Les effets distincts des différents degrés d’hypothermie sur la protection myocardique n’ont pas été soigneusement évalués. L’objectif de la présente étude était de quantifier les niveaux de mort cellulaire à la suite de différents traitements d’hypothermie dans un modèle humain à base de cardiomyocytes, jetant les bases d’une recherche moléculaire approfondie future.
Le dysfonctionnement myocardique ischémie/reperfusion-dérivé est un scénario clinique commun dans les patients après chirurgie cardiaque. En particulier, la sensibilité des cardiomyocytes aux lésions ischémiques est plus élevée que celle des autres populations cellulaires. À l’heure actuelle, l’hypothermie offre une protection considérable contre une insulte ischémique attendue. Cependant, les investigations sur les changements moléculaires induits par l’hypothermie complexes restent limitées. Par conséquent, il est essentiel d’identifier une condition de culture semblable aux conditions in vivo qui peuvent induire des dommages semblables à ceux observés dans l’état clinique d’une manière reproductible. Pour imiter les conditions ischémiques in vitro, les cellules de ces modèles ont été traitées par privation d’oxygène/glucose (OGD). En outre, nous avons appliqué un protocole standard de température de temps utilisé pendant la chirurgie cardiaque. En outre, nous proposons une approche pour employer une méthode simple mais complète pour l’analyse quantitative des dommages myocardiaux. Les niveaux d’apoptose et d’expression des protéines associées à l’apoptose ont été évalués par cytométrie du débit et à l’aide d’un kit ELISA. Dans ce modèle, nous avons testé une hypothèse concernant les effets de différentes conditions de température sur l’apoptose cardiomyocyte in vitro. La fiabilité de ce modèle dépend d’un contrôle strict de la température, de procédures expérimentales contrôlables et de résultats expérimentaux stables. En outre, ce modèle peut être utilisé pour étudier le mécanisme moléculaire de la cardioprotection hypothermique, qui peut avoir des implications importantes pour le développement de thérapies complémentaires pour une utilisation avec hypothermie.
Le dysfonctionnement myocardique ischémique/reperfusion-dérivé est un scénario clinique commun dans les patients après chirurgiecardiaque 1,2. Pendant la perfusion de faible débit nonpulsatile et les périodes d’arrestation circulatoire totale, des dommages impliquant tous les types de cellules cardiaques se produisent toujours. En particulier, la sensibilité des cardiomyocytes aux lésions ischémiques est plus élevée que celle des autres populations cellulaires. À l’heure actuelle, l’hypothermie thérapeutique (TH) offre une protection substantielle contre une insulte ischémique prévue chez les patientssubissant une chirurgie cardiaque 3,4. Th est défini comme une température corporelle centrale de 14-34 °C, bien qu’il n’existe aucun consensus concernant une définition du refroidissement pendant lachirurgie cardiaque 5,6,7. En 2013, un groupe international d’experts a proposé un système de déclaration normalisé pour classer diverses plages de température d’arrestation circulatoire hypothermique systémique8. Sur la base d’études d’électroencéphalographie et de métabolisme du cerveau, ils ont divisé l’hypothermie en quatre niveaux : hypothermie profonde (≤ 14 °C), hypothermie profonde (14,1-20 °C), hypothermie modérée (20,1-28 °C) et hypothermie légère (28,1-34 °C). Le consensus des experts a fourni une classification claire et uniforme, permettant aux études d’être plus comparables et d’obtenir des résultats plus pertinents sur le plan clinique. Cette protection offerte par TH est basée sur sa capacité à réduire l’activité métabolique des cellules, limitant encore leur taux de consommation de phosphates à haute énergie9,10. Cependant, le rôle du TH dans la protection myocardique est controversé et peut avoir des effets multiples selon le degré d’hypothermie.
Myocardial I/ R est bien connu pour être accompagné d’une augmentation de l’apoptisiscellulaire 11. Des rapports récents ont observé que la mort programmée de cardiomyocyte augmente pendant la chirurgie à coeur ouvert, et peut coïncider avec la nécrose, augmentant de ce fait le nombre de cellules myocardiquesmortes 12. Par conséquent, la réduction de l’apoptose cardiomyocyte est une approche thérapeutique utile dans la pratique clinique. Dans le modèle atrial de cardiomyocyte de HL-1 de souris, l’hypothermie thérapeutique s’est montrée pour réduire la libération mitochondrique du c cytochrome et du facteur apoptosis-induisant (AIF) pendant la reperfusion13. Cependant, l’effet de la température dans la régulation de l’apoptose est controversé et semble dépendre du degré d’hypothermie. Cooper et ses collègues ont observé que par rapport à un groupe de contrôle cardiopulmonaire normothermique de déviation, le taux d’apoptose du tissu myocardique des porcs avec l’arrêt circulatoire hypothermique profond aété augmenté 14. En outre, les résultats de certaines études ont suggéré que l’hypothermie profonde peut activer la voie de l’apoptose, tandis que l’hypothermie moins agressive semble inhiber lavoie 12,15,16. La raison de ce résultat peut être due à des effets confusionnels associés à des lésions ischémiques et un manque de compréhension des mécanismes par lesquels la température affecte le tissu myocardique. Par conséquent, les limites de température auxquelles l’apoptose est améliorée ou atténuée doivent être définies avec précision.
Pour mieux comprendre les mécanismes associés à l’efficacité de l’hypothermie et fournir une base rationnelle pour sa mise en œuvre chez l’homme, il est essentiel d’identifier une condition de culture similaire aux conditions in vivo qui peuvent produire des dommages similaires à ceux observés pour la condition clinique d’une manière reproductible. Une étape essentielle vers la réalisation de cet objectif est d’établir les conditions optimales pour induire l’apoptose cardiomyocyte. En conséquence, dans la présente étude, nous avons exploré les détails méthodologiques concernant les expériences de privation d’oxygène-glucose avec des cellules de culture, un modèle in vitro facile de l’ischémie-reperfusion. En outre, nous avons évalué l’effet de différents temps hypoxiques-ischémiques sur l’apoptose cardiomyocyte, et vérifié notre hypothèse concernant l’effet des différentes conditions de température sur l’apoptose cellulaire in vitro.
Les complexités des animaux intacts, y compris les interactions entre les différents types de cellules, empêchent souvent des études détaillées de composants spécifiques des lésions I/R. Par conséquent, il est nécessaire d’établir un modèle cellulaire in vitro qui peut refléter avec précision les changements moléculaires après l’ischémie in vivo. La recherche sur les modèles OGD a déjà étérapportée 13,22, et beaucoup de méthodes sophis…
The authors have nothing to disclose.
Ces travaux ont été financés en partie par la National Natural Science Foundation of China (81970265, 81900281,81700288), la China Postdoctoral Science Foundation (2019M651904); et le National Key Research and Development Program of China (2016YFC1101001, 2017YFC1308105).
Annexin V-FITC cell apoptosis detection kit | Bio-Technology,China | C1062M | |
Cardiac myocyte growth supplement | Sciencell,USA | 6252 | |
Caspase 3 activity assay kit | Bio-Technology,China | C1115 | |
Caspase 8 activity assay kit | Bio-Technology,China | C1151 | |
DMEM, no glucose | Gibco,USA | 11966025 | |
Dulbecco's modified eagle medium | Gibco,USA | 11960044 | |
Fetal bovine serum | Gibco,USA | 16140071 | |
Flow cytometry | CytoFLEX,USA | B49007AF | |
Human myocardial cells | BLUEFBIO,China | BFN60808678 | |
Mitochondrial membrane potential assay kit with JC-1 | Bio-Technology,China | C2006 | |
Penicillin/Streptomycin solution | Gibco,USA | 10378016 | |
Reactive oxygen species assay kit | Bio-Technology,China | S0033S | |
Three-gas incubator | Memmert,Germany | ICO50 | |
Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco,USA | 25200056 |