بررسی اثرات توأم پیوند میتوکندری و کوآنزیم Q10 بر مسیرهای پیامرسانی اتوفاژی و آپوپتوز در رتهای پیر مبتلا به آسیب ایسکمی/خونرسانی مجدد میوکارد
Evaluating the combinational effect of mitochondrial transplantation and co-enzyme Q10 on autophagy and apoptosis signaling pathways in aged rats with myocardial ischemia/reperfusion injury
مجریان: رضا بدل زاده
خلاصه روش اجرا: در این مطالعه از 60 سر رت نر پیر نژاد ویستار با سن (2 ± 24 ماه) و محدودهی وزنی (50 ± 450 گرم) استفاده خواهد شد. حیوانات بطور تصادفی به 5 گروه تقسیم میشوند. گروه پیر بدون I/R، گروه پیر +I/R ، گروه پیر + I/R + پیوند میتوکندری، گروه پیر + I/R + CoQ10، گروه پیر + I/R + پیوند میتوکندری + CoQ10. در هر گروه 12 رت مورد استفاده قرار خواهد گرفت که 6 رت برای مطالعات اندازهگیری سایز انفارکتوس و 6 تای دیگر برای سایر مطالعات در نظر گرفته شده است. همچنین تعداد حدود 10 رت نر جوان سالم با سن (1 ± 4 ماه) به عنوان دهندهی میتوکندری استفاده میشود. حیوانات پیر و جوان از یک مرکز خریداری میشوند و در شرایط آزمایشگاهی استاندارد حیوانخانهی دانشگاه علوم پزشکی تبریز با رعایت سیکل دوازده ساعت تاریکی و دوازده ساعت روشنایی و دسترسی آزادانه به آب و غذا و دمای 2 ± 24 درجهی سانتیگراد نگهداری میشوند. برای ایجاد مدل ایسکمی قلبی پس از بیهوش کردن حیوان با تزریق داخلصفاقی مخلوطی از کتامین (mg/kg 70) و زایلازین (10 mg/kg) و شیو کردن قفسهی سینه، به میز جراحی منتقل و فیکس میکنیم و هپارین (200 U/kg) بصورت داخلصفاقی تزریق میشود. با استفاده از آنژیوکت خاکستری و اتوسکوپ، حیوان اینتوبه شده و به ونتیلاتور متصل میگردد. در طول کار میزان اشباع اکسیژن خون شریانی بطور مستمر با دستگاه پالساکسیمتر مانیتور میشود. سپس قفسهی سینه در سمت چپ (فضای بیندندهای چهارم) برش داده میشود تا قلب در معرض دید مستقیم قرار بگیرد. پس از کنار زدن پریکارد، نخ سیلک ی0-6 از زیر شریان کرونری نزولی قدامی چپ (LAD) عبور داده میشود. سپس هر دو انتهای نخ از داخل تیوب نرمی عبور داده میشود. اعمال فشار بر تیوب منجر به القای ایسکمی موضعی و آزاد کردن آن سبب برقراری پرفیوژن مجدد میشود. در این دوره با بستن LAD به مدت 30 دقیقه ایسکمی القاء میشود. تأیید ایسکمی با استفاده از لید II ECG صورت میگیرد. پس از آن شریان LAD را باز کرده تا جریان خون برقرار شود. بعد از پایان یافتن جراحی و پرفیوژن مجدد، قفسهی سینه دوخته شده و لولهتراشه خارج شده و حیوان زیر اکسیژن خالص قرار میگیرد تا به هوش بیاید. سپس برای کاهش درد، بوپرونورفین (0/05 mg/kg) تزریق میشود و پماد تتراسایکلین به عنوان آنتیبیوتیک استفاده میشود. 24 ساعت پس از جراحی ایسکمی ریپرفیوژن، حیوان را بیهوش کرده و سپس قلب آن جهت انجام آزمایشات خارج میشود. از هموژن بافت قلب جهت اندازهگیری فاکتورهای مرتبط با اتوفاژی (Beclin1, LC3II/LC3I, p62, p- and) و آپوپتوز (Bcl-2, Bax and C-Caspase 3/Caspase3) توسط وسترنبلاتینگ استفاده میشود. برای بررسی آپوپتوز بافتی از تست TUNEL استفاده میشود. از نمونهی سرم برای اندازهگیری میزان کاردیوتروپونین I توسط کیت سنجش ایسکمی قلبی استفاده میشود. اندازهگیری عملکرد قلبی (EF, FS, LVIDs and LVIDd) توسط اکوکاردیوگرافی انجام میشود. اندازهگیری نسبت سایز ناحیهی انفارکت قلب به ناحیهی در معرض خطر با استفاده از رنگآمیزی اوانس بلو و triphenyltetrazolium chloride TTC و توسط computerized planimetry انجام میشود. در گروه های دریافتکنندهیCoQ10 ، قبل از ایجاد ایسکمی CoQ10 بصورت تک دوز (10 mg/kg) داخل صفاق تزریق میشود. در گروههایی که پیوند میتوکندری دارند قبل از برقراری مجدد جریان خون میتوکندریهای استخراج شده به مقدار تقریبی 106× 2 عدد در حجم یک میلیلیتر محلول کربس-رینگر به داخل بطن چپ تزریق میشود (52). روش جداسازی میتوکندری: از رتهای جوان سالم به عنوان دهندهی میتوکندری استفاده میشود. برای این کار ابتدا حیوان با تزریق داخل سفاقی مخلوطی از کتامین (60 mg/kg) و زایلازین (10 mg/kg) بیهوش شده و با استفاده از ست جراحی استریل قسمتی از عضلهی پکتورالیس ماژور آن برداشته خواهد شد. جداسازی میتوکندری با استفاده از Mitochondria Isolation Kits انجام میشود. همهی عملیات در 4 درجهی سانتیگراد انجام میشود. پس از برداشت بافت، آن را خرد و ریز کرده و در بافر ایزوله A قرار داده میشود و سپس بافت هموژنیزه میشود. بافت هموژن شده به مدت 3 دقیقه با دور 1300 × g سانتریفیوژ میگردد. سپس مایع رویی به مدت 10 دقیقه با دور 10000 × g سانتریفیوژ میشود تا میتوکندریها رسوب کنند. محلول رویی را دور ریخته و پلیت میتوکندری در بافر ایزوله B قرار داده میشود. برای تعیین غلظت و شمارش میتوکندری استخراج شده از هموسیتومتری استفاده میشود.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 67724 |
| عنوان فارسی طرح | بررسی اثرات توأم پیوند میتوکندری و کوآنزیم Q10 بر مسیرهای پیامرسانی اتوفاژی و آپوپتوز در رتهای پیر مبتلا به آسیب ایسکمی/خونرسانی مجدد میوکارد |
| عنوان لاتین طرح | Evaluating the combinational effect of mitochondrial transplantation and co-enzyme Q10 on autophagy and apoptosis signaling pathways in aged rats with myocardial ischemia/reperfusion injury |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | سلولهای بنیادی، مهندسی بافت و پزشکی بازساختی و زیست مواد |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | پسادکتری |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | با توجه به شیوع گستردهی بیماریهای ایسکمی قلبی و اهمیت درمان این بیماریها، انجام تحقیقات و مطالعات گسترده در این زمینه از اهمیت بسیاری برخوردار است. بنابراین یافتن یک استراتژی جدید که به همراه خونرسانی مجدد در جهت محافظت قلب بر علیه این پدیده استفاده شود بسیار ضروری به نظر میرسد. برای مقابله با ایسکمی قلبی و عوارض آن، شناخت عوامل و مسیرهای پیامرسان دخیل در آسیب I/R و مقابله با آنها ضروری است که از جملهی آنها میتوان به اتوفاژی و آپوپتوز اشاره کرد. خونرسانی مجدد فارماکولوژیک یا مکانیکی یک شریان کرونری مسدود، مؤثرترین روش درمانی برای ممانعت از آسیب بافت قلبی ناشی از ایسکمی میباشد. مشخص شده است که بیشتر داروها نظیر داروهای ضدلخته و ضدپلاکت دارای اثرات مطلوبی بر روی مدلهای آزمایشگاهی ایسکمی میباشند. با این حال حتی با مؤثرترین داروها در بسیاری از بیماران، افزایش اندازهی ناحیهی انفارکت و ریمدلینگ بطن چپ رخ داده است. علاوه بر این بسیاری از مداخلههای درمانی برای بیماریهای ایسکمیک نظیر جراحی بایپس شریان کرونری، آنژیوپلاستی و داروهای ترومبولایتیک ممکن است منجر به آسیب I/R شوند. بنابراین با وجود پیشرفتهای پزشکی گسترده، ایسکمی قلبی همچنان یکی از معضلات مهم بسیاری از جوامع بشری است. به همین منظور محققان در پی یافتن تدابیر درمانی جدید در درمان ایسکمی قلبی هستند. با توجه به اینکه اتوفاژی و آپوپتوز در پاتوفیزیولوژی آسیب I/R قلب نقش دارند، یافتن استراتژیهای جدید درمانی که از طریق هدف قرار دادن مسیرهای پیامرسانی اتوفاژی و آپوپتوز موجب محافظت قلب در برابر آسیب I/R شوند بسیار ضروری به نظر میرسد. اما مطالعات آزمایشگاهی عمدتاً در مدلهای حیوانی جوان و سالم، بدون در نظر گرفتن عوامل زمینهای و ریسکفاکتورهای بیماریهای قلبی-عروقی انجام شده است. این در حالی است که اکثر بیماران مبتلا به ایسکمی قلبی، پیر هستند و حضور سایر فاکتورهای مستعدکننده در فرد قابل توجه است که علاوه بر تشدید آسیب I/R، با درمانهای رایج آسیب I/R قلبی نیز مقابله کرده و تأثیر آنها را در کاهش سایز ناحیهی انفارکت و سایر متغیرهای قلبی به شدت کاهش میدهد. همچنین مطالعات در زمینهی پیری کم و تاکنون پاسخگوی بسیاری از سؤالات در زمینهی مکانیسمها و مسیرهای داخل سلولی و تأثیر عوامل مداخلهگر بر آنها نبوده است و لذا نیاز به تحقیقات بیشتر در این زمینه وجود دارد. بنابراین در این مطالعه با مدلسازی آسیب I/R میوکارد در رتهای پیر سعی شده است تا اثرات محافظتی پیوند میتوکندری و تجویز CoQ10 با تکیه بر نقش مسیرهای پیامرسانی اتوفاژی و آپوپتوز بررسی شود که تاکنون مطالعهای در این خصوص انجام نشده است. |
| اهداف اختصاصی | 1. تعیین اثر توأم و به تنهایی پیوند میتوکندری و CoQ10 بر عملکرد قلب رت‌های پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد 2. تعیین اثر توأم و به تنهایی پیوند میتوکندری و CoQ10 بر سایز ناحیه‌ی انفارکت رت‌های پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد 3. تعیین اثر توأم و به تنهایی پیوند میتوکندری و CoQ10 بر میزان کاردیوتروپونین I در رت‌های پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد تعیین اثر توأم و به تنهایی پیوند میتوکندری و CoQ10بر میزان بیان شاخص‌های اتوفاژی (Beclin1, LC3II/LC3I and p62) در رت‌های پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد 5. تعیین اثر توأم و به تنهایی پیوند میتوکندری و CoQ10 بر میزان بیان فاکتورهای مرتبط با آپوپتوز (Bcl-2, Bax and C-Caspase/Caspase 3) در رت‌های پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد 6. تعیین اثر توام و به تنهایی پیوند میتوکندری وCoQ10 بر میزان آپوپتوز بافتی در رت‌های پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد |
| چکیده انگلیسی طرح | Ischemic heart diseases (IHD) are one of the leading causes of mortality worldwide. In myocardial ischemia condition, complex pathological changes occur as a result of myocardial blood flow interruption, leading to the progressive and irreversible damage and eventually cell death. Although reperfusion of ischemic myocardium is necessary to salvage cardiomyocytes, but unfortunately it leads to further damages. Myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury leads to further complications such as decreased cardiac contractile function, endothelial dysfunction, arrhythmias, tissue edema, electrophysiological dysfunction and myocardial infarction (MI). Therefore, it is clinically important to find new strategies to reduce the complications of myocardial reperfusion injury. Aging is a multifunctional process, with many mechanisms contributing to functional decline in organs and tissues. Accumulation of damaged proteins and mitochondria is commonly observed in aged cells. In addition, production of ROS in various organs is progressively enhanced over the years, and oxidative stress accumulates during the aging process. Myocardial I/R damage is associated with increased apoptosis, decreased autophagy, damage and failure of mitochondria, as well as accumulation of damaged mitochondria. In addition, the aging process is associated with the accumulation of defective and damaged mitochondria. Based on the hypothesis that mitochondrial injury occurs during ischemia and persists during reperfusion to significantly compromise post-ischemic myocardial function and viability, the concept of mitochondrial transplantation at the time of reperfusion was proposed in the recent decade. This novel method has been shown to improve myocardial infarct severity, cellular viability, and ventricular function in many different animal models and preliminarily, in humans. In addition to mitochondrial transplantation, administration of stimulants or enhancers of mitochondrial function may also show beneficial effects. Co-enzyme Q10 (CoQ10), which binds to a site in the inner mitochondrial membrane that inhibits the mitochondrial permeability transition pore (MPTP), is a good enhancer of mitochondrial function. So the purpose of this study is evaluating the combinational effects of mitochondrial transplantation and CoQ10 on cardioprotection in aged rats with myocardial ischemia/reperfusion injury. Male aged Wistar rats (60 rats, weighing 450 ± 50 g) will randomly be divided into five groups: Sham, myocardial ischemia/reperfusion, mitochondrial transplantation receiving, CoQ10 receiving, and mitochondrial transplantation plus CoQ10 receiving groups. In groups with mitochondrial transplantation, the mitochondria extracted from the tissue of healthy young rats will be injected into the left ventricle (2 × 106 in 1 ml of Krebs-Ringer solution), before the onset of reperfusion. In groups receiving CoQ10, 10 mg/kg of CoQ10 well be injected intraperitoneally before the ischemia. MI/R will be induced by 30 min of left anterior descending coronary artery (LAD) ligation and 24 reperfusion. 24 h after surgery, serum levels of cardiotroponin-I (cTn-I), protein levels of Beclin1, microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3)II/LC3I, ubiquitin-binding protein p62 (p62), Bcl-2, Bax and C-Caspase 3/Caspase 3, tissue apoptosis, myocardial infarct size and function will be measured. |
| کلمات کلیدی | ایسکمی قلب: شرایطی است که طی آن جریان خون و اکسیژن میوکارد در اثر انسداد نسبی یا کامل رگهای تغذیهکنندهی میوکارد مختل میشود و میتواند منجر به مرگ سلولهای قلبی شود. آسیب ایسکمی/ریپرفیوژن: به مجموعهی آسیبهای ایجاد شده در دورهی ایسکمی و در دورهی ریپرفیوژن اطلاق میشود. اتوفاژی: از نظر لغوی به معنی خودخواری میباشد. اتوفاژی فرآیندی است که اغلب در سلولهای قلبی سالم جهت هضم پروتئینها و اندامکهای تجمعیافتهی داخل سلولی جهت برقراری هومئوستاز انرژی رخ میدهد. کوآنزیم Q10: یکی از اجزای زنجیرهی انتقال الکترون میتوکندریایی است. |
| ذینفعان نتایج طرح | در این مطالعه با مدلسازی آسیب I/R میوکارد در رتهای پیر سعی شده است تا به بررسی اثر محافظتی پیوند میتوکندری و تجویز CoQ10 در ممانعت از آسیب بیشتر I/R و نیز بهبودی عملکرد قلب در شرایط پیری پرداخته شود. نتایج این مطالعه میتواند راه را برای استفاده از استراتژیهای درمانی جدید در افراد پیر که مستعد بیماریهای ایسکمیک قلبی روشن کند. بنابراین مراکز تحقیقاتی و درمانی و نیز افراد پیر با بیماریهای ایسکمیک قلبی از یافتههای این طرح تحقیقاتی نفع خواهند برد. |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| رضا بدل زاده | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| بهناز مختاری | دانشجوی مالک پایان نامه |
| منوچهر سیدی وفایی | مشاور |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر درمانهای میتوکندری-محور سبب درمان مؤثر بیماری ایسکمی قلبی در پیری میشوندمتن خبر بیماری ایسکمیک قلبی یکی از مهمترین دلایل عمدهی مرگ و میر در جمعیت سالخورده به شمار میآید. پیوند میتوکندری سبب محافظت قلب در برابر ایسکمی میشود. در کنار پیوند میتوکندری، تجویز تقویتکنندهی عملکرد میتوکندری مانند کوآنزیمQ10 هم میتواند اثرات مفیدی داشته باشد. ما در این مطالعه دریافتیم که تجویز توأم کوآنزیمQ10 و پیوند میتوکندری منجر به کاهش آسیب قلب به دنبال ایسکمی در موشهای پیر میشود که تا حدی از طریق تعدیل اتوفاژی، آپوپتوز و پاسخ التهابی میباشد. از این رو، به نظر میرسد که گزینهی درمانی مناسبی برای کاهش آسیب قلب ایسکمیک در بیماران مسن باشد. |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر درمانهای میتوکندری-محور سبب درمان مؤثر بیماری ایسکمی قلبی در پیری میشوندمتن خبر بیماری ایسکمیک قلبی یکی از مهمترین دلایل عمدهی مرگ و میر در جمعیت سالخورده به شمار میآید. آسیب ایسکمی/خونرسانی مجدد (I/R) میوکارد در پیری با نارسایی میتوکندریها، اتوفاژی معیوب و افزایش آپوپتوز و پاسخ التهابی مرتبط است. پیوند میتوکندری سبب محافظت قلب در برابر آسیب I/R میشود. در کنار پیوند میتوکندری، تجویز تقویتکنندهی عملکرد میتوکندری مانند کوآنزیم Q10 (CoQ10) هم میتواند اثرات مفیدی داشته باشد. این مطالعه با هدف بررسی اثرات پیوند میتوکندری و CoQ10 بر محافظت قلبی در موشهای بزرگ آزمایشگاهی پیر مبتلا به آسیب I/R میوکارد طراحی شده است. تجویز توأم CoQ10 و پیوند میتوکندری سبب بهبود عملکرد میوکارد و کاهش سطح سرمی cTn-I شد. همچنین، این درمان ترکیبی سبب تعدیل فعالیت اتوفاژی، مهار آپوپتوز و کاهش سایتوکاینهای پیشالتهابی گردید. این رویکرد ترکیبی در مقایسه با گروههای دریافتکنندهی تکدرمانی، محافظت قلبی قابلتوجهی را القاء کرد. نتایج این مطالعه نشان داد که تجویز توأم CoQ10 و پیوند میتوکندری منجر به کاهش آسیب I/R میوکارد در موشهای پیر، تا حدی از طریق تعدیل اتوفاژی، آپوپتوز و پاسخ التهابی میگردد، از این رو، به نظر میرسد که از دست رفتن محافظت قلبی مرتبط با افزایش سن را جبران کند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
