К вопросу о рецепторной специфичности опиоидергического повышения электрической стабильности сердца при адаптации крыс к стрессу и гипобарической гипоксии

Профилактика нарушений ритма сердца является одной из наиболее актуальных проблем современной кардиологии в связи с высоким риском развития фатальных аритмий у широкого круга пациентов [1, 10]. В ставших уже классическими работах Ф.З. Меерсона [8, 17, 18] было показано, что значительного повышения электрической стабильности миокарда можно достичь методами адаптации к различным экстремальным факторам – стрессу, гипоксии, физической нагрузке. Однако механизмы формирования этого феномена остаются недостаточно исследованными. Между тем их выявление позволит сфор- мировать новые стратегии профилактики нарушений ритма сердца и, таким образом, повысить эффективность адаптирующих тренировок. Одним из перспективных направлений в этом контексте является исследование роли опиоидной системы в адаптационном повышении электрической стабильности миокарда. Исследования, проведенные за последние 25 лет, дают основание полагать, что эндогенные опиоидные пептиды и их рецепторы принимают активное участие в формировании адаптационной устойчивости миокарда к аритмогенным воздействиям. Так, показано, что при адаптации к стрессу [6] и гипоксии [2] увеличивается содержание опиоидных пептидов в крови и тканях мозга. Блокирование опиоидных рецепторов у адаптированных животных маскирует сформировавшуюся антиаритмическую устойчивость [5, 7]. Кроме того, опиоиды способны имитировать феномены пре- и посткондиционирования [12, 20].

Однако рецепторная природа участия опиоидной системы в процессах адаптационного повышения электрической стабильности миокарда изучена недостаточно. Остается неясным, реализуются ли антиаритмические эффекты через единый рецепторный механизм или они специфичны при различных адаптирующих воздействиях.

В связи с этим в настоящей работе было проведено сравнительное исследование участия µ -, δ - и κ -опиоид-ных рецепторов (ОР) в формировании устойчивости миокарда к аритмогенному действию ишемии и реперфузии при адаптации к хроническому стрессу или прерывистой гипобарической гипоксии.

Материал и методы

Эксперименты выполнены на крысах-самцах линии Вистар массой 200–250 г. Животные были произвольно подразделены на 10 экспериментальных групп. Крысы 1-й и 6-й групп служили контролем: коронароокклюзию и последующую реперфузию у них моделировали без предварительной адаптации. Использование двух контрольных групп было необходимо для предотвращения искажений результатов в связи с сезонными колебаниями изучаемых показателей.

Животные 2–5-й групп в течение 12 дней до воспроизведения ишемии/реперфузии подвергались предварительной тренировке с помощью серии коротких иммобилизаций в положении на спине по следующей схеме: 1-е сутки – 15 мин, 2-е сутки – 30 мин, 3-и сутки – 45 мин, в дальнейшем – через сутки по 60 мин до срока 12 суток [17]. Такой способ адаптации повышает устойчивость сердца к действию ишемии и реперфузии [7, 17]. Непосредственно перед коронароокклюзией крысам этих групп вводили тот или иной ингибитор опиоидных рецепторов.

Крысам 7–10-й групп за 42 дня до ишемии/реперфу-зии начинали курс прерывистой гипобарической гипоксии, для чего ежедневно 5 раз в неделю (за исключением субботы и воскресенья) животных помещали в барокамеру на 6 ч (всего 30 сеансов гипоксии) [18]. В течение первой недели давление в барокамере постепенно (на 1000 м над уровнем моря от сеанса к сеансу) снижали до

405 мм рт. ст. (54 кПа), что соответствовало 5000 м над уровнем моря (далее “высота 5000 м”). В течение последующих 5 недель крыс адаптировали при этом давлении [18]. По аналогии с крысами, адаптированными с помощью стресса, у животных, подвергшихся “гипоксической адаптации” коронароокклюзию и реперфузию проводили на фоне блокады того или иного типа ОР.

У всех экспериментальных животных (и контрольных, и адаптированных) моделировали 10-минутную ишемию миокарда путем перевязки левой нисходящей коронарной артерии [20] с последующей реперфузией, продолжительность которой также составляла 10 мин. Во время выполнения процедуры крысы были наркотизированы с помощью α -хлоралозы (100 мг/кг, внутрибрюшинно) и находились на искусственной вентиляции, которую осуществляли с помощью аппарата “РО-6” (Санкт-Петербург, Россия). На протяжении всего периода ишемии-реперфузии регистрировали ЭКГ во втором стандартном отведении с помощью аппарата для электрофизиологических исследований MP35 (Biopac System Inc., Goleta, США) и компьютера Intel с использованием пакета прикладных программ INSTBSL-W компании Biopac System Inc. (Goleta, США). При анализе ЭКГ подсчитывали частоту встречаемости множественных желудочковых экстрасистол (МЖЭ), частоту появления желудочковой тахикардии (ЖТ) и фибрилляции желудочков (ФЖ) в экспериментальных группах.

Адаптированным животным перед началом ишемии внутривенно вводили один из следующих препаратов: блокатор δ -ОР селективный антагонист TIPP( ψ ) (H-Tyr-TicPy- [CH₂NH]-Phe-Phe-OH) [19] в дозе 0,5 мг/кг за 25 мин до коронароокклюзии; антагонист µ -ОР CTAP (H-D-Phe-Cys-Tyr-D-Trp-Arg-Thr- Pen-Thr-NH₂) [11] в дозе 0,5 мг/кг за 25 мин до ишемии; блокатор κ -ОР норбиналторфи-мин [14] в дозе 9 мг/кг за 90 мин до начала ишемии. Контрольные животные за 15 мин до перевязки коронарной артерии получали 0,2 мл физиологического раствора внутривенно. При выборе доз препаратов мы руководствовались полученными нами ранее результатами и данными других авторов [4, 5, 7, 13, 16, 20].

Пептиды TIPP( ψ ), CTAP (“Multiple Peptide Systems”, СанДиего, США) и норбиналторфимин (Research Triangle Institute, Triangle Park, США) были любезно предоставлены K. Gormley из National Institute on Drug Abuse (NIDA, США). Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программы STATISTICA 6.0 (StatSoft). Для проверки статистических гипотез использовали метод таблиц сопряженности, определяли величину критерия χ ² Пирсона. За критерий статистически значимых различий принимали значения р<0,05.

Результаты

В таблице 1 показано, что 10-минутная коронароок-клюзия вызывала возникновение желудочковых аритмий у 81% крыс контрольной группы. При этом у 16 из 17 крыс (94% случаев) аритмии имели “злокачественный” характер (желудочковая тахикардия и фибрилляция желудочков). Восстановление коронарного кровообращения сопровождалось желудочковыми нарушениями сер- дечного ритма у 14 из 19 (74%) животных, причем у всех из них, наряду с множественными ЖЭ, были зафиксированы либо ЖТ, либо ФЖ.

Адаптация животных с помощью серии коротких иммобилизаций способствовала достоверному снижению встречаемости аритмий при последующей коронарной ишемии в 3,6 раза. При этом процент животных, у которых наблюдались ЖЭ, уменьшился почти в 3 раза, число случаев ЖТ снизилось с 16 из 21 до 1 из 15 (с 76 до 8%), а ФЖ у крыс данной группы вообще не наблюдалось. Как следует из таблицы 1, в группе адаптированных крыс достоверно урежалось развитие эпизодов реоксигеннаци-онных МЖЭ в 2,5 раза и желудочковых тахикардий в 4 раза по сравнению с животными, у которых ишемия и реперфузия миокарда моделировались без предварительной ”тренировки”. Особей с реперфузионными фибрилляциями желудочков в этой группе не было.

Предварительная блокада µ-ОР у адаптированных к стрессу крыс, вызванная при помощи внутривенной инъекции селективного µ-антагониста CTAP, способствовала достоверному увеличению частоты возникновения желудочковых экстрасистол во время ишемии в 2,5 раза, желудочковых тахикардий в 6,6 раза по сравнению с соответствующим контролем (табл. 1). Животные без нарушений ритма сердца в этой группе встречались в 3,8 раза реже, чем в группе адаптированных крыс с незаблокиро-ванными ОР. Эти показатели в данной экспериментальной группе значимо не отличались от соответствующих характеристик контрольной группы крыс (без адаптации). Во время возобновления коронарной перфузии на фоне ингибирования µ-рецепторов мы также наблюдали статистически значимое нивелирование антиаритми-ческого эффекта адаптации, которое проявилось возрастанием частоты МЖЭ с 5 из 17 (29%) в группе адаптированных крыс до 14 из 17 (82%) в аналогичной группе животных с ингибированными m-ОР. Встречаемость ЖТ в этой группе также увеличилась в 3,6 раза по отношению к группе “адаптация”, а частота случаев ФЖ вообще возросла до значений в контроле (группа неадаптированных крыс).

Блокада (с помощью внутривенной инъекции TIPP) δ -рецепторов у адаптированных к стрессу крыс не оказывала влияния на частоту возникновения окклюзионных желудочковых аритмий (табл. 1). Тем не менее, в реперфузионном периоде частота появления ЖТ на фоне блокады δ -рецепторов значимо повышалась по сравнению с группой адаптированных крыс, не получавших TIPP( ψ ). При этом значения остальных показателей (частота возникновения ЖЭ, ФЖ и общее число животных с нарушениями ритма) статистически не отличались от контроля (группа “адаптация к стрессу”).

После ингибирования κ -рецепторов норбиналторфи-мином у адаптированных к стрессу крыс процент животных с окклюзионными и реперфузионными нарушениями ритма по отношению к группе “тренированных” крыс значимо не изменился.

Адаптация животных к прерывистой гипобарической гипоксии способствовала снижению частоты нарушений ритма сердца при последующей коронароокклюзии. Так, у 12 из 15 (80%) крыс этой группы не возникало наруше-

Таблица 1

Влияние блокады опиоидных рецепторов на частоту возникновения ишемических и реперфузионных аритмий у крыс, адаптированных к стрессу

№	Группа	Ишемия					Реперфузия
		n	БНР, n (%)	МЖЭ, n (%)	ЖТ, n (%)	ФЖ, n (%)	n	БНР, n (%)	МЖЭ, n (%)	ЖТ, n (%)	ФЖ, n (%)
1	Контроль	21	4, 19%	16, 76%	16, 76%	8, 38%	19	5, 26%	14, 74%	14, 74%	5, 26%
2	Адаптация к стрессу	13	9**, 69%	4**, 30%	1**, 8%	0*,	17	9*, 53%	5*, 29%	3**, 18%	0*,
3	Адаптация + CTAP	17	3#, 18%	11#, 76%	7#, 53%	3, 18%	17	3, 18%	14#, 82%	11#, 65%	5#, 29%
4	Адаптация + TIPP (ψ)	17	10, 59%	5, 29%	6, 35%	1, 6%	17	6, 35%	6, 35%	9#, 52%	1, 6%
5	Адаптация + норбиналторфимин	16	7, 44%	7, 44%	2, 13%	1, 6%	16	4, 25%	12, 75%	5, 31%	2, 13%

Примечание: блокатор µ-опиоидных рецепторов CTAP и блокатор δ-рецепторов TIPP (ψ) вводили в дозе 0,5 мг/кг за 25 мин до коронароокклюзии. Блокатор κ-рецепторов норбиналторфимин вводили в дозе 9 мг/кг за 90 мин до коронароокклюзии; * – p<0,05; ** – p<0,01 – уровень статистической значимости по отношению к контролю; # – p<0,05 – то же по отношению к адаптации, критерий χ2; БНР – животные без нарушений ритма, МЖЭ – множественные желудочковые экстрасистолы – здесь и далее.

Таблица 2

Влияние блокады опиоидных рецепторов на частоту возникновения ишемических и реперфузионных аритмий у крыс, адаптированных к хронической прерывистой гипоксии

№	Группа	Ишемия					Реперфузия
		n	БНР, n (%)	МЖЭ, n (%)	ЖТ, n (%)	ФЖ, n (%)	n	БНР, n (%)	МЖЭ, n (%)	ЖТ, n (%)	ФЖ, n (%)
6	Контроль	21	4, 19%	17, 81%	16, 76%	8, 38%	19	5, 26%	14, 74%	14, 74%	5, 26%
7	Адаптация к гипоксии	15	12**, 80%	3**, 20%	1**, 7%	0**, 0	15	11**, 73%	4**, 27%	3**, 20%	0*, 0
8	Адаптация + CTAP	18	12**, 80%	3**, 20%	1**, 7%	0**, 0	18	8**, 44%	5**, 28%	5**, 28%	2, 11%
9	Адаптация + TIPP(ψ)	15	4##, 27%	11##, 73%	8##, 53%	0**, 0	15	5#, 33%	10#, 67%	8, 53%	1, 7%
10	Адаптация + норбиналторфимин	15	12**, 80%	3**, 20%	2**, 13%	0**, 0	15	10, 67%	4, 27%	5, 33%	2, 13%

ний ритма во время ишемии и у 11 из 15 (более 70%) – во время реперфузии (табл. 2). При этом в 10 раз сократилась вероятность возникновения ЖТ во время ишемии. Во время реперфузии частота встречаемости ЖТ у адаптированных крыс составляла 3 из 15 (20%), что на 54% ниже по сравнению с контролем (ишемия/реперфузия без адаптации). Следует отметить, что предварительные сеансы гипоксии полностью предотвращали появление ФЖ при последующих ишемии и реперфузии.

Дальнейшие опыты показали, что инъекция TIPP( ψ ) с целью блокады δ -ОР у крыс, адаптированных к гипоксии, способствовала достоверному увеличению в 3,6 раза частоты возникновения МЖЭ и в 7,5 раз – ЖТ во время ишемии по сравнению с адаптационным контролем. Животные без нарушений ритма сердца в этой выборке встречались в 3 раза реже, чем в группе адаптированных крыс с незаблокированными δ -ОР. В условиях ингибирования δ -рецепторов у адаптированных особей мы наблюдали также возрастание частоты встречаемости реперфузионных нарушений ритма (МЖЭ в 2,5 раза и ЖТ – в 2,6 раза по отношению к группе “адаптация к гипоксии”). Частота выявления ФЖ у этих животных значимо не отличалась от таковой у неадаптированных крыс. Эти данные свидетельствуют об устранении антиаритми-ческого эффекта гипоксической адаптации после блокады δ -ОР.

Предварительное “выключение” µ -ОР с помощью инъекции селективного m-антагониста CTAP у крыс, адаптированных к гипоксии, не оказывало влияния на частоту возникновения окклюзионных желудочковых аритмий.

После ингибирования κ -рецепторов норбиналторфи-мином процент животных с окклюзионными и реперфузионными нарушениями ритма в группе адаптированных к гипоксии крыс значимо не изменился (табл. 2).

Следует отметить, что само по себе введение неадаптированным особям блокаторов µ -, δ -, и κ -ОР не влияло на частоту появления окклюзионных и реперфузионных аритмий (данные не представлены в таблице).

Обсуждение

Повышение резистентности сердца к действию арит-могенных факторов после курса адаптации крыс с помощью серии коротких иммобилизаций или прерывистой гипобарической гипоксии было показано еще в 80-х годах прошлого века [5, 7, 8, 17, 18]. В настоящем исследовании мы подтвердили эти данные и предприняли попытку исследовать опиоидергические механизмы указанного явления. Результаты ранее проведенных нами исследований позволяют предполагать, что важную роль в формировании повышенной адаптационной устойчивости сердца к аритмогенным воздействиям может играть опиоидная система [2, 3, 6, 8]. Так, в крови и тканях адаптированных животных был обнаружен повышенный уровень эндогенных опиоидных пептидов: лей-энкефалина, мет-энкефалина и β -эндорфина [2, 3, 6, 9], а введение животным агонистов опиоидных рецепторов сопровождалось повышением устойчивости сердца к аритмоген-ному действию ишемии и реперфузии или высоких доз катехоламинов [4, 15, 16].

В ходе проведения настоящего исследования мы обнаружили, что блокада µ -рецепторов практически полностью устраняет антиаритмическую толерантность, достигнутую в процессе адаптации к стрессу. Это дает нам основания предполагать, что повышенная адаптационная устойчивость миокарда к аритмогенному действию ишемии-реперфузии связана с эндогенной активацией m-рецепторов.

Блокада δ - и κ -опиоидных рецепторов в аналогичных условиях не уменьшала антиаритмической устойчивости миокарда, достигнутой в процессе адаптации крыс к стрессу. Это позволяет предположить, что приспособительные изменения, происходящие в δ - и κ -звеньях эндогенной опиоидной системы при прерывистом иммо-билизационном стрессе, не играют существенной роли в формировании адаптационной резистентности миокарда к аритмогенному влиянию коронароокклюзии и реперфузии.

Однако дальнейшие исследования показали, что при адаптации к гипоксии именно δ -опиоидные рецепторы, в отличие от других типов ОР, играют важную роль в формировании устойчивости миокарда к ишемическим и реперфузионным нарушениям ритма сердца. При этом µ - и κ -ОР не играют важной роли в формировании анти-аритмического потенциала этого вида адаптации.

Заключение

Таким образом, есть веские основания утверждать, что эндогенная опиоидная система играет важную роль в формировании адаптационной устойчивости миокарда к аритмогенному действию ишемии и реперфузии. Другим не менее важным результатом настоящего исследования следует признать тот факт, что различные по природе адаптирующие воздействия реализуют свои эффекты через активацию разных типов лигандно-рецепторных звеньев опиоидной системы. Так, антиаритмический эффект адаптации к хроническому стрессу реализуется через µ-опиоидные рецепторы, тогда как антиаритмичес-кий эффект адаптации к хронической гипобарической гипоксии – через δ -опиоидные рецепторы.

Работа выполнена при поддержке РФФИ: гранты № 10-04-00288 и № 11-04-98001, при поддержке ФЦНТП: госконтракты № 02.740.11.0714, № 11.519.11.2016 и № 11.519.11.2028, Министерства образования и науки РФ, грант № 2.1.1/211.