CC BY
29
ФУНКЦИОНАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГРЕССИИ ГИПЕРТРОФИИ МИОКАРДА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НИФЕДИПИНА
Г.А. Дроздова, В.Ф. Мустяца, А.В. Пасечник
Кафедра патологической физиологии Российский университет дружбы народов Ул. Миклухо-Маклая, 8, 117198 Москва, Россия
Введение нифедипина гипертензивным кроликам и спонтанно гипертензивным крысам приводило к уменьшению АД и снижению массы гипертрофированного сердца, что сопровождалось явлениями гиперфункционирования левого желудочка. Результаты морфологического исследования показали, что после введения нифедипина, наряду со снижением степени гипертрофии мышечных волокон, сохраняются и даже углубляются структурные нарушения, характерные для гипертрофированного миокарда.
Ключевые слова: сердце, миокард, артериальная гипертония, гипертрофия, регрессия, нифедипин.
Сердце играет при артериальной гипертензии (АГ) двоякую роль. Принимая на раннем этапе АГ участие в механизмах подъема АД за счет развития гипер-кинетического типа кровообращения с увеличением сердечного выброса, сердце в дальнейшем становится «страдающим» органом, которому в течение длительного времени приходится работать против повышенного периферического сосудистого сопротивления. Основным клиническим проявлением изменения сердца при АГ является гипертрофия левого желудочка, которая развивается как компенсаторная реакция миокарда на повышение гемодинамической нагрузки [1; 5]. Однако функционально-морфологические особенности гипертрофии миокарда, заключающиеся в повышении нагрузки на единицу миокардиальной ткани, относительном уменьшении количества капилляров и митохондрий, создают предпосылки для развития «комплекса изнашивания гипертрофированного сердца» и последующей сердечной недостаточности [5; 7]. Поэтому одним из главных направлений лечения артериальной гипертонии является поиск лекарств, не только снижающих АД, но и оказывающих положительное действие на сердечную мышцу, в частности, вызывающих регрессию гипертрофии [3; 4]. Однако, несмотря на огромное количество клинических работ в этой области, проблема оценки регрессии гипертрофии требует дальнейшего изучения, прежде всего, в плане исследования особенностей миокарда при уменьшении его массы, вызванной гипотензивной терапией [10].
Целью настоящей работы было изучение функциональных и структурных особенностей регрессии гипертрофии миокарда при применении блокатора медленных кальциевых каналов нифедипина в условиях длительного повышения артериального давления.
Материал и методы.
Эксперименты были поставлены на 40 кроликах-самцах породы “шиншилла” весом 3,0 кг и 30 крысах (20 крыс линии SHR и 10 крыс линии Wistar-Kyoto). 20 кроликам моделировалась АГ; 20 кроликов составили «ложнооперированную» группу, в которой 10 животных явились контролем и на 10 животных проводили исследование действия препарата в условиях нормального АД.
АГ моделировалась путем сужения на 'Л брюшной аорты тотчас над отхожде-нием почечных артерий, что является модификацией классического метода Goldblatt (1934) и Page (1939).
Через 8 недель после операции по моделированию вазоренальной АГ 10 гипер-тензивным кроликам и 10 крысам SHR возрастом 10 недель проводили гипотензивную терапию, для чего в течение 4 недель животным вводили в средних терапевтических дозах антагонист кальция нифедипин пролонгированного действия (ОРС 13 340, Otsuka Pharm.). Кроме того, нифедипин вводили также 10 «ложнооперирован-ным» кроликам. 10 нелеченных гипертензивных кроликов и 10 нелеченных SHR составили группу сравнения.
У всех кроликов после окончания эксперимента проводили измерение АД и функциональное и морфологическое исследование сердца. Артериальное давление максимальное (АД макс) и минимальное (АД мин) определялось инвазивным методом электроманометрически в центральном конце общей сонной артерии. Исследование функции сердца проводили в остром эксперименте путем электроманометри-ческого измерения внутрижелудочкового давления в реальных условиях функционирования (ВРр) и максимального давления (ВДм), развиваемого желудочками в условиях изометрического сокращения, что достигалось 5-секундной окклюзией восходящей аорты для левого и легочной артерии для правого желудочка. Величина ВДм позволяет судить о максимально достижимой сократительной активности желудочка сердца [5; 7; 9].
После окончания эксперимента сердце экстерпировали и производили определение его массы, а также объем его камер. Затем левый желудочек высушивался в термостате при температуре 56° до достижения постоянного веса, после чего ВДр и ВДм относили к его сухому весу. Таким образом рассчитывали интенсивность структур реальную (ИФСр) и максимальную (ИФСм). По общепринятой методике проводили исследование длительности фаз сердечного цикла [2].
Морфологическое исследование миокарда производили методом световой микроскопии полутонких срезов и электронной микроскопии ультратонких срезов. По общепринятой методике производилась фиксация и заливка материала в аралдит. На ультрамикротоме фирмы Reichert (Австрия) изготавливали полу-тонкие и ультратонкие срезы. Ультратонкие срезы контрастировались гидроокисью свинца и уранилацетатом и микроскопировались в электронном микроскопе фирмы Zeiss. При морфометрической обработке срезов использовалась методика с определением средней площади коллагена, площади миофибрилл, капилляров, митохондрий [9].
В опытах на спонтанно гипертензивных крысах систолическое АД измерялось электроманометрически в хвостовой артерии; морфологическое исследование сердца производили в световом и электронном микроскопах.
Цифровые данные подвергались статистической обработке по критерию Стьюден-та и корреляционному анализу на персональном компьютере (P-IV, Win 2000) с помощью разработанной на кафедре патологической физиологии РУДН статистической программы. За достоверную принималась разность средних при р < 0.05 (Т > 2.0).
Результаты и их обсуждение.
Результаты исследования функциональных показателей сердечно-сосудистой системы и массы сердца представлены в табл. 1.
Таблица 1
Функциональные показатели сердечно-сосудистой системы и массы сердца кроликов при применении нифедипина
Показатели Контроль Контроль + нифедипин Г ипертензия Гипертензия + нифедипин
АДмакс, мм рт.ст. 139 ± 2 140 ± 1.7 151 ±2.5* 142 ±1.1*
АДмин, мм рт.ст. 10713.4 108 ± 1.5 12511.5* 115 ±1.0*
Масса сердца, г 6.2 ±0.1 6.54 ±0.2 7.8 ±0.5** 5.9± 0.25
Масса ЛЖ, г 1.4± 0.08 1.5 ±0.04 2.9± 0.05* 1.9 ± 0.02*
ВДр ЛЖ, мм рт.ст. 107 ±3 96 ±4 136 ±8* 162 ±9*
ВДм ЛЖ, мм рт.ст. 185 ±7.2 179 ±2.8 232110* 228 ±8*
ИФСр ЛЖ, мм рт.ст/г. 137 ±6 142 ±8 138 ± 5 15816*
ИФСм ЛЖ, мм рт.ст/г. 268 ±5 277 ±9 211 ±4* 185 ±9*
ФАС, мсек 30 ±2 36 ± 1 32 ±2.9 34.6 ±0.81
ФИН, мсек 17.6 ±1 13.1 ± 1.2* 16 ±0.6 11.4 ± 0.6*
ФИ, мсек 113 ±3 94 ± 1.5* 97 ± 2.1 101 11*
ФИР, мсек 13.3 ±0.8 13.410.7 14.7 ±0.3 15.1 ±0.6
Тд, мсек 139 ±6.1 95 ±4.2* 98 ±3.4* 11714.3*
Примечание: здесь и далее значком (*) отмечены данные, достоверно отличающиеся от контроля. Жирным шрифтом — данные, достоверно отличающиеся от данных нелеченных животных
Под воздействием нифедипина у гипертензивных животных отмечается, по сравнению с нелеченными животными, повышение ВДр левого желудочка, повышение ИФСр и выраженная тенденция к снижению ИФСм. Кроме того, наблюдается укорочение фазы изометрического напряжения, тенденция к увеличению длительности фазы изгнания и удлинение механической диастолы по сравнению с нелеченными животными. Эти данные нельзя толковать однозначно. Удлинение механической диастолы способствует нормализации энергетического обмена кардио-миоцитов, что, несомненно, можно расценить как благоприятный эффект нифедипина. Однако повышение реального внутрижелудочкового давления говорит о возникновении условий, требующих гиперфункционирования сердечной мышцы, а снижение максимальной ИФС свидетельствует об уменьшении потенциальной сократительной силы единицы миокардиальной ткани. Значительное укорочение ФИН, неадекватное снижению диастолического артериального давления (АДмин снижается на 6%, а длительность ФИН уменьшается на 29%) является признаком гиперфункции левого желудочка, что подтверждается также увеличением ИФСр, свидетельствующем о повышении нагрузки, приходящейся на единицу миокардиальной ткани в реальных условиях функционирования сердца.
Представляет интерес рассмотреть, как у различных групп животных меняется характер корреляционных связей между различными показателями деятельности сердечно-сосудистой системы (табл. 2).
Таблица 2 Корреляционные связи между различными показателями деятельности сердечно - сосудистой системы
Пары показателей Экспериментальные группы
Контроль Контроль + нифедипин Г ипертензия Г ипертензия + нифедипин
АД макс - АД мин + 0.93 + 0.92 + 0.94 + 0.98
ВДр ЛЖ - АД мин +0.96 + 0.35 + 0.64 + 0.97
ВДр ЛЖ-ВДм ЛЖ +1.00 -0.21 + 0.65 + 0.97
ВДрЛЖ-ВДрПЖ + 0.99 + 0.77 + 0.72 + 0.99
ВДр ЛЖ-ВДм ПЖ +0.98 + 0.70 + 0.75 + 0.95
ВДр ПЖ-ВДм пж + 0.90 + 0.85 + 0.98 + 0.27
ВДр ПЖ - ВДм ЛЖ + 0.79 + 0.74 + 0.78 + 0.91
ВДм ПЖ - ВДм ЛЖ + 0.89 + 0.75 + 0.98 + 0.84
Средняя сила связей 0.93 ±0.03 0.66 ± 0.04 0.81 ±0.05 0.86 ±0.03
Примечание: жирным шрифтом выделены достоверные коэффициенты
Показано, что в нормальном сердце между показателями, характеризующими сократительную функцию миокарда (ВДр и ВДм обоих желудочков сердца), взятыми во всех возможных сочетаниях, а также между АД макс. и АД мин. и АД мин. и ВДр ЛЖ существуют сильные, положительные, достоверные связи [9]. Это свидетельствует о синхронности работы желудочков сердца и соответствии величины сердечного выброса сосудистому сопротивлению.
При введении нифедипина интактным животным резко ослабевает связь между ВДр ЛЖ и АДмин. Это означает, что уровень диастолического АД перестает быть регулятором сократительной деятельности левого желудочка сердца. Кроме того, теряется связь между ВДр и ВДм левого желудочка, что свидетельствует о потере нормальных взаимоотношений между реальной и максимально достижимой функцией левого желудочка. Также отмечается достоверное снижение общей средней силы связей показателей функции сердца в целом, что указывает на определенную десинхронизацию в сократительной активности сердца.
У животных с артериальной гипертензией снижается сила связи между теми же самыми показателями, что и в предыдущей группе, а также и средняя сила связей в целом. При введении нифедипина животным с артериальной гипертензией упомянутые выше показатели возвращаются к норме, но теряется связь между ВДр и ВДм правого желудочка сердца. Кроме того, по сравнению с контролем, отмечается выраженная тенденция к снижению синхронности функционирования сердечнососудистой системы в целом.
Таким образом, введение нифедипина приводит, с одной стороны, к гиперфункционированию сердечной мышцы, а с другой, не вызывает полного восстановления нарушенных при гипертрофии связей между гемодинамическими показателями.
При морфологическом исследовании миокарда спонтанно гипертензивных крыс методом полутонких срезов после введения нифедипина было обнаружено снижение степени гипертрофии миокардиальных волокон, явления внутриклеточного отека, многочисленные участки пересокращения и гомогенизации миофиб-рилл, расширение саркоплазматического ретикулума и заполнение его просвета аморфными массами средней электронной плотности. Данные морфометрического исследования миокарда 8НК. представлены в табл. 3.
Таблица 3
Данные морфометрии полутонких срезов миокарда крыс Wistar-Kyoto и SHR (в об%)
Группы Wistar-Kyoto SHR SHR +нифедипин
Сосуды 8.85 ±0.51 6.62 ±0.6* 5.23 ±0.11*
Мышечные волокна 61.6 + 1.39 78.8+1.49* 71.3 ±0.72
Сосуды/мыш. волокна 0.15 ± 0.011 0.097 ±0.012 0.064 ±0.003*
Коллаген 0.73 ±0.14 1.1 ±0.2 1.22 ±0.17*
Фибробласты 0.79 ±0.12 1.5 ± 0.19* 0.57 ±0.13
Эластин 0.78 ±0.15 0.5 ±0.15* 0.29 ±0.09*
Из полученных данных обращают на себя внимание следующие.
1. Количественный анализ подтверждает результаты качественной оценки полутонких срезов миокарда: гипертрофию сердечной мышцы у крыс линии SHR и уменьшение степени этой гипертрофии при введении нифедипина.
2. Количество капилляров в миокарде у спонтанно гипертензивных крыс достоверно меньше, нежели в контроле, а при введении крысам линии SHR нифедипина их количество становится еще меньшим, причем также прогрессирующе уменьшается соотношение «сосуды/мышечные волокна».
Известно [6; 7], что в гипертрофированном сердце наблюдается отставание пролиферации капилляров от роста массы миофибрилл, что в дальнейшем приводит к развитию так называемого «комплекса изнашивания гипертрофированного сердца». Данное явление имеет место у крыс линии SHR в сравнении с контрольными животными. При введении спонтанно гипертензивным крысам нифедипина этот неблагоприятный для кровоснабжения сердца феномен усиливается.
3. В миокарде гипертензивных животных отмечается выраженная тенденция к увеличению количества коллагена. При введении нифедипина эта тенденция усиливается, и количество коллагена у леченных SHR становится достоверно выше по сравнению с данными контрольных животных. Одновременно отмечается достоверное, по сравнению с нелеченными SHR, снижение эластина.
Резюмируя результаты анализа данных морфометрии полутонких срезов, можно сказать, что после введения нифедипина, наряду со снижением степени гипертрофии мышечных волокон, сохраняются и даже углубляются структурные нарушения, характерные для гипертрофированного миокарда.
При электронной микроскопии отмечаются следующие изменения миокарда. Гипертрофия миофибрилл после введения нифедипина выражена гораздо меньше, чем у нелеченных SHR. В миокарде наблюдается значительный внутриклеточный
отек и многочисленные участки пересокращения и гомогенизации миофибрилл. Ядра бледные, с выраженной маргинацией хроматина (иногда последний расположен «клочьями»). В ряде митохондрий имеются темные включения, которые в настоящее время идентифицируют как скопления кальция. Наиболее выраженные изменения отмечаются в саркоплазматическом ретикулуме. Отмечается его значительное расширение, заполнение просвета либо аморфными массами средней электронной плотности, либо миелиновыми фигурами.
Кроме того, электронная микроскопия показала, что при введении нифедипина резко увеличивается количество участков в миокарде, в которых отмечаются выраженные изменения архитектоники сердечной мышцы, то есть нарушается параллелизм в расположении мышечных волокон: они располагаются под углом друг к другу, что не может не сказаться на контрактильных свойствах миокарда, приводя к ослаблению его сократимости.
Таким образом, регрессия гипертрофии миокарда, вызванная введением нифедипина, проявляется, главным образом, в снижении его массы без фактической нормализации соотношений клеточных элементов, измененных при гипертрофии. Снижение массы миокарда сопровождается гиперфункцией левого желудочка и изменением функциональных взаимосвязей левого и правого желудочков сердца. Одним из патогенетических факторов развития указанных изменений является, на наш взгляд, повреждение саркоплазматического ретикулума, наблюдаемое после введения нифедипина. Его резкое расширение и «заболачивание» различными разрушенными ультраструктурами не может не привести к нарушению транспорта питательных веществ в миокард, а также к нарушению сопряжения процессов возбуждения и сокращения. Иными словами, регрессия компенсаторной гипертрофии миокарда, вызванная применением нифедипина, не означает возвращения морфо -функционального состояния сердца к норме.
ЛИТЕРАТУРА
1 .Дроздова Г.А. Клеточные механизмы артериальной гипертензии: Обзор // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2000. — № 3. — С. 26-29.
2. Карпман В.Л. Фазовый анализ сердечной деятельности. — М., 1965. — 275 с.
3. Кобалава Ж.Д. Как улучшить прогноз у больных артериальной гипертонией высокого риска: по итогам исследования VALUE // Клиническая фармакология и терапия. — 2004. — №4. — С. 11-16.
4. Олъбинская Л.И. Гипертрофия миокарда левого желудочка сердца у больных гипертонической болезнью и возможности ее фармакотерапевтического моделирования // Клинические исследования лекарственных средств в России. — 2001. — № 1. — С, 5-6.
5. Меерсон Ф.З. Гиперфункция, гипертрофия и недостаточность сердца. — М.: Медицина, 1968. — 338 с.
6. Пауков B.C., Фролов В.А. Элементы теории патологии сердца. — М.: Медицина, 1983. — 430 с.
7. Фролов В.А., Дроздова Г.А. Гипертоническое сердце. — Баку, 1984. — 246 с.
8. Фролов В.А., Казанская Т.А. О характере связей между показателями сократительной активности левого и правого желудочков сердца в норме и при некоторых патологических состояниях // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 1985. — № 10. — С. 415-418.
9. Фролов В.А., Казанская Т.А., Дроздова Г.А., Билибин ДП. Типовые реакции поврежденного сердца. — М., Изд-во РАН, 1995. — 325 с.
10. Susie D., Varagic J., Frohlich E.D. Pharmacologic agents on cardiovascular mass, coronary dynamics and collagen in aged spontaneously hypertensive rats // J. Hypertens. — 1999. —№ 17(8). —P. 1209-1215.
THE FUNCTIONAL AND MORPHOLOGICAL FEACHES OF THE MYOCARDIUM HYPERTROPHY REGRESSION AT THE USE OF NIFEDIPIN
G.A. Drozdova, V.F. Mustyatsa, A.V. Pasechnik
Department of Pathological Physiology Peoples’ Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya st. 8, 117198 Moscow, Russia
The use of nifedipin in 8 weeks to the rabbits with hypertension caused the decrease of BP and the weight of hypertrophyc heart. This changes accompanied by the hyperfimction of the left ventricle. The results of morphometric analysis showed that the nifedipin, together with decrease of hypertrophy of myocardiocytes, causes the increase of the structural damages intensity, which are typical for the hypertrophy myocardium.
Key words', heart, myocardium, arterial hypertension, hypertrophy, regression, nifedipin.
