2226-5988 2686-6749 Клиническая и экспериментальная морфология Clinical and Experimental Morphology ООО "Группа МДВ" 10.31088/CEM2024.13.2.44-52 Соотношение удельного объема коллагена I и III типа в миокарде левого желудочка преждевременно родившихся крыс Type I/III collagen ratio in the left ventricular myocardium of prematurely born rats Иванова Вера Владимировна Иванова Вера Владимировна Ivanova Vera V. ivvera92@rambler.ru 0000-0002-2530-1112 Серебрякова Ольга Николаевна Серебрякова Ольга Николаевна Serebryakova Olga N. cem.journal@mail.ru 0000-0002-2924-0724 Суходоло Ирина Владимировна Суходоло Ирина Владимировна Sukhodolo Irina V. cem.journal@mail.ru 0000-0001-9848-2068 Мильто Иван Васильевич Мильто Иван Васильевич Milto Ivan V. cem.journal@mail.ru 0000-0002-9764-4392 ФГБОУ ВО Сибирский государственный медицинский университет Минздрава России, Томск, Россия Siberian State Medical University, Tomsk, Russia ФГБОУ ВО Сибирский государственный медицинский университет Минздрава России, Томск, Россия; ФГБУН Северский биофизический научный центр ФМБА России, Северск, Россия Siberian State Medical University, Tomsk, Russia; Seversk Biophysical Research Center, Seversk, Russia 24 06 2024 13 2 44 52 13 04 2023 20 06 2023 16 05 2023

Введение . Соотношение коллагена I и III типа в строме миокарда играет ключевую роль в определении биомеханических свойств стенки сердца. Цель исследования – изучить соотношение удельного объема коллагена I и III типа стромы миокарда левого желудочка недоношенных крыс. Материалы и методы. Эксперимент проведен на 120 крысах Вистар обоего пола, из которых сформированы группы: доношенные животные, 22 суток гестации; преждевременно родившиеся животные, 21,5 суток и 21 сутки гестации. Гистологическим (по методу Массона) и иммуногистохимическими (выявление коллагена I и III типа) методами анализировали миокард левого желудочка доношенных и преждевременно родившихся крыс спустя 1, 1,5, 2 и 6 месяцев после рождения. Результаты. Преждевременное рождение приводит к развитию миокардиального фиброза, выраженность которого тем сильнее, чем больше степень недоношенности. Вследствие преждевременного рождения наблюдается ускорение темпов накопления коллагена I типа в миокарде левого желудочка. Начиная со 2-го месяца постнатального периода удельный объем коллагена I типа доношенных и преждевременно родившихся крыс не отличается. Увеличение удельного объема коллагена III типа в миокарде левого желудочка преждевременно родившихся крыс наблюдается до 6-го месяца постнатального периода. Преждевременное рождение крыс приводит к снижению соотношения коллагена I и III типа в миокарде левого желудочка на 2-м и 6-м месяцах постнатального периода. Заключение. Преждевременное рождение крыс приводит к адаптивному ремоделированию соединительной ткани миокарда левого желудочка, которое заключается в первоначальном (на 1–1,5 месяцах постнатального периода) увеличении удельного объема коллагена I типа и дальнейшем (до 6-го месяца постнатального периода) увеличении удельного объема коллагена III типа по сравнению с аналогичными параметрами миокарда доношенных животных. Снижение на 2-м и 6-м месяцах постнатального периода онтогенеза соотношения удельного объема коллагена I и III типа свидетельствует об изменении биомеханических свойств миокарда левого желудочка преждевременно родившихся крыс.

Introduction. Type I/III collagen ratio in the myocardium plays a key role in determining the biomechanical properties of the heart. The aim was to study type I/III collagen ratio of the myocardial stroma of the left ventricle in prematurely born rats. Materials and methods. The experiment included 120 Wistar rats of both sexes, which were divided into three groups. The control group included full-term animals (22 days of gestation), and groups 1 and 2 involved preterm animals (21.5 and 21 days of gestation, respectively). We used histological (Masson staining) and immunohistochemical (detection of type I and III collagens) methods to analyze the left ventricular myocardium in term and preterm rats on months 1, 1.5, 2, and 6 of the postnatal period. Results. Preterm birth leads to the development of myocardial fibrosis, whose severity correlates with the degree of prematurity. Due to preterm birth, the accumulation rate of type I collagen in the left ventricular myocardium accelerates. From month 2 of the postnatal period, the specific volume of type I collagen in term and preterm rats does not differ. An increase in the specific volume of type III collagen in the left ventricular myocardium in preterm rats is observed up to month 6 of the postnatal period. Preterm birth of rats results in decreased type I/III collagen ratio in the left ventricular myocardium in months 2 and 6 of the postnatal period. Conclusion. Preterm birth of rats leads to adaptive remodeling of the connective tissue of the left ventricular myocardium, which consists in the initial (1–1.5 months of the postnatal period) growth in the specific volume of type I collagen and further (up to month 6 of the postnatal period) increase in the specific volume of type III collagen, compared to the same parameters of the myocardium of full-term animals. The decrease in type I/III collagen ratio on months 2 and 6 of the postnatal period indicates a change in biomechanical properties of the left ventricular myocardium in prematurely born rats.

 Ключевые слова преждевременное рождение незрелость ремоделирование сердца миокардиальный фиброз коллаген I типа коллаген III типа Keywords preterm birth prematurity cardiac remodeling myocardial fibrosis type I collagen type III collagen Исследование выполнено в рамках государственного бюджетного финансирования. The study was carried out within the framework of state budget funding. Harrison MS, Goldenberg RL. Global burden of prematurity. Semin Fetal Neonatal Med. 2016;21(2):74–9. DOI: 10.1016/j.siny.2015.12.007. Скрипниченко Ю.П., Баранов И.И., Токова З.З. Статистика преждевременных родов. Проблемы репродукции. 2014;20(4):11–14. Доступно по адресу: https://elibrary.ru/item.asp?id=22320321 (получено 05.04.2023). Skripnichenko IuP, Baranov II, Tokova ZZ. Statistics of the preterm births. Russian Journal of Human Reproduction. 2014;20(4):11–14 (In Russ.). Available from: https://elibrary.ru/item.asp?id=22320321 (accessed 05.04.2023). Софронова Л.Н., Фёдорова Л.А., Кянксеп А.Н., Шеварева Е.А., Ялфимова Е.А. Поздние недоношенные — группа высокого риска ранних и отдалённых осложнений. Педиатрия. Журнал имени Г.Н. Сперанского. 2018;97(1):131–40. DOI: 10.24110/0031-403X-2018-97-1-131-140. Sofronova LN, Fedorova LA, Kyanksep AN, Shevareva EA, Yalfimova EA. Late preterm — a group of high risk of early and distant complications. Pediatria. Journal named after G.N. Speransky. 2018;97(1):131–40 (In Russ.). DOI: 10.24110/0031-403X-2018-97-1-131-140. Lewandowski AJ, Raman B, Bertagnolli M, Mohamed A, Williamson W, Pelado JL et al. Association of preterm birth with myocardial fibrosis and diastolic dysfunction in young adulthood. J Am Coll Cardiol. 2021;78(7):683–92. DOI: 10.1016/j.jacc.2021.05.053. Lê B, Dahl MJ, Albertine KH, Sutherland MR, Black MJ. Preterm birth with neonatal interventions accelerates collagen deposition in the left ventricle of lambs without affecting cardiomyocyte development. CJC Open. 2020;3(5):574–84. DOI: 10.1016/j.cjco.2020.12.017. Wittig C, Szulcek R. Extracellular matrix protein ratios in the human heart and vessels: how to distinguish pathological from physiological changes? Front Physiol. 2021;12:708656. DOI: 10.3389/fphys.2021.708656. Попов М.А., Шумаков Д.В., Гуревич Л.Е., Фёдоров Д.Н., Зыбин Д.И., Ашевская В.Е. и др. Оценка функциональных свойств гибернирующего миокарда. Клиническая и экспериментальная морфология. 2023;12(1):59–67. DOI: 10.31088/CEM2023.12.1.59-67. Popov MA, Shumakov DV, Gurevich LE, Fedorov DN, Zybin DI, Ashevskaya VE et al. The evaluation of hibernating myocardium function. Clinical and experimental morphology. 2023;12(1):59–67 (In Russ.). DOI: 10.31088/CEM2023.12.1.59-67. Иванова В.В., Мильто И.В., Серебрякова О.Н., Суходоло И.В. Влияние преждевременного рождения на развитие миокарда крыс в раннем постнатальном периоде онтогенеза. Цитология. 2021;63(5):442–8. DOI: 10.31857/S0041377121050060. Ivanova VV, Milto IV, Serebrjakova ON, Suhodolo IV. Influence of preterm birth on the rat myocardium development in the early postnatal period of ontogenesis. Tsitologiya. 2022;63(5):442–8 (In Russ.). DOI: 10.31857/S0041377121050060. Shynlova O, Kwong R, Lye SJ. Mechanical stretch regulates hypertrophic phenotype of the myometrium during pregnancy. Reproduction. 2010;139(1):247–53. DOI: 10.1530/REP-09-0260. Saito FH, Damasceno DC, Kempinas WG, Morceli G, Sinzato YK, Taylor KN et al. Repercussions of mild diabetes on pregnancy in Wistar rats and on the fetal development. Diabetol Metab Syndr. 2010;2(1):26. DOI: 10.1186/1758-5996-2-26. Dudley DJ, Branch DW, Edwin SS, Mitchell MD. Induction of preterm birth in mice by RU486. Biol Reprod. 1996;55(5):992–5. DOI: 10.1095/biolreprod55.5.992. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия: Руководство. Москва: Медицина, 1990. 384 с. Avtandilov GG. Medical morphometry: Guideline. Moscow: Medicine, 1990. 384 p. (In Russ.). Yelikar K, Deshpande S, Deshpande R, Lone D. Safety and efficacy of oral mifepristone in pre‑induction cervical ripening and induction of labour in prolonged pregnancy. J Obstet Gynaecol India. 2015;65(4):221–5. DOI: 10.1007/s13224-014-0584-6. Baev OR, Rumyantseva VP, Tysyachnyu OV, Kozlova OA, Sukhikh GT. Outcomes of mifepristone usage for cervical ripening and induction of labour in full‑term pregnancy. Randomized controlled trial. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2017;217:144–9. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2017.08.038. Ляличкина Н.А., Пешев Л.П. Эффективность подготовки шейки матки и индукции родов мифепристоном. Современные проблемы науки и образования. 2015;6:157. Доступно по адресу: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25389737 (получено 05.04.2023). Lyalichkina NA, Peshev LP. Efficiency of preparation the cervix and induction labor with mifepristone. Sovremennye problemy nauki i obrazovanija = Modern Problems of Science and Education. 2015;6:157 (In Russ.). Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25389737 (accessed 05.04.2023). Das R, Subedi N, Rajbhandari S, Gurung G. Efficacy and safety of oral mifepristone in induction of labour in prolonged pregnancy. J Kathmandu Med Coll. 2022;11(1):42–7. DOI: 10.3126/jkmc.v11i1.45493. Meschiari CA, Ero OK, Pan H, Finkel T, Lindsey ML. The impact of aging on cardiac extracellular matrix. Geroscience. 2017;39(1):7–18. DOI: 10.1007/s11357-017-9959-9. Cohn JN, Ferrari R, Sharpe N. Cardiac remodeling — concepts and clinical implications: A consensus paper from an international forum on cardiac remodeling. On behalf of an International Forum on Cardiac Remodeling. J Am Coll Cardiol. 2000;35(3):569–82. DOI: 10.1016/s0735-1097(99)00630-0. Benny M, Hernandez DR, Sharma M, Yousefi K, Kulandavelu S, Batlahally S et al. Neonatal hyperoxia exposure induces aortic biomechanical alterations and cardiac dysfunction in juvenile rats. Physiol Rep. 2020;8(1):e14334. DOI: 10.14814/phy2.14334. Bonamy AK, Martin H, Jörneskog G, Norman M. Lower skin capillary density, normal endothelial function and higher blood pressure in children born preterm. J Intern Med. 2007;262(6):635–42. DOI: 10.1111/j.1365-2796.2007.01868.x. Bashey RI, Martinez‑Hernandez A, Jimenez SA. Isolation, characterization, and localization of cardiac collagen type VI. Associations with other extracellular matrix components. Circ Res. 1992;70(5):1006–17. DOI: 10.1161/01.res.70.5.1006. Uchinaka A, Yoshida M, Tanaka K, Hamada Y, Mori S, Maeno Y et al. Overexpression of collagen type III in injured myocardium prevents cardiac systolic dysfunction by changing the balance of collagen distribution. J Thorac Cardiovasc Surg. 2018;156(1):217–226.e3. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2018.01.097. Collier P, Watson CJ, van Es MH, Phelan D, McGorrian C, Tolan M et al. Getting to the heart of cardiac remodeling; How collagen subtypes may contribute to phenotype. J Mol Cell Cardiol. 2012;52(1):148–53. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2011.10.002. Maragiannis D, Alvarez PA, Ghosn MG, Chin K, Hinojosa JJ, Buergler JM et al. Left ventricular function in patients with hypertrophic cardiomyopathy and its relation to myocardial fibrosis and exercise tolerance. Int J Cardiovasc Imaging. 2018;34(1):121–9. DOI: 10.1007/s10554-017-1214-z. Moreo A, Ambrosio G, De Chiara B, Pu M, Tran T, Mauri F et al. Influence of myocardial fibrosis on left ventricular diastolic function: non‑invasive assessment by cardiac magnetic resonance and echo. Circ Cardiovasc Imaging. 2009;2(6):437–43. DOI: 10.1161/CIRCIMAGING.108.838367. Nguyen MN, Kiriazis H, Gao XM, Du XJ. Cardiac fibrosis and arrhythmogenesis. Compr Physiol. 2017;7(3):1009–49. DOI: 10.1002/cphy.c160046. Dai Z, Aoki T, Fukumoto Y, Shimokawa H. Coronary perivascular fibrosis is associated with impairment of coronary blood flow in patients with non‑ischemic heart failure. J Cardiol. 2012;60(5):416–21. DOI: 10.1016/j.jjcc.2012.06.009. Ravichandran LV, Puvanakrishnan R. In vivo labeling studies on the biosynthesis and degradation of collagen in experimental myocardial infarction. Biochem Int. 1991;24(3):405–14. PMID: 1772419. Mukherjee D, Sen S. Alteration of collagen phenotypes in ischemic cardiomyopathy. J Clin Invest. 1991;88(4):1141–6. DOI: 10.1172/JCI115414. Soufen HN, Salemi VM, Aneas IM, Ramires FJ, Benício AM, Benvenuti LA et al. Collagen content, but not the ratios of collagen type III/I mRNAs, differs among hypertensive, alcoholic, and idiopathic dilated cardiomyopathy. Braz J Med Biol Res. 2008;41(12):1098–104. DOI: 10.1590/s0100-879x2008001200009.