ОНКОЗ, АПОПТОЗ ТА АВТОФАГІЯ СЕРЦЕВИХ МІОЦИТІВ ПРИ КАРДІОМІОПАТІЯХ РІЗНОЇ ЕТІОЛОГІЇ: МОРФОЛОГІЧНА ДИФЕРЕНЦІАЦІЯ

О. Б. Батьківська; І. М. Кліщ

doi:10.11603/1811-2471.2023.v.i1.13616

Автор(и)

О. Б. Батьківська Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України
І. М. Кліщ Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України https://orcid.org/0000-0001-6226-4296

DOI:

https://doi.org/10.11603/1811-2471.2023.v.i1.13616

Ключові слова:

кардіоміопатія, клітинна смерть, онкоз, апоптоз, автофагія, морфологія

Анотація

РЕЗЮМЕ. Відомо, що кардіоміоцити мають обмежену здатність до регенерації, надмірна їх загибель шляхом онкозу, апоптозу або автофагії призводить до несприятливого ремоделювання серця.

Мета – аналіз сучасних досліджень з цього питання.

Результати. В огляді проаналізовано сучасні дослідження у напрямку клітинної смерті серцевих міоцитів при кардіоміопатіях різної етіології, детально описано морфологічні характеристики онкозу, апоптозу та автофагії на клітинному та субклітинному рівнях.

Висновки. З використанням бібліосистематичного та аналітичного методів було сформовано порівняльну таблицю, де виділено диференційні критерії та ознаки, що характерні для розглянутих у статті типів клітинної смерті кардіоміоцитів.

Біографія автора

І. М. Кліщ, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

д-р біол. н., проф., професор кафедри функціональної і лабораторної діагностики Тернопільського державного медичного університету імені І.Я. Горбачевського

http://pdcp.tdmu.edu.ua/english

Посилання

Whelan, R.S., Kaplinskiy, V., & Kitsis, R.N. (2010). Cell death in the pathogenesis of heart disease: mechanisms and significance. Annu Rev. Physiol., 72, 19-44. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.010908.163111

Orogo, A.M., & Gustafsson, A.B. (2013). Cell death in the myocardium: my heart won’t go on. IUBMB Life, 5(8), 651-656. DOI: https://doi.org/10.1002/iub.1180

Mishra, P.K., Adameova A., Hill, J.A., Baines, C.P., Kang, P.M., & Downey, J.M. (2019). Guidelines for evaluating myocardial cell death. Am. J. Physiol. - Hear Circ. Physiol., 317(5), H891-922. DOI: https://doi.org/10.1152/ajpheart.00259.2019

Grasl-Kraupp, B., Ruttkay-Nedecky, B., Koudelka, H., Bukowska, K., Bursch, W., & Schulte-Hermann, R. (1995). In situ detection of fragmented DNA (TUNEL assay) fails to discriminate among apoptosis, necrosis, and autolytic cell death: a cautionary note. Hepatology, 21(5),1465-1468. DOI: https://doi.org/10.1002/hep.1840210534

Buja, L.M., & Entman, M.L. (1998). Modes of myocardial cell injury and cell death in ischemic heart disease. Circulation. United States, 98, 1355-1357. DOI: https://doi.org/10.1161/01.CIR.98.14.1355

Freude, B., Masters, T.N., Kostin, S., Robicsek, F., & Schaper, J. (1998). Cardiomyocyte apoptosis in acute and chronic conditions. Basic Res. Cardiol., 93(2), 85-89. DOI: https://doi.org/10.1007/s003950050066

Buja, L.M., & Vela, D. (2008). Cardiomyocyte death and renewal in the normal and diseased heart. Cardiovasc. Pathol., 17(6), 349-374. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carpath.2008.02.004

Ohno, M., Takemura, G., Ohno, A., Misao, J., Hayakawa, Y., & Minatoguchi, S. (1998). “Apoptotic” myocytes in infarct area in rabbit hearts may be oncotic myocytes with DNA fragmentation analysis by immunogold electron microscopy combined with in situ nick end-labeling. Circulation, 98(14), 1422-430. DOI: https://doi.org/10.1161/01.CIR.98.14.1422

Saraste, A. (1999). Morphologic criteria and detection of apoptosis. Herz, 24(3), 189-195. DOI: https://doi.org/10.1007/BF03044961

Majno, G., & Joris, I. (1995). Apoptosis, oncosis, and necrosis. An overview of cell death. Am. J. Pathol., 146(1), 3-15.

Tumanovska, L.V., Dosenko, V.I., Nahibin V.S., Makohon N. V., & Moibenko O.O. (2004). Apoptotic, autophagic, and oncotic death of cardiomyocytes in anoxia-reoxygenation. Fiziol. Zh., 50(5), 11-18.

Takemura, G., Kato, S., Aoyama, T., Hayakawa, Y., Kanoh, M., & Maruyama, R. (2001). Characterization of ultrastructure and its relation with DNA fragmentation in Fas-induced apoptosis of cultured cardiac myocytes. J. Pathol., 193(4), 546-556. DOI: https://doi.org/10.1002/1096-9896(2000)9999:9999<::AID-PATH794>3.0.CO;2-L

Samejima, K., Toné, S., Kottke, T.J., Enari M., Sakahira H., & Cooke C.A. (1998). Transition from caspase-dependent to caspase-independent mechanisms at the onset of apoptotic execution. J. Cell Biol., 143(1), 225-239. DOI: https://doi.org/10.1083/jcb.143.1.225

Balvan, J., Krizova, A., Gumulec, J., Raudenska, M., Sladek, Z., & Sedlackova, M. (2015). Multimodal holographic microscopy: Distinction between apoptosis and oncosis. PLoS One., 10(3), 1-16. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121674

Schaper, J., Kostin, S., Hein, S., Elsässer, A., Arnon, E., & Zimmermann, R. (2002). Structural remodelling in heart failure. Exp. Clin. Cardiol., 7(2-3), 64-68.

Devaux, B., Scholz, D., Hirche, A., Klövekorn, W.P., & Schaper, J. (1997). Upregulation of cell adhesion molecules and the presence of low grade inflammation in human chronic heart failure. Eur. Heart J., 18(3),470-479. DOI: https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a015268

Kostin, S., Pool, L., Elsässer, A., Hein, S., Drexler, H.C.A., & Arnon, E. (2003). Myocytes die by multiple mechanisms in failing human hearts. Circ. Res., 92(7), 715-724. DOI: https://doi.org/10.1161/01.RES.0000067471.95890.5C

Lavandero, S., Troncoso, R., Rothermel, B.A., Martinet, W., Sadoshima, J., & Hill, J.A. (2013). Cardiovascular autophagy: concepts, controversies, and perspectives. Autophagy, 9(10),1455-1466. DOI: https://doi.org/10.4161/auto.25969

Lavandero, S., Chiong, M., Rothermel, B.A., & Hill, J.A. (2015). Autophagy in cardiovascular biology. J. Clin. Invest., 125(1), 55-64. DOI: https://doi.org/10.1172/JCI73943

Gatica, D., Chiong, M., Lavandero, S., & Klionsky, D.J. (2022). The role of autophagy in cardiovascular pathology. Cardiovasc. Res.,118(4), 934-950. DOI: https://doi.org/10.1093/cvr/cvab158

Kari, S., Subramanian, K., Altomonte, I.A., Murugesan, A., Yli-Harja, O., & Kandhavelu, M. (2022). Programmed cell death detection methods: a systematic review and a categorical comparison. Apoptosis [Internet], 27(7-8), 482-508. DOI: 10.1007/s10495-022-01735-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s10495-022-01735-y

Corsetti, G., Chen-Scarabelli, C., Romano, C., Pasini, E., Dioguardi, F.S., & Onorati, F. (2019). Autophagy and Oncosis/Necroptosis Are Enhanced in Cardiomyocytes from Heart Failure Patients. Med. Sci. Monit. Basic Res., 25, 33-44. DOI: https://doi.org/10.12659/MSMBR.913436

Gatica, D., Chiong, M., Lavandero, S., & Klionsky, D.J. (2015). Molecular mechanisms of autophagy in the cardiovascular system. Circ. Res., 116(3), 456-467. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.114.303788

Doran, J.P., Howie, A.J., Townend, J.N., & Bonser, R.S. (1996). Detection of myocardial infarction by immunohistological staining for C9 on formalin fixed, paraffin wax embedded sections. J. Clin. Pathol., 49(1), 34-37. DOI: https://doi.org/10.1136/jcp.49.1.34

Goswami, S.K., & Das, D.K. (2006). Autophagy in the myocardium: Dying for survival? Exp. Clin. Cardiol., 11(3), 183-188.

Edinger, A.L., & Thompson, C.B. (2004). Death by design: apoptosis, necrosis and autophagy. Curr. Opin. Cell Biol., 16(6), 663-669. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceb.2004.09.011

Zhang, J., Liu, D., Zhang, M., & Zhang, Y. (2019). Programmed necrosis in cardiomyocytes: mitochondria, death receptors and beyond. Br. J. Pharmacol., 176(22), 4319-4339. DOI: https://doi.org/10.1111/bph.14363

Trump, B.F., Berezesky, I.K., Chang, S.H., & Phelps, P.C. (1997). The pathways of cell death: oncosis, apoptosis, and necrosis. Toxicol. Pathol., 25(1), 82-88. DOI: https://doi.org/10.1177/019262339702500116

Weerasinghe, P., & Buja, L.M. (2012). Oncosis: an important non-apoptotic mode of cell death. Exp. Mol. Pathol., 93(3), 302-308. DOI: https://doi.org/10.1016/j.yexmp.2012.09.018

Maruyama, R., Takemura, G., Aoyama, T., Hayakawa, K., Koda, M., & Kawase, Y. (2001). Dynamic process of apoptosis in adult rat cardiomyocytes analyzed using 48-hour videomicroscopy and electron microscopy: Beating and rate are associated with the apoptotic process. Am. J. Pathol., 159(2), 683-691. DOI: https://doi.org/10.1016/S0002-9440(10)61739-7

Abbate, A., De Falco, M., Morales, C., Gelpi, R.J., Prisco, M., & De Luca, A. (2007). Electron microscopy characterization of cardiomyocyte apoptosis in ischemic heart disease. Int. J. Cardiol., 114(1),118-120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2005.11.025

Arbustini, E., Brega, A., & Narula, J. (2008). Ultrastructural definition of apoptosis in heart failure. Heart Fail. Rev., 13(2), 121-135. DOI: https://doi.org/10.1007/s10741-007-9072-8