Rola muscliny w naprawie uszkodzenia serca u pacjentów po zawale mięśnia sercowego poddawanych rehabilitacji kardiologiczne
Type
Project
Date Issued
2022
Author
Damian Skrypnik
Discipline
food and nutrition technology
medical sciences
health sciences
food and nutrition technology
health sciences
medical sciences
Abstract (PL)
CEL PROJEKTU. Celem projektu jest zbadanie w jaki sposób rehabilitacja kardiologiczna wpływa na
poziom muscliny we krwi oraz na funkcjonowanie genu muscliny u osobników z uszkodzeniem serca.
Przypuszcza się, że rehabilitacja kardiologiczna poprawia funkcjonowanie genu muscliny i zwiększa poziom
muscliny we krwi u pacjentów z uszkodzeniem serca.
POWÓD, DLA KTÓREGO PODJĘTA ZOSTAŁA TEMATYKA BADAWCZA. Obecnie około 126
milionów ludzi na całym świecie cierpi z powodu niedotlenienia serca powodującego jego uszkodzenie.
Choroba niedokrwienna serca stała się w dzisiejszych czasach wiodącą przyczyną zgonów. Rehabilitacja
kardiologiczna u chorych po zawale serca zmniejsza śmiertelność i poprawia stan zdrowia pacjentów. Jednak
mechanizmy, poprzez które rehabilitacja kardiologiczna poprawia funkcję serca, nadal nie są dobrze zbadane.
Miokiny to grupa substancji wydzielanych przez komórki mięśniowe. Badania wykazały, że miokiny
mogą być jedną z przyczyn pozytywnego wpływu rehabilitacji kardiologicznej na pracę serca. Musclina jest
jedną z miokin wydzielaną podczas ćwiczeń. W niedawnych badaniach wykazano zwiększoną produkcję
muscliny w niedotlenionych mięśniach szkieletowych. Ponieważ mięsień sercowy ma wiele wspólnych cech z
mięśniami szkieletowymi, przypuszcza się, że również niedotleniony mięsień sercowy może wytwarzać
musclinę w zwiększonej ilości. Badania na zwierzętach dowiodły, że dożylnie podawana musclina wpływa
korzystnie na serce po przebytym zawale. Jednak zawartość muscliny w sercu oraz poziom muscliny we krwi u
pacjentów po zawale serca nie były nigdy badane, zwłaszcza w odniesieniu do rehabilitacji kardiologicznej.
Produkcja muscliny jest zależna od wapnia.
OPIS BADAŃ
Badanie będzie obejmowało eksperyment na ludziach i zwierzętach.
Dwuetapowe doświadczenie na zwierzętach zostanie przeprowadzone na szczurach z samoistnym
nadciśnieniem (Spontaneously Hypertensive Rats
poziom muscliny we krwi oraz na funkcjonowanie genu muscliny u osobników z uszkodzeniem serca.
Przypuszcza się, że rehabilitacja kardiologiczna poprawia funkcjonowanie genu muscliny i zwiększa poziom
muscliny we krwi u pacjentów z uszkodzeniem serca.
POWÓD, DLA KTÓREGO PODJĘTA ZOSTAŁA TEMATYKA BADAWCZA. Obecnie około 126
milionów ludzi na całym świecie cierpi z powodu niedotlenienia serca powodującego jego uszkodzenie.
Choroba niedokrwienna serca stała się w dzisiejszych czasach wiodącą przyczyną zgonów. Rehabilitacja
kardiologiczna u chorych po zawale serca zmniejsza śmiertelność i poprawia stan zdrowia pacjentów. Jednak
mechanizmy, poprzez które rehabilitacja kardiologiczna poprawia funkcję serca, nadal nie są dobrze zbadane.
Miokiny to grupa substancji wydzielanych przez komórki mięśniowe. Badania wykazały, że miokiny
mogą być jedną z przyczyn pozytywnego wpływu rehabilitacji kardiologicznej na pracę serca. Musclina jest
jedną z miokin wydzielaną podczas ćwiczeń. W niedawnych badaniach wykazano zwiększoną produkcję
muscliny w niedotlenionych mięśniach szkieletowych. Ponieważ mięsień sercowy ma wiele wspólnych cech z
mięśniami szkieletowymi, przypuszcza się, że również niedotleniony mięsień sercowy może wytwarzać
musclinę w zwiększonej ilości. Badania na zwierzętach dowiodły, że dożylnie podawana musclina wpływa
korzystnie na serce po przebytym zawale. Jednak zawartość muscliny w sercu oraz poziom muscliny we krwi u
pacjentów po zawale serca nie były nigdy badane, zwłaszcza w odniesieniu do rehabilitacji kardiologicznej.
Produkcja muscliny jest zależna od wapnia.
OPIS BADAŃ
Badanie będzie obejmowało eksperyment na ludziach i zwierzętach.
Dwuetapowe doświadczenie na zwierzętach zostanie przeprowadzone na szczurach z samoistnym
nadciśnieniem (Spontaneously Hypertensive Rats
SHR) i szczurach rasy Wistar. Przed i po każdym etapie
eksperymentu: szczury przejdą próbę wysiłkową na bieżni
eksperymentu: szczury przejdą próbę wysiłkową na bieżni
zostaną zważone i zmierzone
zostanie zmierzone
ciśnienie krwi oraz będą pobrane próbki kału. W pierwszym etapie trwającym 8 tygodni szczury SHR zostaną
podzielone na dwie równe grupy: SHR-AIN i SHR-HF. Podobnie szczury Wistar zostaną podzielone na dwie
równe grupy: W-AIN i W-HF. Szczury z grup SHR-AIN i W-AIN będą karmione standardową dietą AIN, a
szczury z grup SHR-HF i W-HF - dietą wysokotłuszczową (HF). W drugim etapie trwającym 8 tygodni
szczury ze wszystkich grup zostaną podzielone na osiem równych podgrup. Szczury z grupy SHR-AIN zostaną
podzielone na podgrupy SHR-AIN-T i SHR-AIN-NT
ciśnienie krwi oraz będą pobrane próbki kału. W pierwszym etapie trwającym 8 tygodni szczury SHR zostaną
podzielone na dwie równe grupy: SHR-AIN i SHR-HF. Podobnie szczury Wistar zostaną podzielone na dwie
równe grupy: W-AIN i W-HF. Szczury z grup SHR-AIN i W-AIN będą karmione standardową dietą AIN, a
szczury z grup SHR-HF i W-HF - dietą wysokotłuszczową (HF). W drugim etapie trwającym 8 tygodni
szczury ze wszystkich grup zostaną podzielone na osiem równych podgrup. Szczury z grupy SHR-AIN zostaną
podzielone na podgrupy SHR-AIN-T i SHR-AIN-NT
z grupy SHR-HF na podgrupy SHR-HF-T i SHR-HF_x0002_NT
z grupy W-AIN na podgrupy W-AIN-T i W-AIN-NT
z grupy W-HF na podgrupy W-HF-T i W-HF-NT.
Szczury w podgrupach SHR-AIN-T i W-AIN-T będą karmione standardową dietą AIN i będą poddane
treningowi
Szczury w podgrupach SHR-AIN-T i W-AIN-T będą karmione standardową dietą AIN i będą poddane
treningowi
w podgrupach SHR-AIN-NT i W-AIN-NT będą karmione standardową dietą AIN i nie będą
wykonywać treningu
wykonywać treningu
w podgrupach SHR-HF-T i W-HF-T będą karmione dietą wysokotłuszczową i będą
poddane treningowi
poddane treningowi
w podgrupach SHR-HF-NT i W-HF-NT będą karmione dietą wysokotłuszczową i nie
będą wykonywać treningu. Po drugim etapie doświadczenia szczury zostaną poddane eutanazji i pobrana
zostanie od nich krew, sierść i narządy wewnętrzne. Ocenione zostaną następujące parametry: w surowicy:
stężenie muscliny, lipidów, wskaźników funkcji mięśnia sercowego i wapnia
będą wykonywać treningu. Po drugim etapie doświadczenia szczury zostaną poddane eutanazji i pobrana
zostanie od nich krew, sierść i narządy wewnętrzne. Ocenione zostaną następujące parametry: w surowicy:
stężenie muscliny, lipidów, wskaźników funkcji mięśnia sercowego i wapnia
w kale, narządach
wewnętrznych i sierści: zawartość wapnia
wewnętrznych i sierści: zawartość wapnia
w sercu i aorcie: zawartość muscliny i zawartość genu muscliny.
W badaniu z udziałem ludzi pacjenci zostaną podzieleni na dwie równe grupy: grupę A i grupę B. Do
grupy A zostaną włączeni pacjenci, którzy przeszli zawał serca oraz pierwszą fazę rehabilitacji kardiologicznej
kilka tygodni przed badaniem. Następnie pacjenci ci przejdą 2-tygodniową drugą fazę rehabilitacji
kardiologicznej. Natomiast do grupy B zostaną włączeni pacjenci, którzy przeszli zawał serca oraz pierwszą
fazę rehabilitacji kardiologicznej przed badaniem, ale nie przeszli jeszcze drugiej fazy rehabilitacji
kardiologicznej. U pacjentów z grupy A na początku badania i po 2 tygodniach rehabilitacji: zmierzona
zostanie masa ciała
W badaniu z udziałem ludzi pacjenci zostaną podzieleni na dwie równe grupy: grupę A i grupę B. Do
grupy A zostaną włączeni pacjenci, którzy przeszli zawał serca oraz pierwszą fazę rehabilitacji kardiologicznej
kilka tygodni przed badaniem. Następnie pacjenci ci przejdą 2-tygodniową drugą fazę rehabilitacji
kardiologicznej. Natomiast do grupy B zostaną włączeni pacjenci, którzy przeszli zawał serca oraz pierwszą
fazę rehabilitacji kardiologicznej przed badaniem, ale nie przeszli jeszcze drugiej fazy rehabilitacji
kardiologicznej. U pacjentów z grupy A na początku badania i po 2 tygodniach rehabilitacji: zmierzona
zostanie masa ciała
zostanie wykonana analiza składu ciała
zostanie zmierzone ciśnienie krwi
zostanie
przeprowadzona analiza funkcji układu sercowo-naczyniowego i zostaną pobrane próbki krwi, moczu i
włosów. U pacjentów z grupy B zostaną jednorazowo wykonane takie same pomiary naukowe oraz pobrane
zostaną próbki krwi, moczu i włosów. Po włączeniu do badania pacjenci z grupy A zostaną poddani próbie
wysiłkowej. W surowicy pacjentów zostanie zmierzone: stężenie muscliny, lipidów, wapnia i wskaźników
funkcji mięśnia sercowego. W moczu i we włosach zostanie zmierzona zawartość wapnia.
NAJWAŻNIEJSZE SPODZIEWANE EFEKTY
Wyniki badania umożliwią zdobycie nowej wiedzy na temat mechanizmów związanych z poprawą funkcji
serca po zawale u chorych poddanych rehabilitacji kardiologicznej. Wyniki projektu pomogą zaplanować
przyszłe badania dotyczące fizjologii wysiłku u pacjentów z uszkodzeniem serca. Ponadto wyniki badania
pozwolą zaprojektować przyszłe eksperymenty kliniczne mające na celu określenie roli miokin w terapii
pacjentów po zawale serca.
przeprowadzona analiza funkcji układu sercowo-naczyniowego i zostaną pobrane próbki krwi, moczu i
włosów. U pacjentów z grupy B zostaną jednorazowo wykonane takie same pomiary naukowe oraz pobrane
zostaną próbki krwi, moczu i włosów. Po włączeniu do badania pacjenci z grupy A zostaną poddani próbie
wysiłkowej. W surowicy pacjentów zostanie zmierzone: stężenie muscliny, lipidów, wapnia i wskaźników
funkcji mięśnia sercowego. W moczu i we włosach zostanie zmierzona zawartość wapnia.
NAJWAŻNIEJSZE SPODZIEWANE EFEKTY
Wyniki badania umożliwią zdobycie nowej wiedzy na temat mechanizmów związanych z poprawą funkcji
serca po zawale u chorych poddanych rehabilitacji kardiologicznej. Wyniki projektu pomogą zaplanować
przyszłe badania dotyczące fizjologii wysiłku u pacjentów z uszkodzeniem serca. Ponadto wyniki badania
pozwolą zaprojektować przyszłe eksperymenty kliniczne mające na celu określenie roli miokin w terapii
pacjentów po zawale serca.
Abstract (EN)
AIM OF THE PROJECT
The study aims to investigate how cardiac rehabilitation affects musclin gene function and musclin blood level
in subjects with heart damage. It is supposed that cardiac rehabilitation improves musclin gene function and
increases musclin level in the blood in subjects with heart damage.
REASONS WHY THIS RESEARCH TOPIC WILL BE INVESTIGATED
Currently, about 126 million people worldwide suffer from heart hypoxia causing heart damage. Ischemic
heart disease is nowadays the leading cause of death. Cardiac rehabilitation in patients after heart attack
reduces mortality and improves patients’ health state. However, mechanisms in which cardiac rehabilitation
favorably affects the function of heart still remain not well investigated.
Myokines are a group of substances secreted by muscle cells. Some studies have shown that
myokines may be one of the causes of positive effect of cardiac rehabilitation on the function of the heart.
Musclin is one of myokines secreted during exercises. Very recently high musclin production in hypoxic
skeletal muscles has been shown. As heart muscle shares numerous characteristics with skeletal muscles, it is
supposed that also hypoxic heart muscle may produce musclin in increased amounts. Some animal studies
have proven, that intravenously administered musclin favorably influences the heart after heart attack.
However, musclin level in the heart and musclin blood level in patients after heart attack have never been
investigated, especially in relation to cardiac rehabilitation. Musclin production depends from calcium.
RESEARCH DESCRIPTION
The study will consist of human and animal experiment.
The two-stage animal experiment will be performed on Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) and
on Wistar rats. Before and after each stage of the experiment: the rats will undergo exercise test on a treadmill
The study aims to investigate how cardiac rehabilitation affects musclin gene function and musclin blood level
in subjects with heart damage. It is supposed that cardiac rehabilitation improves musclin gene function and
increases musclin level in the blood in subjects with heart damage.
REASONS WHY THIS RESEARCH TOPIC WILL BE INVESTIGATED
Currently, about 126 million people worldwide suffer from heart hypoxia causing heart damage. Ischemic
heart disease is nowadays the leading cause of death. Cardiac rehabilitation in patients after heart attack
reduces mortality and improves patients’ health state. However, mechanisms in which cardiac rehabilitation
favorably affects the function of heart still remain not well investigated.
Myokines are a group of substances secreted by muscle cells. Some studies have shown that
myokines may be one of the causes of positive effect of cardiac rehabilitation on the function of the heart.
Musclin is one of myokines secreted during exercises. Very recently high musclin production in hypoxic
skeletal muscles has been shown. As heart muscle shares numerous characteristics with skeletal muscles, it is
supposed that also hypoxic heart muscle may produce musclin in increased amounts. Some animal studies
have proven, that intravenously administered musclin favorably influences the heart after heart attack.
However, musclin level in the heart and musclin blood level in patients after heart attack have never been
investigated, especially in relation to cardiac rehabilitation. Musclin production depends from calcium.
RESEARCH DESCRIPTION
The study will consist of human and animal experiment.
The two-stage animal experiment will be performed on Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) and
on Wistar rats. Before and after each stage of the experiment: the rats will undergo exercise test on a treadmill
will be weighed and measured
blood pressure will be checked
and feces samples will be collected. In the first
stage lasting 8 weeks SHR rats will be divided into two equal groups: SHR-AIN and SHR-HF and similarly
Wistar rats will be divided into two equal groups: W-AIN and W-HF. Rats in SHR-AIN and W-AIN groups
will receive standard AIN diet and rats from SHR-HF and W-HF groups- high fat (HF) diet. In the second
stage lasting 8 weeks, rats from all groups will be divided into eight equal subgroups. Rats from group SHR_x0002_AIN will be divided into subgroups SHR-AIN-T and SHR-AIN-NT
stage lasting 8 weeks SHR rats will be divided into two equal groups: SHR-AIN and SHR-HF and similarly
Wistar rats will be divided into two equal groups: W-AIN and W-HF. Rats in SHR-AIN and W-AIN groups
will receive standard AIN diet and rats from SHR-HF and W-HF groups- high fat (HF) diet. In the second
stage lasting 8 weeks, rats from all groups will be divided into eight equal subgroups. Rats from group SHR_x0002_AIN will be divided into subgroups SHR-AIN-T and SHR-AIN-NT
from group SHR-HF into subgroups SHR_x0002_HF-T and SHR-HF-NT
from group W-AIN into subgroups W-AIN-T and W-AIN-NT
from group W-HF into
subgroups W-HF-T and W-HF-NT. Rats in SHR-AIN-T and W-AIN-T subgroups will receive standard AIN
diet and will perform training
subgroups W-HF-T and W-HF-NT. Rats in SHR-AIN-T and W-AIN-T subgroups will receive standard AIN
diet and will perform training
in SHR-AIN-NT and W-AIN-NT subgroups will be fed standard AIN diet and
will not perform training
will not perform training
in SHR-HF-T and W-HF-T subgroups will be fed HF diet and will perform training
in SHR-HF-NT and W-HF-NT subgroups will be fed HF diet and will not perform training. After the second
stage of the experiment the rats will be euthanized and the blood, hair and internal organs will be collected.
The following parameters will be checked: in serum: concentration of musclin, lipids, markers of heart muscle
function, and calcium
stage of the experiment the rats will be euthanized and the blood, hair and internal organs will be collected.
The following parameters will be checked: in serum: concentration of musclin, lipids, markers of heart muscle
function, and calcium
in feces, organs and hair: calcium level
in heart and aorta: musclin level and musclin
gene content.
In the human experiment patients will be divided into two equal groups: group A and group B. Into
group A patients who underwent heart attack several weeks prior enrolment and underwent phase I of cardiac
rehabilitation prior the study will be included and will undergo 2-weeks long phase II of cardiac rehabilitation.
Into group B patients who underwent heart attack and phase I of cardiac rehabilitation before the study but
have not yet undergone phase II of cardiac rehabilitation, will be included. In patients from group A at
beginning of the experiment and after 2 weeks of rehabilitation: body mass and body composition will be
checked
gene content.
In the human experiment patients will be divided into two equal groups: group A and group B. Into
group A patients who underwent heart attack several weeks prior enrolment and underwent phase I of cardiac
rehabilitation prior the study will be included and will undergo 2-weeks long phase II of cardiac rehabilitation.
Into group B patients who underwent heart attack and phase I of cardiac rehabilitation before the study but
have not yet undergone phase II of cardiac rehabilitation, will be included. In patients from group A at
beginning of the experiment and after 2 weeks of rehabilitation: body mass and body composition will be
checked
blood pressure will be measured
the analysis of cardiovascular system function will be done
blood,
urine and hair samples will be collected. In patients from group B the same measurements and blood, urine and
hair samples collection, as in patients from group A, will be performed once. In patients’ serum concentration
of: musclin, lipids, markers of heart muscle function, and calcium will be checked. In urine and hair calcium
content will be measured.
THE MOST IMPORTANT EXPECTED EFFECTS
The results of the study would help to gain knowledge on mechanisms involved in heart repair after heart
attack in patients undergoing cardiac rehabilitation. The project results would help to plan future studies
investigating the physiology of exercise in patients with damaged heart. Moreover, the study results would
allow to plan clinical experiments investigating the role of myokines in the therapy of patients after heart
attack.
urine and hair samples will be collected. In patients from group B the same measurements and blood, urine and
hair samples collection, as in patients from group A, will be performed once. In patients’ serum concentration
of: musclin, lipids, markers of heart muscle function, and calcium will be checked. In urine and hair calcium
content will be measured.
THE MOST IMPORTANT EXPECTED EFFECTS
The results of the study would help to gain knowledge on mechanisms involved in heart repair after heart
attack in patients undergoing cardiac rehabilitation. The project results would help to plan future studies
investigating the physiology of exercise in patients with damaged heart. Moreover, the study results would
allow to plan clinical experiments investigating the role of myokines in the therapy of patients after heart
attack.