CC BY
37
УДК 612.176.2
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ СЕРДЦА В ПЕРИОД ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ЖЕЛУДОЧКОВ У КРЫС ЛИНИИ НИСАГ С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ
Ю.В. ШОРОХОВ, И.М. РОЩЕВСКАЯ
Лаборатория сравнительной кардиологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар
[email protected], [email protected]
Исследованы пространственные характеристики электрического поля сердца на поверхности тела крыс с артериальной гипертензией линии НИСАГ с разным уровнем систолического артериального давления. У животных с тяжелой и умеренной артериальной гипертензией в динамике электрического поля сердца на поверхности тела выявлены существенные отличия траекторий смещения положительного и отрицательного экстремумов в соответствии со степенью повышения систолического давления, при однотипном изменении начального желудочкового комплекса на ЭКГ в отведениях от конечностей.
Ключевые слова: кардиоэлектрическое поле, гипертрофия миокарда, артериальная гипертензия
Y.V. SHOROKHOV, I.M. ROSHCHEVSKAYA. CARDIAC ELECTRIC FIELD DURING VENTRICULAR DEPOLARIZATION OF ISIAH RATS WITH VARIOUS DEGREES OF ARTERIAL HYPERTENSION
The spatial characteristics of cardiac electric field on the body surface of rats with arterial hypertension (ISIAH line) with different levels of systolic blood pressure were investigated. Significant differences of displacement trajectories of positive and negative extrema were revealed in accordance with the degree of increase of systolic blood pressure at the same changes of the initial ventricular complex in ECG in limb leads in animals with severe and moderate arterial hypertension in the dynamics of cardiac electric field on the body surface.
Keywords: cardioelectric field, myocardial hypertrophy, arterial hypertension
Артериальная гипертензия (АГ) широко распространена и играет ведущую роль в развитии сердечно-сосудистых осложнений у людей (гипертрофии миокарда, инфаркта миокарда, почечной недостаточности), смертности, утраты трудоспособности и ухудшения качества жизни [1]. Большое значение имеют электрокардиографические диагностические признаки гипертрофии желудочков сердца, но чувствительность большинства из них не достигает 50% [2]. Кардиоэлектротопография является важным неинвазивным и высокоинформативным методом анализа электрической активности сердца [3], используется для распознавания гипертрофии миокарда [4]. Выявлены изменения электрического поля сердца (ЭПС) на поверхности тела крыс при моделировании гипертензий: реноваску-лярной - модель Голдблатта [5], наследственной -линия SHR [6,7].
Крысы линии НИСАГ являются адекватной экспериментальной моделью наследственно обусловленной стресс чувствительной артериальной гипертонии, позволяющей воспроизвести признаки и симптомы, свойственные гипертонической болез-
ни человека, и характеризуются повышенным артериальным давлением (190 мм.рт.ст.) [8].
Цель работы - выявить пространственные характеристики кардиоэлектрического поля на поверхности тела крыс линии НИСАГ с артериальной гипертензией в период деполяризации желудочков сердца в зависимости от уровня артериального давления.
Материалы и методы
Исследовано ЭПС на поверхности тела 3-4-х месячных самцов крыс линии НИСАГ (п=90) весом 290±52 г. под уретановым наркозом (1,5 г/кг, внутри-брюшинно), находящихся в положении лежа на спине. Униполярные кардиоэлектрические потенциалы на поверхности грудной клетки измеряли от 64 подкожных игольчатых электродов, расположенных на поверхности тела от основания ушей до последнего ребра, синхронно с биполярными ЭКГ в отведениях от конечностей, при помощи системы для кардио-электротопографических исследований [9]. ЭПС анализировали по эквипотенциальным моментным картам. Время приведено относительно пика зубца Я
на ЭКГ во II отведении от конечностей: до пика зубца Ни со знаком «-», после - без знака. Цифровые значения представлены в работе в виде среднего ± стандартного отклонения. Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента. Данные считали достоверными при уровне значимости р < 0,05.
Результаты исследований
У крыс линии НИСАГ во время эксперимента ЧСС составляла 281 ± 48 уд/мин., систолическое давление в хвостовой артерии 193 ± 27 мм. рт. ст. На ЭКГ в отведениях от конечностей у крыс линии НИСАГ отсутствует зубец О, начальный желудочковый комплекс имеет форму ^ во II и III отведениях, ^г в I отведении.
В начальные моменты деполяризации желудочков сердца, до начального желудочкового комплекса на ЭКГ в отведениях от конечностей (от - 5 до - 2 мс), на ЭПС на поверхности грудной клетки у всех крыс (рис. А, Б) формируется область электропозитивности на вентральной и дорзальной сторонах каудально, с экстремумом на левой пара-стернальной линии около мечевидного отростка грудины; область электронегативности - краниаль-но, с экстремумом по правой паравертебральной или правой лопаточной линии краниально.
В период восходящей части, на пике и в начале нисходящей части зубца г„ (от - 2 до 1 мс) зоны электропозитивности, электронегативности и положительный экстремум не меняют своего расположения на ЭПС, отрицательный экстремум сме-
Рис. Эквипотенциальные моментные карты (А - при тяжелой артериальной гипертензии, крыса №1; Б -при умеренной артериальной гипертензии, крыса №23) и схемы смещения экстремумов (В - при тяжелой артериальной гипертензии; Г - при умеренной артериальной гипертензии) на поверхности тела крыс линии НИСАГ в период деполяризации желудочков сердца.
Условные обозначения:
- на эквипотенциальных моментных картах (А, Б) - область положительного кардиоэлектрического потенциала закрашена; отрицательного не закрашена; знаки ©, © на каждой карте обозначают положение максимума и минимума соответственно; амплитуды экстремумов (max, min) приведены под каждой картой, шаг изолиний 0.10 мВ; ЭКГ во втором отведении от конечностей с маркером времени приведена справа от каждой карты;
- на схемах смещения экстремумов (В, Г): ©, © обозначают положение максимума и минимума соответственно; закрашены траектории смещения положительного экстремума, не окрашены - отрицательного; на схеме смещения экстремумов (В): 1 - в период восходящей и нисходящей rII, нисходящей SII; 2 - в период восходящей SII.
щается по поверхности правого плеча с вентральной поверхности на дорзальную, и обратно.
В период нисходящей части зубца г„ (1-7 мс) происходит взаимная инверсия расположения зон электронегативности и электропозитивности на ЭПС: положительная область смещается краниально по правой латеральной поверхности; отрицательная -каудально по левой латеральной. Во время восходящей фазы SII зубца (7-12 мс) зоны электронегативности и электропозитивности не меняют своего расположения (рис. А, Б).
У 85 % (п=77) животных (рис. А) с систолическим артериальным давлением 203 ± 21 мм. рт. ст. (тяжелая АГ), на ЭПС отрицательный экстремум в нисходящую фазу г11 смещается от правого плеча по правой латеральной поверхности к правой лопатке, затем по дорсальной стороне каудально и леволатерально, по левой латеральной поверхности на вентральную, к пику SII (на 7 мс) располагается в области мечевидного отростка грудины по левой парастернальной линии. Положительный экстремум в нисходящую фазу г11 (1-7 мс) перемещается по вентральной поверхности грудной клетки по часовой стрелке от левой парастернальной линии слева от мечевидного отростка и поднимается краниально по правой парастернальной линии к рукоятке грудины, огибает ее, к пику SII располагается слева от рукоятки грудины по парастерналь-ной линии. Во время восходящей фазы SII зубца (712 мс) экстремумы смещаются на ЭПС вокруг грудины против часовой стрелки. Положительный экстремум из области рукоятки грудины справа перемещается против часовой стрелки в область мечевидного отростка грудины по левой парастерналь-ной линии. Отрицательный экстремум смещается от области мечевидного отростка слева по левой латеральной поверхности на дорзальную поверхность, далее краниально к правой или левой око-лопозвоночной линии (рис. В.).
У 15 % (п=13) крыс с достоверно (р < 0,05) отличающимся систолическим давлением 161 ± 12 мм. рт. ст. (умеренная АГ) на ЭПС отрицательный экстремум в нисходящую фазу г11 (1-7 мс) от области правого плеча перемещается по вентральной поверхности к рукоятке грудины слева, к левой ключице, к пику SII смещается по левой среднеключичной линии к мечевидному отростку грудины слева. Положительный экстремум в нисходящую фазу г11 двигается по вентральной поверхности грудной клетки по часовой стрелке от левой парастерналь-ной линии, огибает мечевидный отросток и смещается краниально справа от грудины, к пику SII зубца располагается около тела грудины по правой пара-стернальной линии (рис. Б). Во время восходящей фазы SII зубца (7-12 мс) положительный экстремум по ЭПС из области тела грудины по правой пара-стернальной линии смещается каудально, к мечевидному отростку справа. Отрицательный экстремум из области мечевидного отростка грудины слева, по парастернальной или среднеключичной линии перемещается краниально и к окончанию процесса деполяризации желудочков сердца распола-
гается слева на уровне середины тела грудины (рис. Г).
Обсуждение результатов
Артериальное давление у крыс линии НИСАГ повышено [10], что ведет к развитию гипертрофии миокарда желудочков. Длительная устойчивая гипертрофия желудочков приводит к декомпенсаци-онному ремоделированию, изменению структурных, функциональных и электрофизиологических свойств миокарда [11]. Наследственная стресс-индуциро-ванная артериальная гипертензия у крыс линии НИСАГ вызывает адаптивно-компенсаторные структурные изменения желудочков - концентрическую гипертрофию левого и правого желудочков и патологические - существенное увеличение доли соединительной ткани в сочетании с уменьшением численной плотности кардиомиоцитов [12]. Для клеток гипертрофированного миокарда крыс линии НИСАГ характерны деструктивно-дегенеративные изменения, приводящие к уширению комплекса на ЭКГ в отведениях от конечностей [13]. Длительность QRST остается неизменным, что объясняется хорошей адаптацией сердца крыс линии НИСАГ к повышенному давлению [8]. Наряду с гипертрофией миокарда у крыс линии НИСАГ в процессе формирования гипертензии развивается недостаточность коронарного кровообращения увеличенной массы миокарда, что на ЭКГ в отведениях от конечностей отражается дискордантностью комплекса QRS во II, aVL и aVF отведениях [13]. Увеличение длительности комплекса QRS и интервала РО, широкий зубец S на ЭКГ в отведениях от конечностей у крыс линии НИСАГ связывают с замедлением хода возбуждения в миокарде [14]. Для нормотензивных крыс линии Вистар характерен начальный желудочковый комплекс типа Rs [3]. Гипертрофия желудочков сердца у крыс линии НИ-САГ с тяжелой и умеренной АГ приводит к однотипному изменению начального желудочкового комплекса на ЭКГ в отведениях от конечностей -форме ^ или ^г [8]. Для крыс с реноваскулярной гипертензией характерен начальный желудочковый комплекс типа Rs, RS [5], SHR - типа Rs [7].
Траектории смещения зон и экстремумов ЭПС на поверхности тела гипертензивных крыс линии НИСАГ существенно отличаются от таковых у нормотензивных животных линии Вистар [3], близки к характерным для гипертензивных крыс линии SHR [7] и при экспериментальной реноваскулярной гипертензии [5].
По динамике ЭПС на поверхности тела у крыс линии НИСАГ в период нисходящей ^ были выявлены два варианта движения положительного и отрицательного экстремума в соответствии со степенью повышения систолического давления, при однотипности расположения экстремумов на начальных и конечных этапах деполяризации желудочков сердца. Траектории смещения экстремумов ЭПС на поверхности тела у крыс с умеренной АГ являются промежуточными между характерными для животных с тяжелой АГ (203 мм.рт.ст.) и нор-
мотензивными линии Вистар [3] и отражают переходный процесс формирования устойчивой адаптации к высокому артериальному давлению. При тяжелой АГ морфологические изменения гипертрофированного миокарда в сочетании с ремоделированием приводят к существенным изменениям траекторий движения экстремумов.
Высокое системное давление в ответ на избыточную нагрузку вызывает развитие гипертрофии миокарда левого желудочка с увеличением толщины его стенки в зависимости от уровня давления [15]. Гипертрофия желудочков сердца приводит к изменению пространственного расположения сердца в грудной клетке у крыс линии НИСАГ [8], что оказывает влияние на кардиоэлектрическое поле на поверхности тела.
Таким образом, длительная артериальная гипертензия, приводящая к адаптивно-компенсаторным и патологическим процессам в миокарде крыс линии НИСАГ, вызывает однотипные изменения формы начального желудочкового комплекса на ЭКГ в отведениях от конечностей. Анализ кар-диоэлектрического поля на поверхности тела крыс линии НИСАГ в период деполяризации желудочков позволил выявить существенные изменения пространственных характеристик и траекторий смещения экстремумов электрического поля сердца. У гипертен-зивных крыс линии НИСАГ с разным уровнем повышения системного артериального давления в период деполяризации желудочков выявлены различия в динамике электрического поля сердца на поверхности тела, позволяющие дифференцированно оценить состояние гипертрофированного миокарда при артериальной гипертензии различной степени.
Работа выполнена при финансовой поддержке Программы совместных исследований УрО РАН и СО РАН, проект № 12-С-4-1037 "Исследование генетико-физиологических механизмов формирования артериальной гипертензии", проекта ориентированных фундаментальных исследований 13-4-034-КНЦ "Разработка физиологических основ кардиоэлектротопографической диагностики ремоделированного миокарда при вазо-ренальной и надпочечниковой формах систематической артериальной гипертензии".
Литература
1. Бокерия ЛА., Самородская И.В., Ключников И.В. Организационные вопросы реперфузи-онного лечения пациентов с острым коронарным синдромом//Бюл. НЦССХ им. А.Н.Бакулева РАМН. 2011. Т. 5. №5. С. 22-27.
2. Molloy T.J., Okin PM, Devereux R.B., Kligfield P. Electrocardiographic detection of left ventricular hypertrophy by the simple QRS voltage-duration product // J. Am. Coll. Cardiol. 1992. Vol. 20. № 5 P.1180-1186.
3. Рощевская И.М. Кардиоэлектрическое поле теплокровных животных и человека. СПб.: Наука, 2008. 250 с.
4. Bacharova L. Mateasik F, Krause R. et al. The effect of reduced intercellular coupling on electrocardiographic signs of left ventricular
hypertrophy // J. of Electrocardiology. 2011. № 44. P. 571-576.
5. Крандычева В.В., Харин С.Н., Шмаков Д.Н., Рощевская И.М. Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела крыс с гипертрофией левого желудочка сердца при экспериментальной реноваскулярной гипертензии// Росс. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2005. Т.91. №10. С.1168-1175.
6. Бахарова Л., Кыселович Я., Климас Я., Радман А. Уменьшение удельного электрического потенциала миокарда на ранней стадии экспериментальной гипертензии // Вестник аритмологии. 2000. № 16. С. 62-67.
7. Рощевский М.П. Барабанова В.В., Гагиев Н.Г и др. Электрическое поле сердца крыс со спонтанной гипертензией //Физиол. ж. СССР им. И.М. Сеченова. 1988. № 8. С. 1140-1148.
8. Якобсон Г.С. Сахаров Д.Г., Маркель А.Л. Характеристика функции сердца у гипертен-зивных крыс линии НИСАГ (ЭКГ-ис-следования) // Бюлл. эксперим. биологии и медицины. 1994. № 7. С. 17 - 18.
9. Система «КАРДИОИНФОРМ» для визуализации и анализа кардиоэлектрического поля/ М.П.Рощевский, Н.В.Артеева, Н.Л.Коломе-ец, Н.А.Антонова, М.Ю.Камбалов, Д.Н.Шма-ков, И.М.Рощевская // Мед. акад. журн. 2005. Т. 5. № 3. С. 74-79.
10. Рязанова МА. Экспрессия генов альфа1А- и альфа2А-адренорецепторов в миокарде и ткани почки у гипертензивных крыс линии НИСАГ (ISIAH) // Бюл. СО РАМН. 2012. Т.32. № 1. С.43-47.
11. Кобалава ЖД., Котовская ЮД., Багманова НХ. и др. Гипертонические кризы в кардиологии: место урапидила // Кардиология. 2012. №1. С. 86-90.
12. Шмерлинг МД. Филюшина Е.Е., Коростышев-ская И.М. и др. Влияние хронического стресса в раннем постнатальном онтогенезе на структурные характеристики миокарда и клубочкового аппарата почек крыс линии НИСАГ// Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2003 . Т. 136. № 7. С. 27-31 .
13. Махнова НА., Антонов АР, Маркель АЛ, Якобсон Г.С. Онтогенетическая динамика артериального давления и характеристик ЭКГ у крыс линии НИСАГ с наследственной артериальной гипертензией//Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1997. Т. 123. № 6. С. 709 - 713.
14. Антонов Е.В., Маркель А.Л., Якобсон Г.С. Альдостерон и стресс-зависимая артериальная гипертония // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2011. №8. С. 145 - 151.
15. Профилактика, диагностика и лечение первичной артериальной гипертонии в Российской Федерации. Первый доклад экспертов Научного общества по изучению артериальной гипертонии, Всероссийского научного общества кардиологов и Межведомственного совета по сердечно-сосудистым заболеваниям (ДАГ 1) // Русский медицинский журнал. 2000. № 8. С. 318-346.
Статья поступила в редакцию 24.03.2014.
