая невозможна в аутопсийном материале.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в КМЦ пациентов с ГКМП ремоделирование Сх43+-щелевых контактов более выражено по сравнению с контрольным миокардом. Для миокарда МЖП пациентов с ГКМП характерно латеральное расположение Сх43+-щелевых контактов в КМЦ, которое встречается чаще в гипертрофированных КМЦ с частичной утратой миофибрилл и коррелирует с утолщением МЖП, уменьшением объёма полости ЛЖ, высоким градиентом давления на митральном клапане.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Исследование проведено в рамках государственного задания № 123030700104-3.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Т.В. Сухачева — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста; Р.А. Серов — концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста; Н.В. Низяева — концепция и дизайн исследования, редактирование текста; А.А. Ахметшина — обработка материала; Л.А. Бокерия — концепция и дизайн исследования, сбор материала.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This work was conducted within the framework of state assignment No. 123030700104-3.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. T.V. Sukhacheva — concept and design of the study, collection and processing of material, statistical processing of data, writing of the text; R.A. Serov — concept and design of the study, writing and editing of the text; N.V. Nizyaeva — concept and design of the study, editing of the text; A.A. Akhmetshina — processing of material; L.A. Bockeria — concept and design of the study, collection of material.

×

About the authors

Tatiana V. Sukhacheva

Bakulev Center for Cardiovascular Surgery of the Russian Ministry of Health; Petrovsky National Research Centre of Surgery

Author for correspondence.
Email: sukhachevat@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6127-8688
SPIN-code: 9948-1550

MD, Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Roman A. Serov

Bakulev Center for Cardiovascular Surgery of the Russian Ministry of Health

Email: raserov@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0002-7962-7273
SPIN-code: 7946-0329

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Natalya V. Nizyaeva

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: niziaeva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5592-5690
SPIN-code: 9893-2630

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Alina A. Akhmetshina

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: malina.alina2001@gmail.ru
ORCID iD: 0009-0005-6366-6031
Russian Federation, Moscow

Leo A. Bockeria

Bakulev Center for Cardiovascular Surgery of the Russian Ministry of Health

Email: leoan@bakulev.ru
ORCID iD: 0000-0002-6180-2619
SPIN-code: 9608-1278

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Moscow

References

  1. Boengler K, Rohrbach S, Weissmann N, Schulz R. Importance of Cx43 for right ventricular function. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(3):987. doi: 10.3390/ijms22030987
  2. Zhang M, Wang ZZ, Chen NH. Connexin 43 phosphorylation: implications in multiple diseases. Molecules. 2023;28(13):4914. doi: 10.3390/molecules28134914
  3. Takeuchi S, Akita T, Takagishi Y, et al. Disorganization of gap junction distribution in dilated atria of patients with chronic atrial fibrillation. Circulation Journal. 2006;70(5):575–582. doi: 10.1253/circj.70.575
  4. Szeiffova Bacova B, Andelova K, Sykora M, et al. Distinct cardiac connexin-43 expression in hypertrophied and atrophied myocardium may impact the vulnerability of the heart to malignant arrhythmias. A pilot study. Physiological Research. 2023;72 Suppl. 1:S37–S45. doi: 10.33549/physiolres.935025
  5. Fry CH, Gray RP, Dhillon PS, et al. Architectural correlates of myocardial conduction: changes to the topography of cellular coupling, intracellular conductance, and action potential propagation with hypertrophy in Guinea-pig ventricular myocardium. Circulation Arrhythmia and Electrophysiology. 2014;7(6):1198–1204. doi: 10.1161/CIRCEP.114.001471
  6. Sepp R, Severs NJ, Gourdie RG. Altered patterns of cardiac intercellular junction distribution in hypertrophic cardiomyopathy. Heart. 1996;76(5):412–417. doi: 10.1136/hrt.76.5.412
  7. Kostin S, Rieger M, Dammer S, et al. Gap junction remodeling and altered connexin43 expression in the failing human heart. Molecular and Cellular Biochemistry. 2003;242(1-2):135–144.
  8. Noorman M, Hakim S, Kessler E, et al. Remodeling of the cardiac sodium channel, connexin43, and plakoglobin at the intercalated disk in patients with arrhythmogenic cardiomyopathy. Heart Rhythm. 2013;10(3):412–419. doi: 10.1016/j.hrthm.2012.11.018
  9. Hesketh GG, Shah MH, Halperin VL, et al. Ultrastructure and regulation of lateralized connexin43 in the failing heart. Circulation Research. 2010;106(6):1153–1163. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.108.182147
  10. Yan J, Killingsworth C, Walcott G, et al. Molecular remodeling of Cx43, but not structural remodeling, promotes arrhythmias in an arrhythmogenic canine model of nonischemic heart failure. Journal of molecular and cellular cardiology. 2021;158:72–81. doi: 10.1016/j.yjmcc.2021.05.012
  11. Bockeria LA, Borisov KV, Sinev AF. Original’nyj sposob hirurgicheskogo lecheniya gipertroficheskoj obstruktivnoj kardiomiopatii. Grudnaya i Serdechno-Sosudistaya Khirurgiya. 1998;(1):4–10. (In Russ.). EDN: RWWCWT
  12. Darij OYu, Aleksandrova SA, Malenkov DA, et al. Magnetic resonance imaging in patients with hypertrophic cardiomyopathy associated with life-threatening arrhythmias. The Bulletin of Bakoulev Center Cardiovascular Diseases. 2019;20(9-10):771–782. doi: 10.24022/1810-0694-2019-20-9-10-771-782
  13. Vetter C, Zweifel M, Zuppinger C, et al. Connexin 43 expression in human hypertrophied heart due to pressure and volume overload. Physiological Research. 2010;59(1):35–42. doi: 10.33549/physiolres.931654
  14. Poelzing S, Rosenbaum DS. Altered connexin43 expression produces arrhythmia substrate in heart failure. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 2004;287(4):H1762–1770. doi: 10.1152/ajpheart.00346.2004
  15. Ripplinger CM, Li W, Hadley J, et al. Enhanced transmural fiber rotation and connexin 43 heterogeneity are associated with an increased upper limit of vulnerability in a transgenic rabbit model of human hypertrophic cardiomyopathy. Circulation Research. 2007;101(10):1049–1057. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.107.161240

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Gap junctions in cardiomyocytes of the interventricular septum of patients with hypertrophic cardiomyopathy: a — Cx43+-gap junctions in the intercalated discs of the cardiomyocytes. Control group. A 54-year-old patient; b — polygonal cardiomyocytes. Multiple additional intercalated discs containing Cx43+-gap junctions on the lateral surfaces of the cardiomyocytes. A 27-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; c — cardiomyocytes with pronounced loss of myofibrils. Cx43+-gap junctions (arrows) are diffusely located over the entire surface of the cardiomyocytes. A 44-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; d — gap junction (arrows) on the longitudinal section of the intercalated disc of the cardiomyocytes. A 58-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; e — areas of local divergence of longitudinal parts of the intercalated disc of the cardiomyocytes (arrows). A 59-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy; f — annular areas of membrane invaginations on the lateral surfaces of the myocyte containing gap junctions (arrow), lipofuscin granules. A 39-year-old patient with hypertrophic cardiomyopathy. a–c — immunoperoxidase reaction, antibodies to Cx43; d–f — electron micrographs

Download (407KB)
3. Fig. 2. Total (a) and relative (b) length of Cx43+ gap junctions in the cardiomyocytes of patients with hypertrophic cardiomyopathy. Correlations of the relative length of Cx43+ gap junctions in the cardiomyocytes of patients with hypertrophic cardiomyopathy with the cardiomyocytes diameter and the age of patients (c, r=0.60; p <0.0001 and r=–0.26; p=0.038) and the interventricular septum thickness and left ventricular end-diastolic volume (d, r=0.38; p=0.004 and r=–0.28; p=0.036)

Download (264KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.