CC BY
17
УДК 612.172.2-003.96:577.161.3:612.89
ВЛИЯНИЕ а-ТОКОФЕРОЛА И ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ НА РЕГУЛЯЦИЮ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И ВЕГЕТАТИВНЫЙ БАЛАНС У КРЫС С ДЕФИЦИТОМ СИМПАТИЧЕСКИХ НЕРВНЫХ ВЛИЯНИЙ
© 2007 г. Е.В. Курьянова, В.Ф. Савин, Д.Л. Теплый
Studied regulation chronotropic functions of heart at normal and sympathectomized with guanetidine rats and character of its changes in conditions of introduction a tocopherol, physical training and their combination. It is shown, that at normal sympathetic innervation the combination of physical training to introduction alpha-tocopherol accelerates formation of a bradycardic of the training. At rats with deficiency of sympathetic nervous influences expressiveness of a tachycardic is essentially reduced both as a result of physical training, and as a result of periodic introduction alpha-tocopherol.
Моделирование дефицита симпатических нервных влияний (ДСНВ) позволяет оценить роль симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы в возрастной динамике хронотроп-ной [1, 2] и насосной функций сердца [3]. Вместе с тем показано, что крысы с ДСНВ отличаются низкими адаптивными возможностями к физическим нагрузкам [2, 4] и стрессовым ситуациям [5, 6]. В последние десятилетия благодаря клиническим исследованиям стало очевидным, что формирование дефицита симпатических нервных влияний является не только экспериментальным феноменом. Деструкция нейронов симпатической системы реально протекает в организме человека с возрастом, набирая темпы после 35-40 лет [7]. Исходя из этого, очевидна актуальность исследования регуляции сердечной деятельности при хроническом дефиците симпатических нервных влияний, а также выявление факторов, способных моду-
лировать формирование этого дефицита и влиять на процессы адаптации и нормализации сердечной деятельности в этих условиях.
Цель исследования - изучение экстракардиальной регуляции хронотропной функции сердца у крыс с интактной иннервацией и с ДСНВ при введении а-токоферола, физической тренировке и их сочетании. Выбор а-токоферола в качестве возможного модулятора регуляторных влияний на сердечный ритм основан на том, что не все эффекты а-токоферола непосредственно связаны с его антиоксидантными свойствами. Исследования показывают, что он влияет на физико-химические характеристики клеточных мембран и тем самым модулирует чувствительность клеток к регуляторным влияниям со стороны нервной и эндокринной систем [8, 9], повышает выживаемость нейронов при действии нейроцитотоксинов [10, 11], участвует в регуляции экспрессии генов в мозге [12].
В отношении влияния систематической физической тренировки имеются единичные данные о том, что она способствует появлению возрастного урежения частоты сердечных сокращений (ЧСС) в онтогенезе крыс с ДСНВ [2]. По другим данным, у десимпатизи-рованных крыс в результате тренировок не происходит урежения ЧСС и увеличения ударного объема крови [4], что еще раз указывает на актуальность изучения хронотропной функции сердца животных с ДСНВ.
Методика исследования
Опыты проведены на 138 беспородных белых крысах-самцах 15-недельного возраста, которые входили в состав 8 экспериментальных групп: (К) - контрольной - крысы с интактной симпатической иннервацией (ИСИ); (Д) - десимпатизированной; (ТФ) -крыс с ИСИ, получавших а-токоферол; (ДТФ) - десим-патизированных крыс, получавших а-токоферол; (Тр) -тренированных крыс с ИСИ; (ДТр) - десимпатизиро-ванных тренированных крыс; (ТФ+Тр) - тренированных крыс с ИСИ, получавших а-токоферол; (ДТФ+Тр) - де-симпатизированных тренированных крыс, получавших а-токоферол. Десимпатизацию животных осуществляли гуанетидином (40 мг/кг массы тела подкожно в течение первых 3 недель постнатального онтогенеза) [5]; а-токоферол вводили на 2, 3-й, 5, 6-й, 10, 11-й и 14, 15-й неделях жизни в дозе 10 мг/кг массы тела per os. Физическим тренировкам крысы подвергались с начала 5-й недели жизни. Тренировки осуществлялись путем принудительного плавания по ступенчатой схеме [2]; общая продолжительность тренировочного периода составила 11 недель. В процессе эксперимента животных периодически взвешивали и проводили у них регистрации ЭКГ. Непосредственно для анализа брались кардиограммы 15-недельных животных, зарегистрированные через сутки после последнего введения а-токоферола и последней тренировки. Анализ ЭКГ проводили по методу Р.М. Баевского с вычислением показателей ЧСС, Мо, АХ, АМо, ИН. По величине индекса вегетативного равновесия (ИВР) (ИВР=АМо/АХ) определяли вегетативный тонус в регуляции сердечной деятельности [13]. Выделение групп нормото-ников, ваготоников и симпатото-ников производили по величине сигмального отклонения индивидуально рассчитанного ИВР от среднего значения в группе контроля. Результаты обработаны статистически с использованием t-критерия Стьюдента и корреляционного анализа в Microsoft Excel.
В группе К доминировали животные с нормотонией (61 %), симпатикотония отмечена у 22,2 % животных, и лишь у 16,6 % наблюдалась ваготония. У крыс группы Д на данном этапе онтогенеза ЧСС была выше контрольной на 32 % (р < 0,001) за счет высокого уровня симпатических влияний (р<0,05; г=+0,760), слабости парасимпатических (р < 0,05; г = - 0,984) и низкой Мо (р < 0,001; г = - 0,816). Известно, что десимпатизация повышает чувствительность исполнительных органов к катехоламинам [2, 14], а наличие сильных корреляций между всеми показателями сердечного ритма у половозрелых крыс с ДСНВ свидетельствует о высоком напряжении в системе экстракардиальной регуляции хронотропной функции сердца [13]. Анализ экстракар-диальных нервных влияний показал у значительной части (47 %) животных группы Д симпатикотонию (табл. 2, рисунок), вероятно, как результат усиления тонической активности сохранившихся в узлах симпатических нейроцитов [5], при этом животные с вагото-нией в группе Д отсутствовали.
В группе ТФ показатели хронотропной функции сердца не отличались от контроля (табл. 1), но на фоне введения а-токоферола имела место тенденция к ослаблению симпатических нервных влияний (0,1>р>0,05). Действительно, доля симпатотоников в этой группе оказалась всего 5 %, животных с вегетативным балансом - 72 (рисунок). У крыс ДТФ ЧСС оказалась ниже, чем в группе Д на 11,1 % (р<0,05) за счет более высокой Мо кардиоинтервалов (р<0,05; г = - 0,975 при р<0,05), роста АХ (р<0,05; г = + 0,50 при р<0,05) и низких значений АМо (р < 0,05; г = - 0,569 при р<0,05). Возможно, урежение ЧСС у крыс с ДСНВ при введении а-токоферола обусловлено его нормализующим влиянием на чувствительность бета-адренорецепторов сердца [9]. Тем не менее по сравне-
Таблица 1
Показатели хронотропной функции сердца крыс в условиях дефицита симпатических нервных влияний, введения а-токоферола, физической тренировки и их сочетания, М ±т
Результаты исследования
В 15-недельном возрасте у контрольных животных К ЧСС составила 360±6,24 уд/мин и определялась высоким значением Мо (г = - 0,969, р < 0,05) (табл. 1).
Группа животных ЧСС, уд/мин Мо, мс АХ, мс АМо, мс ИН, отн.ед.
К n=18 360±6,24 166,5±3,11 20,5±2,37 30,8±1,96 0,0059±0,00108
Д n=15 479±16,77 □ □□ 122,8±4,39 □□□ 15,1±1,08 □ 40,0±2,85 □ 0,0170±0,00182 □
ТФ n=18 364±7,62 165,8±4,12 24,6±1,44 26,3±1,60 0,0038±0,00055
ДТФ n=15 423±9,80 □□□,**, лл 137,4±4,10 □ □□, *, ллл 21,5±2,11 * 32,0±2,23 * 0,0075±0,00147 **
Тр n=18 347±4,76 170,6±1,99 27,6±2,76 23,7±2,08 * 0,0037±0,00039
ДТр n=18 421±9,33 □ □□, **, ## 136,0±3,53 □□□, *, ### 24,4±3,53 * 29,4±3,12 * 0,0071±0,00126 *, #
ТФ+Тр n=18 334±4,04 □ □, ллл, # 179,9±3,17 □ □, лл, # 30,9±3,45 □ 25,0±1,68 □ 0,0028±0,00044 □
ДТФ + Тр n=18 373±6,72 ***, ##, ООО 157,7±2,34 □, ***, ###, ООО 25,7±2,15 *** 27,6±2,53 ** 0,0042±0,00069 ***
Примечание. р<0,05, р<0,01, р<0,001 - □, □□, □□□ - по сравнению с контролем; *, *** - по сравнению с группой Д; Л, лл, ллл - по сравнению с группой ТФ; #, ##, ### -сравнению с группой Тр; о, оо, ооо - по сравнению с группой ТФ+Тр.
по
Таблица 2
Индекс вегетативного равновесия у половозрелых крыс различных экспериментальных групп, M±m
Группа животных ИВР (АМо/ДХ)
Симпатико тония Вегетативный баланс Ваготония
К 3,98±0,177 1,17±0,221 0,46±0,028
Д 6,94±0,771 1,45±0,228 -
ТФ 3,85±0,002 1,67±0,172 0,64±0,026
ДТФ 4,09±0,064 1,63±0,225 0,58±0,024
Тр - 1,23±0,137 0,47±0,074
ДТр 4,40±0,141 1,94±0,310 0,41±0,051
ТФ+Тр - 1,29±0,138 0,44±0,065
ДТФ+Тр 5,13±0,795 1,51±0,201 0,47±0,042
нию с контролем ЧСС в группе ДТФ оставалась выше на 17,5 % (р<0,001), несмотря на нормализацию АХ, АМо, ИВР и ИН. Подтверждение последнему - доля животных с вегетативным балансом составила 73 %, доля симпатикотоников оказалась сниженной по сравнению с группой Д до 13 %, а ваготоники - 13 %.
Режим физических нагрузок, разработанный специально для тренировки десимпатизированных крыс [2], у животных с ИСИ не привел к формированию чётко выраженной брадикардии тренированности (табл. 1). Уровень вагусных влияний повысился по сравнению с контролем на 34 % (0,1>р>0,05), а симпатические нервные влияния снизились на 23 % (р<0,05). Соответственно, среди тренированных крыс доминировали животные с вегетативным балансом (69 %), на втором месте по численности оказались ваготоники (31 %), животные с симпатикото-нией отсутствовали. Значит, даже весьма щадящий режим физических нагрузок оказал существенное влияние на экстракардиальные каналы регуляции, способствуя повышению роли автономного контура в управлении ритмом сердца в покое. Дополнительные мышечные нагрузки на фоне ДСНВ (ДТр) вы-
звали урежение ЧСС на 11,5 % (р<0,01) по сравнению с показателями группы Д, при этом весьма значительно усилились парасимпатических влияния (на 61 %, р<0,05). Снижение симпатических влияний произошло на 26,5 % (р<0,05). В связи с этим доля животных с симпатикотонией в группе ДТр составила только 18 %, а доля крыс с ваготонией увеличилась до 36. Следовательно, у животных с ДСНВ в условиях физической тренировки изменения регуля-торных влияний на хронотропную функцию сердца аналогичны тем, что развиваются у животных с ИСИ, но отличаются более значительным усилением вагусных влияний на хронотропную функцию сердца. Кроме того, нам удалось показать, как и в более ранних работах [2], что урежение ЧСС у крыс с ДСНВ в результате мышечных тренировок возможно, но только при адекватном режиме тренировочных нагрузок. Однако о полной нормализации хро-нотропной функции сердца в данной серии опытов говорить нельзя, поскольку ЧСС оставалась значительно выше показателей групп К и Тр (табл. 1).
Брадикардия тренированности в покое у крыс группы ТФ+Тр стала результатом роста Мо (р<0,05), т. е. изменения активности гуморального канала регуляции (г = - 0,967 при р<0,05), а также более значительного, чем в группе Тр, усиления парасимпатических влияний (на 50,7 %, р<0,05; г = - 0,584 при р<0,05). Усиление вагусных влияний привело к тому, что в группе ТФ+Тр почти 76,5 % крыс имели вегетативный баланс, а число ваготоников составило 23,5 %, симпатотоники, как и в группе Тр, отсутствовали. В группе ДТФ+Тр урежение ЧСС оказалось столь значительным, что к 15-недельному возрасту оно не отличалось от контроля и составило в среднем 373 ± 6,72 уд/мин. Урежение ЧСС было связано, согласно данным корреляционного анализа, только с повышением Мо кардиоинтервалов на 28,4 % (р < 0,001, г = - 0,972 при р<0,05) по сравнению с по-
90 80 70 60 50 40 30 20 10
% животных от общей численности группы
Д
ТФ+Тр
ДТФ+ТР
Распределение животных с различным типом вегетативной регуляции сердечной деятельности внутри экспериментальных групп: □ - симпатикотония; □ - вегет. баланс; ■ - ваготония
0
К
казателями в группе Д. Таким образом, при соответствии возрастному контролю значений АХ, АМо и ИН только изменение активности гуморального канала регуляции определило значительное урежение ЧСС в группе ДТФ+Тр. Среди животных этой группы доминировали нормотоники (69 %) при равном соотношении симпатико- и ваготоников (по 15 %) (рисунок).
Наши данные согласуются с результатами исследований хронотропной функции сердца крыс с ДСНВ, свидетельствующими о замедлении возрастного становления ЧСС в условиях гипофункции симпатической нервной системы [2, 4]. Высокая ЧСС в покое у таких животных, очевидно, является следствием компенсаторного повышения чувствительности адренорецепторов миокарда (особенно клеток синусного узла) к катехола-минам крови из-за снижения концентрации норадрена-лина в области адренергических синапсов [2, 15]. Высокий уровень симпатических нервных влияний у животных, получавших гуанетидин, можно рассматривать и как результат компенсаторных процессов в симпатической нервной системе в виде гиперплазии сохранившихся нейронов и усиления их импульсной активности [5, 6]. Физические тренировки ослабляют симпатические влияния на сердце у тренированных животных [2, 16], вызывают рост парасимпатической активности и снижение влияния центральных механизмов регуляции на сердечную деятельность [16]. Наши данные в целом согласуются с известными фактами и свидетельствуют об усилении парасимпатических влияний у тренированных крыс, что в свою очередь определяет увеличение числа особей с ваготоническим типом регуляции хронотроп-ной функции сердца.
Экспериментальные исследования регуляции сердечного ритма в условиях введения а-токоферола довольно малочисленны [17]. Результаты настоящей работы свидетельствуют о том, что введение витамина Е не изменяет ЧСС, но, по всей видимости, модулирует активность симпатического звена регуляции ритмом сердца. Эффект от введения а-токоферола проявляется лишь в сочетании с физической тренировкой и состоит в ускорении формирования брадикардии тренированности за счет изменения активности гуморального канала регуляции. Следует отметить, что физическая тренировка и её сочетание с введением а-токоферола способствуют повышению среди крыс с ИСИ доли животных с вегетативным балансом и значительному снижению числа симпатотоников (до 5 - 0 %).
У крыс с ДСНВ введение а-токоферола и физическая тренировка независимо друг от друга способствуют возрастному урежению ЧСС, однако тахикардия в покое у таких животных сохраняется. Только сочетание физической тренировки с введением а-токоферола приводит к значительному изменению активности гуморального канала регуляции сердечного ритма и определяет урежение ЧСС у крыс с ДСНВ до уровня контроля. Среди животных с ДСНВ во всех экспериментальных условиях доминирующим типом вегетативной регуляции, как и в группах с ИСИ, является нормото-ния, при этом достаточно высока доля животных с симпатикотонией.
Таким образом, физическая тренировка преимуще-Астраханский государственный университет_
ственно изменяет активность нервных звеньев регуляции сердечного ритма, а мишенью для а-токоферола является гуморальный канал регуляции. При этом эффект от введения витамина Е отчетливее проявляется в условиях измененной симпатической иннервации и дополнительной физической нагрузки на организм. Можно предположить, что нормализация показателей сердечного ритма у животных с ДСНВ стала результатом изменения чувствительности адренорецепторов миокарда к катехоламинам под влиянием витамина Е и физической тренировки, но нельзя исключать возможность их эффектов и на уровне вегетативных нейронов интрамуральных и звездчатых ганглиев, а также нервных центров в ЦНС.
Полученные данные свидетельствуют о том, что не только умеренная физическая нагрузка, но и введение а-токоферола, и особенно их сочетание стимулируют компенсаторные процессы при моделировании дефицита симпатических нервных влияний. Это даёт основание для дальнейшего исследования роли антиокси-дантов и физической тренировки как факторов, способствующих нормализации вегетативной регуляции сердечной деятельности, особенно при деструктивных процессах в симпатической нервной системе.
Литература
1. Зефиров Т.Л., Святова Н.В. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 1997. Т. 123. № 6. С. 703-706.
2. Савин В.Ф. Экстра- и интракардиальные механизмы регуляции частоты сердечного ритма в постнатальном онтогенезе: Автореферат дис. ... канд. биол. наук. Казань, 1988.
3. Ситдиков Ф.Г. и др. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2003. Т. 135. № 6. С. 626-628.
4. Нигматуллина Р.Р., Хурамшин И.Г., Насырова А.Г. // Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2002. Т. 88. № 12. С. 1567-1577.
5. Родионов И.М., Ярыгин В.Н., Мухаммедов А.А. Иммунологическая и химическая десимпатизация. М., 1988.
6. Мухаммедов А.А. Исследование гомеостаза у химически десимпатизированных животных: Автореф. дис. . д-ра биол. наук. Минск, 1982.
7. Швалёв В.Н., Тарский Н.А. // Кардиология. 2001. № 2. С. 10-14.
8. Белоконева О.С., Зайцев С.В. // Биохимия. 1993. Т. 58. № 11. С. 1685-1708.
9. Liang C. etal. // Circulation. 2000. Vol. 102. № 1. P. 96-103.
10. Андреева Н.Е., Ерин А.Н., Викторов И.В. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 1991. Т. 111. № 2. С. 189-191.
11. Sen Ch.K., Khanna S., Roy S. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004. Vol. 1031. P. 127-142.
12. Меньщикова Е.Б. и др. Окислительный стресс. Проок-сиданты и антиоксиданты. М., 2006.
13. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М., 1984.
14. Абзалов Р.А., Ситдиков Ф.Г. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 1986. Т. 51. № 2. С. 141-144.
15. Сутягин П.В. и др. // Кардиология. 1985. Т. 25. № 5. С. 88-93.
16. Вахитов И.Х. и др. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2002. Т. 133. № 3. С. 247-248.
17. Балашова Т.С., Хитров Н.К., Герасимов А.М. // Физиолог. журн. СССР им. И.М. Сеченова. 1990. Т. 76. № 10. С. 1312-1316.
_16 октября 2006 г.
