PMC

Discuție

Acest studiu arată, pentru prima dată, că consumul pe termen lung de băuturi energizante, individual sau în combinație cu etanol, provoacă modificări biochimice și ultrastructurale în mușchiul cardiac.

Rezultatele noastre au arătat că atât Red Bull, cât și etanolul au crescut concentrațiile de glucoză și glicogen în miocard. În grupul RB, creșterea concentrațiilor de glucoză și glicogen a fost cauzată de două ingrediente ale ED, cafeina și taurina. În mod normal, cofeina determină eliberarea de calciu din depozitele intracitoplasmatice (22) și activează AMPK prin intermediul calciului/Calmodulin-dependent protein kinazei kinazei-β (CaMKK) (23). AMPK promovează absorbția și utilizarea glucozei în cardiomiocite (24). În plus, AMPK fie inhibă sinteza glicogenului prin fosforilarea glicogen-sintetazei, fie activează degradarea glicogenului prin fosforilarea glicogen-fosforilazei (25). Cu toate acestea, activarea cronică a AMPK, așa cum probabil s-a întâmplat în studiul nostru, poate crește sinteza de glicogen prin creșterea absorbției de glucoză și a formării de glucoză-6-fosfat. Acest lucru induce activarea alosterică a glicogen-sintetazei care poate depăși fosforilarea inhibitoare de către AMPK (26). Mai mult, s-a raportat că taurina crește absorbția de glucoză, glicoliza și sinteza glicogenului în inima șobolanilor adulți (27).

În studiul nostru, etanolul a dus la o ușoară creștere a concentrațiilor de glucoză și glicogen. Etanolul scade sensibilitatea la insulină, care este mediată în mușchiul cardiac de factorul de necroză tumorală-α (TNFα) și/sau interleukina-6 (IL-6), inducând activarea kinazelor Jun N-terminale, care inhibă calea de semnalizare Akt-AS160-GLUT4 (28). Ca atare, concentrația de glucoză ar fi trebuit să scadă. Nu putem oferi o explicație a acestor rezultate, iar în literatura de specialitate nu există niciun studiu pe această temă. Cu toate acestea, modificările ultrastructurale prezentate în figura 4 ne-au determinat să considerăm că ciclul Krebs nu a funcționat corect și, în consecință, metabolismul glucozei în miocard a fost afectat.

Administrarea combinată de Red Bull și etanol a produs o creștere semnificativă a concentrației de glucoză, ceea ce era de așteptat, deoarece administrarea independentă a fiecăruia dintre aceste componente a crescut concentrația de glucoză în miocard.

Glicogenul este o moleculă vitală pentru funcționarea normală a miocardului. Acesta este necesar pentru dezvoltarea ontogenetică a inimii, deoarece furnizează energia necesară pentru creșterea și dezvoltarea organului (29). În organul matur, glicogenul se găsește în cantități mici, furnizând energie sistemului excito-conductor. O cantitate mare de glicogen este benefică numai în condiții de ischemie (30). Acumularea de glicogen în miocard favorizează incidența sindromului de preexcitație (31). Mai multe studii au raportat o asociere a DE și/sau a alcoolului cu apariția unor efecte negative la nivel cardiovascular (palpitații, aritmii cardiace, hipertensiune arterială și chiar moarte subită cardiacă) (2, 32); prin urmare, nu putem exclude posibilitatea ca aceste efecte să fie legate de acumularea de glicogen în miocard.

Centrul de colesterol a scăzut semnificativ în toate grupurile. Acest efect poate fi, la rândul său, o cauză a disfuncțiilor miocardice raportate în cazul consumului cronic de DE și alcool. Un rol al colesterolului este acela de a rigidiza membranele celulare și de a menține forma celulelor prin formarea de „punți” (rafturi lipidice) în regiunile în care sunt exprimate proteinele membranare (33). În plus, colesterolul controlează fluiditatea membranei și, în consecință, joacă un rol important în raportul dintre colesterol și fosfolipide (34). Raportul molar dintre colesterol și fosfolipide în membranele plasmatice este, de obicei, menținut puțin sub unitate (35). Prin urmare, reducerea concentrației de colesterol poate duce la destabilizarea membranei, ceea ce poate afecta, la rândul său, metabolismul celular din miocard.

Diminuarea concentrației de colesterol indusă de Red Bull s-ar putea să se fi datorat conținutului ridicat de taurină și/sau niacină prezent în DE. Această modificare este oarecum de așteptat, deoarece atât taurina, cât și niacina sunt utilizate în prevenirea și vindecarea aterosclerozei (36, 37). Mai exact, taurina reduce colesterolul seric (38), iar niacina reduce colesterolul seric și trigliceridele și crește concentrația de HDL (39).

Diminuarea colesterolului în miocard în urma tratamentului cronic cu etanol a fost raportată și de Godfrey et al. (40) și Hu et al. (41), dar nimeni nu a explicat vreodată aceste rezultate, iar semnificația fiziologică a fenomenului este necunoscută.

Administrarea combinată de Red Bull și etanol a indus o reducere și mai mare a colesterolului în miocard decât administrarea independentă a celor două componente.

Rezultatele noastre arată o ușoară creștere a concentrației de proteine miocardice în toate grupurile tratate, fiind semnificativă în grupul E. Ușoara creștere a concentrației de proteine observată după administrarea de Red Bull s-ar putea datora conținutului ridicat de vitamina B6. O doză de Red Bull comercializată în România conține 250% din doza zilnică recomandată de B6. Vitamina B6 este un cofactor esențial în funcționarea a peste 140 de enzime necesare pentru sinteza, degradarea și interconversia aminoacizilor (42).

Formația de aduși proteici ar putea fi o explicație pentru creșterea semnificativă a concentrației de proteine în grupul E observată în studiul nostru. Cercetările au arătat că alcoolul determină acumularea de aducturi proteice în țesuturile hepatic, nervos și muscular, agravând toxicitatea indusă de etanol în aceste țesuturi (43). Într-un studiu realizat de Worrall et al. (44), în țesutul cardiac al șobolanilor, după 6 săptămâni de tratament cu alcool, s-au găsit cantități crescute de aduși proteici de acetaldehidă redusă, de acetaldehidă nereduită și de malondialdehidă-acetaldehidă. Mai mult, un studiu anterior a arătat că aducturile formate de acetaldehidă cu proteinele stimulează formarea ARNm responsabil pentru sinteza colagenului și expresia proteinelor țesutului conjunctiv (45).

Activitățile AST și ALT au crescut în miocard și au scăzut în ser după toate tratamentele. Conform modificărilor ultrastructurale provocate de Red Bull și etanol, era de așteptat ca activitățile acestor markeri ai integrității membranare să fie crescute în ser. Cu toate acestea, rezultatele noastre sunt în concordanță cu cele ale lui Mihailovic et al. (46), care au raportat o creștere a activității AST cu o activitate ALT neschimbată în mușchiul cardiac după un tratament de 10 zile cu etanol. Rezultatele noastre arată că Red Bull a avut aceleași efecte dăunătoare ca și etanolul, cel puțin în mușchiul cardiac. Mai mult, combinația dintre Red Bull și etanol a avut efecte sinergice și/sau complementare asupra activității AST.

Cele mai grave modificări ultrastructurale observate în țesutul cardiac al șobolanilor tratați cu etanol (Fig. 4c și și4d)4d) sunt cele care indică debutul cardiomiopatiei alcoolice. După cum au subliniat De Leiris et al. (47), subiecții umani și modelele animale expuse la consumul cronic de etanol suferă modificări funcționale și structurale în țesutul cardiac. Stresul oxidativ induce peroxidarea lipidelor, oxidarea proteinelor, reduce conținutul de GSH al mitocondriilor și perturbă homeostazia calciului, afectând capacitatea contractilă a mușchiului cardiac. Organitele prezintă, de asemenea, structuri modificate, cu cristele dezorganizate, ceea ce duce la alterarea metabolismului oxidativ. O lucrare excelentă a lui Tsiplenkova et al. (48) face un inventar detaliat al daunelor provocate de etanol în cardiomiopatia alcoolică, cum ar fi alterarea membranelor mitocondriale, inclusiv umflarea organitelor și pierderea cristei. Acești autori au observat, de asemenea, o creștere a numărului de mitocondrii cu miocite, în care spațiul ocupat de mitocondrii era mai mare decât cel ocupat de miofibrile. Acest lucru este în concordanță cu observația noastră privind spațiile intermiofibrilare mărite și pline de mitocondrii. În mod interesant, am constatat, de asemenea, că populația de mitocondrii subsarcolemale era redusă, în timp ce erau prezente numeroase zone de liză.

În plus, am observat depozite de colagen în spațiul intercelular, ceea ce a fost, de asemenea, raportat de Urbano-Marquez și Fernandez-Sola (49) la pacienții umani cu cardiomiopatie alcoolică.

Rămâne neclar dacă astfel de cardiomiocite alterate pot sfârși în apoptoză sau în necroză; cu toate acestea, apoptoza, sau chiar o combinație de apoptoză și necroză, pare să producă pierderea miocitelor în cardiomiopatia alcoolică (50).

În timp ce alterările cardiomiocitelor induse de consumul de alcool sunt bine documentate, există foarte puține dovezi, dacă există, în ceea ce privește modificările ultrastructurale induse de DE în mușchiul cardiac. În unele miocite din grupul RB, aranjamentul miofibrilelor a prezentat o structură laxă, iar spațiul dintre acestea a fost ocupat de mai multe mitocondrii mari (umflate) care prezentau o matrice rarefiată și cristee dilatate, ceea ce a condus la presupunerea că metabolismul oxidativ a fost afectat. Toate aceste modificări morfologice s-au corelat cu alterările biochimice măsurate în concentrațiile de glucoză, glicogen și colesterol și cu activitățile AST și ALT raportate în studiul nostru. Proliferarea exagerată a mitocondriilor („mitocondrioză”) între miofibrilele îngustate a fost, de asemenea, raportată de Tsiplenkova et al. (48), ca o caracteristică a cardiomiopatiei alcoolice.

În miocitele din grupul RBE, efectele cumulate ale DE și etanolului au fost și mai dramatice, cu o creștere a zonelor de liză, majoritatea miofibrilelor fără un aranjament regulat (paralel), miofibrile cu o parte dintre ele fragmentate și mai multe mitocondrii cu structuri rarefiate și cristee dilatate. Numeroase vezicule erau prezente în spațiile intermiofibrilare, probabil umplute cu glicogen, așa cum a fost raportat anterior (49) în cardiomiopatia alcoolică. Aceste alterări structurale susțin, de asemenea, modificările biochimice măsurate în studiul nostru. Mai multe miocite aveau nuclei hipocromi cu margini neregulate, iar discurile intercalate erau fragmentate și dehiscente.

.