CC BY
42
© Р. С. Довгань
удк 616. 127: 616. 124. 2: 57. 012. 4] - 085: 616. 12 - 008. 331. 1: 57. 085 Р. С. Довгань
УЛЬТРАСТРУКТУРА МІОКАРДА ЛІВОГО ШЛУНОЧКУ СЕРЦЯ ЩУРІВ Зі СПОНТАННОЮ АРТЕРІАЛЬНОЮ ГІПЕРТЕНЗІЄЮ ЗА УМОВ ЗАСТОСУВАННЯ НЕБІВІЛОЛУ
Національний медичний університет імені О. О. Богомольця (м. Київ)
Дана робота є фрагментом НДР «Експериментальне обґрунтування комбінованого застосування кардіотропних препаратів», № держ. реєстрації 0111и009417.
Вступ. У лікуванні артеріальної гіпертензії широко застосовуються блокатори бета-адренорецепто-рів, стимуляція яких викликає підвищення частоти та сили серцевих скорочень, споживання міокардом кисню, артеріального тиску. У розкриття складних механізмів дії бета-адреноблокаторів, які досі до кінця не з’ясовані, вагомий внесок може надати вивчення впливу препаратів цієї групи на структуру серця - основного органа-мішені артеріальної гіпертензії. Роботи останніх років показали, що такі бета-адреноблокатори як карведілол та бісопролол, понижуючи артеріальний тиск, зменшують негативні морфологічні зміни в міокарді у щурів зі спонтанною артеріальною гіпертензією (САГ). Це проявляється зменшенням контрактильності міофібрил та покращенням енергетики у кардіоміоцитах. При цьому, карведілол у більшій мірі сприяє відновленню мі-тохондрій, ніж бісопролол [1, 2, 4]. Відмінності у дії різних бета-адреноблокаторів, які відмічаються при клінічних дослідженнях, пов’язують з їх неоднаковою селективністю, симпатомімічною активністю, розчинністю у жирах, здатністю метаболізуватися у печінці, тривалості дії.
У зв’язку з цим, метою дослідження було вивчення ультраструктури міокарда лівого шлуночка серця щурів зі САГ при застосуванні небівіло-лу - кардіоселективного бета-адреноблокатора III покоління.
Об’єкт і методи дослідження. Матеріалом для дослідження були нормотензивні щури лінії WKY та щури лінії НІСАГ (ІБІАН) зі спонтанною генетично зумовленою артеріальною гіпертензією (САГ). Тварини утримувалися в умовах віварію Національного медичного університету імені О. О. Богомольця (НМУ) при постійній температурі, достатньому природному освітленні, вільному доступу до стандартного харчування та води. В експеримент брали щурів вагою 190-210 г. Артеріальний тиск вимірювали на хвостовій артерії за допомогою гумової манжети та плетизмографа без наркотизації перед початком та напередодні виведення тварин з експерименту. Утримання тварин та експерименти проводилися відповідно до положень «Європейської конвенції про
захист хребетних тварин, які використовуються для експериментів та інших наукових цілей» (Страсбург, 1985), «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», ухвалених Першим національним конгресом з біоетики (Київ, 2001).
Досліджено 3 групи тварин (по 7 у кожній групі): 1 група - контрольна (нормотензивні щури); 2 група - щури зі САГ; 3 група - щури зі САГ, які отримували розчинений на воді небівілол у дозі 1 мг/кг через орогастральний зонд один раз на добу.
Електронно-мікроскопічно досліджувався міокард лівого шлуночка. Матеріал фіксували у 2,5 % розчині глютарового альдегіда з подальшою до-фіксацією в розчині 0в04 за Мілонінгом, обробляли згідно загальноприйнятій для електронномікроско-пічних досліджень методиці та заключали у суміш епону та аралдіту. Ультратонкі зрізи, отримані на ультратомі І_КВ, контрастували ураніл ацетатом та цитратом свинцю і фотографували на електронному мікроскопі ПЕМ-125 К. Стереологічні показники отримували за допомогою програми КАРРА. Морфо-метрично оцінювалися наступні показники: об’ємна щільність міофібрил та мітохондрій та їх співвідношення в кардіоміоцитах; кількість мітохондрій в одиниці площі кардіоміоциту та площу їх зрізу; довжину саркомерів; діаметр канальців саркоплазматичної сітки. Статистична обробка матеріалу здійснювалася методом варіаційної статистики з використанням критерію Ст’юдента.
Результат досліджень та їх обговорення. Небівілол статистично ймовірно знижував артеріальний тиск у щурів зі САГ до 137 ± 5. 0 мм. рт. ст., у порівнянні з нелікованими тваринами, середній показник у яких дорівнював 157,5 ± 5,0 мм. рт. ст., але не досягав контрольних величин - 104,2 ± 1. 8 мм. рт. ст. Зниження тиску корелювало з покращенням ультраструктури міокарда лівого шлуночку серця щурів зі САГ після 60-ти добового застосування небівілолу.
На поздовжніх зрізах кардіоміоцитів чітко розрізнялися саркомери (рис. 1 А, Б), середня довжина яких дорівнювала 1,06+0,01 мкм, що значно більше, ніж у нелікованих тварин зі САГ (табл.). І хоча цей показник менше, у порівнянні з контролем, якісний аналіз та аналіз розподілу саркомерів за довжиною (рис. 2) свідчив про відсутність різко перескороче-них міофібрил.
Рис. 1. Фрагменти кардіоміоцитів міокарда лівого шлуночка щурів зі САГ, які отримували небівілол. Саркомери (<-►), мітохондрії (1) в кардіо-міоцитах. Електронно-мікроскопічне фото. 36. А - 1 2000; Б - 21000.
91
Відсутність контрактурних змін, які призводять до руйнації міофібрил, в значній мірі сприяло їх відновленню під впливом небівілолу. Внаслідок цього, очевидно, значно збільшувався у порівнянні з неліко-ваними щурами зі САГ, об’єм, який займали міофібрили в кардіоміо-цитах щурів зі САГ, які отримували небівілол. Разом з тим, повернення цього показника до контролю не відбувалося (табл.), що пов’язано з наявністю кардіоміоцитів, в яких міофібрили займають до ЗО % об’єму, що не спостерігалося у нормотен-зивних щурів, у яких переважна більшість кардіоміоцитів містила 45-60% міофібрил (рис. 3). Відсутність повного відновлення скоротливого апарату після дії небівілолу корелює з переважанням саркоме-рів помірної довжини (рис. 2).
Більш ефективно впливав небівілол на стан енергетичного апарату кардіоміоцитів. Мітохондрії містять добре структуровані зовнішні мембрани та кристи. Останні розташовувалися, в основному паралельно, міжкристний простір не розширений (рис. 1 Б).
Кількісні показники, що характеризували ці структури, після застосування небівілолу не відрізнялися від контрольних. Значно зменшувалася, у порівнянні з нелікованими щурами зі САГ, площа зрізу мітохон-дрій, що відбувалося одночасно із збільшенням їх числа (табл.).
Саркоплазматична сітка представлена канальцями, діаметр яких варіював (рис. 4 А).
Під дією небівілолу зменшувалося, у порівнянні з нелікованими щурами зі САГ, число дрібних ка-нальців і збільшувалася кількість середніх за розмірами канальців (рис. 5). Внаслідок цього середній
Таблиця
Стереологічні показники кардіоміоцитів у міокарді лівого шлуночку щурів контрольної групи (К), щурів зі САГ та щурів зі САГ після застосування небівілолу (САГ+Н)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
57
51
43
40
Контроль
Ю,2-0,7
САГ
0,71-1,2
САГ+Н
1,21-1,7
Рис. 2. Розподіл сакромерів за довжиною у міокарді лівого шлуночку щурів контрольної групи (К), щурів зі САГ та щурів зі САГ після застосування небівілолу (САГ+Н). По осі абсцис - довжина саркомерів у нм. По осі ординат - кількість саркомерів у %.
Об’ємна щільність МФ, % Довжина сакро-мера, мкм Мітохондрії МТ/МФ
Об’ємна щільність, % кількісна щільність, 10-2/ мкм2 02 л к 2
к 51,59+1,55 1,23+0,01 28,18+1,18 99,5+2,8 28,73+0,69 0,55+0,10
САГ 38,03+2,73* 0,87+0,01* 31,45+1,66 68,3+2,3* 54,98+4,61* 0,93+0,02*
САГ+Н 45,08+0,81* 1,06+0,01*,** 28,47+0,57** 104,9+1,5** 27,42+2,05 ** 0,63+0,04**
Примітка: * статистично достовірна різниця порівняно з контролем (Р<0,05); ** статистично достовірна різниця порівняно з групою щурів зі САГ (Р<0,05).
САГ+Н ■ 15,1-30 ■ 30,1-45 "45,1-60
Рис. 3. Розподіл кардіоміоцитів за об’ємною щільністю міофібрил у міокарді лівого шлуночку щурів контрольної групи (К), щурів зі САГ та щурів зі САГ, які отримували небівілол (САГ+Н). По осі абсцис - об’єм, який займають міофібрили в одиниці об’єму цитоплазми кардіоміоци-ту у%. По осі ординат - кількість кардіоміоцитів у%.
діаметр канальців СПС з (10,35+0,04) х10'2 мкм значно збільшувався до (11,24+0,03) х10'2 мкм у щурів зі САГ, які отримували небівілол, хоча і залишався статистично меншім, ніж у контролі - (11,73+0,05)х10'2 мкм.
Позначався небівілол і на стані гемомікроциркуляції. Це, в першу чергу, проявлялося збільшенням кількості гемомікросудин, число яких у щурів зі САГ було суттєво зменшено. Повсюдно спостерігалися кровоносні капіляри невеликого діаметру, утворених однією ендотеліальною клітиною, яка містила функціонально активне, велике за розмірами ядро
3 переважанням еухроматину (рис.
4 Б). Це давало підставу віднести ці мікросудини до новостворених. В периферичних ділянках ендотеліоцитів містилося велике число мікропіноци-тозних пухирців, які приймали участь у трансендотеліальному переносі речовин (рис. 4 А).
При аналізі отриманого матеріалу необхідно враховувати наступне. Відомо, що одним із проявів дії небівілолу, який відноситься до в1-адреноблокаторів, є зниження сили серцевих скорочень [20]. Надлишок іонів кальцію у цитозолі кардіоміоцитів при артеріальній гіпертензії, викликаний надмірним їх надходженням через відкриті кальцієві канали, активує утворення актино-міозино-вих комплексів, тим самим підвищуючи силу серцевих скорочень [7, 8, 9], а затримка їх переходу в каналь-ці саркоплазматичної сітки через звуження останніх, яке спостерігається в наших дослідження у щурів зі САГ, перешкоджає розслабленню міофібрил. Небівілол, блокуючи в1-адренорецептори, перериває ланку їх взаємодії з ендогенними катехо-ламінами - аденілатциклазою - синтезом цАМФ, що запобігає фосфо-рилювання мембранних кальцієвих каналів. Внаслідок цього останні залишаються закритими, зменшуючи надходження іонів кальцію в кардіо-міоцити з інтерстиційного простору, і тим самим зменшують силу серцевих скорочень [10, 11, 12, 14, 19,
22]. На ультраструктурному рівні це проявляється суттєвим зменшенням числа перескорочених саркомерів у кардіоміоцитах лівого шлуночку, що в свою чергу відображується на цілісності міофібрил. Про це свідчить показник об’ємної щільності міофібрил,
Рис. 4. Фрагмент міокарда лівого шлуночка щура зі САГ, який отримував небівілол. Канальці СПС ( /\) у кардіоміоцитів. Мікропіноцитозні пухирці (А), ядро (1) в ендотеліоциті капіляра. Електронно-мікроскопічні фото. 36. А- 21000; Б - 9000.
Контроль
■ 0,04-0,1
САГ
0,11-0,18 "0,18-0,25
Рис. 5. Розподіл канальців саркоплазматичної' сітки за діаметром в кардіоміоцитах міокарда лівого шлуночку щурів контрольної групи, щурів зі САГ та щурів зі САГ, які отримували небівілол (САГ+Н).
По осі абсцис - діаметр канальців (10-2 мкм).
По осі ординат - кількість канальців у %.
величина якого у щурів зі САГ після прийому небіві-лолу наближується, хоча і не досягає контрольних величин.
Небівілол, як традиційний р-адреноблокатор, стимулює продукцію та виділення оксиду азоту, який, як відомо, має гемодинамічні ефекти та кар-діопротекторну активність [13, 20]. Роботи останніх років свідчать, що оксид азоту синтезується не тільки в ендотелії кровоносних судин [5, 13], а й практично всіма серцевими типами клітин [16, 17, 18, 23]. Експресія в кардіоміоцитах оксиду азота, який є клітинним месенжером і відіграє ключову роль у регуляції серцевої функції, дуже важлива, тому що він має короткий час напіврозпаду, внаслідок чого ефекти N0 локалізовані поряд з місцем його синтезу [19]. Субстратом для синтезу N0, є синтаза оксиду азоту, яка локалізується в кавеолах сарколеми і Т-канальців, саркоплазматичному ретикулуму і мітохондріях [16,
23]. Тому нормалізація якісних та кількісних показників цих органел, яке ми спостерігали в кардіоміоцитах щурів зі САГ після застосування небівілолу, може бути непрямою ознакою впливу цього препарату на процеси експресії синтази оксиду азоту, тим самим знижуючи контрактильність міокарда [18].
Позитивно впливає небівілол і на енергетичну функцію кардіоміоцитів, внаслідок чого усі показники, що характеризують мітохондрії не відрізняються від контролю. Збільшується, у порівнянні з неліко-ваними тваринами зі САГ, кількість мітохондрій при пропорційному зменшенні їх площі. Тобто, процеси злиття та поділу цих органел набувають притаманну їм у контролі виразність. Це позитивно відображується на виробництві АТФ, нестача якого також
позначається на скоротливій функції кардіоміоцитів. Майже повне відновлення мітохондріального стану, можливо, пов’язане із спроможністю небівілолу нормалізувати синтез N0, нестача якого викликає зміни активності ферментів мітохондрій та розвиток вторинної мітохондріальної дисфункції [3]. Крім того, небівілол видаляє реактивні форми кисню шляхом взаємодії з вільними радикалами, тим самим зменшуючи надмірне його виробництво і окисний стрес, який притаманний гіпертонії [6, 15, 21].
Висновки.
1. Небівілол призводить до збільшення в кардіоміоцитах об’єму міофібрил, який був значно зменшений у щурів зі САГ Відновлення міофібрил відбувається на фоні суттєвого зниження ступеню контактильності міофібрил.
2. Небівілол ефективно впливає на енергетичну функцію кардіоміоцитів у щурів зі САГ, про що свідчать якісні та кількісні показники мітохондрій, які після застосування небівілолу не відрізняються від контрольних показників.
3. Небівілол сприяє новоутворенню кровоносних капілярів у міокарді щурів зі САГ та активацію в них процесів трансендотеліального переносу речовин.
Перспективи подальших досліджень. Застосування небівілолу в значній мірі нормалізує ультраструктуру міокарда лівого шлуночку серця щурів зі САГ, але повністю не відновлює його, можуть бути використані для пошуку нових напрямків, а саме комбінованого застосування небівілолу з метабо-літними препаратами при лікуванні артеріальної гіпертензії.
Література
1. Довгань Р С. Вплив біпрололу та метаболітних препаратів на ультраструктуру міокарда щурів із спонтанною артеріальною гіпертензією / Р С. Довгань, І. С. Чекман, Л. О. Стеченко [та ін.] // Науковий вісник НМУ імені О. О. Богомольця. - 2008. - №2. - С. 40 - 59.
2. Загородний М. І. Вплив карведилолу на ультраструктуру міокарда щурів зі спонтанною артеріальною гіпертензією / М. І. Загородний, Т. П. Куфтирева, Л. О. Стеченко [та ін.] // Науковий вісник НМУ імені О. О. Богомольця. - 2009. -Т. 26, № 4. - С. 79 - 83.
3. Звягина В. И. Воздействие донора оксида азота l - аргинина на активность митохондриальных оксидоредуктаз и окислительные процессы в ткани сердца крыс в условиях дефицита оксида азота / В. И. Звягина, Д. В. Медведев, Э. С. Бельских [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 8. - С. 1087 - 1091.
4. Пузиренко А. М. Вплив амлодипіну та бісопрололу на ультраструктуру міокарда щурів зі спонтанною артеріальною гіпертензією / А. М. Пузиренко, І. С. Чекман, Т. П. Куфтирева // Фізіол. журн. - 2013. - Т. 59, № 3. - C. 39 - 49.
5. Broeders M. A. Nebivolol: a third - generation beta - blocker that augments vascular nitric oxide release: endothelial beta(2) - adrenergic receptor - mediated nitric oxide production / M. A. Broeders, P. A. Doevendans, B. C. Bekkers [et al.] // Circulation. - 2000. - Vol. 102, № 6. - P. 677 - 684.
6. Cominacini L. Nebivolol and its 4 - keto derivative increase nitric oxide in endothelial cells by reducing its oxidative inactivation / L. Cominacini, A. Fratta Pasini, U. Garbin [et al.] // J. Am. Coll. Cardiol. - 2003. - Vol. 42. - P. 1838-1844.
7. Debold E. P. Human actin mutations associated with hypertrophic and dilated cardiomyopathies demonstrate distinct thin filament regulatory properties in vitro / E. P Debold, W. Saber, Y Cheema [et al.] // J. Mol. Cell. Cardiol. - 2010. - Vol. 48, № 2. - P 286 - 292.
8. de Tombe P. P Cardiac myofilaments: mechanics and regulation / P P. de Tombe // J. Biomech. - 2003. - Vol. 36, № 5. -P. 721 - 730.
9. Gordon A. M. Regulation of contraction in striated muscle / A. M. Gordon, E. Homsher, M. Regnier // Physiol. Rev. - 2000. -Vol. 80, № 2. - P 853 - 924.
10. Findlay I. Beta - adrenergic and muscarinic agonists modulate inactivation of L - type Ca2+ channel currents in guinea - pig ventricular myocytes / I. Findlay // J. Physiol. - 2002. - Vol. 545. - P 375 - 388.
Leroy J. Spatiotemporal dynamics of beta - adrenergic cAMP signals and L - type Ca2+ channel regulation in adult rat ventricular myocytes: role of phosphodiesterases / J. Leroy, A. Abi - Gerges, V. O. Nikolaev [et al.] // Circ. Res. - 2008. - Vol. 102, № 9. - P. 1091 - 1100.
11
12. Maddala R. L - type calcium channels play a critical role in maintaining lens transparency by regulating phosphorylation of aquaporin - 0 and myosin light chain and expression of connexins // R. Maddala, T. Nagendran, G. G. de Ridder [et al.] // PLoS One. - 2013. - Vol. 8, № 5. - P. e64676.
13. Maffei A. Nebivolol induces nitric oxide release in the heart through inducible nitric oxide synthase activation / A. Maffei, A. Di Pardo, R. Carangi [et al.] // Hypertension. - 2007. - Vol. 50. - P. 652-656.
14. Mahata M. Catecholamine biosynthesis and secretion: physiological and pharmacological effects of secretin / M. Mahata, K. Zhang, J. R. Gayen [et al.] // Cell Tissue Res. - 2011. - Vol. 345, № 1. - P. 87 - 102.
15. Mason R. P. Effect of nebivolol on endothelial nitric oxide and peroxynitrite release in hypertensive animals: role of antioxidant activity / R. P Mason, R. Kubant, R. F. Jacob [et al.] // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 2006. - Vol. 48. - P. 862-869.
16. Schulz R. Recent advances in the understanding of the role of nitric oxide in cardiovascular homeostasis / R. Schulz, T. Rassaf, P B. Massion [et alj //Pharmacol. Ther. - 2005. - Vol. 108. - P. 225 - 256.
17. Seddon M. Cardiomyocytes as effectors of nitric oxide signaling/ M. Seddon, A. M. Shah, B. Casadei//Cardiovasc. Res. -2007. - Vol. 75, № 3. - P. 315 - 326.
18. Strasen J. Role of NOS in cardiac ischemia - reperfusion injury / J. Strasen, O. Ritter // Trends Cardiovasc. Med. - 2011. -Vol. 21, № 2. - P 58 - 63.
19. Tamargo J. Cardiac electrophysiological effects of nitric oxide / J. Tamargo, R. Caballero, R. Gymez [et al.] // Cardiovasc. Res. - 2010. - Vol. 87, № 4. - P 593 - 600.
20. Toblli J. E. Nebivolol: impact on cardiac and endothelial function and clinical utility / J. E. Toblli, F. DiGennaro, J. F Giani [et al.] // Vasc. Health. Risk. Manag. - 2012. - Vol. 8. - P. 151-160.
21. Whaley - Connell A. Nebivolol reduces proteinuria and renal NADPH oxidase - generated reactive oxygen species in the transgenic Ren2 rat / A. Whaley - Connell, J. Habibi, M. Johnson [et al.] // Am. J. Nephrol. - 2009. - Vol. 30. - P 354-360.
22. Yu H. J. Calcium entry via L - type calcium channels acts as a negative regulator of adenylyl cyclase activity and cyclic AMP levels in cardiac myocytes / H. J. Yu, H. Ma, R. D. Green // Mol. Pharmacol. - 1993. - Vol. 44, № 4. - P. 689 - 693.
23. Ziolo M. T. Nitric oxide signalling and the regulation of myocardial function/ M. T. Ziolo, M. J. Kohr, H. Wang // J. Mol. Cell. Cardiol. - 2008. - Vol. 45. - P. 625 - 632.
УДК 616. 127: 616. 124. 2: 57. 012. 4] - 085: 616. 12 - 008. 331. 1: 57. 085
УЛЬТРАСТРУКТУРА МІОКАРДА ЛІВОГО ШЛУНОЧКУ СЕРЦЯ ЩУРІВ Зі СПОНТАННОЮ АРТЕРІАЛЬНОЮ ГІПЕРТЕНЗІЄЮ ЗА УМОВ ЗАСТОСУВАННЯ НЕБІВІЛОЛУ
Довгань Р. С.
Резюме. Методом електронної мікроскопії та морфометричного аналізу досліджено міокард лівого шлуночку контрольних (нормотензивних) щурів, щурів зі САГ без небівілолу та після застосування небівілолу у дозі 1 мг/кг ваги. Встановлено, що 60-ти добове застосування небівілолу призводить до збільшення в карді-оміоцитах об’єму міофібрил, який був значно зменшений у щурів зі САГ. Відновлення міофібрил відбувається на фоні суттєвого зниження ступеню контактильності міофібрил, внаслідок чого і знижується сила серцевих скорочень. Нормалізація скоротливої функції міокарда лівого шлуночка в значній мірі пов’язана з позитивним впливом небівілолу на структуру канальців триади, тим самим покращуючи, з одного боку, кальцієвий обмін, а з іншого - експресію N0, попередник якого - синтаза азоту синтезується в цих органелах. Найбільш ефективно впливає небівілол на енергетичну функцію кардіоміоцитів, про що свідчать якісні та кількісні показники мітохондрій, які після застосування небівілолу не відрізняються від контрольних показників. Забезпечуючи новоутворення кровоносних капілярів та активацію в них процесів трансендотеліального переносу речовин, небівілол зменшує ішемізацію міокарда.
Ключові слова: щури, спонтанна артеріальна гіпертензія, небівілол, електронна мікроскопія, морфометрія, серце.
УДК 616. 127: 616. 124. 2: 57. 012. 4] - 085: 616. 12 - 008. 331. 1: 57. 085
УЛЬТРАСТРУКТУРА МИОКАРДА ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА СЕРДЦА КРЫС СО СПОНТАННОЙ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НЕБИВОЛОЛА
Довгань Р. С.
Резюме. Методом электронной микроскопии и морфометрического анализа исследовано миокард левого желудочка контрольных (нормотензивных) крыс, крыс с САГ без лечения и после применения не-биволола в дозе 1 мг/кг веса. Установлено, что 60-ти суточное применение небиволола приводит к увеличению в кардиомиоцитах объема миофибрилл, который был значимо снижен у крыс с САГ. Восстановление миофибрилл происходит на фоне существенного снижения степени контактильности миофибрилл, в результате чего снижается сила сердечных сокращений. Нормализация сократительной функции миокарда левого желудочка в значительной степени связана с положительным влиянием небиволола на структуру канальцев триады, тем самым улучшая, с одной стороны, кальциевый обмен, а с другой - экспрессию N0, предшественник которого - синтаза азота синтезируется в этих органеллах. Наиболее эффективно воздействует небиволол на энергетическую функцию кардиомиоцитов, о чем свидетельствуют качественные и количественные показатели митохондрий, которые после курса небиволола не отличаются от контрольных показателей. Обеспечивая новообразование кровеносных капилляров и активацию в них процессов трансэндотелиального переноса веществ, небиволол уменьшает ишемизацию миокарда.
Ключевые слова: крысы, спонтанная артериальная гипертензия, небиволол, электронная микроскопия, морфометрия, сердце.
UDC 616. 127: 616. 124. 2: 57. 012. 4] - 085: 616. 12 - 008. 331. 1: 57. 085
Ultrastructure of Rats’ Heart Left Ventricular with Spontaneous Hypertension after Nebivolol Applying
Dovgan R.
Abstract. Introduction. A significant contribution to the study of the complex mechanisms of the action of betablockers may provide the investigation of structure of the heart - the main target organ of hypertension. Recent works have shown that beta-blockers such as carvedilol and bisoprolol, by the deacreasing of blood pressure, reduce adverse morphological changes in the myocardium of rats with spontaneous hypertension (ISIAH). Differences in the effects of various beta-blockers, which are marked in clinical trials are associated with their varying selectivity, sympathomimetic activity, solubility in fats, ability to metabolize in the liver, the duration of action. In this context, the aim of the study was to investigate the ultrastructure of myocardium of the left ventricle of rats with ISIAH under the application of nebivolol - cardioselective beta-blockerof the III generation.
Materials and methods. By electron microscopy and morphometric analysis the left ventricular was investigated in 3 groups of animals (7 in each group) : control (normotensive rats ), rats with ISIAH, ISIAH with rats treated with nebivolol dissolved in water in a dose of 1 mg / kg through gastral tube once a day during 60 days. Blood pressure was measured in the tail artery with a rubber cuff and plethysmograph without anesthesia at the beginning of the experiment and before the withdrawal of animals from the experiment. The material was fixed in 2. 5 % sodium hlyutaraldehyde followed with fixation in OsO4 solution for Miloninhom, treated according to conventional electron microscopic studies technique. Stereology parameters (volume density of myofibrils and mitochondria and their relationship in cardiomyocytes, the number of mitochondria per unit area and the area of cardiomyocytes cut; sarcomers length, diameter of tubular sarcoplasmic mesh) obtained using the program Kappa. Statistical analysis was carried out using material variation with using Student’s criteria.
Results and discussion. Nebivolol statistically significantly had lowered blood pressure in rats with ISIAH till 137 ± 5,0 mm, compared with untreated animals 157 ± 5,0 mm, but did not reach control values 104 ± 1. 8 mm. Pressure decrease was correlated with improvement of ultrastructure in left ventricular of rat hearts with ISIAH after application of nebivolol. In cardiomyocytes the volume of myofibrils increases, which was significantly reduced in rats with ISIAH. Restoration of myofibrils occurs on the background of a significant reduction of contractility of myofibrils, resulting the reduce power and heart rate. Normalization of contractile function of left ventricular appears largely due to the positive influence of nebivolol on the ultrastructure of tubular triada, thus improving on the one hand, calcium metabolism, and the other - the expression of NO, whose predecessor - oxide synthase is produced in these organelles. The most evident effects of nebivolol are on the energetic function of cardiomyocytes, which is valuated by the quality and quantity of mitochondria, which after a course of nebivolol is similar to the control. It is positively reflected on the production of ATP, the lack of which also affects the contractile function of cardiomyocytes. Almost complete recovery of mitochondrial possibly is associated with the ability of nebivolol to normalize the synthesis of NO, the lack of which causes changes in mitochondrial enzyme activity and the development of secondary mitochondrial dysfunction. In addition, nebivolol removes reactive oxygen species by reacting with free radical, thereby reducing its excessive production and oxidative stress, which is inherent in hypertension. By the providing growth of blood capillaries and activation the processes of transendothelial transport, nebivolol reduces ischemic disease of myocardium.
Key words: rat, spontaneous hypertension, nebivolol, electron microscopy, morphometry, myocardium.
Рецензент - проф. Катеренчук І. П.
Стаття надійшла 28. 10. 2013 р.
