CC BY
29
УДК 616.12-008.331.1
С.Л. СМИРНОВА1, О.В. СУСЛОНОВА1, И.М. РОЩЕВСКАЯ2
1Коми Научный Центр Уральского Отделения Российской Академии наук, 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 24
Сыктывкарский государственный университет им. П. Сорокина, 167001, г. Сыктывкар, Октябрьский проспект, д. 55
Электрическое поле сердца на поверхности тела в период деполяризации предсердии у крыс со спонтанной артериальной гипертензией
Контактная информация:
Смирнова Светлана Леонидовна — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, тел. (8212) 245124, e-mail: [email protected]
Суслонова Ольга Владимировна — научный сотрудник, тел. (8212) 24-51-24, e-mail: [email protected] Рощевская Ирина Михайловна — доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник, тел. (8212) 39-03-45, e-mail: [email protected] Статья поступила: 26.02.2018, принята в печать: 28.03.2018.
Исследование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в период деполяризации предсердий у крыс линии SHR со спонтанной артериальной гипертензией выявило изменения в динамике смещения областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов в период восходящей фазы Р-волны на ЭКГ, свидетельствующее о неоднородности распространения волны возбуждения от синусно-предсердного узла по правому предсердию. Выявленные изменения могут служить неинвазивным диагностическим критерием предсердных аритмий.
Ключевые слова: электрическое поле сердца, предсердия, артериальная гипертензия, крысы линии SHR. Для цитирования: Смирнова С.Л., Суслонова О.В., Рощевская И.М. Электрическое поле сердца на поверхности тела в период деполяризации предсердии у крыс со спонтанной артериальной гипертензией. Практическая медицина. 2018, 1 (112), С. 61-64.
S.L. SMIRNOVA1, O.V. SUSLONOVA1, I.M. ROSHCHEVSKAYA2
1Komi Scientific Centre of the Ural branch of the Russian Academy of Sciences, 24 Kommunisticheskaya Str., Syktyvkar, Russian Federation, 167982
2Pitirim Sorokin Syktyvkar State University, 55 Oktyabrskiy prospekt, Syktyvkar, Russian Federation, 167001
Cardioelectric field on the body surface during atrial depolarization in rats with spontaneous arterial hypertension
Contact:
Smirnova S.L. — Cand. Biol. Sc., Senior Researcher, tel. (8212) 24-51-24, e-mail: [email protected] Suslonova O.V. — researcher, tel. (8212) 24-51-24, e-mail: [email protected]
Roshchevskaya I.M. — D. Biol. Sc., correspondent member of the Russian Academy of Sciences, Chief Researcher, tel. (8212) 39-03-45, e-mail: [email protected]
РЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ ДИАГНОСТИКИ
The study of the cardioelectric field on the body surface during atrial depolarization in SHR rats with spontaneous arterial hypertension has revealed changes in the dynamics of displacement of positive and negative cardioelectric potential areas during the ascending phase of the P-wave in the ECG, which provides evidence for the heterogeneity of the excitation wave propagation from the sinoatrial node along the right atrium. The changes revealed may be used as a non-invasive diagnostic criterion for atrial arrhythmias.
Key words: cardioelectric field, atria, arterial hypertension, SHR rats.
Введение
Артериальная гипертензия занимает особое место среди хронических заболеваний сердечнососудистой системы человека [1]. Известно, что артериальная гипертензия приводит к структурным изменениям сердечно-сосудистой системы, ремоде-лированию миокарда, которое проявляется в изменении толщины и кривизны сердечной стенки [2].
Артериальная гипертензия может спровоцировать возникновение фибрилляции предсердий у человека [3]. В клинической практике фибрилляция предсердий является одним из часто встречающихся видов аритмий [4]. Существуют две теории возникновения фибрилляции предсердий: эктопическая активность и механизм «re-entry». Проведенные ранее исследования области легочных вен выявили эктопическую активность в этой области, которая может привести к фибрилляции предсердий [5].
Экспериментальная гипертензия вызывает в миокарде ряд морфологических изменений, в том числе гипертрофию кардиомиоцитов. При перегрузке в сердце может развиваться фиброз, который способен менять распространение волны возбуждения в миокарде и электротоническое взаимодействие между клетками. В перегруженном миокарде меняется нейрогуморальная регуляция в силу изменения синтеза рецепторов к гормонам и медиаторам [6].
Адекватной моделью артериальной гипертен-зии являются крысы линии SHR [7]. Крысы линии SHR (спонтанно-гипертензивные крысы) выведены в 19б3 году японскими исследователями К. Ока-мото и К. Аоки в Медицинской школе г. Киото. В возрасте 12 недель у крыс линии SHR наблюдается стойкое повышение артериального давления 190-200 мм рт ст. [8].
Исследования электрического поля сердца при синхронной регистрации кардиоэлектрических потенциалов от множества униполярных отведений на поверхности торса показали высокую информативность данного подхода при изучении функционального состояния миокарда [9; 10; 11]. По расположению областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов на КЭП на поверхности тела в начальный период деполяризации предсердий можно судить о расположении очага начальной активности и основному направлению распространения волны возбуждения [12].
Вопрос об изменении электрической активности предсердий при артериальной гипертензии остается невыясненным.
Цель
провести оценку динамики электрического поля сердца на поверхности тела в период деполяризации предсердий у крыс при артериальной гипертензии.
Материал и методы
Исследование электрического поля на поверхности тела в период деполяризации предсердий проводили на крысах — самцах линии SHR возрастом 3 месяца, весом 239,6±35,7 г., с систолическим артериальным давлением 188,1±24,7 мм рт. ст.
Животные были получены из питомника лабораторных животных ФГБУН Института Биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (филиал) г. Пущино, Московская область, Россия, имели ветеринарный сертификат качества и состояния здоровья.
На животных проводили острый эксперимент методом синхронной многоканальной кардиоэлек-тротопографии. Крыс наркотизировали золетилом (1,25 мг/кг, внутримышечно) и уретаном (1,5 г/кг, внутримышечно).
Синхронную регистрацию кардиопотенциалов осуществляли от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределенных по поверхности грудной клетки (по четыре ряда на вентральной и дорсальной сторонам тела) при помощи электро-кардиотопографической системы. Синхронно с униполярными кардиоэлектрическими потенциалами на поверхности тела регистрировали ЭКГ в биполярных отведениях от конечностей. В качестве ре-перного использовали ЭКГ во втором отведении, отсчет времени производили относительно пика зубца Ru в мс (момент времени до Ян-пика указывается со знаком минус).
Полученные данные обрабатывали при помощи системы «Кардиоинформ» [9]. Кардиоэлектриче-ское поле на поверхности тела анализировали по моментным эквипотенциальным картам.
Статистика. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программного обеспечения Statistica 10 (Statsoft Inc., США). Нормальность распределения в выборках проверяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Результаты статистической обработки представляли в виде среднего арифметического и стандартного отклонения. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.
Результаты
Длительность Р волны на ЭКГ во II отведении от конечностей у всех обследованных наркотизированных крыс линии SHR составляла 10,6±3 мс., частота сердечных сокращений 418,6±21,4 уд/мин.
До возникновения на эКг во II отведении от конечностей Р волны (табл. 1) на поверхности тела крыс формируется кардиоэлектрическое поле с краниальной областью положительных кардиоэ-лектрических потенциалов, каудальной — отрицательных. До начала восходящей фазы Р волны происходит смещение зон положительных и отрицательных кардиопотенциалов на поверхности тела (рис. 1А, Б).
После инверсии областей положительных и отрицательных потенциалов на поверхности тела наблюдаются отличая и выделяются две группы животных.
У первой группы (n= 9) животных область положительных потенциалов смещается каудально на вентральную область и занимает примерно 2/3 поверхности (рис. 1А.). Область отрицательных кар-диопотенциалов после инверсии занимает полностью дорсальную сторону и краниальную часть вентральной поверхности тела. Изменение взаимного
РЕМЕННЫЕ В0ПР1
расположения положительных и отрицательных зон кардиоэлектрических потенциалов завершается до начала Р волны ЭКГ во II отведении от конечностей. Расположение зон кардиоэлектрических потенциалов не меняется в период восходящей и нисходящей фаз Р-волны. К концу Р волны на ЭКГ во II отведении область положительных кардиопо-тенциалов расположено каудально на вентральной и дорсальной поверхности грудной клетки, отрицательных — краниально.
До начала восходящей фазы Р волны у второй группы животных (п=4) после смещения (рис. 1Б): зона положительных потенциалов расположена каудально, отрицательных — краниально. Изменение взаимного расположения положительных и отрицательных зон кардиоэлектрических потенциалов завершается также к началу восходящей фазы Р волны на ЭКГ во II отведении от конечностей как и у первой группы животных. В период восходящей и нисходящих фаз Р волны расположение зон кардиоэлектрических потенциалов не меняется: область положительных потенциалов расположена каудально, отрицательных — краниально.
Таблица 1.
Временные характеристики кардиоэлектри-ческого поля на поверхности тела (мс) и Р-волны на ЭКГ во II отведении от конечностей (мс) у крыс линии SHR
Первая группа п=4 Вторая группа п=9
Начало формирования ЭПС характерного для деполяризации предсердий - 51,2±1,5 - 53,9±1,3*
Начало Р„-волны - 46,8±2,1 - 49,1±1,8
Вершина Ря-волны - 41,9±2,3 - 44,5±1,5
Конец Р^-волны - 35,6±3,5 - 39,1±2,1
Длительность инверсии ЭПС 4,4±0,9 4,8±1,2
Длительность восходящей фазы Ри-волны 6,3±3,4 4,7±1,6
Длительность нисходящей фазы Рп-волны 4,8±1 5,4±1,2
Длительность Ри-волны 11,2±3,8 10,1±2,7
Время указано в мс, относительно пика кп (до пика имеет отрицательное значение). * - Р<0.05 Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное квадратическое отклонение.
Рисунок 1
Эквипотенциальные моментные карты на поверхности тела крысы линии SHR, первая группа животных (А) (крыса №2) и вторая группа животных (Б) (крыса №7) в период деполяризации предсердий
Закрашена область положительных кардиопотен-циалов. Под каждой картой указано время в мс относительно пика к; приведена ЭКГ во втором отведении с маркером времени.
Обсуждение
Проведенное исследование электрического поля сердца на поверхности тела в период деполяризации предсердий у крыс линии выявило наличие смещения областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов до Р-волны на ЭКГ у всех обследованных животных.
Известно, что деполяризация области синусно-предсердного узла приводит к формированию кар-диоэлектрического поля поверхности тела до начала Р-волны на ЭКГ в отведениях от конечностей [12; 13]. По расположению областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов на КЭП на поверхности тела в начальный период деполяризации предсердий можно судить о расположении очага начальной активности и основному направлению распространения волны возбуждения [12].
Наблюдаются отличия по расположению областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов на поверхности тела крыс линии в период восходящей фазы Р-волны на ЭКГ. По распределению кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела крыс линии SHR выделяются две группы животных. У большей части крыс линии SHR на поверхности тела в период восходящей и нисходящей фаз Р-волны на эКг область положительных потенциалов расположена каудально, отрицательных краниально. Однотипное расположение областей положительных кардиопотенциалов в каудальной
СО
РЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ ДИАГНОСТИКИ
и отрицательных потенциалов в краниальной части поверхности тела в период восходящей и нисходящей фаз Р-волны на ЭКГ наблюдается у собаки, свиньи и человека [14], что свидетельствует о равномерном распространении волны возбуждения по предсердиям от водителя ритма.
У другой группы животных область положительных потенциалов расположена каудально на вентральной стороне занимает примерно 2/3 поверхности, область отрицательных кардиопотенциалов занимает полностью дорсальную сторону и краниальную часть вентральной поверхности. Такое расположение областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов не характерно для периода восходящей и нисходящей фаз Р- волны на эКг.
Показано, что легочная гипертензия, связанная с гипертрофией правых отделов сердца, приводит к изменению параметров начальной предсердной активности: временных — к увеличению длительности деполяризации предсердий, и пространственных, свидетельствующих об изменении последовательности деполяризации предсердий [15]. Исследование крыс линии НИСАГ показало, что наличие дополнительного очага возбуждения на эпикарде в области впадения легочных вен в левое предсердие отражается на поверхности тела в положении зон положительных и отрицательных кардиопо-тенциалов в период начала и в восходящую фазу Р-волны на ЭКГ [13].
На эпикарде предсердий нормотензивных крыс линии Вистар наблюдается равномерное распространение волны возбуждения [16], при этом на электрическом поле на поверхности тела наблюдается инверсия взаимного расположения областей положительных и отрицательных потенциалов до начала Р-волны на ЭКГ. В период восходящей и нисходящей фаз Р — волны на ЭКГ область положительных потенциалов расположена каудально, отрицательных краниально [13].
Заключение
Выявлены изменения в динамике областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела в период восходящей фазы Р-волны на ЭКГ, свидетельствующие о неоднородности распространения волны возбуждения от синусно-предсердного узла по правому предсердию у крыс линии SHR (со спонтанной артериальной гипертензией).
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ. Авторы статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, финансовой поддержки, о которых необходимо сообщить.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуревич М.Л. Практика антигипертензивной терапии при артериальной гипертонии у пожилых (часть 1) // Клиническая медицина. — 2002. — № 8. — С. 4-8.
2. Найдич А.М. Структурная неоднородность левого желудочка и ремоделирование // Бюллетень сибирской медицины. — 2006. — №1. — С. 38-45.
3. Ландквист Б.К., Бергфелдт Л., Дубикайтис Т.А Хирургическое лечение фибрилляции предсердий с помощью катетерной абляции // Российский семейный врач. — 2006. — Т. 10, № 3. — С. 33-40.
4. Ревишвили А.Ш., Макаренко В.Н., Александрова С.А. Оценка морфологии легочных вен у пациентов с фибрилляцией предсердий с использованием компьютерной ангиографии // Вестник аритмологии. — 2006. — №45. — С. 42-47.
5. Haissaguerre M., et al. Spontaneous initiation of atrial fibrillation by ectopic beats originating in the pulmonary veins // New England Journal of Medicine N. Engl. J. Med. — 1998. — Vol. 339. — P. 659-666.
6.SwynghedauwB. MolecularMechanismsofMyocardialRemodeling// Physiological Reviews — 1999. — Vol. 79. — P. 215-262.
7. Bruschi G., et al. A. Similarities of essential and spontaneous hypertension volume and number of blood cells // Hypertension. — 1986. — Vol. 8, N 11. — P. 983-989.
8. Журавлев Д.А. Модели артериальной гипертензии. Спонтанно-гипертензивные крысы // Артериальная гипертензия. — 2009. — Т. 15, № 6. — С. 721-722.
9. Рощевский М.П. и др. Система «КАРДИОИНФОРМ» для визуализации и анализа электрического поля сердца // Медицинский академический журнал. — 2005. — № 5. — С. 74-79.
10. Рощевская И.М. Кардиоэлектрическое поле теплокровных животных и человека. — СПб.: Наука, 2008. — 252 с.
11. Bacharova L. Mateasik F., Krause R. et al. The effect of reduced intercellular coupling on electrocardiographic signs of left ventricular hypertrophy // Journal of Electrocardiology. — 2011. — № 44. — P. 571-5762.
12. Рощевский М.П., Чудородова С.Л., Рощевская И.М. Отображение на поверхность тела деполяризации предсердий // Доклады Академии наук. — 2007. — Т. 412, № 5. — С. 704-706.
13. Smirnova S. et al. Comparison of propagation of atrial excitation with the cardiopotential distribution on the body surface of hypertensive rats // Anatolian Journal of Cardiology. — 2012. — Vol. 12, № 3. — P. 195-199.
14. Смирнова С.Л. Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела свиньи в период деполяризации предсердий // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 11. — С. 701-705.
15. Смирнова С.Л., Суслонова О.В., Рощевская И.М. Пространственно-временные характеристики электрического поля предсердий у крыс с экспериментально вызванной легочной ги-пертензией // Известия Коми научного центра УрО РАН. — 2016. — № 4(28). — С. 67-72.
16. Смирнова С.Л., Рощевский М.П., Рощевская И.М. Деполяризация эпикарда предсердий в области устьев легочных вен у гипертензивных крыс линии НИСАГ // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины — 2014. — Т. 157, № 3. — С. 305-308.
