Contents

Subcellular and molecular mechanisms of
heart failure development in  dilated cardiomyopathy

Sukoian G.V., Karsanov N.V.
N.V.Karsanov Republican Centre of Medical Biophysics and Introduction of 
New Biomedical technology, Tbilisi, Georgia

Key words: chronic  heart failure, dilated cardiomyopathy, toxi-allergic myocarditis, contraction-relaxation cycle, energy supply disturbanses

In the article we presented clinical and experimental data review in the literature and results of our own work aimed at evaluation of subcellular and molecular mechanisms involved in the development of chronic heart failure (CHF) in dilated cardiomyopathy (DC) and infectious myocarditis (IM). DC is a heterogeneous group of myocardial diseases characterized by cardiac dilatation, decreased contractility of the myocardium and congestive heart failure. It is known today that such pathologies as enteroviral infections, ischemia and gene mutations encoding sarcomeric and structural proteins essencial for generation and transmission of contractile forces inside cardiomypathy, may cause DC. However, the changes in gene loci do not always explain the development of familial hypertrophic cardiomyopathy.

Analyses of the subcellular and molecular mechanisms involved in the development of CHF in DC revealed pronounced affection of all the three systems - contractile protein, myofibrils, energy supply and Ca²⁺-transport systems - responsible for the contraction/relaxation cycle.

It was observed that in CHF, caused by DC and infectious-allergic myocarditis in men (data obtained from biopsy/autopsy material examination, and toxo-allergic myocarditis in experimental animals, the ability of contractile protein system to generate force and levels of ATP hydrolysis are significantly reduced. It is not less important that the drop in efficiency of energy transduction causes disorders in chemomechanic transduction process in the actomyosin ensemble of cardiomyocy miofibrils. In congestive heart failure, caused by DC and myocarditis disturbances in energy supply system and Ca-transport through cardiomyocyte membranes develop simultaneously with myofibril damage. These phenomena underlie the progression of CHF. The leading role in the functional disturbances of the energy supply system plays the release of nicotinamideadenindinucleotide (NAD) - the key co-factor of Crebs cicle dehydrogenase and glycolysis, and cytochrom-C - the enzyme of the mitochondrial electron-transport chain. Rapid depletion of intracellular NAD/ATP pools slows down glycolises rate and mitochondrial respiration, increases oxidative damage, eventually leading to cellular disfunction and necrosis. Besides, release of cytochrom-C from mitochondrial respiratory chain, stimulated by tissue hypoxia, triggers the apoptosis and transition of compensated HF to decompensated one.

 

Literature: 

1.        Бейгель Я.И. Вопросы военной терапии. –  Новосибирск, 1943, 81с.

2.        Галенко-Ярошевский П.А., Гацура В.В. Экспериментальные аспекты оптимизации фармакотерапии острой ишемии миокарда. – М.; Медицина, 2000, 383 с.

3.        Галенко-Ярошевский П.А., Чекман И.С., Горчакова Н.А. Очерки фармакологии средств метаболической терапии. – 2001. М., Медицина. 240с.

4.         Гацура В.В. Фармокологическая коррекция энергетического обмена ишемизированного миокарда. – 1993. М.; Медицина., 253 с.

5.           Кандрор В.И. Физиология кровообращения. Физиология сердца. – Л.; 1980.

6.          Капелько В.И. - Кардиология. - 1992. - № 4:71-74.

7.         Карсанов Н.В. Сократительные и саркоплазменные белки миокарда при недостаточности сердца и у практически здоровых людей.– Тбилиси.- 1963.- 151с.

8.          Карсанов Н.В. - Бюл. экспер. биол. - 1999. - 128. - № 10:124-140.

9.           Карсанов Н.В. - Вопр. биол. мед. и фарм. химии. - 1999. - № 2:13-16.

10.       Карсанов Н.В., Гогиашвили Л.Е., Селихова Е.В. - Вопр. мед. химии. - 1993. - №2:50-55.

11.       Карсанов Н.В., Джибгашвили И.К., Сукоян Г.В., и др. - Пат. физиол. - 1999. -  № 3 : 3 - 8.

12.       Карсанов Н.В., Капанадзе Р.В., Хайндрава Н.В. - Известия АН ГССР, сер. биол. - 1987. - № 13: 270-279.

13.       Карсанов, Н.В., Кипшидзе, Н.Н., Сукоян, Г.В. и др. - Экспер. клин. фармакол.- 1996. - № 3:28-33.

14.      Карсанов Н.В., Мелашвили Р.Н., Хугашвили З.Г.  и др. - Кардиология. - 1990. -№ 2 : 82-88.

15.      Карсанов, Н.В., Сукоян, Г.В., Яровая Е.В. и др. - Вопр. Наркол. - 1995. - № 4: 48-52.

16.      Карсанов Н.В., Сукоян Г.В., Татулашвили Д.Р. и др. - Вопр. наркол.- 1995. - № 3: 36-41.

17.      Карсанов Н.В., Сукоян Г.В., Татулашвили Д.Р. и др. - Кардиол. журн. - 2000. - № 6: 35-40.

18.      Карсанов Н.В., Хугашвили З.Г., Мамулашвили Л.Д. и др. - Кардиология. - 1984. - № 1:80-89.

19.      Ланг Г.Ф. Вопросы патологии кровообращения и клиники сердечно-сосудистых заболеваний. Л., 1936, 77с.

20.      Ланг Г.Ф. Болезни системы кровообращения. – М.: 1958, 149с.

21.      Леднев В.В. В кн.: Структурные основы и регуляция биологической подвижности, М.: Наука. - 1980. - C.221-270.

22.      Манойлов С.Е. В кн.: Лечебные препараты из крови и тканей. Л., 1974.

23.      Палеев Н.Р., Одинокова В.А., Гуревич М.А. и соавт. - Миокардиты. – М.; 1982, 270с.

24.      Палеев Н.Р., Санина Н.П. Пронина В.П. и др. - Клин. мед. - 1997. - № 4: 35-41.

25.      Палеев Н.Р., Санина Н.П., Палеев Ф.Н. и др. - Клин. мед. - 1998. - № 6: 21- 26.

26.      Парин Н.Р., Меерсон Ф.З. Очерки клинической физиологии кровообращения. – М., 1962.

27.      Саркисов Д.С. Очерки истории общей патологии. М., Медицина, 1993.

28.      Северин С.Е., Цейтлин ЛА. - В кн.: Метаболизм миокарда, М.; Медицина. - 1975. - с.249-259.

29.      Терещенко С.Н., Джаиани Н.А. - CONSILIUM Medicum. -2001. -№ 2: 3-9.

30.      Цинамзгвиришвили М.Д. - Сов. мед. - 1956а. - № 10: 9-19.

31.      Arrrell D.K., Neverova I., Van Eyk J.E. - Circ. Res. - 2001. - 88:763-773.

32.      Baandrup U.– Circulation. - 1981. - 63:1289-1298.

33.      Caulfield J.B., Wolkowicz P.E. - Heart Failure. - 1990. - 6:138-140.

34.      Chen Ju, Kubalak S.W., Minamisawa S., еt al. -  Circulation. - 1998. - 273:1252-1256.

35.      Clarke K., Willis R. - J. Mol. Cell. Cardiol. - 1987. - 19:1153-1160.

36.       Cody R.J.  - Am. J. Cardiol. - 1992. - 69:141G-149G.

37.       Cook S.A, Poole-Wilson P.A.  - Eur. Heart J. - 1999. - 20:1619-1629.

38.       Cox D., Matlib M.A. - Trends Pharmacol. Sci. - 1993. - 14:408-413.

39.       Dawson M.J., Gadian D.G., Wilkie D.R.  - Nature. - 1978. - 274:861-866.

40.       DiCarli M.F., Davidson M, Little R. -  Am. J. Cardiol. - 1994. -73:527-533.    

41.       Dipla K., Mattiello J.A., Margulies K.B, et al. - Circ. Res. - 1999. - 84:435-444.

42.       Dhalla A.K., Hill M.F, Singal P.K. -  J.Am.Coll Cardiol. 1996; 28:506-514.

43.       Dufour C., Dausse E., Fetler L. et al. - J. Mol. Cell. Cardiol., 1994, 26:1241-1247.

44.       Follath F. - J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1999. - 33(suppl3). - S31-S35.

45.       Fowles R.E., Mason J.W. Progr. Cardiovasc. Disease. - 1984. - 27:153-172.

46.       Gergel D., Cederbaum A.I. - Biochemistry. - 1996. - 35:16186-16194.

47.       Gibbs C.L., Chapman J. Am. - J. Phisiol. - 1985. - 249:H199-H206.

48.       Giesen J., Kammermeier H. J. - Mol. Cell Cardiol. - 1980. -  12:891-907.

49.       Guarnieri T., Lakatta E.G. - J. Clin. Invest. - 1990. -  85:1462-1467.

50.       Gwathmey J.K., Copelas L., MacKinnon R. et al. – Circ. Res. - 1987. - 61:70-76.

51.       Hakvoort T., Sprinkle J.R., Margoliash E. -Biochemistry.- 1990. -  87:4996-5000.

52.       Hardy F.J. - Hypertension. - 1983. - 5(Suppl.):66.

53.       Kamisago M., Sharma S.D., DePalma S.R., et al. - N. Engl. J. Med. - 2000. - 343:1688-1696.

54.       Kammermeier H., Schmidt P., Jungling E. - J. Mol. Cell Cardiol. - 1982. - 14:267-277.

55.       Karsanov N.V., Magaldadze V.A., Sukoyan G.V. et al. - J. Appl. Cardiol. - 1990. - 5:467-474.

56.       Katz A.M. - Eur Herat. J.  -  1995. - 16: 110-114.

57.       Kayalar C., Ord T., Testa M.P., et al. - PNAS. - 1996. - 93:2234-2240.

58.       Kipshidze N.N., Karsanov N.V., Guchua E.I. , Selikhova E.V. - Drugs Exp. Clin. Res. - 1978. - 4:127-136.

59.       Kipshidze N.N., Karsanov N.V., Chichinadze N.A. et al. - Meth. Find. Exp. Pharmacol. -1983. - 5:163-170.

60.       Kitsis R.N., Scheuer J. - Clin. Cardiol. - 1996. - 19:9-18.

61.       Kloner R., Braunwald E. - Cardiovasc. Res. - 1980. - 14:371-395.

62.       Kunkel B., Lapp H., Kober G. et al. - In: Cardiomyopathy and myocardial Biopsy (Eds. KaltenbachM., Loogen F., Olsen E.G.) Springer-Verlag Berlin Heidelberg. - 1978. - 271-283.

63.       La Vecchia L., Bedogni F., Bozzola L. et al. - Clin. Cardiol. - 1996.- 19:45-50.

64.       Liao R., Nascimben L., Friedrich J. et al. - Circ. Res.- 1996.- 78:893-902.

65.       Loppnow H., Werdan K., Reuter G., Fiad H-D. - European Cytokine Network. - 1998. - 9:675-680.

66.       Lowey S., Waller G.S, Trybus K. et al. - Nature. - 1993. - 365:454-456.

67.       Margossian S.S, Hatcher V.B., Taylor S. - Cardiovasc. Res. - 1993. - 27:216-221.

68.       Margossian S., White H., Caulfield J.B. et al. - Circulation.-1992.- 85:1720-1733.

69.       Manolio T.A., Baughman K.L., Rodeheffer R. et al. - Am. J. Cardiol. - 1992. - 69:1458-1466.

70.       Marin-Garcia J., Goldenthal M. Cardiovasc. Res. - 1994. - 28:456-463.

71.       Maron B.J, Spirito P., Green K. et al. – J. Am. Coll. Cardiol.- 1987. - 10:733-742.

72.       Matthews P.M., Williams S.R., Scymour A. Biochim. Biophys. Acta. - 1982. - 720:163-171.

73.       Mercadier, J., Hatem, S., Schwartz, K.  - Heart failure. - 1993. - 9: 112-120.

74.       Mercadier J.J., Lompre A.M., Due P. et al. - J. Clin. Invest. - 1990. - 85:305-309.

75.       Movssesian M.A., Schwinge R.H. Cardiovasc. Res. - 1998. - 37:352-359.

76.       Movssesian M.A., Bristow M.B., Krall J. Circ. Res. - 1989. - 65:1141-1144.

77.       Nakamura K., Kusuoka H., Ambrosio G. et al. - Am. J. Physiol. - 1993. - 264:H640-H678.

78.       Neubauer S., Horn M., Gramer M. et al. - Circulation. - 1997. - 96:2190-2196.

79.       Om A., Hess M. - Am. Heart J. - 1993. - 76: 685-689.

80.       Opie L.H. - Cardiovasc. Res. - 1992. - 26:721-733, 817-830.

81.       Opie L.H. - Medicographya Ischemic Heart Desease. - 1996. - 18:3-9.

82.       Reed J.C. - Cell. - 1997. - 91: 559-562.

83.       Schaper J., Hein S. - Heart Failure. - 1993. - 9:95-111.

84.       Skulachev V.P. FEBS Lett. - 1998. - 423:275-280.

85.       Smith T.W., Braunwald E. In heart disease: a textbook of cardiovascular medicine (ed. by Braunwald E.) 1980. -Р.509-570.

86.       Solaro R.J. - Circulation. - 1992. - 85:1945-1946.

87.       Sperelakis N. - Heart Failure. - 1990/91. - 6:212-220.

88.       Stypmann J., Glasser K., Roth W., et al. - PNAS. - 2002. - 99:6234-6239.

89.       Sussman M.A, Welch S., Gude N., et al. - Am. J. Pathol. - 1999. -155:2101-2113.

90.       Swynghedauw B., Schwarts K., Apstein C.- Am. J. Cardiol. - 1984. - 54:437-440.

91.       Van Handel P.J., Sandel W.R., Mole P.A. - Biochem. Biophys. Res. Comm., 1977. -   74:1213-1219.

92.       Vanoverschelde J., Janier M., Bakke J., et al. - Am. J. Physiol. - 1994. - 267:H1785-H1794.

93.       Vosberg H.P. - Hers, 1994, 19:75-83.

 

Contents