Половой диморфизм возрастных изменений экспрессии α, β и δ субъединиц АТФ-синтазы в аорте и сердце крыс: их потенциальное влияние на сократительную функцию

Аннотация

Старение является важнейшим фактором риска развития сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний, приводящих к ухудшению качества жизни и высокой смертности во всем мире. По мере старения населения эта ситуация с годами будет только ухудшаться. Возраст-ассоциированное снижение функции митохондрий напрямую связано с развитием фенотипа клеточного старения. Цель исследования – оценить половые особенности ранних возрастных изменений экспрессии генов α, β и δ субъединиц каталитического F₁ домена АТФ-синтазы в аорте и сердце крыс и их потенциальное влияние на сократительную функцию сосудов.

Методика. Эксперименты проводили на крысах самцах и самках породы Wistar в возрасте 4 и 18 мес. Силу сокращения грудного отдела аорты измеряли в изометрическом режиме, экспрессию генов оценивали при помощи ПЦР анализа. Ингибиторный анализ проводили с помощью олигомицина А (ингибитор АТФ-синтазы) и глибенкламида (блокатор К_АТФ каналов).

Результаты. Установлено, что в сердце возрастных самцов увеличивается экспрессия генов Atp5f1a и Atp5f1d, соответственно α и δ субъединиц каталитического F₁ домена. В стареющем сердце самок наиболее значимые возрастные изменения экспрессии генов Atp5f1a, Atp5f1b и Atp5f1d субъединиц F₁ домена выявлены в левом предсердии, что принципиально отличалось от аналогичных показателей в левом предсердии самцов (снижение вместо повышения). Уменьшение экспрессии гена Atp5f1b каталитической β субъединицы АТФ-синтазы выявлено и в левом желудочке крыс самок. В аорте возрастных крыс обоего пола обнаружено снижение экспрессии генов α и β субъединиц каталитической головки F₁ и δ субъединицы центрального стержня АТФ-синтазы. Показано, что подавление активности АТФ-синтазы с помощью ингибитора олигомицина А приводило к ослаблению силы сокращения изолированных колец аорты под воздействием серотонина (5HT) у молодых и старых крыс. Этот эффект не был обусловлен активацией К_АТФ каналов, поскольку блокатор глибенкламид не оказывал влияния на 5HT-индуцированную реакцию сосудов в ответ на воздействие олигомицина А.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о ранних возрастных изменениях экспрессии генов субъединиц каталитического F₁ домена АТФ-синтазы в магистральных сосудах и сердце. Выявленные половые различия в экспрессии генов позволяют предположить, что на ранних этапах старения наиболее значимое снижение синтеза АТФ возникает в сердце крыс-самок, что указывает на вероятность формирования ранних ишемических нарушений. Предположено, что высокий уровень экспрессии α субъединицы каталитического F₁ домена в стареющем сердце самцов может выступать в качестве компенсаторного механизма для обеспечения возросших потребностей в АТФ. Значительное снижение экспрессии α и β субъединиц F₁ домена в аорте возрастных крыс может негативно повлиять на процессы окислительного фосфорилирования и, как следствие, на регуляцию сосудистого тонуса.