Внезапная сердечная смерть (ВСС) лидирует среди причин смертности в развитых странах в течение последних десятилетий [1]. Причиной ВСС в 80 % случаев являются желудочковые тахиаритмии (фибрилляция желудочков и желудочковая тахикардия, ФЖ/ЖТ) [2]. Реперфузионные аритмии являются признаком успешного восстановления кровотока, но повышают смертность пациентов вследствие спонтанного или медикаментозного тромболизиса на догоспитальном этапе, после проведенных интервенционных мероприятий на коронарных сосудах – на госпитальном, а также в долгосрочной перспективе [3]. Базовыми механизмами аритмогенеза в условиях ишемии и реперфузии являются: появление волн реентри, триггерная активность и аномальный автоматизм. Ишемическая зона с нарушенной возбудимостью, замедленным проведением, укороченным потенциалом действия формирует выраженную дисперсию реполяризации. На границе пораженной и здоровой области формируется однонаправленный блок проведения, что создает условия для возникновения реентри [4]. Увеличенная дисперсия реполяризации не всегда является определяющим фактором аритмогенеза, но повышает риск развития аритмий [5]. Возникновение тригггерной активности связано с усугублением кальциевой перегрузки, неравномерным восстановлением длительности реполяризации в ишемической и околоишемических областях и появлением ранних и поздних постдеполяризаций в условиях нарушения коронарного кровотока и его восстановления [6]. Особую роль в развитии аритмий играет пограничная зона. За счет близости к ишемической зоне, эта область с сохраненной коронарной перфузией, может стать источником запуска волн реентри [7] и тригггерной активности. Если в пограничной зоне длительность реполяризации уменьшается, что возможно при возникновении токов повреждения между ишемической и здоровой областью миокарда [8], то в условиях ишемической кальциевой перегрузки высок риск развития поздних постдеполяризаций [9]. Длительность реполяризации в пограничной зоне может быть увеличена за счет влияния свободных форм кислорода и кальциевой перегрузки на потенциал действия кардиомиоцитов, в этой ситуации возможно появление ранних постдеполяризаций [10]. В ранее проведенных нами исследованиях была обнаружена ретроспективная связь между увеличенной длительностью реполяризации в перфузируемой области миокарда и реперфузионными аритмиями [11]. Таким образом, электрофизиологические характеристики пограничной (перфузируемой) области миокарда оказывают важное влияние на аритмогенез. Возможно ли, изменяя длительность реполяризации в перфузируемой области миокарда, влиять на возникновение реперфузионных аритмий? Какова роль модифицируемой дисперсии реполяризации на аритмогенез в данной модели?
Цель исследования: определить роль дисперсии реполяризации в возникновении реперфузионных аритмий при изменении длительности реполяризации в перфузируемой области миокарда в модели ишемии-реперфузии у крыс.
Материалы и методы исследования
Эксперименты проведены на 4–5-месячных самцах крыс линии Wistar весом 160–200 г. Работа с животными проводилась согласно международным правилам (Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, 8th Edition, National Academies Press (US) 2011) и была одобрена локальным этическим комитетом Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. Крысы были наркотизированы золетилом (10 мг/кг, в/м) и ксилазином (2 мг/кг, в/м), интубированы и переведены на искусственную вентиляцию легких. После выполнения срединной стернотомии при спонтанном синусно-предсердном ритме были зарегистрированы униполярные электрограммы с использованием 8*8 электродной матрицы от эпикарда верхушки и основания правого и левого желудочка при помощи 144-канальной системы для синхронной регистрации электрических потенциалов сердца с дискретизацией сигнала 4000 Гц (Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН совместно с ООО «Альтоника», г. Москва). Верхушка левого желудочка соотносилась с областью ишемии, верхушка правого желудочка – с неишемизированной (перфузируемой) областью. ЭКГ регистрировалась с помощью стандартных отведений от конечностей. Модель острой коронарной окклюзии создавалась путем обратимого лигирования ствола левой коронарной артерии (ЛКА) в течение 5 мин, с последующей 15-минутной реперфузией.
Животные были разделены на 3 группы: контрольная группа (Control, n = 10), группа Pin (n = 11), в которой после лигирования ЛКА незамедлительно в системный кровоток через бедренную вену вводился препарат, укорачивающий длительность реполяризации в перфузируемой области – пинацидил (Pinacidil monohydrate, Sigma-Aldrich GmbH, Germany) в дозе 0,3 мг/кг; в группе ТЕА (n = 9) вводился препарат, увеличивающий длительность реполяризации – тетраэтиламмоний (Тetraethylammonium chloride, Sigma-Aldrich GmbH, Germany) в дозе 4 мг/кг; животным группы контроля вводился физиологический раствор в эквивалентном объеме. Предполагалось, что после лигирования ЛКА препараты не попадали в ишемизированную (неперфузируемую) область.
Униполярные электрограммы регистрировали в исходном состоянии, во время окклюзии ЛКА и в начале реперфузии (5 мин). В каждом отведении определяли время активации (AT) и время окончания реполяризации (RT) соответственно, как dV/dt min в период QRS комплекса и dV/dt max в период T волны. Длительности интервала активация-реполяризация (ARI), служившего суррогатным показателем длительности потенциала действия, определяли как разность между RT и AT. Были рассчитаны глобальная дисперсия реполяризации, как разность между максимальным и минимальным значениями RT во всех зарегистрированных отведениях ПЖ и ЛЖ, пограничная дисперсия реполяризации – как разность между максимальным и минимальным значениями RT между ишемической и перфузируемой зонами. В период реперфузии по данным эпикардиального картирования и ЭКГ проведена оценка возникающих желудочковых аритмий. Степень ишемического повреждения оценивалась по числу эпикардиальных отведений с подъемом сегмента ST, зарегистрированных матрицей в области ишемии.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью программ BIOSTAT 6.7.1 и SPSS Statistic 23. Данные представлены в виде медианы и интерквартильного интервала [Ме (25; 75)]. Критерий Фридмана использовали для парных сравнений внутри группы до и во время воздействия, критерии Манна – Уитни для сравнения групп, хи-квадрат для оценки вероятности развития аритмий. С помощью метода однофакторной линейной регрессии проверяли связь между аритмиями и электрофизиологическими показателями. Различия считали значимыми при p < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Реперфузионные желудочковые аритмии
При оценке реперфузионных аритмий учитывались желудочковые тахиаритмии, сопровождающиеся нарушением системной гемодинамики – фибрилляция желудочков и желудочковая тахикардия, которые являются эквивалентом ВСС в клинической ситуации. Реперфузионные аритмии наблюдались в течение 1–2 минуты после начала реперфузии. В группе контроля из 10 крыс у 6 развилась ФЖ/ЖТ, в группе пинацидила из 11 крыс у 2 наблюдалась ЖТ, в группе ТЕА у 9 из 9 животных развились ФЖ/ЖТ. Таким образом, в группе Pin жизнеугрожающие реперфузионные аритмии встречались реже, а в группе ТЕА чаще (χ2 = 13,562, p = 0,002).
Электрофизиологические параметры
Зона ишемии. Размер области ишемического повреждения не отличался между группами: 87(88-95) % отведений – в контрольной группе, 84 (75–100) % – в группе Pin, 86 (81–95) % – в группе ТЕА (p > 0,005). В зоне ишемии для всех животных было характерно увеличение времени активации (АТ), уменьшение времени (RT) и длительности реполяризации (ARI) в течение 5 мин окклюзии ЛКА (табл. 1), т.е. наблюдалось типичное для ишемических условий замедление скорости охвата возбуждением и уменьшение длительности ПД, эквивалентом которого является ARI [12].
Таблица 1
Электрофизиологические параметры в группах Control, Pin и TEA исходно, во время ишемии и реперфузии
|
Исходно |
Ишемия |
Реперфузия |
||
|
ATi |
Control |
12 (11; 12) |
13 (11; 17)* |
13 (13; 17)* |
|
Pin |
13 (12; 13) |
19 (18; 20)* |
17 (16; 18)* |
|
|
TEA |
11 (11; 11) |
18 (16; 20)* |
14 (14; 17) |
|
|
RTi |
Control |
39 (37; 40) |
27 (27; 32) * |
29 (26; 36) * |
|
Pin |
38 (36; 39) |
34 (31; 36) * |
35 (33; 37) * |
|
|
TEA |
38 (35; 42) |
33 (31; 38)* |
33 (29; 35) * |
|
|
ARIi |
Control |
28 (26; 28) |
14 (13; 16)* |
16 (13; 19) * |
|
Pin |
24 (23; 25) |
14 (11; 17)* |
18 (16; 20) * |
|
|
TEA |
26 (25; 30) |
13 (11; 22)* |
16 (12; 19)* |
|
|
ATn |
Control |
11 (10; 11) |
11 (10; 12) |
11 (10; 12) |
|
Pin |
12 (12; 13) |
11 (11; 12) |
12 (11; 12) |
|
|
TEA |
11 (10; 11) |
10 (11; 11) |
11 (11; 12) |
|
|
RTn |
Control |
37 (35; 39) |
37 (36; 39) |
37 (35; 38) |
|
Pin |
36 (35; 39) |
30 (27; 32)*§ |
28 (26; 32)*§ |
|
|
TEA |
36 (33; 39) |
42 (37; 45)*§ |
46 (38; 48)*§ |
|
|
ARIn |
Control |
27 (25; 28) |
27 (25; 28) |
25 (24; 27) |
|
Pin |
24 (22; 28) |
18 (16; 21)*§ |
15 (15; 19)*§ |
|
|
TEA |
25 (22; 28) |
31 (26; 34)* § |
35 (26; 37)*§ |
|
|
Глобальная дисперсия RT |
Control |
2 (2; 5) |
9 (6; 11)* |
4 (1; 8)$ |
|
Pin |
3 (2; 3) |
4 (1; 5) §$ |
5 (4; 11)*$ |
|
|
TEA |
3 (2; 5) |
9 (5; 15)* |
15 (9; 19)*§ |
|
|
Пограничная дисперсия RT |
Control |
2 (1; 4) |
9 (6; 11)* |
5 (2; 9)$ |
|
Pin |
1 (1; 3) |
3 (2; 4) §$ |
5 (4; 10)*$ |
|
|
TEA |
3 (1; 5) |
8 (6; 11) |
14 (10; 19)* |
Примечание. ATi, RTi, ARIi – время активации, время реполяризации и длительность реполяризации зоны ишемии; ATn, RTn, ARIn – время активации, время реполяризации и длительность реполяризации неишемической (перфузируемой) зоны;
* – p < 0,05 по сравнению с исходными значениями;
§ – p < 0,05 по сравнению с группой контроля;
$ – p < 0,05 по сравнению с группой ТЕА.
Перфузируемая (неишемическая) область. В группе контроля в неишемической области в ходе эксперимента показатели де- и реполяризации не изменялись (табл. 1). В группе Pin в период ишемии и в начале реперфузии происходило уменьшение RT и ARI, при неизменном AT. В группе TEA время активации не изменялось, но увеличивались показатели реполяризации (табл. 1).
Пинацидил является открывателем АТФ-зависимых калиевых каналов, вызывает гиперполяризацию мембраны, уменьшает амплитуду и длительность ПД, кальциевую перегрузку и время сокращения кардиомиоцита [13], поэтому он приводил к укорочению ARI и RT. Пинацидил относят к антиангинальным препаратам, уменьшающим пред- и постнагрузку за счет расслабления гладкомышечных клеток, но его влияние на аритмогенез неоднозначно – в исследованиях он показывал и антиаритмогенный, и проаритмогенный эффект в условиях ишемии-реперфузии [14].
В нашей работе в группе пинацидила желудочковые тахиаритмии встречались реже, чем в группе контроля и в группе ТЕА. Возможно, противоречивые данные о влиянии пинацидила на возникновение аритмий связаны с разным дизайном исследований (работы in vitro, in vivo, разный способ применения препарата). Можно предположить, что обработка пинацидилом изолированных микропрепаратов миокарда или использование пинацидила в ишемизированных условиях вызовет еще большее укорочение ПД, что приведет к выраженной гетерогенности электрофизиологических свойств миокарда и будет способствовать возникновению реентри [15]. В нашем исследовании пинацидил использовался как препарат, укорачивающий ПД исключительно в перфузируемой области, тогда как параллельно в соседней- ишемизированной зоне также происходило уменьшение длительности ПД. Соответственно, пинацидил уменьшал гетерогенность реполяризации между ишемической и перфузируемой зонами, что и привело к уменьшению дисперсии реполяризации в группе Pin и меньшей встречаемости реперфузионных аритмий.
Тетраэтиламмоний – это неспецифический блокатор калиевых каналов. Блокируя калиевые токи, он увеличивает длительность ПД. В перфузируемой области RT и ARI увеличивались в период ишемии и реперфузии, при этом АТ оставалось неизменным. Удлинение RT(ARI) в перфузируемой области на фоне одновременного уменьшения RT (ARI) в зоне ишемии приводило к увеличению дисперсии реполяризации как глобальной, так и пограничной.
Дисперсии реполяризации. Глобальная и пограничная дисперсии реполяризации увеличивались в период ишемии и реперфузии во всех экспериментальных группах (табл. 1). В группе пинацидила как глобальная, так и пограничная дисперсии реполяризации были меньше по сравнению с группой контроля в период ишемии и на первой минуте реперфузии (табл. 1). В группе ТЕА в перфузируемой области показатели реполяризации увеличивались на фоне укорочения в области ишемии, соответственно дисперсия реполяризации была больше в этой группе по сравнению с группой контроля, в которой RT (ARI) не менялись и группой пинацидила, в которой RT(ARI) уменьшались в перфузируемой области (табл. 1).
Предикторы развития реперфузионных желудочковых тахиаритмий. При помощи однофакторной логистической регрессии мы проверили наличие связи между электрофизиологическими параметрами и возникновением реперфузионных ЖТ/ФЖ у животных всех экспериментальных групп. Ни один из показателей де- и реполяризации зоны ишемии не был ассоциирован с возникновением аритмий, а в перфузируемой области связь с развитием ЖТ/ФЖ имели RT и ARI. Несмотря на рост дисперсии реполяризации и различия между группами в период ишемии и реперфузии, не один из ее параметров не показал себя как предиктор реперфузионных тахиаритмий (табл. 2). Увеличение дисперсии реполяризации связано с высоким риском развития аритмий [5], но не всегда достаточно для реализации аритмогенного действия. Предикторами аритмий в нашей экспериментальной модели стали параметры реполяризации перфузируемой области, что говорит о том, что риском возникновения реперфузионных аритмий можно управлять, изменяя длительность реполяризации в перфузируемой области после наступления коронарной окклюзии, но решающим фактором в аритмогенезе станет не модифицируемая дисперсия реполяризации между зонами, а непосредственно сама длительность реполяризации в соседней к зоне ишемии области, что подразумевает не только механизм развития аритмий по типу реентри, но, вероятнее всего, и по типу триггерной активности [6].
Таблица 2
Связь электрофизиологических параметров, зарегистрированных у всех животных в период коронарной окклюзии и в начале реперфузии, с развитием реперфузионных ЖТ/ФЖ в модели однофакторной логистической регрессии (n = 30)
|
ЖТ/ФЖ |
||||
|
Переменные |
β |
95 % ДИ |
p |
|
|
Коронарная окклюзия |
ATi |
0,976 |
0,794–1,199 |
0,815 |
|
RTi |
1,069 |
0,918–1,245 |
0,391 |
|
|
ARIi |
1,070 |
0,905–1,266 |
0,429 |
|
|
Реперфузия |
RTi |
0,943 |
0,794–1,120 |
0,501 |
|
ATi |
0,975 |
0,745–1,276 |
0,855 |
|
|
ARIi |
0,886 |
0,730–1,076 |
0,223 |
|
|
Коронарная окклюзия |
ATn |
0,890 |
0,520–1,523 |
0,671 |
|
RTn |
0,136 |
0,993–1,146 |
0,063 |
|
|
ARIn |
1,149 |
0,997–1,324 |
0,055 |
|
|
Реперфузия |
ATn |
0,830 |
0,482–1,430 |
0,502 |
|
RTn |
1,172 |
1,022–1,345 |
0,023 |
|
|
ARIn |
1,173 |
1,028–1,340 |
0,018 |
|
|
Коронарная окклюзия |
Глобальная дисперсия RT |
1,082 |
0,933–1,256 |
0,297 |
|
Реперфузия |
Глобальная дисперсия RT |
1,058 |
0,946–1,183 |
0,326 |
|
Коронарная окклюзия |
Пограничная дисперсия RT |
1,084 |
0,918–1,279 |
0,342 |
|
Реперфузия |
Пограничная дисперсия RT |
1,047 |
0,941–1,165 |
0,4 |
Примечание. ATi, RTi, ARIi – время активации, время реполяризации и длительность реполяризации зоны ишемии; ATn, RTn, ARIn – время активации, время реполяризации и длительность реполяризации неишемической (перфузируемой) зоны; β – коэффициент регрессии, ДИ – доверительный интервал.
Выводы
Дисперсия реполяризации не ассоциирована с развитием реперфузионных желудочковых тахиаритмий при изменении длительности реполяризации в перфузируемой области в модели острой ишемии-реперфузии. Предиктором ЖТ/ФЖ является непосредственно длительность реполяризации в перфузируемой области миокарда.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-315-00339.