Артериальная гипертензия (АГ) является одним из основных факторов, вызывающих развитие хронической сердечной недостаточности (ХСН) и инфаркта миокарда [4]. Хроническое воздействие повышенного артериального давления (АД) со временем приводит к ослаблению инотропной функции сердца и застойным явлениям в разных отделах организма.
Традиционно ХСН связывают с нарушением систолической функции миокарда. Однако по современным представлениям на патофизиологию ХСН систолическая дисфункция рассматривается только как один из факторов наряду с изменением напряжения стенок и структуры диастолического наполнения, т.е. со всем тем, что включается в понятие «ремоделирование миокарда» [9, 10]. В последние годы все чаще встречаются данные о большой значимости диастолической дисфункции (ДД) в возникновении, клиническом течении и прогнозе ХСН [10].
Исследования нарушения сердечной деятельности у животных с различными моделями АГ сфокусировано, главным образом, на выраженном снижении инотропной функции миокарда, наблюдаемом на поздних этапах развития ХСН. Однако для понимания патогенеза ХСН и поиска новых терапевтических подходов не меньшее значение имеет изучение ранних маркеров поражения сердца, в том числе, и ДД. У крыс со спонтанной гипертензией (spontaneously hypertensive rat, SHR), общепринятой модели первичной АГ, выраженная манифестация ХСН наблюдается после 18 месяцев жизни, что отражается в значительном снижении сократительной способности сердца [2]. Вместе с тем, разными исследователями было показано, что у крыс данной линии уже в возрасте 4–6 мес выявляются признаки ДД, что выражается в росте конечного диастолического давления (КДД) и других показателей расслабления миокарда [5, 6]. Однако остается неясным как изменяется инотропная функция сердца в переходный период от «пограничной» к «стабильной» фазе гипертензии.
В связи с этим, целью данной работы было исследовать показатели сердечной деятельности и гемодинамики у крыс линии SHR разного возраста: в период формирования АГ (7–8 нед) и в период стабильно высокого АД (16–17 нед).
Материалы и методы исследования
Эксперименты проведены на 20 нормотензивных крысах линии Wistar-Kyoto (WKY) и 20 крысах линии SHR, полученных из вивария ИБХ РАН (Пущино, Россия). В виварии НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга животные содержались в неполной барьерной системе при следующих параметрах окружающей среды: температура – 20–24 °С, относительная влажность воздуха – 50 ± 20 %, воздухообмен 12–15 объемов помещения в час, световой режим – 12:12 ч. Содержание животных осуществлялось в соответствии с правилами, изложенными в Европейской конвенцией по защите позвоночных животных (Страсбург, 1986). Протокол исследования утвержден комиссией по контролю за содержанием и использованием лабораторных животных НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга (протокол №72052014).
АД и частоту сердечных сокращений (ЧСС) у крыс регистрировали с помощью системы неинвазивного измерения давления у ненаркотизированных (бодрствующих) мелких лабораторных животных NIBP200A («Biopac Systems, Inc.», США). Запись и обработка данных производилась на компьютере с помощью программы «AcqKnowledge 4.2 for MP150».
Измерения параметров работы сердца проводили под общим наркозом (тиопентал натрий, 80 мг/кг) на аппаратном комплексе для электрофизиологических исследований MP150 («Biopac Systems, Inc», США). В конце эксперимента животные подвергались эвтаназии передозировкой наркоза. Показатели сократительной функции сердца определяли по динамике внутрисердечного давления с помощью прибора для измерения внутрисердечного давления («OpSens», Канада). Доступ к левому желудочку сердца (ЛЖ) осуществлялся через правую общую сонную артерию с помощью датчика TSD282. Регистрировали следующие параметры: систолическое давление в левом желудочке (СДЛЖ, мм рт.ст), давление, развиваемое ЛЖ (мм рт.ст.), конечное диастолическое давление (КДД, мм рт.ст.), минимальное давление в левом желудочке (мм рт.ст.), индекс напряжение–время (мм рт. ст.), индекс сократимости ЛЖ (с-1), максимальную скорость нарастания (+dP/dt) (мм рт.ст./c) и снижения (-dP/dt) давления в ЛЖ (мм рт.ст./c).
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета статистических программ «Statistica 6.0». Данные представлены в виде M ± m, где M – среднее значение, m – стандартная ошибка среднего значения. Для оценки достоверности межгрупповых различий использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.
Результаты исследования и их обсуждение
Для крыс линии SHR характерно раннее развитие АГ. У гипертензивных крыс период между 6-й и 8-й неделями жизни характеризуется начальным возрастанием АД [1]. В данном исследовании у крыс SHR возрастом 7–8 недель средние значения систолического АД (САД) и диастолического АД (ДАД) превышали значения аналогичных показателей у крыс WKY на 19 % и 22 % соответственно (табл. 1).
К концу 4-го месяца жизни у крыс SHR формируется выраженная АГ [4]. У крыс SHR в возрасте 16–17 недель САД и ДАД было выше, чем у крыс WKY, на 50 % и 48 % соответственно (табл. 1). ЧСС и масса тела животных в возрасте 7–8 недель не различались. В возрасте 16–17 недель масса тела крыс линии SHR был достоверно меньше на 9 % по сравнению со значением у крыс WKY (табл. 1).
Таблица 1
Масса тела и гемодинамические показатели у крыс линии SHR в период возрастания (7–8 недель) и период стабильно высокого АД (16–17 недель) и у крыс линии WKY того же возраста
|
Показатели |
7–8 недель |
16–17 недель |
||
|
WKY (n = 15) |
SHR (n = 15) |
WKY (n = 15) |
SHR (n = 15) |
|
|
Масса тела, г |
165 ± 10 |
156 ± 2 |
326 ± 5 |
296 ± 8* |
|
САД, мм рт. ст. |
133 ± 5 |
158 ± 4* |
125 ± 4 |
188 ± 5* |
|
ДАД, мм рт. ст. |
105 ± 4 |
128 ± 4* |
96 ± 3 |
142 ± 3* |
|
ЧСС, уд/мин |
353 ± 13 |
366 ± 6 |
304 ± 15 |
341 ± 10 |
Примечание. * – достоверное различие (p < 0,05) по сравнению со значениями у крыс линии WKY того же возраста.
При исследовании сократительной функции сердца у крыс линии SHR на 7–8 неделе жизни по сравнению с крысами WKY аналогичного возраста были отмечены достоверно более высокие показатели СДЛЖ (на 20 %), давления, развиваемого ЛЖ, (на 21 %), индекса сократимости ЛЖ (на 15 %), +dP/dt (на 22 %) и -dP/dt (на 46 %), а также более низкое минимальное давление в левом желудочке (на 72 %) (табл. 2). Величины КДД и индекса напряжение-время значимо между линиями не различались.
Таблица 2
Показатели сократительной функции сердца у крыс линии SHR в период возрастания (7–8 недель) и период стабильно высокого артериального давления (16–17 недель) и у крыс линии WKY того же возраста
|
Показатели |
7–8 недель |
16–17 недель |
||
|
WKY (n = 15) |
SHR (n = 15) |
WKY (n = 15) |
SHR (n = 15) |
|
|
СДЛЖ, мм рт.ст. |
113 ± 5 |
136 ± 6* |
126 ± 2 |
189 ± 6* |
|
Давление, развиваемое ЛЖ, мм рт.ст |
110 ± 5 |
133 ± 8* |
121 ± 1 |
171 ± 7* |
|
КДД, мм рт.ст |
3,3 ± 0,8 |
3,4 ± 0,8 |
5,4 ± 1,9 |
17,8 ± 3,8* |
|
Минимальное давление в ЛЖ, мм рт.ст. |
– 2,5 ± 0,6 |
– 4,3 ± 1,2* |
1,2 ± 1,7 |
13,5 ± 4,0* |
|
Индекс напряжение–время, мм рт.ст |
8,1 ± 0,4 |
8,4 ± 0,5 |
8,1 ± 0,3 |
18,8 ± 0,9* |
|
Индекс сократимости ЛЖ, с-1 |
145 ± 3 |
166 ± 15* |
115 ± 4 |
95 ± 5* |
|
+dР/dt, мм рт. ст./с |
8058 ± 380 |
9807 ± 560* |
7655 ± 202 |
8345 ± 270* |
|
-dР/dt, мм рт. ст./с |
– 5639 ± 465 |
– 8246 ± 682* |
– 8351 ± 307 |
– 6056 ± 184* |
Примечание. * – достоверное различие (p < 0,05) по сравнению со значениями у крыс линии WKY того же возраста.
Полученные данные свидетельствуют об усилении работы миокарда у крыс линии SHR в период формирования АГ (7–8 нед), что отразилось в достоверно больших показателях, характеризующих сокращение и расслабление сердца. Положительный инотропный эффект хорошо согласуется с увеличением массы ЛЖ у гипертензивных животных в возрасте 7–8 недель [7]. Стоит отметить, что у крыс SHR в раннем возрасте (4–6 недель) достоверное повышение АД регистрируется практически одновременно с увеличением массы ЛЖ [7].
На 16–17 неделе жизни у крыс линии SHR по сравнению с крысами WKY наблюдается более высокие СДЛЖ (на 50 %) и давление, развиваемое ЛЖ, (на 41 %) (табл. 2). У гипертензивных крыс в период стабильно высокого АД значения КДД и минимального давления в ЛЖ были достоверно выше в 3 и 11 раз по сравнению с соответствующими показателями у нормотензивных животных. Максимальная скорость нарастания давления в ЛЖ была выше у крыс линии SHR на 9 %, а максимальная скорость снижения давления – ниже на 28 % по сравнению с линией WKY. У крыс линии SHR индекс сократимости ЛЖ был ниже на 17 % по сравнению с крысами WKY, а индекс напряжение-время в 2 раза выше, чем у нормотензивных крыс.
Наблюдаемое в период стабильно высокого АД (16–17 нед) нарушение диастолической функции ЛЖ является одним из наиболее ранних признаков поражения сердца при гипертензии [3, 10]. Как известно процесс расслабления определяется скоростью актин-миозиновой диссоциации (активная, энергозависимая часть релаксации) и растяжением эластических структур миокарда, сжатых во время систолы (пассивная, энергонезависимая часть релаксации). Было показано, что у крыс линии SHR не выявлено изменений работы актин-миозинового комплекса до 12–14 месяца жизни [8]. Вместе с тем, уже в возрасте (4–6 мес) у крыс SHR отмечено усиление фиброза тканей миокарда, что может приводить к увеличению ригидности ЛЖ и, следовательно, нарушению диастолической функции ЛЖ [6].
Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о том, что в период формирования АГ (7–8 недель) у крыс линии SHR наблюдается функциональное усиление работы миокарда, отражающееся в увеличении индекса сократимости ЛЖ, максимальной нарастания и снижения давления. В период стабильно высокого АД (16–17 нед) у крыс данной линии уже выявляются признаки диастолической дисфункции ЛЖ, что проявляется в увеличении КДД и снижении максимальной скорости снижения давления в ЛЖ. Полученные данные показывают, что нарушение диастолической функции ЛЖ у крыс линии SHR развивается в период установления стабильно высокого артериального давления между 8 и 16 неделями жизни.
Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда (проект № 14-25-00017).