Адренореактивность миокарда в условиях дефицита магния

Дефицит магния часто осложняет течение сердечно-сосудистых заболеваний, начиная врожденными пороками сердца и кончая ишемической болезни сердца (ИБС) [8,12]. Так, Kousa A. с соавт. в исследовании, включавшем 18 946 мужчин 35— 74 лет, перенесших инфаркт миокарда, показали, что дефицит магния в питьевой воде четко коррелирует с частотой данной патологии [10]. Ранее было проведено изучение влияния дефицита магния на аритмогенный порог и липидный статус, показано, что в данных условиях животные становятся более чувствительными к аритмогенному действию кальция хлорида, у них отмечается повышение индекса атерогенности [5, 7]. Дефицит магния снижает стрессоустойчивость животных. В то же время в литературе отсутствуют данные о том, как изменяется кардиогемодинамика магнийдефицитных животных в условиях нагрузки адреналином.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Оценка адренореактивности миокарда животных с дефицитом магния с дальнейшим морфологическим исследованием миокарда.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты были выполнены на 13 крысах-самцах массой 200—240 г. Интактная группа животных составляла контроль (n = 7). У осталь- ных 6 крыс вызывали магнийдефицитное состояние, для моделирования которого использовали специальную магнийдефицитную диету. В состав диеты входили: казеин (20 %), крахмал (70 %), DL-метионин (0,3 %), холина битартрат (0,2 %), кукурузное масло (5 %), поливитаминная смесь (1 %) и полиминеральная смесь, не содержащая магния (табл. 1). Весь рацион готовился на деионизированной воде, эту же воду в ходе эксперимента использовали в качестве питьевой воды для животных, находящихся на диете. Интактные животные получали полноценную диету, содержащую 0,84 г MgO на 1 кг диеты, что соответствовало 0,5 г элементарного магния на кг диеты.

ТАБЛИЦА 1

Состав сбалансированной магнийдефицитной полиминеральной смеси AIN-76, входящей в специализированную диету фирмы MP Biomedicals (Ohio, США)

Содержание макро- и микроэлементов (процентная доля элемента)	г/кг
Кальция фосфат двухосновной	500,0
Натрия хлорид	74,0
Калия цитрат, моногидрат	220,0
Калия сульфат	52,0
Железа цитрат (16–17% элементарного железа)	6,0
Марганца карбонат (43–48 % элементарного марганца)	3,5
Цинка карбонат (70 % элементарного цинка)	1,6
Калия йодид	0,01
Натрия селенит	0,01
Хром калия сульфат	0,55
Меди карбонат (53–55 % элементарной меди)	0,3
Сахароза порошкообразная	124,0

Скорость и глубину развития гипомагнезиемии контролировали, определяя содержание магния в эритроцитах животных, спектрофотометрическим методом по цветной реакции с титановым желтым [4]. При снижении концентрации магния ниже 1,4 ммоль/л в эритроцитах считалось, что у животных развилась гипомагнезиемия средней тяжести. На 71-й день диеты проводилась регистрация основных показателей кардио- и гемодинамики. Животных предварительно наркотизировали (этаминал-натрия 40 мг/кг, внутрибрюшинно), в условиях искусственной вентиляции легких проводилась торакотомия и перикардотомия. Для измерения внутрижелудочкового давления и его первой производной (dp/dt+ и dp/dt-) через верхушку сердца в полость левого желудочка вводился катетер, соединенный с датчиком (Элема, Швеция). Для измерения артериального давления катетеризировалась общая сонная артерия, катетер также соединялся с датчиком. Через датчики с помощью компьютерного гемодинамического анализатора на базе программы ВЕАТ (ВКНЦ РАМН, Москва, 2000) записывались следующие показатели кардио- и гемодинамики: левожелудочковое давление (ЛЖД), скорость сокращения и скорость расслабления миокарда (dp/dt+ и dp/dt- соответственно), частота сер- дечных сокращений (ЧСС), систолическое и диастолическое артериальное давление (АД). Интенсивность функционирования структур (ИФС) получали расчетным способом по формуле [1]:

Л Ж Д X Ч С С И Ф С =---------- m где m = масса левого желудочка + 2/3 массы межжелудочковой перегородки в мг.

После периода стабилизации регистрируемых показателей (10 мин) проводилась дозированная стимуляция адренорецепторов сердца, которая осуществлялась путем введения адреналина внутривенно в дозе 1Ч10-6 мг на кг массы тела [1] и регистрировались вышеперечисленные показатели гемодинамики. Статистическая обработка гемодинамических данных проводилась с помощью программы Statistica 6.0 с использованием критерия Манна-Уитни.

После этого животное забивалось для морфологического изучения срезов левого желудочка. Продольные и поперечные фрагменты, включающие все оболочки сердца, вырезались на среднем уровне и фиксировались в 4%-м растворе нейтрального забуференного формалина (pH 7,4) в течение 24 часов, затем заливались в парафиновые блоки по общепринятым методикам. Парафиновые срезы толщиной 3—5 мкм окрашивались гематоксилином и эозином по Масону, гематоксилином-основным фуксином-пикриновой кислотой (ГОФП) по Ли [5], а также изучались в поляризованном свете. С помощью компьютерной системы «ВидеоТестМорфо-4» (Россия) определялась объемная плотность (ОП) кардиомиоцитов (Vv кмц, мм3), объемная плотность ядер кардиомиоцитов (Vv якмц, мм3) объемная плотность стромы (Vv с, мм3) и объемная плотность фуксинофильных кардиомиоцитов (Vv ГОФП+кмц, мм3), отношение объемной плотности стромы к объемной плотности паренхимы (Vvс/ Vvкмц) [1]. Обработка морфологических данных проводилась с использованием парного t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

У крыс, находящихся на безмагниевой диете, к концу 10-й недели наблюдалось достоверное снижение уровня магния в эритроцитах в среднем на 54 % (с 2,01 до 0,92 мМ/л) по отношению к группе интактных животных. Снижение уровня магния в организме сопровождалось изменением внешнего вида (потускнением шерстного покрова, гиперемией открытых участков тела — ушных раковин, хвоста и лап) и снижением массы тела, в среднем на 22 % ( р < 0,05).

В условиях алиментарного дефицита магния у животных наблюдались следующие изменения показателей гемодинамических показателей. В ответ на введение адреналина (табл. 2) прирост левожелудочкового давления, максимальной скорости сокращения и расслабления миокарда у животных с дефицитом магния был в 2,3, 2,25 и 2,6 раза меньше, чем в группе контроля.

ТАБЛИЦА 2

Показатели кардио- и гемодинамики крыс (в дельта % по отношению к исходным показателям) с дефицитом магния после введения адреналина ( M ± m )

№	Показатель	Время после внутривенного введения адреналина, сек.
		10	20           1	30	40           1	50            1	60
		Животные, получавшие обычную диету (контроль)				, n = 7
1	ЛЖД	51,72 ± 5,09	49,01 ± 6,43	43,06 ± 1,94	38,47 ± 2,16	36,24 ± 1,97	34,43 ± 2,11
2	ИФС	43,02 ± 5,04	34,61 ± 6,32	47,32 ± 3,21	45,16 ± 3,41	52,57 ± 7,94	56,12 ± 5,39
3	dp/dt+	54,26 ± 7,24	58,39 ± 6,23	72,40 ± 8,23	69,08 ± 7,85	64,23 ± 8,28	59,00 ± 8,62
4	dp/dt-	29,56 ± 5,23	25,70 ± 2,36	21,71 ± 2,53	19,22 ± 3,18	16,35 ± 2,82	13,94 ± 3,21
5	АД сист	71,34 ± 6,57	68,10 ± 4,93	63,15 ± 5,31	56,86 ± 4,06	49,85 ± 4,64	35,87 ± 4,97
6	АД диаст	67,16 ± 7,15	57,85 ± 6,19	46,62 ± 4,73	49,33 ± 6,09	42,40 ± 7,02	42,09 ± 6,94
7	ЧСС	-5,73 ± 1,20	-9,65 ± 1,87	2,94 ± 1,18	4,78 ± 1,11	11,83 ± 4,97	16,10 ± 3,26
Животные, получавшие диету с деф					ицитом магния	, n = 6
1	ЛЖД	21,13 ± 1,84*	22,42 ± 3,29*	18,30 ± 2,75*	15,77 ± 2,71*	13,52 ± 3,18*	11,26 ± 3,62*
2	ИФС	19,02 ± 2,79*	17,09 ± 4,33*	18,83 ± 3,45*	19,45 ± 2,41*	16,99 ± 3,01*	20,04 ± 2,15*
3	dp/dt+	31,97 ± 4,58*	28,97 ± 4,39*	32,17 ± 4,83*	26,90 ± 5,90*	22,41 ± 6,00*	20,95 ± 6,16*
4	dp/dt-	10,68 ± 0,96*	7,54 ± 1,05*	7,21 ± 2,65*	5,70 ± 2,93*	3,34 ± 2,58*	2,74 ± 1,29*
5	АД сист	58,59 ± 5,32	54,64 ± 5,52	35,91 ± 7,18*	28,56 ± 6,60*	24,50 ± 4,83*	20,53 ± 4,91
6	АД диаст	50,43 ± 4,55	44,10 ± 7,68	38,09 ± 3,57	44,56 ± 3,27	25,81 ± 3,89*	25,39 ± 3,17
7	ЧСС	-1,77 ± 2,00	-4,46 ± 1,13	0,40 ± 0,92	3,24 ± 1,26	5,28 ± 1,25	8,11 ± 1,62

Примечание. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы Statistica 6.0 с использованием Манна-Уитни; * достоверны относительно контроля при p < 0,05.

Систолическое и диастолическое артериальное давление возрастало в группе магнийдефицит-ных животных максимально на 10-й секунде наблюдения по сравнению с исходными данными, что существенно не отличалось от показателей, полученных в группе интактных животных. Максимальные различия в приросте ИФС были достигнуты в конце реакции, когда данный показатель в группе магнийдефицитных животных был в 2,8 раза ниже, чем в группе контроля.

Морфологическое исследование показало, что в группе с дефицитом магния объемная плотность кардиомиоцитов достоверно снижалась по сравнению с контрольной группой (табл. 1). Отмечалось достоверное увеличение (по сравнению с контролем) объемной плотности кардиомиоцитов с фуксинофильной цитоплазмой при окраске по Ли (табл. 3). ГОФП-позитивные кардиомиоциты располагались отдельными группами преимущественно периваскулярно в субэпикардиальных отделах миокарда левого желудочка. В эозинофильных мышечных сегментах при поляризационно-микроскопическом исследовании обнаружено сближение анизотропных дисков за счет укорочения изотропных (сегментарные контрактуры I-II степени) (рис. 1).

Рис. 1 Стенка левого желудочка, субэпикардиальный миокард:

А — контрольная группа. Б — Дефицит магния, сегментарные контрактуры I-II степени. Поляризационная микроскопия. Объектив х100 (масляная иммерсия), окуляр х10

ТАБЛИЦА 3

Объемная плотность и объемное отношение основных компонентов миокарда крыс с алиментарным дефицитом магния ( M ± m ).

Группа	Показатели:
	Vv кмц, мм3	Vv якмц, мм3	Vv с, мм3	VvГОФП+ кмц, мм3	Vv с/Vv кмц, у.е.
Животные, получавшие обычную диету	827 ± 13,3	7,2 ± 1,2	73,6 ± 6,2	33,4 ± 3,5	0,09 ± 0,02
Животные, получавшие диету с дефицитом магния	718 ± 15,2*	11,4 ± 0,9	125 ± 7,4*	134 ± 8,2*	0,18 ± 0,03*

Примечание. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью t-критерия Стьюдента; * достоверны относительно контроля при p < 0,05; Vv кмц— объемная плотность кардиомиоцитов, Vv якмц —объемная плотность ядер кардиомиоцитов, Vv с — объемная плотность стромы; Vv ГОФП+кмц — объемная плотность фуксинофильных кардиомиоцитов, Vvс/ Vvкмц — отношение объемной плотности стромы к объемной плотности паренхимы.

Отмечалось неравномерное полнокровие кровеносных сосудов. Во внутренней, средней и наружной оболочках артерий отмечались признаки умеренно выраженной лимфоплазмоцитарной инфильтрации с отеком, которая распространялась периваскулярно и сочеталась с развитием склеротических изменений вокруг сосудов и в их стенке. Объемная плотность стромы достоверно увеличивалась по сравнению с контрольной группой. Увеличение ОП стромы в сочетании с уменьшением ОП кардиомиоцитов характеризовалось увеличением соотношения Vv с/Vv ( р < 0,05) (табл. 3).

Вышеописанные изменения гемодинамики свидетельствует о снижении функциональных резервов сердца у магнийдефицитных животных при реакции на адреналин. Ранее Williams L. T. с со-авт. было показано, что магний в 20 раз повышает аффинитет β-агонистов к рецепторам, ассоциированных с аденилатциклазой. По мнению Williams L. T. с соавт., Skorodin M. S. с соавт., Mroczek W. J. с соавт. магний необходим для активации аденилатциклазы и синтеза цАМФ. цАМФ обеспечивает фосфорилирование протеинкиназы, что в кардиомиоцитах приводит к открытию кальциевых каналов и повышению сократительной активности. Иначе говоря, магний необходим для реализации инотропного эффекта адреналина [11].

Кроме того, у крыс с алиментарным дефицитом магния обнаруженные морфологические изменения свидетельствовали о развитии хронического воспаления в стенке кровеносных сосудов с последующим склерозированием и формированием мелкоочагового кардиосклероза. Данный процесс сопровождался увеличением объемной плотности соединительнотканной стромы преимущественно вокруг кровеносных сосудов, что существенно ухудшало кровоснабжение миокарда и способствовало развитию его гипоксии. Ишемическое повреждение кардиомиоцитов сопровождалось не только выраженной фуксинофилией, но и выраженными изменениями миофибрилл в виде контрактур. Данные морфологические изменения также могут служить органической основой для снижения функциональных резервов сердца в условиях дефицита магния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, дефицит магния приводит к формированию мелкоочагового кардиосклероза, что функционально проявляется меньшим приростом левожелудочкового давления, скорости сокращения и расслабления миокарда, систолического и диастолического артериального давления в пробе с нагрузкой адреналином.