Завантажити повний текст у PDF

Mukvych VV, Severynovska OV. Effect of caffeine on heart rate variability parameters in female rats with doxorubicin-induced cardiomyopathy. Bìol Tvarin. 2025; 27 (1): 27–33. DOI: 10.15407/animbiol27.01.027.
https://doi.org/10.15407/animbiol27.01.027
Received 24.01.2025 ▪ Revision 10.03.2025 ▪ Accepted 20.03.2025 ▪ Published online 11.04.2025

Вплив кофеїну на показники варіабельності серцевого ритму самок щурів із доксорубіциновою кардіоміопатією

В. В. Муквич, О. В. Севериновська
Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, просп. Науки, 72, м. Дніпро, 49045, Україна

Кардіотоксичність залишається одним із ключових факторів, які обмежують клінічне використання хіміотерапевтичних препаратів, зокрема антрациклінових антибіотиків. Серед останніх доксорубіцин (DOX) вирізняється високою протипухлинною активністю і широко застосовується для лікування різноманітних форм злоякісних новоутворень. Одним із сучасних неінвазивних та інформативних методів оцінки функціонального стану серцево-судинної системи є аналіз варіабельності серцевого ритму (ВСР). У пошуках засобів корекції доксорубіцинової кардіоміопатії зростає інтерес до вивчення впливу природних сполук із потенційним кардіопротекторним ефектом. Кофеїн у низьких і помірних дозах може проявляти антиоксиданту дію і має потенційні кардіопротекторні властивості. Досліди проводили на білих статевозрілих щурах-самках лінії Вістар масою 250±50 г (n=36). Здорових тварин випадковим чином розподілили на три групи по 12 особин у кожній: І (контроль) — через зонд отримували фізіологічний розчин (1 мг/кг); ІІ — отримували доксорубіцин (1 мг/кг маси тіла) внутрішньочеревно 1 раз на тиждень впродовж 4 тижнів; ІІІ — отримували кофеїн (25 мг/кг маси тіла) через зонд 1 раз на добу та доксорубіцин (1 мг/кг маси тіла) внутрішньочеревно 1 раз на тиждень впродовж 4 тижнів. У самок щурів реєстрували електрокардіограму (ЕКГ) та оцінювали показники аналізу ВСР за Р. М. Баєвським. Введення доксорубіцину призвело до вірогідних змін всіх показників ВСР, які свідчать про розвиток вегетативного дисбалансу. У самок щурів другої групи, порівняно з контрольними, спостерігали вірогідне підвищення частоти серцевих скорочень (ЧСС), моди (Мо), амплітуди моди (АМо), індексу вегетативної рівноваги (ІВР), індексу напруги (ІН) та вірогідне зниження варіаційного розмаху (ВР), середньоквадратичного відхилення (RMSSD), відсотока NN-інтервалів із різницею >50 мс (pNN50), що вказує на переважання симпатичної активності та зниження парасимпатичного впливу. У самок щурів, яким вводили кофеїн разом з доксорубіцином, простежували часткову нормалізацію показників ВСР, а саме ЧСС, Мо і ВР, до наближених знаaчень контролю. Показники АМо, ІВР, ІН характеризувались вірогідним підвищенням порівняно з відповідними даними у самок контрольної групи та вірогідним зниженням щодо самок другої групи. Отримані результати свідчать про потенційну модулюючу дію кофеїну на автономну регуляцію серцевого ритму самок щурів з доксорубіциновою кардіміопатією. Кофеїн у дозуванні 25 мг/кг запобігає вегетативним зсувам, спричиненим цим хіміотерапевтичним препаратом, або їх пом’якшує.

Ключові слова: цитоксичність, доксорубіцинова кардіоміопатія, кофеїн, вплив стимуляторів, варіабельність серцевого ритму, оксидативний стрес, самки щурів

1. Abu-Hashem AA, Hakami O, El-Shazly M, El-Nashar HAS, Yousif MNM. Caffeine and purine derivatives: A comprehensive review on the chemistry, biosynthetic pathways, synthesis-related reactions, biomedical prospectives and clinical applications. Chem Biodivers. 2024; 21 (7): e202400050. DOI: 10.1002/cbdv.202400050.
2. Bhardwaj I, Ansari AH, Rai SP, Singh S, Singh D. Molecular targets of caffeine in the central nervous system. Prog Brain Res. 2024; 288: 35–58. DOI: 10.1016/bs.pbr.2024.06.012.
3. Charles A. The role of caffeine in headache disorders. Curr Opin Neurol. 2024; 37 (3): 289–294. DOI: 10.1097/WCO.0000000000001249.
4. Chen Y, Shi S, Dai Y. Research progress of therapeutic drugs for doxorubicin-induced cardiomyopathy. Biomed Pharmacother. 2022; 156: 113903. DOI: 10.1016/j.biopha.2022.113903.
5. Henriksen PA. Anthracycline cardiotoxicity: an update on mechanisms, monitoring and prevention. 2018; 104 (12): 971–977. DOI: 10.1136/heartjnl-2017-312103.
6. Israelsen IME, Westgate CSJ, Kamp-Jensen C, Jensen RH, Eftekhari S. Effects of caffeine on intracranial pressure and pain perception in freely moving rats. 2023; 63 (9): 1220–1231. DOI: 10.1111/head.14634.
7. Kciuk M, Gielecińska A, Mujwar S, Kołat D, Kałuzińska-Kołat Ż, Celik I, Kontek R. Doxorubicin — an agent with multiple mechanisms of anticancer activity. 2023; 12 (4): 659. DOI: 10.3390/cells12040659.
8. Kitakata H, Endo J, Ikura H, Moriyama H, Shirakawa K, Katsumata Y, Sano M. Therapeutic targets for DOX-Induced cardiomyopathy: Role of apoptosis ferroptosis. Int J Mol Sci. 2022; 23 (3): 1414. DOI: 10.3390/ijms23031414.
9. Li D, Yang Y, Wang S, He X, Liu M, Bai B, Tian C, Sun R, Yu T, Chu X. Role of acetylation in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Redox Biol. 2021; 46: 102089. DOI: 10.1016/j.redox.2021.102089.
10. Li Q, Xia C, Li H, Yan X, Yang F, Cao M, Zhang S, Teng Y, He S, Cao M, Chen W. Disparities in 36 cancers across 185 countries: Secondary analysis of global cancer statistics. Front Med. 2024; 18 (5): 911–920. DOI: 10.1007/s11684-024-1058-6.
11. Li Y, Yan J, Yang P. The mechanism and therapeutic strategies in doxorubicin-induced cardiotoxicity: Role of programmed cell death. Cell Stress Chaperon. 2024; 29 (5): 666–680. DOI: 10.1016/cstres.2024.09.001.
12. Li XY, Xu L, Lin GS, Li XY, Jiang XJ, Wang T, Lü JJ, Zeng B. Protective effect of caffeine administration on myocardial ischemia/reperfusion injury in rats. 2011; 36 (3): 289–294. DOI: 10.1097/SHK.0b013e3182222915.
13. Lisun Y, Uhlev Y. Heart rate variability, applying and methods of analysis. Pain Anaest Intens Care. 2020; 4 (93): 83–89. DOI: 10.25284/2519-2078.4(93).2020.220693. (in Ukrainian)
14. Mukvych V, Severynovska O. Modulatory effect of caffeine on heart rate variability parameters in rats with doxorubicin-induced cardiomyopathy. Bull Probl Biol Med. 2024; 4 (175): 433–441. DOI: 10.29254/2077-4214-2024-4-175-433-441. (in Ukrainian)
15. Prathumsap N, Shinlapawittayatorn K, Chattipakorn SC, Chattipakorn N. Effects of doxorubicin on the heart: From molecular mechanisms to intervention strategies. Eur J Pharmacol. 2020; 866: 172818. DOI: 10.1016/j.ejphar.2019.172818.
16. Rawat PS, Jaiswal A, Khurana A, Bhatti JS, Navik U. Doxorubicin-induced cardiotoxicity: An update on the molecular mechanism and novel therapeutic strategies for effective management. Biomed Pharmacother. 2021; 139: 111708. DOI: 10.1016/j.biopha.111708.
17. Saimaiti A, Zhou DD, Li J, Xiong RG, Gan RY, Huang SY, Shang A, Zhao CN, Li HY, Li HB. Dietary sources, health benefits, and risks of caffeine. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023; 63 (29): 9648–9666. DOI:1080/10408398.2022.2074362.
18. Song X, Singh M, Lee KE, Vinayagam R, Kang SG. Caffeine: A multifunctional efficacious molecule with diverse health implications and emerging delivery systems. Int J Mol Sci. 2024; 25 (22): 12003. DOI: 10.3390/ijms252212003.
19. Tiwari R, Kumar R, Malik S, Raj T, Kumar P. Analysis of heart rate variability and implication of different factors on heart rate variability. Curr Cardiol Rev. 2021; 17 (5): e160721189770. DOI: 10.2174/1573403X16999201231203854.
20. Xue S, Chen H, Zhang J, Tian R, Xie C, Sun Q, Wang H, Shi T, Guo D, Wang Y, Wang Q. Qishen granule alleviates doxorubicin-induced cardiotoxicity by suppressing ferroptosis via nuclear erythroid factor 2-related factor 2 (Nrf2) pathway. J  2024; 335: 118604. DOI: 10.1016/j.jep.2024.118604.
21. Zapadnyuk IP, Zapadnyuk EA, Zakharija EA. Laboratory Animals: Breeding, Maintenance, and Use in Experiments. Kyiv, Vyshcha Shkola, 1983: 383 p. (in Ukrainian)