Комплексное исследование сердца крыс при поражении изопротеренолом (стр. 5 )

Ключевые слова: сердечная недостаточность, эхокардиография, катетеризация, изолированные кардиомиоциты, свободный Са++

Краткое название: СОКРАТИМОСТЬ И РАССЛАБИМОСТЬ ПРИ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Работа поддержана грантом РФФИ № 12-04-01104а

Complex study of the rat heart at isoproterenol damage

V. I.Kapelko, V. L.Lakomkin, E. V.Lukoshkova, V. V.Gramovich, O. N.Vyborov, A. A.Abramov, N. A.Undrovinas, V. V.Ermishkin, S. V.Lakomkin, S. P.Veselova, V. S.Zhdanov, V. P.Shirinsky

Russian cardiological research-and-production complex, Moscow 121552 3-rd Cherepkovskaya Str. 15a;

Fax [phone]; E-mail: v. *****@***ru; Phone [phone]

Resume

Introduction of isoproterenol (an agonist of beta-adrenoreceptors) to rats is one of the widespread experimental models of cardiac failure. It is caused by damage of cardiomyocytes with the subsequent development of replaceable fibrosis. The purpose of the given work was the complex characteristic of cardiac function by means of invasive and noninvasive (echocardiography and impedansometry) methods of research. Isoproterenol was injected twice with a daily interval in dozes 85, 120, 150 or 180 mg/kg. Echocardiographic study of the heart in 2 weeks revealed obvious attributes of cardiac failure (left ventricular dilatation, lowered ejection fraction) in the groups which have received high cumulative dozes of isoproterenol (300-360 mg/kg). The catheterization of the left ventricle in these groups has shown raised enddiastolic pressure, decrease in the maximal rate of pressure development and fall, and also lowered indices of myocardial contractility and relaxability. In the groups which have received smaller isoproterenol dozes, apparent decrease in relaxability parameters (constants of isovolumic and auxovolumic  relaxation) has been revealed at only slightly  changed parameters of contractility. A strong correlation between echocardiographic and invasive parameters myocardial contractility was found out. The phase analysis of the cardiac cycle has shown a lengthening of isometric phases of contraction and relaxation, as well as duration of ejection due to shortening duration of filling of both ventricles. Cardiomyocytes isolated from hearts with obvious cardiac failure responded to electrostimulation by arrhythmic contractions and also by much slowed and incomplete removal of free Са++ from the myoplasm. Results allow to conclude that relatively smaller extent of myocardial damage is accompanied by decreased relaxability at slightly changed contractility, while at greater degree of damage both processes failed, but delay of relaxation still prevails.

Key words: rat heart, cardiac failure, echocardiography, catheterization, isolated cardiomyocytes,  free Са++

Short title: CONTRACTILITY AND RELAXABILITY AT HEART FAILURE

Таблица 1. Кардиодинамика сердец крыс, получивших изопротеренол в дозе 85 мг/кг дважды

Контроль (12)	3 дня (9)	3 месяца (7)
Частота сокращений, мин-1	410 + 9	410 + 18	407 + 8
Минутный объём, мл/мин	81 + 8	60 + 6	116 + 4 **
Конечнодиастолический объём, мл	0,62 + 0,05	0,61 + 0,06	0,81 + 0,08
Конечносистолический объём, мл	0,09 + 0,02	0,09 + 0,02	0,12 + 0,02
Фракция выброса, %	86 + 2	86 + 3	85 + 1
VTI, см	3,7 + 0,2	2,7 + 0,2 **	4,15 + 0,15
Площадь ЛЖ, см2	0,28 + 0,02	0,32 + 0,03	0,36 + 0,03 *
Степень уменьшения площади, %	78 + 3	78 + 2	63 + 3 **

Таблица 2. Кардиодинамика сердец крыс, получивших изопротеренол в различных дозах

Контроль (36)	ИЗО-2 (11)	ИЗО-3 (15)	ИЗО-4 (9)
доза (мг/кг)	0	240	300	360
срок	–	2 недели	2 недели	2 месяца
Частота сокращений (мин-1)	385 + 8	383 + 14	381 + 7	349 + 19
Минутный объём (мл/мин)	97 + 4	88 + 5	73 + 6 *	85 + 8
Конечный диастолический объём (мл)	0,84 + 0,05	0,92 + 0,09	1,1 + 0,1*	2,11 + 0,22 **
Конечный систолический объём (мл)	0,14 + 0,02	0,22 + 0,04	0,23 + 0,06	0,94 + 0,14
Фракция выброса (%)	84 + 1	78 + 3	72 + 3**	57 + 4 **
VTI, см	3.51 + 0.13	3,02 + 0,12 *	–	3,93 + 0,2
Площадь ЛЖ в диастоле (см2)	0,44 + 0,02	0,46 + 0,03	0,45 + 0,03	0,77 + 0,06 **
Степень уменьшения площади ЛЖ в систоле (%)	66 + 2	61 + 4	57 + 3 **	44 + 3 **
Толщина задней стенки ЛЖ в диастоле, мм	1,58 + 0,04	1,68 + 0,08	1,54 + 0,06	1,52 + 0,04
Толщина задней стенки ЛЖ в систоле, мм	2,91 + 0,07	2,95 + 0,02	2,7 + 0,1	2,24 + 0,12 **
% утолщения стенки	87 + 3	74 + 6	75 + 7	48 + 8 **

Таблица 3. Фазовый анализ насосной функции сердец крыс, получавших изопротеренол (ИЗО) в дозах 300 и 360 мг/кг

Показатель	Контроль (25)	ИЗО, 300 (15)	Контроль (11)	ИЗО, 360 (9)
Длительность цикла, мс	154 + 4	158 + 3	183 + 13	172 + 19
Левый желудочек	ДИФ, %	21 + 1,0	26 + 1,4 **	18 + 0,9	23 + 1,3 **
ДИ, %	43 + 1,1	43 + 1,0	37 + 1,6	41 + 1,1 *
ДН, %	36 + 1,1	31 + 1,1 *	45 + 1,8	36 + 2,3 **
ДИФ/ДИ	0,50 + 0,03	0,64 + 0,03 *	0,50 + 0,03	0,55 + 0,06
Правый желудочек	ДИФ, %	13 + 1,0	13 + 1,3	8 + 0,9	18 + 3,4 **
ДИ, %	45 + 0,9	46 + 0,9	41 + 1,4	46 + 1,6 *
ДН, %	41 + 1,1	41 + 1,5	52 + 1,4	36 + 2,2 **
ДИФ/ДИ	0,29 + 0,02	0,28 + 0,03	0,20 + 0,03	0,35 + 0,04 **

* p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001 по сравнению с контролем;

Обозначения: ДИФ – длительность изометрических фаз, ДИ – длительность изгнания, ДН – длительность фазы наполнения

Таблица 4. Функция сердца крыс, получавших изопротеренол (240  мг/кг) за 2 недели до опыта

Контроль (7)	Изопротеренол  (3 р)	%; Р <
Частота сокращений (мин-1)	469 + 9	422 + 3	-10; 0,001
Систолическое давление (мм рт. ст.)	163 + 7	131 + 12	-20; 0,05
Максимальная скорость развития давления (мм рт. ст./с)	23180 + 612	16170 + 1880	-30; 0,01
Максимальная скорость снижения давления (мм рт. ст./с)	13440 + 429	10560 + 1967
Индекс сократимости (с-1)	260 + 10	208 + 5	-20; 0,001
Константа скорости изоволюмического расслабления	100 + 7	79 + 16
Константа времени изоволюмического расслабления	10,5 + 1,1	13,9 + 3,3
Константа скорости ауксоволюмического расслабления	223 + 13	157 + 3	-30; 0,01
Константа времени ауксоволюмического расслабления	4,6 + 0,26	6,4 + 0,15	+39; 0,001
Длительность периода предизгнания (мс)	19,1 + 1,0	21,6 + 3,0
Длительность систолы* (мс)	98 + 3	113 + 2	+15; 0,001

* Измерение включало также период изоволюмического расслабления;

р включены данные только технически безупречных опытов

Таблица 5. Функция сердца крыс, получивших изопротеренол (240-360 мг/кг)

Контроль (6)	ИЗО-240  (6)	ИЗО-360  (9)
Артериальное давление	120 + 2	119 + 10	111 + 5
Частота сокращений (мин-1)	425 + 6	388 + 16	381 + 11 **
Систолическое давление (мм рт. ст.)	144 + 5	139 + 13	135 + 5
Диастолическое давление (мм рт. ст.)	3 + 1	5 + 3	9 + 2 *
Максимальная скорость развития давления (мм рт. ст./с)	12830 + 800	10910 + 917	10220 + 820 *
Максимальная скорость снижения давления (мм рт. ст./с)	10980 + 590	7030 + 1068 *	7260 + 590 *
Индекс сократимости (с-1)	147 + 6	139 + 17	117 + 7 *
Индекс расслабимости (с-1)	138 + 14	86 + 10 *	90 + 11 *
Константа скорости изоволюмического расслабления	158 + 19	81 + 12 *	103 + 12 *
Константа логистическая изоволюмического расслабления	408 + 44	120 + 13 **	238 + 34
Константа скорости ауксоволюмического расслабления	300 + 35	149 + 11 **	172 + 12 *
Константа времени ауксоволюмического расслабления	3,7 + 0,6	6,9 + 0,5 **	6,0 + 0,4 *

* p< 0.05; ** p < 0.01

Таблица 6. Импедансные показатели функции сердца крыс, получивших изопротеренол (240-360 мг/кг)

Контроль (6)	ИЗО-240  (6)	ИЗО-360  (9)
Частота сокращений (мин-1)	425 + 6	388 + 16	381 + 11 **
Длительность до пика dP/dt	15,4 + 0,9	18,2 + 1,3	17,3 + 1,1
Длительность периода предизгнания (мс)	19,5 + 0,6	19,6 + 1,3	21,2 + 1,5
Длительность систолы (мс)	76 + 2	86 + 4 *	88 + 2 **
Imp-Z0-Avg	322 + 11	343 + 17	325 + 14
Z-Vmax	20,9 + 1,7	19 + 3	14,4 + 1,0 *
Z-Amax	1959 + 127	1727 + 464	1016 + 177 **
Z-O-max	4,1 + 0,6	12,4 + 3,3 *	10,3 + 1,8 **
Imp-O/Imp-C	0,2 + 0,03	0,66 + 0,16 *	0,72 + 0,12 **

Обозначения:

Imp-Z0-Avg        среднее (за кардиоцикл) значение медленно изменяющейся (постоянной)

       составляющей импедансного сигнала, мОм

Z-Vmax        максимальная скорость систолического изменения Z-сигнала, мОм/мс

Z-Amax        максимальное ускорение систолического изменения Z-сигнала, мОм/мс2

Z-O-max         амплитуда О-волны в импедансном сигнале, мОм/мс

Imp-O/Imp-C  отношение величины волн О и С.

* - p< 0.05; ** - p< 0.01

Таблица 7. Коэффициенты корреляции эхокардиографических и инвазивных показателей

КДО, мл	КСО, мл	ФВ ЛЖ, %	Ss, см2	ДS, %
Максимальная скорость развития давления	-0,77	-0,74	0,72	-0,83	0,77
Индекс сократимости	-0,86	-0,84	0,81	-0,89	0,80
Максимальная скорость снижения давления	-0,81	-0,75	-0,69	-0,84	-0,72
Индекс расслабимости	-0,63	-0,58	0,51	-0,69	0,49
Константа скорости изоволюмического расслабления	-0,77	-0,75	0,55	-0,70	0,38
Константа логистическая изоволюмического расслабления	-0,11	-0,20	0,33	-0,34	0,62
Константа скорости ауксоволюмического расслабления	-0,53	-0,56	0,51	-0,54	0,49
Константа времени ауксоволюмического расслабления	0,50	0,54	-0,50	0,54	-0,52
Конечное диастолическое давление	0,86	0,77	-0,66	0,81	-0,61

Обозначения: КДО – конечнодиастолический объём, КСО - конечносистолический объём, ФВ – фракция выброса, Ss – площадь ЛЖ в диастоле, ДS – степень уменьшения площади ЛЖ в систоле

Рис. 1

Рис. 2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Рис.6

Рис.7