Search

Danukalo М. V., Hancheva О. V., Melnikova О. V., Isachenko М. I. Medullary vasomotor center: a modern view of the structure, function and its role in arterial hypertension pathogenesis. Journal of Education, Health and Sport. 2021;11(08):491-503. eISSN 2391-8306. DOI http://dx.doi.org/10.12775/JEHS.2021.11.08.055 https://apcz.umk.pl/JEHS/article/view/JEHS.2021.11.08.055 https://zenodo.org/record/5567308 The journal has had 5 points in Ministry of Science and Higher Education parametric evaluation. § 8. 2) and § 12. 1. 2) 22.02.2019. © The Authors 2021; This article is published with open access at Licensee Open Journal Systems of Nicolaus Copernicus University in Torun, Poland Open Access. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Noncommercial License which permits any noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author (s) and source are credited. This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non commercial license Share alike. (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/) which permits unrestricted, non commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited. The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper. Received: 02.08.2021. Revised: 16.08.2021. Accepted: 31.08.2021. UDC: 616.839.1/.6-06:616.12-008.331.1]-092-07 MEDULLARY VASOMOTOR CENTER: A MODERN VIEW OF THE STRUCTURE, FUNCTION AND ITS ROLE IN ARTERIAL HYPERTENSION PATHOGENESIS М. V. Danukalo, О. V. Hancheva, О. V. Melnikova, М. I. Isachenko Zaporizhzhia State Medical University Department of Pathological Physiology with the Course of Normal Physiology Danukalo M. V., MD, PhD, Senior assistant of the Department of Pathological Physiology with the course of normal physiology, Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine; ORCID iD: 0000-0003-3413-945X; Web of Science ResearcherID: AAC-6138-2019 Hancheva O. V., MD, PhD, DSc, Professor, Head of the Department of Pathological Physiology with the course of normal physiology, Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine; ORCID iD: 0000-0001-7339-7078; Web of Science ResearcherID: X-9959-2019 Melnikova O. V., MD, PhD, Associate Professor of the Department of Pathophysiology, Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine; ORCID: 0000-0002-6807-8440 Isachenko M. I., MD, PhD, Аssistant of the Department of Pathological Physiology with the course of normal physiology, Zaporizhzhia State Medical University, Zaporizhzhia, Ukraine; ORCID ID: 0000-0002-3026-1012; Web of Science ResearcherID: Y-1361-2019; fedotova@zsmu.pp.ua ; +380973029038 Abstract The medullary centers of blood pressure regulation have been in the field of vision of both physiologists and doctors for a very long period of time. This is mainly due to the abundance of structures and interstructural interactions in the brain stem, involved in maintaining blood pressure. Advances in research technology open new opportunities these days to look at this problem from a different angle. Moreover, research of medullary centers of blood pressure regulation will make it possible to understand better the mechanisms of persistent increase in blood pressure, which will create the preconditions for the formation of new pathogenetically substantiated therapeutic approaches in the treatment of such a widespread and dangerous pathology as arterial hypertension. Therefore, the aim of this work was to analyze modern views about the structure and composition of the medullary vasomotor center, its functions and its role in the arterial hypertension development. To achieve this goal, the search by keywords: arterial hypertension, baroreflex, NTS, DMN, RVLM, CVLM, CPA, SHR, LC and analysis of scientific articles from the databases of search engines Google Scholar, Web of Science, Pub Med was done. Conclusions: 1. The analysis of literature sources showed that the concept of "medullar vasomotor center" includes a number of brainstem formations, the most studied of which are the structures of the dorsal complex of the vagus nerve (the nucleus of the solitary tract, the dorsal motor nucleus, area postrema), the rostral and caudal ventrolateral regions of medulla, caudal pressor area, noradrenergic structures of the brainstem, in particular the locus coeruleus, as the biggest of them. 2. According to literary sources, arterial hypertension is accompanied by the changes in the morphofunctional state of the above-mentioned structures. The most common mechanisms are violation of the neurotransmitter composition within the structure and the neuroinflammatory process. Key words: brainstem; baroreflex; dorsal vagal complex; caudal ventrolateral medulla; rostral ventrolateral medulla; locus coeruleus; arterial hypertension.

The aim was to determine the morphodensitometric parameters of cardiomyocytes and features of the marker profile of remodeling in the left ventricular myocardium of rats with experimental hypertension of different etiopathogenetic forms.Materials and methods. The experiment was conducted on 20 male Wistar rats and 10 SHR which were divided into two groups of 10 animals each: the 1st –control; the 2nd – rats of the SHR line (EAH); the 3rd – 10 male Wistar rats with endocrine-salt arterial hypertension. Systolic and diastolic BP levels were measured in all the rats using the system of non-invasive arterial pressure measurement BP-2000. The objects of the study were myocardial sections in which the content of immunoreactive material to remodeling markers (cardiotrophin-1, titin, collagen type I, annexin V) was determined by the immunofluorescent method, titin / collagen ratio was calculated, the average linear size of cardiomyocyte nuclei, their density, RNA concentrations in the nucleus and cytoplasm were determined by morphodensitometric method.Results. Arterial hypertension, regardless of its etiopathogenetic form, is characterized by an increase in the number of cardiomyocyte nuclei with an increase in their size, decrease in the density and decrease in their RNA concentration against increase in the cytoplasm. In rats with EAH, the content of cardiotrophin-1 was higher than the control by 27 %, and in ESAH by 80 %. Titin levels were 12% higher in EAH and 46 % in ESAH. The collagen type I content of EAH was higher than the control by 49 %, while in the group with ESAH by 68 %. EAH rats had a higher annexin V content by 58 %, while ESAH – 64 %. The ratio of the content of titin and type I collagen in control rats was 1.01, in rats with EAH decreased to 0.76, while in rats ESAH it was 1.3.Conclusions. The formation of arterial hypertension, regardless of its etiopathogenetic form, leads to the development of pathological myocardial remodeling, as indicated by increased heart mass and specific gravity, changes in the cytoarchitectonics of cardiomyocytes, the development of polymorphism of their nuclei with increasing size against increasing of its number with nuclear dysfunction. The marker profile of myocardial remodeling in rats with essential hypertension is characterized by a moderate increase in cardiotrophin-1 and titin, with a significant increase in collagen type I and annexin V, which in combination with a low ratio of titin / collagen type indicates fibrosis with increased myocardial stiffness and the development of hypertrophic-fibrous type of myocardial remodeling with moderate apoptosis. In rats with endocrine-salt arterial hypertension, the marker profile of myocardial remodeling is characterized by a significant increase in all 4 immunohistochemical markers of remodeling, moderate fibrosis and an increase in the titin / collagen ratio, which is characteristic of hypertrophic-apoptotic type of pathological remodeling., Цель работы – определить морфоденситометрические показатели кардиомиоцитов и характер маркерного профиля ремоделирования в миокарде левого желудочка крыс с экспериментальной артериальной гипертензией в зависимости от ее этиопатогенетической формы.Материалы и методы. Исследования проведены на 20 крысах-самцах линии Wistar и 10 крысах SHR в возрасте 7–8 месяцев, разделенных на 3 группы по 10 животных в каждой: 1 – контрольная; 2 – крысы линии SHR, аналог эссенциальной артериальной гипертензии (ЭАГ) у человека; 3 – крысы линии Wistar, которым моделировали вторичную эндокринно ассоциированную артериальную гипертензию (ЭСАГ). Всем крысам измеряли артериальное давление. Объекты исследования – срезы миокарда, в которых иммунофлуоресцентным методом определяли содержание иммунореактивного материала к маркерам ремоделирования (кардиотрофин-1, тайтин, коллаген I типа, аннексин V), рассчитывали тайтин / коллагеновый коэффициент, морфоденситометрическим методом определяли количество и средний линейный размер ядер кардиомиоцитов, их плотность, концентрации РНК в ядре и цитоплазме.Результаты. Для артериальной гипертензии, независимо от ее этиопатогенетической формы, присуще увеличение количества ядер кардиомиоцитов с увеличением их размеров, снижение плотности ядер и уменьшение в них концентрации РНК на фоне повышения в цитоплазме. У крыс с ЭАГ содержание кардиотрофина-1 больше контроля на 27 %, а в ЭСАГ – на 80 %. Уровни тайтина выше на 12 % у ЭАГ и на 46 % у крыс с ЭСАГ. Содержание коллагена I типа у ЭАГ больше контроля на 49 %, а в группе с ЕСАГ – на 68 %. У крыс с ЭАГ установлены большие показатели содержания аннексина V на 58 %, а у ЭСАГ – на 64 %. Коэффициент соотношения содержания тайтина и коллагена I типа у крыс контроля составлял 1,01, у крыс с ЭАГ снизился до 0,76, а у крыс с ЭСАГ равен 1,3.Выводы. Формирование артериальной гипертензии, независимо от этиопатогенетической формы, приводит к развитию патологического ремоделирования миокарда. На это указывают увеличенные показатели массы сердца и его удельной плотности, изменения цитоархитектоники кардиомиоцитов, развитие полиморфизма ядер с увеличением размера и их количества, что сопровождалось ядерной дисфункцией. Маркерный профиль ремоделирования миокарда у крыс с эссенциальной артериальной гипертензией характеризуется умеренным увеличением кардиотрофина-1 и тайтина на фоне повышения коллагена I типа и аннексина V, что в сочетании с низким коэффициентом тайтин / коллаген I типа указывает на миокардиальный фиброз с повышением жесткости сердечной мышцы и развитием гипертрофически-фиброзного типа ремоделирования миокарда с умеренным апоптозом. У крыс с эндокринно-солевой артериальной гипертензией маркерный профиль ремоделирования миокарда характеризуется значительным увеличением всех 4 иммуногистохимических маркеров ремоделирования, умеренным фиброзом и повышением тайтин / коллагенового соотношения, что характерно для гипертрофически-апоптотического типа патологического ремоделирования миокарда., Мета роботи – визначити морфоденситометричні показники кардіоміоцитів і характер маркерного профілю ремоделювання в міокарді лівого шлуночка щурів з експериментальною артеріальною гіпертензією залежно від її етіопатогенетичної форми.Матеріали та методи. Дослідження виконали на 20 щурах-самцях лінії Wistar і 10 щурах SHR віком 7–8 місяців, яких поділили на 3 групи по 10 тварин у кожній: 1 – контрольна; 2 – щури лінії SHR, аналог есенціальної артеріальної гіпертензії (ЕАГ) у людини; 3 – щури лінії Wistar зі змодельованою вторинною ендокринно асоційованою артеріальною гіпертензією (ЕСАГ). Усім щурам вимірювали артеріальний тиск. Об’єкти дослідження – зрізи міокарда, в яких імунофлуоресцентним методом визначали вміст імунореактивного матеріалу до маркерів ремоделювання (кардіотрофіну-1, тайтину, колагену I типу, анексину V), розрахували тайтин/колагеновий коефіцієнт, морфоденситометричним методом визначали кількість і середній лінійний розмір ядер кардіоміоцитів, їхню щільність, концентрації РНК в ядрі та цитоплазмі.Результати. Для сформованої артеріальної гіпертензії, незалежно від її етіопатогенетичної форми, притаманне збільшення кількості ядер кардіоміоцитів зі збільшенням їхніх розмірів, зниження щільності ядер і зменшення в них концентрації РНК на тлі підвищення в цитоплазмі. У щурів з ЕАГ вміст кардіотрофіну-1 виявився більшим за контроль на 27 %, а в ЕСАГ – на 80 %. Рівні тайтину вищі на 12 % в ЕАГ і на 46 % в ЕСАГ. Вміст колагену I типу в щурів з ЕАГ більший за контроль на 49 %, а у групі з ЕСАГ – на 68 %. У щурів з ЕАГ встановили вищий вміст анексину V на 58 %, а в ЕСАГ – на 64 %. Коефіцієнт співвідношення вмісту тайтину та колагену I типу в щурів контролю становив 1,01; у щурів з ЕАГ знизився до 0,76, а у щурів ЕСАГ дорівнював 1,3.Висновки. Формування артеріальної гіпертензії, незалежно від її етіопатогенетичної форми, призводить до розвитку патологічного ремоделювання міокарда. На це вказують збільшені показники маси серця та його питомої густини, зміни цитоархітектоніки кардіоміоцитів із розвитком поліморфізму ядер, збільшення їхнього розміру та кількості, що супроводжується ядерною дисфункцією. Маркерний профіль ремоделювання міокарда в щурів з есенціальною артеріальною гіпертензією характеризується помірним збільшенням кардіотрофіну-1 і тайтину на тлі суттєвого підвищення колагену I типу та анексину V, що в поєднанні з низьким коефіцієнтом тайтин/колаген I типу вказує на міокардіальний фіброз із підвищенням жорсткості серцевого м’яза та розвиток гіпертрофічно-фіброзного типу ремоделювання міокарда з помірним апоптозом. У щурів з ендокринно-сольовою артеріальною гіпертензією маркерний профіль ремоделювання міокарда характеризується значущим збільшенням усіх 4 імуногістохімічних маркерів, помірним фіброзом і підвищенням тайтин/колагенового співвідношення, що притаманне гіпертрофічно-апоптотичному типу патологічного ремоделювання міокарда.

Isachenko M. I., Melnikova O. V. Pathogenetic features of the nitric oxide system state in the left ventricular myocardium of the rats with experimental arterial hypertension. Journal of Education, Health and Sport. 2020;10(8):476-489. eISSN 2391-8306. DOI http://dx.doi.org/10.12775/JEHS.2020.10.08.058 https://apcz.umk.pl/czasopisma/index.php/JEHS/article/view/JEHS.2020.10.08.058 https://zenodo.org/record/4017794 The journal has had 5 points in Ministry of Science and Higher Education parametric evaluation. § 8. 2) and § 12. 1. 2) 22.02.2019. © The Authors 2020; This article is published with open access at Licensee Open Journal Systems of Nicolaus Copernicus University in Torun, Poland Open Access. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Noncommercial License which permits any noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author (s) and source are credited. This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non commercial license Share alike. (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/) which permits unrestricted, non commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited. The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper. Received: 04.08.2020. Revised: 14.08.2020. Accepted: 31.08.2020. UDC: 616.124:616.12-008.331.1]-092.9 PATHOGENETIC FEATURES OF THE NITRIC OXIDE SYSTEM STATE IN THE LEFT VENTRICULAR MYOCARDIUM OF THE RATS WITH EXPERIMENTAL ARTERIAL HYPERTENSION M. I. Isachenko, O. V. Melnikova Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine Department of Pathological Physiology Isachenko M. I., Post-graduate student of the Department of Pathophysiology, Zaporizhzhia State Medical University, Zaporizhzhia, Ukraine. fedotova@zsmu.pp.ua +380973029038 ORCID ID: 0000-0002-3026-1012. Melnikova O. V., MD, PhD, Associate Professor of the Department of Pathophysiology, Zaporizhzhia State Medical University, Ukraine. ORCID: 0000-0002-6807-8440 Abstract The aim was to determine the pathogenetic features of the NO system in the myocardium of the left ventricle in the rats with endocrine-salt hypertension. Material and methods. The experiment was conducted on 20 male rats 220-290 g weight, 6–10 months old which were divided into 2 experimental groups: 1st – the control group (10 intact normotensive male Wistar rats); 2nd – 10 male Wistar rats with endocrine-salt arterial hypertension. Systolic and diastolic BP levels were measured in all the rats using a system of non-invasive arterial pressure measurement BP-2000. The objects of study in the experimental animals were blood plasma in which the nitrotyrosine level was measured, and the fragment of left ventricle, which was divided into two parts, one of which was homogenized using a Silent Crusher S homogenizer (Heidolph, Germany), in which nitrites level was determined. Concentration of immunoreactive material to NOS isoforms was detected with immunofluorescence method. The study of NOS mRNA isoforms expression in the left ventricular myocardium homogenates was carried out using a real-time polymerase chain reaction Results. In the experiment, an increase in all 3 isoforms and their mRNA was obtained. In the study, a decrease in nitrites concentration and a significant increase in nitrotyrosine levels, indicates the development of nitroso-oxidative stress. Conclusions. The development of experimental endocrine-salt hypertension in the Wistar rats leads to a stable increase in mean blood pressure by 65% compared to control. Endocrine-salt arterial hypertension in Wistar rats is characterized by an increased mRNA content of all three isoforms of nNOS, eNOS and iNOS by 2.7, 2.8 and 5.7 times, respectively, compared to the control; increased expression of immunoreactive material to isoforms in transverse fibers by 14.3%, 16.2% and 18.5%, respectively; in longitudinal fibers IRM to nNOS was higher by 8.3%, to iNOS - by 8.5%, but to eNOS it was lower by 7.6%. At the same time, nitrites level decreased by 11.7% and nitrotyrosine concentration was significantly higher, exceeding the control value by 88.5%. Key words: nitric oxide synthase; NOS isoforms; myocardium; left ventricle; heart; Wistar rats; endocrine-salt arterial hypertension; secondary hypertension.

The aim was to determine the features of the NO system status in the left ventricular myocardium in the rats with intermittent hypoxic hypobaric hypoxia during 15 and 60 days.Material and methods. The study was conducted on the 30 Wistar male rats, which were divided into 3 experimental groups: the 1st – control, the 2nd – rats exposed to intermittent hypoxia during 15 days and the 3rd group – the rats exposed to intermittent hypoxia during 60 days. Blood pressure was measured in all the rats. The objects and methods of the study were blood plasma (nitrotyrosine detection with immunoassay) and the myocardium of the left ventricle (concentration of nitrites by Griess nitrite test and content of immunoreactive material to the nitric oxide synthase isoforms by immunofluorescence method). mRNA expression of NOS isoforms was determined by PCR-RT method in the myocardium.Results. In the rats with 15-day hypoxia there was an increase in systolic pressure compared to control, and in 60-day hypoxia, there was also an increase in diastolic pressure although this changes were within the normotensive range. mRNA to all the myocardial NOS isoforms was characterized by an increase in both hypoxia groups. At the same time, the indices of the immunoreactive material content to the NOS isoforms were dependent on the hypoxia term. The concentration of the nitrotyrosine increased in both hypoxic groups, but in the long term it occurred along with a decrease in the level of nitrite, which indicates the possibility of nitro-oxidative stress.Conclusions. The 15-day intermittent hypoxia changes the myocardial NO system: an increase in the expression of all 3 isoforms, an increase in the nitrite and the nitrotyrosine content. iNOS becomes the predominant form of the enzyme in the myocardium with the increasing its mRNA. In 60-day hypoxia, the profile of the NOS enzyme is characterized by increased expression of the constitutive isoforms and decreased inducible NOS expression that was accompanied with significant increase in mRNA of all three forms. The level of terminal metabolites of NO was characterized by a decrease in the nitrite while the content of the nitrotyrosine increased., Цель работы – установить особенности состояния системы NO в миокарде левого желудочка крыс при прерывистой гипоксической гипобарической гипоксии продолжительностью 15 и 60 дней.Материалы и методы. Исследование проведено на 30 крысах-самцах линии Wistar, которых поделили на 3 экспериментальные группы: первая – контрольная, 2 – крысы, которые подвергались прерывистой гипоксии в течение 15 дней, 3 группа – крысы с гипоксией в течение 60 дней. Всем крысам измеряли артериальное давление. Объекты исследования – плазма крови, в которой иммуноферментным методом определяли концентрацию нитротирозина, и миокард левого желудочка, в котором биохимическим методом Грисса исследовали концентрацию нитритов, иммунофлуоресцентным методом определяли содержание иммунореактивного материала к изоформам синтазы оксида азота. Также в миокарде методом ПЦР-РЧ определяли экспрессию мРНК к изоформам NOS.Результаты. Хотя показатели АД у крыс с гипоксией находятся в нормотензивных пределах, в группах с гипоксией наблюдали увеличение систолического давления по сравнению с контролем, а при 60-дневной гипоксии – увеличение и диастолического. мРНК ко всем изоформам в миокарде характеризовалась увеличением в обеих группах с гипоксией. Показатели содержания иммунореактивного материала к изоформам NOS изменялись не так однозначно и имели взаимосвязь с продолжительностью гипоксии. Концентрация нитротирозина увеличилась в обеих гипоксических группах, но при длительной гипоксии это сопровождалось уменьшением уровня нитритов, что позволяет предположить развитие нитрозооксидативного стресса.Выводы. 15-дневная прерывистая гипоксия приводит к изменению миокардиального изоформного профиля NOS, увеличению показателей экспрессии всех трех изоформ, повышению содержания нитритов и нитротирозина. Преобладающей формой фермента в миокарде становится iNOS на фоне увеличения ее мРНК. При 60-дневной гипоксии профиль фермента NOS характеризуется увеличением экспрессии конститутивных изоформ и снижением индуцибельной изоформы на фоне повышения мРНК всех трех форм. Уровень конечных метаболитов NO характеризуется снижением нитритов и увеличением содержания нитротирозина., Мета роботи – встановити особливості стану системи NO в міокарді лівого шлуночка щурів при переривчастій гіпоксичній гіпобаричній гіпоксії тривалістю 15 і 60 днів.Матеріали та методи. Дослідження здійснили на 30 щурах-самцях лінії Wistar, яких поділили на 3 експериментальні групи: 1 – контрольна, 2 – щури, які зазнавали впливу переривчастої гіпоксії протягом 15 днів, 3 група – щури з гіпоксією протягом 60 днів. Усім щурам вимірювали артеріальний тиск. Об’єкти дослідження – плазма крові, в якій імуноферментним методом визначали концентрацію нітротирозину, та міокард лівого шлуночка, в якому біохімічним методом Грісса досліджували концентрацію нітритів, імунофлуоресцентним методом визначали вміст імунореактивного матеріалу до ізоформ синтази оксиду азоту. Також у міокарді методом ПЛР-РЧ визначали експресію мРНК до ізоформ NOS.Результати. Хоча показники АТ у щурів із гіпоксією перебувають у нормотензивних межах, у групах із гіпоксією спостерігали збільшення систолічного тиску порівняно з контролем, а при 60-денній гіпоксії – збільшення і діастолічного тиску. мРНК до всіх ізоформ у міокарді характеризувалась збільшенням в обох групах із гіпоксією. Показники вмісту імунореактивного матеріалу до ізоформ NOS змінювалися не так однозначно й мали залежність від терміну гіпоксії. Концентрація нітротирозину збільшилась в обох гіпоксичних групах, але при тривалій гіпоксії це відбулося на тлі зменшення рівня нітритів, що дає змогу припустити розвиток нітрозооксидативного стресу.Висновки. 15-денна переривчаста гіпоксія призводить до зміни міокардіального ізоформного профілю NOS, збільшення показників експресії всіх трьох ізоформ, підвищення вмісту нітритів і нітротирозину. Переважною формою ферменту в міокарді стає іNOS на тлі збільшення її мРНК. При 60-денній гіпоксії профіль ферменту NOS характеризується збільшенням експресії конститутивних ізоформ і зниженням індуцибельної ізоформи на тлі істотного підвищення мРНК усіх трьох форм. Рівень кінцевих метаболітів NO характеризується зниженням нітритів, але збільшенням вмісту нітротирозину.