The Aging Cardiomyocyte: A Mini-Review

Abstract

Background: Aging per se is a risk factor for reduced cardiac function and heart diseases, even when adjusted for aging-associated cardiovascular risk factors. Accordingly, aging-related biochemical and cell-biological changes lead to pathophysiological conditions, especially reduced heart function and heart disease. Objective: In this review, we summarize the changes that occur as the heart ages from youth to old age on the basis of the cardiac myocyte. Aging phenotypes and underlying mechanisms shall be discussed that affect cardiomyocyte repair, signaling, structure, and function. Methods: Review of the literature. Results: The following factors play vital roles in the aging of cardiomyocytes: oxidative stress, inflammation, cellular protection and repair, telomere integrity, survival and death, metabolism, post-translational modifications, and altered gene expression. Importantly, non-cardiomyocyte-based aging processes (vascular, fibroblast, extracellular matrix, etc.) in the heart will interfere with cardiomyocyte aging and cardiac function. Conclusion: Based on our analyses, we postulate that the physiological aging process of the heart and of the cardiomyocyte is primarily driven by intrinsic aging factors. However, extrinsic aging factors, e.g. smoking, also make an important contribution to pathologically accelerated aging of the heart.

Perinatal programming and cardiomyocyte aging

“…Снижение с возрастом сократительной функции миокарда выражается в уменьшении так называе-мого функционального сердечного резерва -раз-ницы между максимальной производительностью сердца и базовым значением производительности в состоянии покоя [6,8]. Причинами этого могут быть несколько явлений: уменьшение количества кардиомиоцитов в органе, возрастные изменения процессов возбуждения, электромеханического со-пряжения в клетках миокарда, гипертрофия миокар-да, изменение геометрии камер сердца, аккумуляция внеклеточного матрикса, сопровождающаяся ухуд-шением пассивных механических свойств миокарда и соответствующим уменьшением диастолических и систолических показателей [7]. Указанные процес-сы ведут к снижению функциональных показателей сердца, таких как: конечное систолическое давление, фракция укорочения и сердечный выброс.…”

“…С начала 50-х годов прошлого века в кардиоло-гии установилось, казалось бы, незыблемое мнение о том, что последние клеточные митозы в сердце за-канчиваются с рождением ребенка, а после рожде-ния увеличение сердца происходит только в ре-зультате гипертрофии кардиомиоцитов [7]. Однако в последние годы появился ряд работ, доказываю-щих существование пролиферации кардиомиоцитов после рождения вплоть до двадцатилетнего возрас-та [9], что заставило пересмотреть догму прошлого века [8,10,11].…”

“…Несмотря на открытие процессов митотического деления миоцитов в миокарде взрос-лого человека, все же с возрастом наблюдается сни-жение общего числа клеток миокарда [7]. Указанный процесс является в основном результатом апоптоза, а в некоторых случаях следствием гипоксического или некротического повреждения кардиомиоцитов с последующим замещением их соединительно-ткан-ными (коллагеновыми) волокнами и накоплени-ем во внеклеточном пространстве остатков клеток в виде так называемого клеточного «мусора» [7,14]. В свою очередь, это сопровождается гипертрофией камер сердца [11,15].…”

“…В отличие от них старые кардиомио-циты утрачивают эту способность и на определенном этапе развития оказываются в состоянии полной дифференцировки, что выражается в активации ге-нов p16/INK4A и р53 [7]. При этом старые кардиоми-оциты демонстрируют двукратное уменьшение дли-ны теломеров хромосом [15,37].…”

“…Так, у мужчин это увеличение заболеваемости становится наиболее заметным после 45 лет, у женщин -при-мерно на десять лет позже [7]. Более того, с возрастом у практически здоровых людей уменьшается функ-циональный резерв сердечно-сосудистой системы, отражающий процесс старения [8].…”