КАРДИОТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭНАПА Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Кардиотоксическое действие энапа

Яцинюк Б.Б.1, Долгих В.Т.2, Брусин К.М.3

^анты-Мансийский государственный медицинский институт 2Омская государственная медицинская академия.

3Областная психиатрическая больница, Уральская государственная медицинская академия, г. Екатеринбург

УДК 615.06

Знап при однократном внутрибрюшинном введении в дозе 12,5 мг/100 г массы животного вызывает нарушение силовых и скоростных показателей изолированного изо-волюмически сокращающегося сердца, подавляет энергетический метаболизм в миокарде.

Данные изменения более очевидно проявляются в условиях навязывания ритма высокой частоты, гипоксической перфузии и реперфузии.

Ключевые слова: отравление энапом, изолированное сердце, гипоксия.

Введение. Острые отравления ингибиторами ангиотензинпревращающего (АПФ) фермента стали встречаться в клинической практики токсикологов [3,7]. Острые отравления ингибиторами АПФ, прежде всего, проявляются нарушениями со стороны сердечно-сосудистой системы [3]. J. Suchard et al. (2001) описывает острое отравление хинаприлом (200 мг) с возникновением через 2 дня острой почечной недостаточности, объясняя это снижением клубочковой фильтрации из-за расширения эфферентных артериол. Прием терапевтических доз может вызвать нарушение системного кровообращения, ортостатическую гипотензию и нарушение функции почек [4]. В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение патогенетических факторов кардиоток-сического действия энапа.

Материалы и методы исследования. Исследования проведены на 30 изолированных изо-волюмически сокращающихся сердцах белых нелинейных крысах-самцах с массой 180-200 гр. по E.L. БаИеи еt а1. (1967) в соответствии с «Правилами лабораторной практики» (Приказ Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. № 708н). Использование модели исключает влияние экстракардиальных факторов на сократимость миокарда, и выявляемые нарушения сократительной функции сердца могут быть обусловлены повреждениями самого сердца. Опыты проводились с учетом соблюдения принципов гуманного обращения с экспериментальными животными [1].

Нами была выбрана внутрибрюшинная методика введения энапа в дозе 12,5 мг/100 г массы с целью точного дозирования и простоты введения препарата. Продолжительность наблюдения после введении энапа - 60 мин. Затем крыс наркотизировали калипсолом в дозе 100 мг/кг массы внутрибрюшинно. Выполняли срединную торакотомию, сердце извлекали и погружали в охлажденный до 2-4°С раствор Кребса-Хензелайта. Затем сердце фиксировали, надев аорту на канюлю перфузионной установки,

межпредсердную перегородку прошивали с целью устранения спонтанного ритма. Через частично резецированное левое предсердие в левый желудочек вводили латексный баллончик постоянного объема и фиксировали его лигатурой у основания сердца. Перфузию осуществляли через аорту раствором Кребса-Хензелайта, подогретым до 37°С и насыщенным карбогеном (95% 02 и 5% СО2) под давлением 70 мм рт.ст. Навязывание ритма осуществляли прямоугольными импульсами длительностью 3 мс, напряжением на 10% выше порогового с частотой 240 мин-1, используя электростимулятор ЭС-50-1. Латексный баллончик, заполненный раствором Кребса-Хензелайта, соединяли с датчиком электроманометра ВМТ (Германия), благодаря чему механические колебания внутрижелудоч-кового давления преобразовывались в электрические и подавались на самописец Н338-1П. На основании графического материала рассчитывали комплекс силовых (систолическое, диастолическое и развиваемое давление) и скоростных (dp/dt шах - максимальная скорость увеличения; - dp/dt шах - максимальная скорость уменьшения внутрижелудочкового давления) показателей [5], а также дефект диастолы, позволявших оценивать сократительную функцию сердца. Одновременно с регистрацией давления в левом желудочке брали пробы пер-фузата, прошедшего через коронарное русло и стандартизованными методами определяли в нем содержание глюкозы, лактата, пирувата, а также активность ряда ферментов: аспартата-минотрансферазы (АСТ), лактатдегидрогена-зы (ЛДГ) и МВ-изофермента креатинфосфоки-назы (КК-МВ).

Результаты и их обсуждение. Изолированные сердца крыс, отравленных энапом, в сравнении с сердцами контрольных животных уже при исходной ЧСС 240 мин-1, несмотря на 30-минутный период стабилизации, выявляли нарушение сократительной функции миокарда, что выражалось в снижении систолического (в 2 раза) и развиваемого (в 1,6 раза) давления

Таблица 1

Влияние энапа на сократимость миокарда при навязывании ритма

высокой частоты (М ± т)

Показатели ЧСС, мин 1 Группы животных

К О

240 56,3±1,4 28,9±1,3*

Систолическое давление, 300 57,1±1,1 27,4±1,4*

мм рт. ст. 400 60,0±1,0 26,6±1,3*

500 64,1±1,2 24,8±1,0*Л

240 4,8±0,2 5,3±0,1*

Диастолическое давление, 300 4,9±0,1 6,9±0,3*Л

мм рт. ст. 400 4,9±0,1 7,2±0,3*Л

500 7,1±0,1 8,7±0,5*Л

240 51,2±1,5 32,2±2,2*

Развиваемое давление, 300 52,1±0,6 31,3±2,3*

мм рт. ст. 400 54,8±1,0 30,0±2,1*

500 56,9±1,3 22,1±1,3*Л

240

Дефект диастолы, мм рт ст. х с 300

400 8,4±0,5

500 9,6±0,5 41,2±2,1*

240

Неусваиваемость 300

навязываемого ритма 400

500 20%

Примечание. Группы животных: К - контроль (п=10); О - опыт 12,5 мг (п=10); * - достоверность различий по отношению к контролю (р<0,05); Л - достоверность по отношению к исходным величинам (р<0,05).

по сравнению с контролем (табл.1). На 10% возрастало диастолическое давление, а максимальные скорости сокращения и расслабления (табл. 3) оказались сниженными на 40% и 54% по отношению к контролю.

С целью выяснения возможного механизма кардиодепресии использовалась широко применяемая в экспериментальной кардиологии функциональная проба - навязывание в течение 20-25 секунд высокого ритма сокращений (300, 400 и 500 мин-1). Этот прием позволяет выявить нарушение взаимосвязи процесса сокращения и расслабления, а также оценить мощность Са2+-АТФазы саркоплазматического ретикулума (СПР) и сарколеммы, призванной своевременно удалять избыток ионов Са2+ из саркоплазмы, обеспечивая диастолическое расслабление миокарда, что позволяет оценивать работу мембранных ионных насосов (транспортных АТ-Фаз) кардиомиоцитов.

Сердца животных, получавших энап (табл. 1), в отличие от контроля при внезапном переходе на ритм 300 мин-1 отвечали отрицательным хроно-инотропным эффектом, т.е. снижением

систолического давления в 2 раза, а развиваемого - в 1,6 раза по отношению к контролю. Повышалось диастолическое давление, свидетельствуя о формировании контрактур. При ритме сокращений 400 мин-1 и 500 мин-1 наблюдалось более выраженное снижение силовых и скоростных параметров сократительной функции миокарда и в большей степени нарастало диа-столическое давление. Дефект диастолы в отличие от контроля выявлялся уже при навязывании ритма 400 мин-1, а при частоте 500 мин-1 в 4 раза превышал контроль.

Как известно, в основе отрицательного хро-но-инотропного эффекта лежит недостаточность мембранных ионных насосов, в первую очередь Са2+-зависимой АТФазы СПР и сарколеммы сердец животных [6], обусловленная кардиотоксическим действием энапа. Кроме того, наличие дефекта диастолы может быть следствием нарушения гликолитических процессов, которые по данным Ф.З. Меерсона (1981), являются обязательным звеном транспорта макроэргических фосфатных групп в сократительный аппарат для удаления ионов

кальция из миофибрилл и развития диастоличе-ского расслабления миокарда.

С целью выяснения возможных механизмов кардиодепрессии исследовали энергетический метаболизм миокарда и выделение ферментов в коронарный проток (табл. 2). Изолированные сердца животных, перенесшие отравление энапом, увеличивали потребление глюкозы на 1 мм рт. ст. развиваемого давления. Увеличение потребления глюкозы может быть связано как с разобщением окисления с фосфорилировани-ем и усилением анаэробного гликолиза в карди-омиоцитах, так и с нарушением молекулярных механизмов транспорта энергии к местам ее потребления, путем ингибирования отдельных ферментов креатинкиназного челночного механизма. Это может быть следствием накопления в миокарде недоокисленных метаболитов жирных кислот и ингибирование АТФ/АДФ-транслоказы. О нарушении утилизации глюкозы в цикле Кребса после отравления энапом свидетельствовало также выделение кардиоми-оцитами в коронарный проток лактата более чем в 2 раза и пирувата в 7 раз по сравнению с контролем. Более значимое увеличение выделения пирувата может свидетельствовать о нарушении его использования в цикле Кребса вследствие разобщения процессов окисления и фосфорилирования.

Острое отравление энапом существенно увеличивало утечку ферментов (АСТ, ЛДГ и КК-МВ) в коронарный проток (табл. 2), что свидетельствует о повышенной проницаемости мембран кардиомиоцитов, которая может быть обусловлена как уменьшением общего количества мембранных фосфолипидов, так и их отдельных фракций [6].

Таким образом, в опытах, выполненных на изолированных сердцах крыс, перенесших острое отравление энапом, отмечается выраженное снижение сократительной функции миокарда, наблюдающееся в период стабилизации и усугубляющееся при навязывании ритма высокой частоты, что проявляется снижением силовых и скоростных показателей сократимости и ростом диастолического давления. Нарушение метаболизма выражалось в изменении концентрации метаболитов углеводного обмена в коронарном перфузате, при повышении потребления глюкозы на 1 мм рт. ст. развиваемого давления и увеличении выхода ферментов в коронарный проток.

Как отмечено выше, кардиомиоциты в условиях воздействия энапа не в состоянии обеспечить должные метаболические и функциональные приспособительные изменения, которые позволили бы миокарду реагировать на увеличение нагрузки, подключая резервный источник образования энергии - анаэробный гликолиз. В этой связи, мы на следующем этапе

экспериментов исследовали влияние 10-минутной гипоксической перфузии на сократительную функцию изолированных сердец крыс, перенесших часовое отравление энапом. Как следует из табл. 3, сердца отравленных животных с первых минут перфузии отвечали, по отношению к контролю и опыту, снижением систолического в 1,2 и развиваемого давления в 2 и 3,3 раза, достигая минимальных значений к концу гипоксической пробы. По мере нарастания гипоксии (10 мин) отмечалось уменьшение скоростных показателей сократимости - максимальной скорости сокращения и расслабления. Диастолическое давление на 10-й минуте гипоксии возрастало 2,6 раза.

Анализ полученных результатов позволяет сделать еще два важных заключения: во-первых, при гипоксической перфузии угнетаются как процессы расслабления, так и процессы сокращения, и, во-вторых, острое отравление энапом делает изолированные сердца более чувствительными к гипоксии.

Реоксигенация в течение 10 мин. изолированных сердец контрольных животных обусловливала умеренное восстановление силовых и скоростных показателей сократимости (табл. 3). В опытной группе показатели сократимости были более низкими, а диастолическое давление более высоким, что обусловлено кардиотокси-ческим воздействием энапа, усугубляющего реоксигенационные повреждения кардиомио-цитов. Так, в опытной группе систолическое и диастолическое давление превышало исходный уровень в 1,1 и 2 раза. Скорость сокращения и расслабления были меньше, чем исходные на 50,5% и 30,1%. Высокий уровень диастоличе-ского давления свидетельствовал о сохранении мышечных контрактур.

В этих же экспериментах определяли влияние гипоксической перфузии на выход в коронарный проток ферментов и метаболитов (табл. 2). Гипоксическая проба снижала эффективность использования глюкозы изолированными сердцами, о чем можно судить по возраставшему выделению в коронарный проток на 10-й минуте перфузии: лактата 1,3 раза и пирувата и 5,0 раз по отношению к контролю. При исследовании ферментов в коронарном протоке отмечено также увеличение по отношению к контролю выхода АСТ, ЛДГ, КК-МВ фракции в 2; 3,0; 1,2 раза соответственно.

При восстановлении оксигенации потребление глюкозы на 1 мм рт. ст. развиваемого давления сердцами опытной группы уменьшалось по сравнению с показателями, зарегистрированными во время действия гипоксии, но оставалось выше исходного и превышало контрольные данные. На 10-й мин. реоксигенации уровень лактата и пирувата в опытной группе превышал контрольные значения в 1,6 и 4,7

Таблица 2

Влияние острого отравления энапом (доза 12,5 мг/100 г) и гипоксии на потребление глюкозы, выделение лактата, пирувата и ферментов изолированными

сердцами крыс (М±т)

Показатели Группы животных Исходные величины Гипоксия 10 мин Реоксигенация 10 мин

Глюкоза, К 140,5±0,7 1020,0±1,5 334,1±2,8

ммоль/мин-кг О 158,0±1,3* 1283,0±13,8*Л 482,4±1,8*Л

Лактат К 43,6±0,7 104,6±2,0 70,0±0,6

ммоль/мин-кг О 86,4±0,9* 136,3±1,3*Л 112,1±1,3*Л

Пируват К 2,4±0,04 7,1±0,03 5,2±0,08

ммоль/мин-кг О 17,0±0,1* 35,7±0,4*Л 24,9±0,5*Л

лег; К 1,9±0,1 0,3±0,06 0,6±0,03

мккат/минт О 2,4±0,1* 0,6±0,007*Л 0,9±0,01Л

ЛДГ К 0,5±0,06 0,4±0,01 0,1±0,01

мккат/минт О 1,0±0,01* 1,2±0,006* 0,4±0,01*Л

КК-МВ, К 1,4±0,09 0,5±0,03 0,2±0,02

МЕ О 1,6±0,01* 0,6±0,02Л 1,5±0,05*Л

Примечание. Группы животных: К - контроль (п=10); О - опыт (п=10); * - достоверность различий по отношению к контролю (р<0,05), л - достоверность по отношению к исходным величинам (р<0,05).

Таблица 3

Чувствительность к гипоксии изолированных сердец крыс, подвергнутых токсическому

действию энапа (М±т)

Показатели Группы исходные величины Гипоксия, мин Реоксигенация, мин

животных 2 10 2 10

Систолическое давление, мм рт. ст. К 56,3±1,4 27,7 ±1,5 26,1±1,3 33,4±2,7 53,8±1,8

О 28,9±1,3* 22,6±0,9*Л 21,8±0,8*Л 30,3±0,7 32,8±0,4*Л

Диастолическое давление, мм рт. ст. К 4,8±0,2 8,8±0,4 11,1±0,5 10,2±0,3 8,1±0,6

О 5,3±0,1* 9,0±0,5*Л 13,8±0,5*Л 12,0±0,8*Л 10,8±0,7*Л

Развиваемое давление, мм рт. ст. К 51,2±1,5 19,1 ±1,3 15,1±1,6 23,0±2,8 46,1±1,4

О 32,2±2,2* 9,7±0,9*Л 5,9±0,4*Л 20,2±1,2Л 20,7±1,3*Л

Скорость сокращения, К 1112±21 442±35 318±22 521 ±41 977±19

мм рт. ст. / с О 668±17* 223±14*Л 182±12*Л 302±5*Л 330±7*Л

Скорость расслабления, К 841±31 257±18 254±12 335±24 636±17

мм рт. ст. / с О 392±14* 100±5*Л 106±7*Л 207±12*Л 274±9*Л

Примечание. Группы животных: К - контроль (п=10); О - опыт, 12,5 мг энапа (п=10); * - достоверность различия по отношению к контролю (р<0,05); л - достоверность различия по отношению к исходным величинам изучаемых показателей (р<0,05).

раза. Реоксигенация усиливала утечку АСТ из кардиомиоцитов как в контроле, так и в опыте. В опытной группе, в реоксигенационный период, выход ЛДГ и АСТ превышал уровень контрольных значений в 4 и 1,5 раза. Уровень КК-МВ-фракции увеличивался по сравнению с 10-й мин. гипоксии и был выше контрольного значения в 7,5 раза (табл. 2).

Таким образом, гипоксия оказывает существенное влияние на сократительную функцию

миокарда изолированных сердец с более значимыми изменениями у животных, перенесших острое часовое отравление энапом. Нарушение диастолического расслабления миокарда и сократительной функции сердца связано с гипоксией, в условиях которой нарушаются гликоли-тические процессы и возникает энергетический дефицит, что обусловливает ингибирование ферментов, участвующих в транспорте кальция, что ведет к его накоплению в миоплазме

[2]. После возобновления оксигенации не происходит полного восстановления сократительной способности миокарда, что может быть следствием энергетического дефицита, снижения активности Ка-К-АТФазы и нарушением функции электрогенного насоса мембран. В нарушении электромеханического сопряжения и снижении сократительной функции миокарда при гипоксии немаловажное значение имеет внутриклеточный ацидоз, развивающийся при гипоксии вследствие активации анаэробного гликолиза и накопления лактата. Метаболические изменения в миокарде животных, подвергнутых воздействию энапа, вероятно, обусловлены энергетическим дефицитом вследствие разобщения окисления и фосфорилирования, ацидозом, повреждением мембран кардиомио-цитов, что проявилось увеличением выделения

1. 1уськова ТА. Токсикология лекарственных средств. - М.: МДВ, 2008. - 196 с.

2. Долгих В.Т Повреждение и защита сердца при острой смертельной кровопотере. - Омск, 2002. - 203 с.

3. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. М.: Медицина, 1999. 416 с.

4. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Новая волна, 2000. С. 55-57.

5. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. - М.: Наука, 1975. - 264 с.

лактата и пирувата, неэффективным потреблением глюкозы и возрастанием выхода ферментов в коронарный проток. Выявленные метаболические нарушения оказались выраженными, реоксигенация усугубила нарушения метаболических процессов в миокарде, подвергнутом воздействию энапа.

Заключение. Таким образом, результаты исследований на изолированных сердцах позволяют утверждать, что энап при острых отравлениях нарушает энергетический метаболизм в миокарде, ингибирует активность транспортных АТФаз, повышает проницаемость мембран, что проявляется в угнетении сократительной функции миокарда, которое более отчетливо выражено в условиях предъявления сердцу повышенной нагрузки ритмом высокой частоты, гипоксической перфузии и реоксигенации.

6. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. - М.: Наука, 1981. - 278 с.

7. Keumerer D. Non-anion dap metabolic acidosis associatiated with acute on chronic topiramate ov erdose: [Annual meeting of North American Congress of clinical toxicology, Palm Springs, Calif., Sept. 24-29, 2002]. / J. Toxicol. Clin Toxicol. - 2002. - V 40, № 5. C. 691.

список литературы

Yatsinuk B.B.1, Dolguikh V.T.2, Brusin K.M.3 Cardiotoxic action of ENAP

Regional Psychiatric Hospital, Ural State Medical Academy, Ekatetinburg

1 Khanty-Mansiysk State Medial Institute

2 State Medical Academy

At a single intraperitoneal administration, ENAP at a dose of 12.5 mg/100g animal's body weight causes disturbances in strength and speed of isolated isovolumicly-contracting heart, inhibits energy metabolism in myocardium. The said changes manifest more expressively under conditions of high frequency cardiac stimulation, hypoxic perfusion and reperfusion.

Материал поступил в редакцию 05.10.2009 г.

Наночастицы диоксида титана в различных кристаллических формах в составе солнцезащитных кремов

Соколова О. С.

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва

УДК 546.824-31

Проводили исследование содержания на-ночастиц диоксида титана в косметических средствах от загара с установлением его кристаллической формы. Впервые показано, что солнцезащитные кремы содержат на-ночастицы диоксида титана в двух кристалли-

ческих формах - рутил и анатаз. Наночастицы анатаза имеют размеры менее 25 нм, что может потенциально оказывать токсическое действие на организм.

Ключевые слова: диоксид титана, электронная микроскопия, рутил, анатаз

Введение. Современные косметические сред- но-эмульсии и микровизикулы, а также разноо-

ства, парфюмерия, продукция бытовой химии, бразные наночастицы, например, серебро (Ag),

дезинфекционные средства могут содержать на- наноглины, оксид титана (ТЮ2), оксид цинка