CC BY
80
Экспериментальная биология и медицина УДК 615.322:547.814.5].015:616-001.3-092.9
БИОИМПЕДАНСОМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОВРЕЖДЕНИЯ МИОКАРДА РАЗЛИЧНЫМИ ЭКЗОГЕННЫМИ ФАКТОРАМИ
© Новиков В.Е., Крикова А.В., Новиков А. С.
Кафедра фармакологии с курсом фармации ФПК и ППС Смоленской государственной медицинской академии, Смоленск
E-mail: anna. krikova@mail.ru
В эксперименте на крысах показано кардионегативное действие доксорубицина гидрохлорида, спирта этилового и стресса. Выявлены макроскопические и микроскопические изменения в миокарде. Экзогенные повреждающие факторы приводят к разнонаправленным изменениям импеданса миокарда, что может быть обусловлено неодинаковым влиянием на процессы гидратации и водно-солевой баланс в миокарде.
Ключевые слова: доксорубицин, спирт этиловый, стресс, миокард, биоимпедансометрия.
ESTIMATION OF EXOGENOUS FACTORS MYOCARDIAL DAMAGE WITH THE HELP
OF BIOIMPEDANSOMETRY Novikov V.E., Krikova A.V., Novikov A.S.
Pharmacology & Pharmacy FPE Department of the Smolensk State Medical Academy, Smolensk
In experiment on rats it is shown cardionegative action of doxorubicine hydrochloride, spirit ethyl and stress. Macroscopi-cal and microscopic changes in the myocardium are revealed. Exogenous factors lead to the various changes of the impedance of the myocardium that can be caused by unequal influence on processes of hydration and water-saline balance in myocardium.
Keywords: doxorubicine, spirit ethyl, stress, myocardium, bioimpedansometry.
Сердечная мышца часто является мишенью отрицательного воздействия многих ксенобиотиков и эндогенных стрессовых факторов [1, 2, 3, 4]. В литературе описаны морфогистологические и биохимические изменения, развивающиеся в миокарде в результате различных экзогенных и эндогенных воздействий на организм. Большую актуальность представляют работы, в которых изучается повреждающее действие на миокард лекарственных веществ, спирта этилового и стрессорного фактора, поскольку они представляют серьезную проблему в жизни современного общества [5, 6, 7].
Представляло интерес изучить не только морфологическую картину изменений в миокарде на фоне воздействия этих факторов, но и оценить электрохимические изменения в нем.
Задачей настоящего исследования явилась оценка повреждающего действия доксорубицина гидрохлорида, спирта этилового и острого иммо-билизационно-болевого стресса на миокард крыс в эксперименте с помощью биоимпедансометрии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты выполнены на 24 крысах обоего пола линии Вистар массой 180-200 г. Животные содержались в условиях вивария, согласно правилам лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ Р
50258-92, ГОСТ З 51000.3-96 и 51000.4-96) с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях.
Животные были разделены на четыре группы. Первая группа включала интактных крыс. Животные второй группы получали противоопухолевый антибиотик — доксорубицина гидрохлорид (однократно внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг за 7 дней до биоимпедансометрических измерений). Животным третьей группы вводили спирт этиловый 50% интрагастрально в объеме 8 мл/кг в течение семи дней. Крыс четвертой группы подвергали острому иммобилизационно-болевому стрессу (животных фиксировали за конечности на спине и за дорсальную шейную кожную складку длительностью 24 часа).
Перед проведением импедансометрии животных наркотизировали хлоралгидратом (300 мг/кг внутрибрюшинно) и выполняли торакотомию. Импедансометрию миокарда проводили в области верхушки, для чего вводили электроды из инертного металла в ткань на глубину 1 мм (частота тока 10 кГц, напряжение 1,02 V). Импеданс замеряли троекратно в разных точках на площади 5 мм2 с последующим расчетом средней величины импеданса ^ср.).
После декапитации животных, сердца извлекали из грудной клетки и брали на гисто-морфологическое исследование. Миокард крыс
Курский научно-практический вестник "Человек и его здоровье", 2011, № 1
фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, после чего подвергали стандартной гистологической проводке с заливкой в парафин и изготовлением срезов толщиной 5-7 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином. С полученных микропрепаратов изготовлены микрофотограммы, для этого использовалась цифровая видеокамера и программа «Видеотест - морфология» версии 5.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты экспериментов по регистрации показателей биоимпедансометрии миокарда животных разных групп отражены в табл. 1.
Значение импеданса миокарда у интактных животных были приняли за 100%. В группе крыс, которым вводили доксорубицина гидрохлорид, значения импеданса верхушки сердца были выше на 33% (р<0,002 относительно интактной группы животных), у животных с алкогольной интоксикацией импеданс был ниже на 22% (р<0,001), чем у интактных крыс, при стрессорном воздействии значение импеданса было выше на 22% (р<0,001).
Вероятно, такое неоднозначное влияние противоопухолевого антрациклинового антибиотика, спирта этилового и острого иммобилизационно-болевого стресса на миокард по данным импедан-сометрии связано с разной природой поражения миокарда крыс. В любом случае изменение импеданса ткани, как показателя сопротивления электрическому току, является свидетельством мор-фофункциональных изменений в миокарде. Можно думать, что нарушается, прежде всего, водно-электролитный баланс, так как он имеет решающее значение для электрохимической проводимости тканей. Разнонаправленные изменения импеданса под влиянием трех повреждающих факторов могут быть обусловлены неодинаковым изменением водно-электролитного баланса и процессов гидратации биоколлоидов в клеточных структурах и во внеклеточной среде миокарда.
При морфологическом исследовании миокарда животных интактной группы нами установлено, что структура и архитектоника сердечной мышцы не нарушена. Пучки кардиомиоцитов на
Показатели биоимпеданс
продольном срезе расположены параллельно, с тончайшими прослойками рыхлой соединительной ткани, содержащими тонкостенные капилляры. Наблюдается некоторое полнокровие сосудов. Клетки миокарда цилиндрической формы, с хорошо выраженной поперечной исчерченностью, одинаковы по диаметру на поперечных срезах. Ядра имеют центральное расположение, крупные, овальной формы, с рыхлым хроматином и небольшим количеством ядрышек. Патологических включений в цитоплазме нет. Соотношение мышечной и соединительной ткани в пределах физиологической нормы.
При макроскопическом изучении миокарда подопытных крыс, которым однократно вводили доксорубицина гидрохлорид, имеется истончение стенки, умеренная дилатация желудочков. При микроскопическом исследовании миокарда крыс отмечен выраженный интерстициальный отек, мелкие очаги миоцитолиза с разрушением кар-диомиоцитов, умеренно выраженная лимфоци-тарная инфильтрация — периваскулярная и диффузная в интерстиции. Ядра некрупные, с конденсацией хроматина, очагово — явления карио-пикноза и кариорексиса. При сохранении поперечной исчерченности обращает внимание равномерное уменьшение диаметра кардиомиоцитов.
В экспериментах на крысах, выполненной Е.Л. Лушниковой и соавт. [5], доксорубицин в сублетальной дозе (10 мг/кг) через 14 суток после однократного его введения вызывал диффузные очаги некробиоза кардиомиоцитов, инфильтрированные мононуклеарными клетками. Развивался диффузный кардиосклероз. Авторы считают, что в развитии дилатационной кардиомиопатии ключевым моментом, определяющим характер ремо-делирования, является регенераторно-
пластическая недостаточность мышечных клеток сердца и, как следствие, их диффузный апоптоз.
У животных, подвергшихся введению спирта этилового, в макропрепаратах сердца имеется истончение стенки и умеренная дилатация желудочков. Микроскопически имеется нерезко выраженный интерстициальный отек и набухание кар-диомиоцитов, мелкие рассеянные очаги некроза с лизисом кардиомиоцитов, выраженная перива-
Таблица 1
1ии у животных (M±m), n=6
Группы Интакт Доксорубицина гидрохлорид Спирт этиловый Острый иммоби- лизационно-болевой стресс
2ср. (Ом) 203,3±28,5 (100%) 270,0±19,7* (133%) 159,0±21,8* (122%) 248,5±37,5* (122%)
Примечание: 1. * - достоверно относительно интактной группы животных; 2. n - количество животных в группе.
Экспериментальная биология и медицина
скулярная лимфоцитарная инфильтрация. Довольно типичны явления фрагментации кардио-миоцитов, отдельные пучки мышечных волокон извитые, что характерно для контрактурных пересокращений.
Морфологические изменения в миокарде при алкогольном поражении сердца изучены достаточно полно, наиболее часто обнаруживают ультраструктурные нарушения, а также расширение полости сердца или его гипертрофию [8]. При длительном употреблении алкоголя обнаруживается увеличение накопления коллагена в миокарде, что приводит к нарушению растяжимости сердца в диастолу. Расширение саркоплазматиче-ского ретикулума при электронной микроскопии, указывает на отек миокардиальных клеток, что ограничивает возможность связывания кальция с сократительными белком, обеспечивающим основную функцию сердца, нарушает электролитное равновесие внутри клетки, метаболизм липи-дов, свойства некоторых ферментов мембран [9].
В группе животных, подвергшихся острому иммобилизационно-болевому стрессу, при микроскопическом исследовании миокарда также обнаружены изменения. Так, ядра уменьшены, вытянуты, слабо выражены признаки кариопик-ноза. Поперечная исчерченность мышцы нечеткая, нерезко выражены признаки фрагментации кардиомиоцитов, имеются мелкие очаги миоци-толиза. Мышечные волокна неравномерно истончены.
Известно, что неожиданный эмоциональный стресс может спровоцировать выброс гормонов, которые приводят к симптомам, похожим на сердечный приступ. Стрессорное воздействие может вызывать не только функциональные, но и морфологические изменения в миокарде. Людям, страдающим от стрессовой кардиомиопатии, иногда кажется, что они переживают сердечный приступ.
Таким образом, проведенное исследование показало, что различные экзогенные факторы, вызывающие морфологические изменения в тканях миокарда, приводят к изменениям величины импеданса. Учитывая зависимость импеданса от состояния водно-электролитного баланса тканей, можно предположить, что изученные экзогенные повреждающие факторы нарушают процессы гидратации биоколлоидов и электролитный обмен.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Антрациклиновый антибиотик доксоруби-цин, спирт этиловый и острый иммобилизацион-но-болевой стресс вызывают выраженные морфо-функциональные изменения в миокарде крыс, что
подтверждается методом биоимпедансометрии и морфологическим изменением в сердце.
2. Разная направленность изменений импеданса миокарда на фоне действия экзогенных факторов, возможно, связана с неодинаковым изменением процессов гидратации и водно-солевого баланса в тканях организма, индуцированных этими факторами.
3. Биоимпедансометрия достоверно отражает наличие морфофункциональных нарушений в тканях и может быть реализована в качестве объективного инструментального метода оценки повреждений миокарда под влиянием лекарственных веществ и других агрессивных факторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гершанович М.Л. Кардиотоксичность противоопухолевых препаратов антрациклиновых антибиотиков и возможности ее предупреждения кардиоксаном (дек-стразоксаном) в онкологической практике // Вопросы онкологии. - 2001. - Т. 47, № 1. - С. 119-122.
2. Капелько В.И., Вилиамс К., Морган Дж.П. Концентрация Са2+ в миоплазме кардиомиоцитов и сократительная функция сердца на ранней стадии адриами-циновой кардиомиопатии // Кардиология. - 1996. -№ 12. - С. 57-61.
3. Кашичкина О.В., Кригер Н.А. Терапевтическая эффективность мексидола при купировании алкогольного абстинентного синдрома // Мексидол в клинике и эксперименте (Приложение 1 к журналу «Бюллетень экспериментальной биологии и медицины» за 2006 год). - М.: Издательство РАМН, 2006. - С. 167171.
4. Курьянова Е.В., Савин В.Ф., Тёплый Д.Л. Стресс-индуцированные изменения хронотропной функции сердца и показателей перекисного окисления липи-дов в миокарде крыс c дефицитом симпатических нервных влияний: модулирующие эффекты а-токоферола и физической тренировки // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2006. - № 4. - С. 266-271.
5. Лушникова Е.Л., Клинникова М.Г., Молодых О.П., Непомнящих Л.М. Морфологические проявления ре-моделирования сердца при дилатационной кардио-миопатии антрациклинового генеза // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2004. -Т. 138, № 12. - С. 684-689.
6. Малышев В.В., Ощепков О.М., Семинский И.Ж. и др. Ограничение гиперпероксидации липидов и предупреждение стрессорных повреждений сердца производными глицина // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1996. - Т. 59, № 145. - С. 2325.
7. Моисеев В.П., Шелепин А.А. Алкоголь и болезни сердца: руководство. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2009 -168 с.
8. Preedy V.R., Richardson P.J. Ethanol induced cardiovascular disease // Br Med Bull. - 1994. -Vol. 50 (Suppl 1). - P. 152-162.
9. Rubin E., Urbano-Marguez A. Clinical effects of alcohol on the cardiovascular system // Alcohol and Cardiovasc Syst Bethesda (Md). - 1996. - Vol. 5. - P. 127-136.
