Комплексное исследование сердца крыс при поражении изопротеренолом (стр. 4 )

В современной кардиологической литературе оживлённо дискутируется вопрос – являются ли диастолическая и систолическая СН самостоятельными формами заболевания или же они представляют разные стадии процесса. Наши данные свидетельствуют в пользу последней версии, а именно – 1) при использовании низких дозировок изопротеренола возникает диастолическая СН, в то время как для развития систолической СН требуются высокие дозировки изопротеренола, 2) признаки диастолической СН проявляются рано, в то время как для развития систолической СН требуется по крайней мере 1-2 недели, что обусловлено синтезом матричных металлопротеиназ  для последующей дилатации сердца, 3) нарушение расслабимости и по времени и по степени опережает нарушения сократимости миокарда. При этом в формировании одного из основных признаков СН – повышенной величины КДД – участвуют оба процесса: в результате неполного расслабления уменьшается объём камеры ЛЖ к началу наполнения, а в результате сниженного изгнания увеличивается остаточный объём крови в ЛЖ, что и демонстрирует достаточно высокая корреляция КДД с показателями сократимости и расслабимости миокарда.

Представляется важным также преимущественное изменение показателей расслабления в ауксоволюмической фазе по сравнению с изоволюмической. Ауксоволюмическая фаза представляет заключительный этап снижения давления в ЛЖ, когда величина диастолического давления становится меньше давления в левом предсердии, и наступает фаза быстрого наполнения. Именно в этом периоде Са++ удаляется из миоплазмы белками с высоким сродством к катиону, и только достаточно эффективное поглощение Са++ обеспечивает возможность падения диастолического давления в ЛЖ ниже нуля. Рано возникающее нарушение этого процесса при повреждении миокарда, проявляющееся на эхокардиограмме снижением пика быстрого наполнения, позволяет полагать, что нарушение этого процесса может быть одним из первых признаков развивающейся СН. 

Информация об авторах

– руководитель лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК, доктор мед. наук, профессор.

– ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК, кандидат мед. наук;

– ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК, доктор биол. наук;

– научный сотрудник отделения хронической ИБС, Института клинической кардиологии РКНПК,  кандидат мед. наук ;

  - младший научный сотрудник отделения хронической ИБС, Института клинической кардиологии РКНПК, кандидат мед. наук ;

- младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК;

Ундровинас Нидас Альберто – лаборант-исследователь лаборатории клеточной подвижности;

– ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальной патологии сердца Института экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК, кандидат биол. наук;

– аспирант отделения сердечной  недостаточности Института клинической кардиологии РКНПК;

– врач-патологоанатом, лаборатория патоморфологии сердечно-сосудистых заболеваний Института клинической кардиологии РКНПК, кандидат мед. наук;

– руководитель лаборатории патоморфологии сердечно-сосудистых заболеваний Института клинической кардиологии РКНПК, доктор мед. наук, профессор;

– директор Института экспериментальной кардиологии ФГБУ РКНПК, доктор мед. наук, профессор.

       Список литературы

Меерсон ФЗ. Адаптация, деадаптация и недостаточность сердца. Москва «Наука» 1978, 344 с. Беленков ЮН, Агеев ФТ, Мареев ВЮ. Парадоксы сердечной недостаточности: взгляд на проблему на рубеже веков. Сердечная недостаточность 2000; 1: 5-6 Беленков ЮН, Агеев ФТ, Мареев ВЮ. Знакомьтесь: диастолическая сердечная недостаточность. Сердечная недостаточность 2000; 1: 40-46 Paulus WJ, TschoЁpe C, Sanderson JE, et al. How to diagnose diastolic heart failure: a consensus statement on the diagnosis of heart failure with normal left ventricular ejection fraction by the Heart Failure and Echocardiography Associations of the European Society of Cardiology. Eur Heart J 2007; 28:2539–2550 Hatle L. How to diagnose diastolic heart failure—a consensus statement. European Heart J 2007; 28: 2421–2423 Katz AM. A modern view of heart failure: How Did We Get Here? Circ Heart Fail 2008; 1: 63-71 Терещенко СН, Жиров ИВ. Диастолическая сердечная недостаточность: разрешимы ли трудности диагностики и лечения? Тер архив 2009; 11: 73-76 Bronzwaer JG, Paulus WJ. Diastolic and systolic heart failure: different stages or distinct phenotypes of the heart failure syndrome? Curr Heart Fail Rep 2009; 6:281-286 Gradman AH, Wilson JT. Hypertension and diastolic heart failure. Curr Cardiol Rep 2009; 11:422-429 Агеев ФТ. Диастолическая сердечная недостаточность: 10 лет знакомства. Сердечная недостаточность 2010; 11: 5-6 Periasamy M, Janssen PM. Molecular basis of diastolic dysfunction. Heart Fail Clin 2008; 4:13-21 Fukuta H, Little WC. The cardiac cycle and the physiologic basis of left ventricular contraction, ejection, relaxation, and filling. Heart Fail Clin 2008; 4:1-11 Lehnart SE, Maier LS, Hasenfuss G. Abnormalities of calcium metabolism and myocardial contractility depression in the failing heart. Heart Fail Rev 2009; 14: 213-224 Капелько ВИ, Горина МС. Катионная регуляция сокращения и расслабления миокарда при увеличении частоты сокращений. Бюллетень ВКНЦ 1984; 1: 26-31 Капелько ВИ. Диастолическая дисфункция. Кардиология 2011, 51 (1): 89-100 Rona G, Chappel GI, Balazs T, Gaudry R. An infarct-like myocardial lesion and other toxic manifestations produced by isoproterenol in the rat. Arch Pathol. 1959; 67:443-455 Beznak M, Hacker P. Hemodynamics during the chronic stage of myocardial damage caused by isoproterenol. Can J Physiol Pharmacol. 1964; 42:269-274 Veragut UP, Krayenbuhl HP. Estimation and quantification of myocardial contractility in the closed chest dog. Cardiologia 1965; 47 : 96-112 Frederiksen JW, Weiss JL, Weisfeldt ML. Time constant of isovolumic pressure fall: determinants in the working left ventricle. Am J Physiol. 1978; 235:H701-H706 Капелько ВИ, Орлова ЦР. Константы скорости расслабления  левого желудочка: влияние механических и инотропных факторов. Кардиология 1986; 6, 79-82 Хаютин ВМ, Лукошкова ЕВ, Ермишкин ВВ, Сонина РС. Показатель сократимости сердца человека – период предызгнания. Неинвазивное определение при каждом сокращении. Успехи физиол наук 2009, 40(4): 3-20 Siegel J. H., Fabian M., Lankau C. et al. Clinical and experimental use of thoracic impedance plethysmography in quantifying myocardial rgery. 1970; 67(6): 907-917 Капелько ВИ, Горина МС, Новикова НА. Сравнительная оценка сокращения и расслабления сердечной мышцы при уменьшении концентрации кальция в перфузате, ацидозе и метаболической блокаде. в сб."Метаболизм миокарда" Москва, "Медицина" 1983, 45-59 Капелько ВИ, Новикова НА. Функциональные признаки энергодефицитной и гипокальциевой недостаточности сердца. в сб."Новое в кардиологии" (ред. Чазов ЕИ) Москва, "Медицина" 1985, 90-95 Matsuyoshi YN, Nishiyama A, Takaki М et al. Left ventricular function of isoproterenol-induced hypertrophied rat hearts perfused with blood: mechanical work and energetics. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2009; 297:H1736-H1743 Prunier F, Gaertner R, Louedec L et al. Doppler echocardiographic estimation of left ventricular end-diastolic pressure after MI in rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol  2002; 283: H346–H352. Brooks WW, Conrad CH. Isoproterenol-Induced Myocardial Injury and Diastolic Dysfunction in Mice: Structural and Functional Correlates. 2009; 59 (4): 339-343. Капелько ВИ, Новикова НА. Связь диастолической упругости сердца с его приспособлением к нагрузкам. Физиол. жур. СССР 1988, 7, 970-977 Капелько ВИ, Векслер ВИ, Новикова НА. Контрактура миокарда при нарушении энергообразования: механизм и значение. В кн:"Метаболизм миокарда" (ред. Чазов ЕИ, Смирнов ВН) "Наука" М. 1988, 105-118 Feng W, Li W. The study of ISO induced heart failure rat model. Exp Mol Pathol. 2010; 88(2):299-304 Krenek P, Kmecova J, Kucerova D et al. Isoproterenol-induced heart failure in the rat is associated with nitric oxide-dependent functional alterations of cardiac function. European Journal of Heart Failure 2009; 11: 140–146.

.

Подписи к рисункам

Рис.1. Соотношение между конечносистолическим объёмом (КСО) и фракцией выброса ЛЖ в опытах контрольной группы (ромбы) и групп, получивших изопротеренол в конечной дозе 240-300 мг/кг.

Рис.2. Соотношение между фракцией выброса ЛЖ и степенью уменьшения площади ЛЖ (dS) при систоле в опытах контрольной группы (ромбы) и групп, получивших изопротеренол в конечной дозе 240-300 мг/кг.

Рис.3. Соотношение между индексом сократимости (dP/dt/P) и конечным диастолическим давлением в опытах контрольных групп и получавших изопротеренол в дозах 240 (ИЗО-3) и 360 (ИЗО-4) мг/кг.

Рис. 4. Относительные изменения показателей сократимости (голубой цвет) и расслабимости (красный) сердец крыс, получивших 240-360 мг/кг изопротеренола.

Рис.5. Соотношение между фракцией выброса (ФВ, %) и индексом сократимости (ИС, с-1) в группах контроля (ромбы) и изопротеренола (360 мг/кг, квадраты).

Рис. 6. Кальциевые спайки в изолированных кардиомиоцитах, выделенных из сердца контрольной крысы (А) и получавших изопротеренол крыс (Б и В). По абсциссе – время в сек, по ординате – интенсивность кальциевого сигнала (отн. ед.). Сокращения вызывали электростимуляцией с частотой 1 Гц.

Рис.7. Структура миокарда левого желудочка крысы, получившей изопротеренол. Видны расширенные межклеточные пространства и обширная инфильтрация клеточными элементами.

Рис.8. Структура миокарда правого желудочка крысы, получившей изопротеренол. Видна обширная инфильтрация клеточными элементами и частично повреждённые мышечные клетки.

Комплексное исследование сердца крыс при поражении изопротеренолом

, , ,

Резюме

Введение изопротеренола (агониста бета-адренорецепторов) крысам является одной из распространённых 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 дважды с суточным интервалом в дозах 85, 120, 150 или 180 мг/кг. При эхокардиографическом исследовании сердца через 2 недели явные признаки сердечной недостаточности (дилатация ЛЖ, снижение фракции выброса) были выявлены в группах, получивших высокие кумулятивные дозы изопротеренола (300-360 мг/кг). Катетеризация ЛЖ в этих группах показала повышенное КДД, снижение максимальной скорости развития и снижения давления, а также индексов сократимости и расслабимости миокарда. В группах, получивших меньшие дозы изопротеренола, обнаружено снижение показателей расслабления (константы изоволюмического и ауксоволюмического расслабления) при мало изменённых показателях сократимости ЛЖ. Обнаружена хорошая корреляция между эхокардиографическими и инвазивными показателями сократимости миокарда. Фазовый анализ сердечного цикла показал удлинение изометрических фаз сокращения и расслабления, а также длительности изгнания за счёт 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 Са++ из миоплазмы. Результаты позволяют заключить, что относительно меньшая степень повреждения миокарда сопровождается снижением расслабимости при мало изменённой сократимости, а при большей степени нарушаются оба процесса, но замедление расслабления по-прежнему преобладает.