Кардиология №1 / 2017
Динамика формирования систолической дисфункции сердца при доксорубициновой кардиомиопатии
ФГБУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс Минздрава РФ, Москва 121552 3-я Черепковская, д. 15А
Антрациклиновая кардиомиопатия — частое и грозное осложнение противоопухолевой терапии, ведущей к хронической сердечной недостаточности (ХСН). Изучение формирования ХСН может позволять выявлять ранние признаки развития систолической дисфункции сердца. В данной работе на крысах мы изучали состояние сердца на разных сроках действия доксорубицина — наиболее эффективного антрациклинового антибиотика. Кумулятивные дозы доксорубицина составляли 8—20 мг/кг, а длительность исследования — от 6 до 20 нед. Использованы эхокардиография и катетеризация левого желудочка (ЛЖ). Фракция выброса и другие показатели сократимости ЛЖ неуклонно снижались по мере увеличения дозы и срока исследования, одновременно снижалась и выживаемость крыс. Однако величина минутного объема, отнесенная к единице массы тела, как и диастолический размер ЛЖ, сохранялись на уровне, близком к контрольному, в течение 8—10 нед. Только через 20 нед, когда фракция изгнания снизилась с 81±1 до 49±4%, диастолический объем ЛЖ увеличился на 59%. Инвазивные показатели сократимости и расслабления миокарда достоверно снижались на 11 и 19% уже после дозы доксорубицина 8 мг/кг, одновременно увеличивалось время предизгнания и время систолы. Эти изменения прогрессировали по мере увеличения дозы доксорубицина. При каждом увеличении срока относительное снижение константы расслабления было глубже по сравнению с индексом сократимости на 8—25%. Результаты показали, что постепенное формирование сердечной недостаточности позволяет мобилизовать разнообразные компенсаторные механизмы, тормозящие развитие дилатации сердца; развитие систолической дисфункции протекает с преимущественным нарушением процесса расслабления; удлинение периодов предизгнания и систолы при неинвазивном исследовании может служить показателем формирования систолической дисфункции.
Успешное применение противоопухолевых антибиотиков — антрациклинов в последние годы привело к существенному повышению выживаемости онкологических больных. В связи с этим увеличилось число больных, у которых отмечается отсроченное кардиотоксическое действие противоопухолевых препаратов [1, 2], проявляющееся в виде систолической дисфункции левого желудочка (ЛЖ) и сердечной недостаточности (СН) [3]. Этот симптомокомплекс получил название антрациклиновой кардиомиопатии.
Данный вид патологии сердца служит предметом многочисленных исследований как в клинике, так и в эксперименте. Механизм токсического действия доксорубицина — наиболее часто используемого антибиотика — весьма разнообразен: поражаются практически все органеллы кардиомиоцитов, но в наибольшей степени — мембраны, благодаря наличию в них большого количества кардиолипина, имеющего к доксорубицину повышенное сродство [4]. Нарушаются функция митохондрий [5—7] и ионный транспорт [8, 9], естественным следствием является нарушение сократительной функции сердца [10]. Большинство работ направлено на изучение способов предупреждения или уменьшения токсичности антрациклинов, в то время как динамика формирования СН служила предметом изучения в немногочисленных исследованиях [11, 12]. В связи с этим в данной работе мы изучали состояние сердца на разных сроках действия доксорубицина.
Методика исследования. Опыты выполняли на наркотизированных кетамином (100 мг/кг) или золетилом (5 мг/кг) самцах крыс Вистар массой 300—350 г. Всего было выполнено 4 серии экспериментов, в которых кумулятивная доза вводимого доксорубицина варьировала от 8 до 20 мг/кг, которые вводили подкожно еженедельно по 2 мг/кг.
В первой серии, поставленной по классическим образцам, целью которой было изучение кардиодинамики при помощи эхокардиографии (ЭхоКГ), было использовано 50 крыс, которым вводили доксорубицин, и 17 контрольных животных. После 7 нед введения погибло 20% крыс, после 8 нед — 44%, а после 10 нед (кумулятивная доза 20 мг/кг) — 56%. В связи с этим во второй серии (n=81) количество введений доксорубицина было ограничено 8 (кумулятивная доза 16 мг/кг). Через 10 нед смертность составила 27%. По результатам ЭхоКГ (n=59), явное снижение фракции выброса (ФВ) обнаружено в 54% случаев, пограничные значения — в 26% и без изменений ФВ — 20%. В этой серии были выполнены опыты с катетеризацией аорты и ЛЖ. В третьей серии (n=45) смертность после 8 введений доксорубицина составила 39%. Животные были использованы для опытов с ЭхоКГ и катетеризацией аорты и ЛЖ в различные сроки. В четвертой серии (n=25) количество введений доксорубицина было ограничено 4 (кумулятивная доза 8 мг/кг).
Животные были исследованы через 6—7 нед в опытах с ЭхоКГ и катетеризацией аорты и ЛЖ.
ЭхоКГ. Исследование функции сердца наркотизированных крыс выполняли на аппарате iE33 с использованием датчика S12—4 (4—12 MГц). Конечный диастолический и конечный систолический размеры ЛЖ, а также толщину задней стенки ЛЖ измеряли в М-режиме из парастернального доступа в проекции длинной оси сердца; площадь поперечного сечения ЛЖ в конце диастолы (Sd, см2) и в конце систолы (Ss, см2) определяли из парастернального доступа в проекции по короткой оси сердца на уровне папиллярных мышц, рассчитывая процент изменения площади поперечного сечения ЛЖ в систолу по следующей формуле: ΔS%= (Sd–Ss)/Sd·100. Конечный диастолический объем и конечный систолический объем ЛЖ и ФВ определяли с использованием модифицированного алгоритма Симпсона из апикального доступа в 3 проекциях (4- и 2-камерных и по длинной оси ЛЖ). Интеграл линейной скорости кровотока (VTI, см) — эквивалент ударного объема, а также ударный объем и сердечный выброс (мл/мин) определяли с помощью допплеровского исследования в импульсном режиме на уровне выходного тракта ЛЖ.
Катетеризация. У наркотизированных животных регистрировали электрокардиограмму (ЭКГ) во II стандартном отведении, давление в аорте и ЛЖ. Для регистрации давления в большинстве серий использовали милларовский прецизионный микроманометр на конце тонкого (диаметр 0,53 мм) катетера, введенного через сонную артерию, и тензометрический усилитель. Артериальное давление (АД) через катетер в бедренной артерии измеряли с помощью электроманометра.
Сигналы АД, давления в ЛЖ и ЭКГ подавали на «Biograph-4». Измеряли традиционные показатели сократимости — максимальную скорость развития давления (+dP/dtmax) и индекс сократимости (ИС) (+dP/dtmax/P, где Р — давление в момент достижения максимума +dP/dt). Для характеристики процесса расслабления использовали максимальную скорость снижения давления (–dP/dtmin), а также производный из нее индекс расслабимости по аналогии с ИС. Кроме того, вычисляли константу скорости снижения давления в изоволюмической фазе.
Все сигналы оцифровывали с частотой 1 кГц с помощью аналого-цифрового преобразователя NI-USB-6210 и записывали на жесткий диск компьютера. Для записи и обработки физиологических сигналов были разработаны собственные программы. Детали методики расчета подробно и...