Кардиология №3 / 2014
Комплексное исследование сердца крыс при поражении изопротеренолом
ФГБУ Российский кардиологический научно- производственный комплекс Минздрава РФ, Москва 121552 3-я Черепковская 15А;
Введение изопротеренола (агониста β-адренорецепторов) крысам — одна из распространенных экспериментальных моделей сердечной недостаточности. Она обусловлена повреждением кардиомиоцитов с последующим развитием заместительного фиброза. Целью данной работы была комплексная характеристика функции сердца при помощи инвазивных и неинвазивных (эхокардиография и импедансометрия) методов исследования. Изопротеренол вводили 2 раза с суточным интервалом в дозах 85, 120, 150 или 180 мг/кг. При эхокардиографическом исследовании сердца через 2 нед явные признаки сердечной недостаточности (дилатация левого желудочка — ЛЖ, снижение фракции выброса) выявлены в группах, получивших высокие кумулятивные дозы изопротеренола (300—360 мг/кг). При катетеризации ЛЖ в этих группах выявлены повышенное конечное диастолическое давление, снижение максимальной скорости развития и снижения давления, а также индексов сократимости и «расслабимости» миокарда. В группах подопотных крыс, получивших меньшие дозы изопротеренола, обнаружено снижение показателей «расслабимости» (константы скорости и времени изоволюмического и ауксоволюмического расслабления) при малоизмененных показателях сократимости ЛЖ. Выявлена тесная корреляция между эхокардиографическими и инвазивными показателями сократимости миокарда. Фазовый анализ сердечного цикла показал удлинение изометрических фаз сокращения и расслабления, а также длительности изгнания
за счет укорочения длительности наполнения обоих желудочков. Изолированные кардиомиоциты, выделенные из сердец с явной сердечной недостаточностью, отличались аритмичными сокращениями в ответ на электростимуляцию, а также значительно замедленным и неполным удалением свободного Са2+ из миоплазмы. Результаты позволяют сделать вывод, что относительно меньшая степень повреждения миокарда сопровождается снижением «расслабимости» при малоизмененной сократимости, а при большей степени нарушаются оба процесса, но замедление расслабления по-прежнему преобладает.
Сердечная недостаточность (СН) — конечный исход многих заболеваний системы кровообращения. В прошлом веке под СН подразумевали недостаточность именно систолы, т.е. выброса из левого желудочка (ЛЖ), что обычно характеризуется сниженной фракцией выброса (ФВ) [1]. В нынешнем столетии выделена форма СН с нормальной ФВ, но нарушенным расслаблением и наполнением желудочка [2—5]. Данную форму предложено обозначать как диастолическая СН. Ее отличительными признаками являются замедленное расслабление, повышенное диастолическое давление в ЛЖ, сниженная скорость развития давления. Особенность данной формы заключается в том, что диастолическая дисфункция, являющаяся ведущим синдромом данной формы СН, может наблюдаться и без наличия систолической СН. Одно из самых простых определений этих форм предложил A. Katz [6] — «систолическая дисфункция характеризует желудочек, ударный объем которого уменьшен из-за нарушенного изгнания, а диастолическая дисфункция характеризует желудочек с нарушенным наполнением».
Значение диастолической СН определяется тем, что ее доля в общем числе случаев хронической СН в настоящее время превышает 50% [7—10]. Существование этой формы породило оживленную дискуссию. Одни считают, что это две разные формы СН, другие — что диастолическая СН предшествует систолической СН. С физиологической точки зрения разделять систолу и диастолу нельзя, поскольку они регулируются одними и теми же внутриклеточными белками, определяющими транспорт Са2+ в кардиомиоцитах (КМЦ) [11—13]. Ключевым звеном системы ионного транспорта является саркоплазматическая сеть. Освобождение Са2+ из нее, вызванное входом внешнего Са2+ по медленным кальциевым каналам через воротный механизм — белок рианодинового рецептора RYR2, позволяет запустить процесс сокращения, а обратный транспорт Са2+ из миофибрилл через Са2+-АТФазу — белок SERCA2а — запускает процесс расслабления.
Функциональная роль последнего чрезвычайно важна, потому что от его активности зависят содержание Са2+ в саркоплазматической сети и последующая сила сокращения. Такому представлению соответствуют результаты выполненных ранее экспериментов, показавшие, что процесс расслабления изменяется раньше и в большей степени, чем процесс сокращения под влиянием разнообразных физиологических факторов — действия катехоламинов при умеренном увеличении притока к сердцу, частоты сокращений или концентрации Са2+ в перфузате [1, 14].
Это позволяет предполагать, что именно изменения процесса удаления Са2+ из миоплазмы являются ведущими для определения сократимости миокарда.
При действии патологических факторов ситуация гораздо менее ясна. Данная тема служила предметом многих исследований, выполненных преимущественно в прошлом веке.
Хроническая СН характеризуется глубоким нарушением и сокращения, и расслабления миокарда. Однако последовательность нарушения этих процессов проследить удается редко, хотя важно выяснить какие белки и регулируемые ими процессы повреждаются прежде всего. Это позволило бы прицельно искать эффективные средства профилактики и терапии.
В настоящее время совершенствование традиционных и создание новых методов исследования позволяют получить новые данные о механизме саморегуляции сократительной функции сердца. Поскольку в физиологических условиях изменения процесса расслабления определяют последующие изменения сокращения миокарда, естественным выглядит предположение, что и в патологических условиях его роль может быть ведущей [15].
Эта гипотеза легла в основу данной работы. В работе в качестве повреждающего фактора мы использовали агонист β-рецепторов изопротеренол (ИЗО), действие которого сопровождается повреждением миокарда вследствие множественных микронекрозов [16] и дозозависимым нарушением гемодинамики [17].
Материал и методы
Опыты выполняли на наркотизированных кетамином (100 мг/кг) самцах крыс Вистар массой 400—450 г. Всего выполнено 4 серии экспериментов, в которых дозы ИЗО варьировались от 85 до 180 мг/кг, которые вводили дважды с суточным интервалом. Смертность в этих сериях колебалась от 15 до 40%. Выжившие животные и контрольные к ним были исследованы с применением различных неинвазивных и инвазивных методов, причем некоторые группы были исследованы всеми методами.
Эхокардиография. Исследование функции сердца наркотизированных крыс выполняли на аппарате iE33 с использованием датчика S12-4 (12—4 MГц). Конечный диастолический размер (КДО) и конечный систолический размер (КСО) 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 папилля...
