Механизмы парасимпатических влияний на сердце в развитии противоишемического эффекта дистантного кондиционирования миокарда

K настоящему времени накоплено большое количество данных, подчеркивающих важную роль парасимпатической иннервации сердца в механизмах защиты миокарда от повреждения, вызванного его ишемией и реперфузией [1, 2, 3, 4, 5]. Известно также, что парасимпатическая иннервация сердца (блуждающие нервы) принимает непосредственное участие в развитии противоишемического эффекта дистантного ишемического прекондиционирования миокарда [6, 7, 8, 9]. Вместе с тем, результаты ранее проведенного нами исследования свидетельствуют о том, что двухсторонняя ваготомия, выполненная до начала 30-минутной ишемии миокарда, не предупреждает противоишемический эффект дистантного ишемического посткондиционирования на 10-й минуте реперфузии [7]. При этом роль парасимпатической иннервации сердца в механизмах дистантного ишемического перкондиционирова-ния – кратковременной дистантной ишемии, осуществляемой во время продолжающейся острой коронарной окклюзии, – до настоящего времени не изучалась.

В свете возрастающего в последние годы интереса к проведению исследований, направленных на изучение эффективности дистантного кондиционирования в клинической практике [10, 11], а также развития новой многообещающей методики кардиопротекции – стимуляции блуждающих не- рвов [5], – нам представляется важным выяснить значимость блуждающих нервов в ограничении зоны некроза миокарда путем дистантного ишемического перкондиционирования, а также изучить отдельные механизмы участия парасимпатической иннервации в развитии кардиопротекторного эффекта кратковременной ишемии анатомически удаленного от сердца органа.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование было выполнено на 119 белых нелинейных крысах-самцах массой 200-250 гр. Для анестезии использовался этаминал натрия в дозе 50 мг/кг внутрибрюшинно с последующей внутривенной инфузией поддерживающей дозы 10 мг/кг/час. Животных переводили на искусственное дыхание атмосферным воздухом через трахеостому при помощи аппарата ИВЛ. При этом дыхательный объем поддерживался на уровне 8-10 мл/кг массы, частота дыхания – 5660 в минуту. Температура тела измерялась в прямой кишке и поддерживалась на уровне 37,0±0,5°C. В ходе экспериментов осуществлялась непрерывная регистрация артериального давления (АД) в правой общей сонной артерии, а также ЭКГ во II стандартном отведении. Животные контрольной группы (n=8) подвергались только 30-минутной ишемии и 120-минутной реперфузии миокарда. Дистантное ишемическое пре-

Рисунок 1. Влияние двухсторонней ваготомии на выраженность противоишемического эффекта дистантного ишемического пре- (ДИПК), пер- (ДИПерК) и посткондиционирования миокарда на 10-й минуте реперфузии (ДИПостК10')

Примечание: *** – p<0,001 – различия между контрольной и опытными группами достоверны; # # # – p<0,001 – различия между опытными группами достоверны.

(ДИПК, n=8), пер- (ДИПерК, n=8) и посткондиционирование (ДИПостК10', n=8) представляло собой 15-минутную окклюзию обеих бедренных артерий, осуществляемую до начала ишемии миокарда, на 10-й минуте ишемии или на 10-й минуте реперфузии.

В первой серии экспериментов животные опытных групп подвергались двухсторонней ваготомии, осуществляемой за 15 минут до начала ишемии миокарда (Ваготомия, n=8); ДИПК (n=8), ДИПерК (n=8), ДИПостК10' (n=8) в условиях интактной парасимпатической иннервации; ДИПК, ДИПерК, ДИПостК10' в условиях двухсторонней ваготомии, выполненной до начала ДИПК или до начала коронарной окклюзии (группы Ваготомия+ДИПК, n=8; Ваготомия+ДИПерК, n=7; Ваготомия+ДИПостК10', n=8).

Во второй серии экспериментов животные опытных групп подвергались ДИПК, ДИПостК10' или этим же воздействиям, но выполняемым на фоне внутривенного введения атропина в дозе 1 мг/кг болюсно с последующим введением поддерживающей дозы 1 мг/кг/час (группы Атропин+ДИПК, n=10, и Атропин+ДИПостК10', n=6).

В третьей серии экспериментов крысы опытных групп подвергались только воздействию ДИПостК10'; ДИПостК10' в условиях двухсторонней ваготомии, выполненной до начала ишемии миокарда (Ваготомия+ДИПостК10'); ДИПостК10' на фоне внутривенного введения метопролола или атенолола (группы МетR+ДИПостК10', n=10, и АтенR+ДИПостК10', n=10); ДИПостК10' в условиях двухсторонней ваготомии и на фоне внутривенного введения метопролола или атенолола (группы Ваготомия+МетR+ДИПостК10', n=10, и Ваготомия+АтенR+ДИПостК10', n=10).

Показатели гемодинамики – среднее АД (АД ср.) и часто- та сердечных сокращений (ЧСС) – выражались в мм рт. ст. и ударах в минуту, соответственно, и оценивались в начале 30-минутной окклюзии ПНКА, в начале реперфузии, а также на 60-й и 120-й минутах реперфузии. Исходными, или базальными, значениями изучаемых показателей гемодинамики считались значения в конце 15-минутного периода стабилизации после вскрытия грудной клетки. Критериями исключения животных из исследования являлись среднее АД (АД ср.) менее 60 мм рт. ст., ЧСС менее 300 ударов в минуту и наличие желудочковых экстрасистол до начала эксперимента.

С целью определения зоны ишемии, или зоны риска, в конце реперфузии производили повторную окклюзию ПНКА, а затем вводили 0,5 мл 5% раствора синьки Эванса в левую общую яремную вену. Жизнеспособный миокард зоны риска идентифицировали визуально после 15-минутного инкубирования срезов миокарда в 1% растворе 2,3,5-трифенилтетра-золия хлорида при температуре 37°C, как окрашенный в кирпично-красный цвет. Зону некроза рассчитывали в % массы зоны риска.

Все количественные параметры оценивались на нормальность их распределения с помощью теста Колмогорова-Смирнова. Статистическую значимость различий полученных данных – зон риска, зон некроза, показателей гемодинамики – между группами животных оценивали при помощи однофакторного дисперсионного анализа с использованием тестов множественных сравнений Данна и Бонферрони. Результаты представлялись в виде: среднее ± стандартное отклонение. Значения p<0,05 рассматривались как достоверные.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Значения показателей гемодинамики у животных в ходе

Рисунок 2. Влияние введения атропина на выраженность противоишемического эффекта пре- (ДИПК) и посткондиционирования миокарда на 10-й минуте реперфузии (ДИПостК10')

Примечание: *** – p<0,001 – различия между контрольной и опытными группами достоверны; # # # – p<0,001 – различия между опытными группами достоверны.

Рисунок 3. Влияние введения атенолола

(АтенR) и метопролола (МетR) на выраженность противоишемического эффекта дистантного ишемического посткондиционирования миокарда на 10-й минуте реперфузии (ДИПостК10') в условиях интактной парасимпатической иннервации и двухсторонней ваготомии

Примечание: *** – p<0,001 – различия между контрольной и опытными группами достоверны; # # # – p<0,001 – различия между опытными группами достоверны.

экспериментов представлены в таблице 1. Значимые отличия ЧСС от их первоначальных значений отмечались в группах, где животные подвергались воздействию ДИПК после двухсторонней ваготомии либо введения атропина, а также у крыс, которым осуществлялось введение метопролола. При этом у животных, подвергшихся ДИПК в условиях двухсторонней ваготомии, повышение ЧСС наблюдалось только в начале ишемии миокарда (p<0,05). У крыс, которым выполнялось ДИПК на фоне введения атропина, повышение данного показателя отмечалось в начале реперфузии (p<0,05), на 60-й и 120-й минутах реперфузии (p<0,01). Снижение ЧСС, вызванное введением метопролола, у животных с интактными блуждающими нервами сохранялось на протяжении всего наблюдаемого периода реперфузии (p<0,01), тогда как у ваготомизированных крыс значения ЧСС к 120-й минуте реперфузии были сравнимы с регистрируемыми до начала экспериментов.

Размеры зон риска во всех группах животных были сопоставимы (p>0,05). На рисунках 1-3 представлены значения зон некроза в экспериментальных группах. Зона некроза в контрольной группе составила 45±4%, в группе Ваготомия – 53±12% (p>0,05 в сравнении с контролем). 15-минутная окклюзия бедренных артерий, осуществляемая до начала ишемии миокарда, во время коронарной окклюзии или на 10-й минуте реперфузии, ограничивала зону некроза на 56%, 58% и 49%, соответственно, (p<0,001 в сравнении с группой Контроль).

Двухсторонняя ваготомия, осуществляемая до начала острой ишемии миокарда, предупреждала развитие проти-воишемического эффекта ДИПК и ДИПерК (зоны некроза 47±12% и 47±1%, соответственно, p<0,001% в сравнении с группами ДИПК и ДИПерК, p>0,05 в сравнении с контролем), но не оказывала влияния на выраженность кардиопротек-торного эффекта ДИПостК10' (зона некроза 26±5%, p<0,001 в сравнении с контролем, p>0,05 в сравнении с группой ДИ-ПостК10') (рисунок 1).

Результаты данной серии экспериментов могут быть обусловлены тем, что выраженность кардиопротекторно-го эффекта дистантного кондиционирования в условиях двухсторонней ваготомии зависит от интервала времени между перерезкой блуждающих нервов и окончанием дистантной ишемии. Эта закономерность может быть объяснима особенностями парасимпатической иннервации левого желудочка. Как известно, парасимпатическая эфферентная иннервация сердца представлена правым и левым блуждающими нервами, волокна которых заканчиваются в правом предсердии и атриовентрикулярном узле, соответственно. Результаты исследований, проведенных Ekstr o m J. [12], Kakinuma Y. et al. [13], а также Rana O. et al. [14], свидетельствуют о том, что на уровне кардиомиоцитов желудочков сердца существует собственная система синтеза ацетилхолина, поддерживаемая механизмом положительной обратной связи. Эта система активизирует свою работу в ответ на активацию М-холинорецепторов или введение ингибитора ацетилхолинэстеразы. То есть, поступающие к сердцу через блуждающие нервы импульсы обеспечивают поддержание надлежащей функциональной активности локальной системы синтеза ацетилхолина [12, 13, 14]. Таким образом, учитывая, что высвобождающийся из окончаний парасимпатических нервов ацетилхолин подвергается быстрому разрушению ацетилхолинэстеразой, двухсторонняя ваготомия должна сопровождаться быстрым снижением содержания ацетилхолина в миокарде. Вместе с тем, как было показано Slav i kov a J. & Tucek S. в экспериментах на крысах, через длительный интервал времени после двухсторонней ваготомии в миокарде желудочков наблюдается высокое содержание ацетилхолинтрансферазы, сравнимое с содержанием данного фермента до перерезки блуждающих нервов [15]. Jo S. et al. продемонстрировали прогрессирующее увеличение количества М-холинорецепторов в миокарде птиц, подвергшихся перерезке блуждающих нервов, прямо пропорционально времени, прошедшему после ваготомии [16]. Таким образом, результаты приведенных исследований свидетельствуют о возможности компенсаторного восстановления синтеза ацетилхолина в кардиомиоцитах после парасимпатической денервации. Данный факт может объяснять воспроизводимость противоишемического эффекта ДИПостК10' в условиях перерезки обоих блуждающих нервов, выполняемой за 15 минут до начала ишемии миокарда. При этом предупреждение кардиопротекторного эффекта ДИПерК в условиях двухсторонней ваготомии согласуется с результатами исследований, проведенных на животных, показавшими возможность ограничивать ишемическое и реперфузионное повреждение миокарда путем стимуляции блуждающих нервов [1, 2, 4]. Полученные нами данные свидетельствуют о целесообразности проведения дальнейших исследований, направленных на оценку влияния стимуляции блуждающих нервов на размер некроза и прогноз у пациентов с острым коронарным синдромом. Безопасность данной

Таблица 1. Показатели гемодинамики в ходе экспериментов у животных, подвергшихся дистантному ишемическому пре- (ДИПК), пер- (ДИПерК) и посткондиционированию миокарда на 10-й минуте реперфузии (ДИПостК10')

		До начала ОИМ	Начало ОИМ	Реперфузия, минуты
				0	60	120
Контроль (n=8)	АД ср.	82±16	74±17	78±16	87±19	88±14
	ЧСС	390±54	413±54	425±70	424±71	439±50
Ваготомия (n=8)	АД ср.	88±18	90±9	94±20	101±23	93±19
	ЧСС	456±62	473±32	462±38	453±42	454±27
ДИПК (n=8)	АД ср.	83±21	85±23	81±23	90±22	80±18
	ЧСС	418±34	429±45	437±42	420±46	418±36
Ваготомия+	АД ср.	79±10	103±25	103±29	96±21	96±12
ДИПК (n=8)	ЧСС	441±21	472±18*	462±20	456±16	458±11
ДИПерК (n=8)	АД ср.	84±15	76±14	81±21	83±17	81±13
	ЧСС	420±30	428±35	420±39	442±39	443±42
Ваготомия+	АД ср.	70±8	72±10	83±12	83±19	84±21
ДИПерК (n=7)	ЧСС	417±41	438±46	462±45	468±47	456±26
ДИПостК10' (n=8)	АД ср.	76±8	78±10	81±15	89±17	89±11
	ЧСС	402±45	421±23	415±54	422±49	434±36
Ваготомия+	АД ср.	84±16	95±22	92±26	98±22	89±18
ДИПостК10' (n=8)	ЧСС	399±46	429±48	415±58	418±50	420±47
Атропин+	АД ср.	89±18	83±18	82±11	86±16	85±15
ДИПК (n=10)	ЧСС	388±27	410±28	435±13*	441±20**	445±20**
Атропин+	АД ср.	84±13	82±15	73±12	75±10	80±11
ДИПостК10' (n=6)	ЧСС	427±47	445±90	407±52	405±61	433±35
МетR+	АД ср.	84±16	73±11	74±11	73±9	81±12
ДИПостК10' (n=10)	ЧСС	436±39	451±43	425±59	355±33***	383±31**
АтенR+	АД ср.	74±13	78±16	65±5	63±2	74±4
ДИПостК10' (n=10)	ЧСС	390±37	403±40	390±41	340±43	361±37
Ваготомия+МетR+	АД ср.	95±16	91±18	83±16	79±15	82±19
ДИПостК10' (n=10)	ЧСС	426±44	455±47	421±66	372±38*	404±37
Ваготомия+АтенR+	АД ср.	97±23	96±13	100±18	90±17	87±21
ДИПостК10' (n=10)	ЧСС	453±35	468±33	466±20	390±28	388±49

Примечание: животным опытных групп дополнительно выполнялись: двухсторонняя ваготомия до начала ишемии миокарда, введение атропина в/в до начала дистантной ишемии либо введение метопролола или атенолола на 1-й минуте реперфузии (МетR и АтенR соответственно). * – p<0,05, ** – p<0,01, *** – p<0,001 – значимые отличия показателей гемодинамики от первоначальных значений.

методики в настоящее время не вызывает сомнений: использование стимуляторов блуждающих нервов было одобрено FDA США в 1997 г. у пациентов, страдающих эпилепсией, а в 2005 г. – у пациентов, страдающих депрессией.

В настоящее время известно, что парасимпатическая холинергическая регуляция оказывает кардиопротекторное действие при ишемии миокарда за счет снижения скорости использования макроэргических субстратов и уменьшения интенсивности потребления кислорода кардиомиоцитами [17]. В исследовании, проведенном Donato M. et al. на кроликах, было показано, что введение атропина предупреждает развитие противоишемического эффекта ДИПК в той же степени, что и перерезка блуждающих нервов либо спинного мозга в шейном отделе [18]. Введение атропина внутривенно крысам в нашем исследовании предупреждало, подобно двухсторонней перерезке блуждающих нервов, развитие кардиопротекторного эффекта как ДИПК (зона некроза 36±9%, p<0,001, в сравнении с группой ДИПК, p>0,05, в сравнении с контрольной группой), так и ДИПостК10' (зона некроза 38±7%, p<0,001 в сравнении с группой ДИПостК10', p>0,05 в сравнении с контрольной группой) (рисунок 2). Это подтверждает правомерность описанного выше механизма участия блуждающих нервов в развитии дистантного кондиционирования миокарда посредством возбуждения М-холинорецепторов и активации синтеза ацетилхолина.

Исследование, проведенное Rona O. et al. на крысах, показало сниженную экспрессию ацетихолинтрансферазы в кардиомиоцитах пожилых животных по сравнению с кардиомиоцитами молодых взрослых особей [19]. Этот факт может объяснять снижение эффективности дистантного ишемического прекондиционирования, наблюдаемое в клинической практике у пожилых пациентов [20].

Как известно, симпатический и парасимпатический отделы нервной системы находятся в постоянном динамическом антагонистическом либо синергичном взаимодействии [21]. В противовес кардиопротекторным эффектам повышения парасимпатического тонуса [1, 2, 3, 4, 5] симпатическая нервная система, согласно распространенным представлениям, оказывает деструктивное действие, как при острой коронарной недостаточности, так и при развитии хронической сердечной недостаточности ишемической этиологии [22].

Основным доказательством повреждающего действия симпатической нервной системы при хронической сердечной недостаточности являются данные многоцентровых исследований с использованием бета-адреноблокаторов [23, 24, 25, 26]. Хорошо контролируемые клинические исследования, посвященные изучению эффектов бета-блокаторов у пациентов острым коронарным синдромом, в настоящее время практически отсутствуют [27]. Нерандомизированное проспективное исследование, проведенное в Австрии на 664 пациентах острым инфарктом миокарда с подъемом сегмента ST, завершенное в 2013 году, показало, что максимально раннее использование бета-адреноблокатора (бисопролола) у данной категории пациентов сопровождается снижением общей и сердечно-сосудистой смертности [28, 29]. Подобные результаты, свидетельствующие о способности бета-блокаторов (в большей степени карведилола, в меньшей – бисопролола) снижать смертность и частоту сердечно-сосудистых событий при остром инфаркте миокарда, были получены и ранее в ретроспективном нерандомизированном одноцентровом исследовании, проведенном в Японии на 251 последовательно взятом пациенте [30].

Данные, свидетельствующие об эффективности бета-блокаторов в плане ограничения размера инфаркта миокарда в эксперименте, крайне противоречивы. Исследование Ibanez B. et al. (2011 г.) продемонстрировало ограничение зоны некроза в миокарде, подвергшегося ишемии и реперфузии, у свиней при внутривенном введении метопролола до момента окончания коронарной окклюзии [31]. Следует принимать во внимание, что бета-блокаторы взаимодействуют только с β -адренорецепторами, не влияя на α -адренорецепторы, стимуляция которых может также сопровождаться различными эффектами на сердечно-сосудистую систему. Так, в исследовании, проведенном Гуриным А.В. и соавт. (1999 г.), было показано, что альфа-адреноблокатор празозин в дозе 0,5-1 мг/ кг при введении за 5 мин до 30-минутной коронарной окклюзии у крыс увеличивает частоту возникновения фибрилляции желудочков и смертность животных [32]. В этой связи необходимо отметить также, что в настоящее время существует несколько исследований, показавших кардиопротекторное действие фармакологической стимуляции α -адренорецепторов при острой ишемии миокарда [33, 34].

Учитывая широкое использование бета-адреноблокаторов в клинической практике, нам представлялось важным оценить влияние этой группы препаратов на выраженность противоишемического эффекта дистатного ишемического посткондиционирования. Как известно, все бета-адреноблокаторы, оказывающие благоприятный эффект при хронической сердечной недостаточности ишемической этиологии являются в той или иной степени липофильными, то есть, обладают способностью проникать через гематоэнцефалический барьер [35, 36]. Gourine A. et al. в экспериментах на крысах показали, что непрерывная инфузия метопролола непосредственно в желудочки мозга замедляет развитие ремоделирования левого желудочка сердца, вызванного окклюзией коронарной артерии [37]. То есть, можно предположить, что липофильные и гидрофильные бета-адреноблокаторы могут оказывать разное влияние на ишемию и реперфузию миокарда.

В нашем исследовании внутривенное введение метопролола или атенолола крысам с интактными блуждающими нервами не оказывало влияния на выраженность противо-ишемического эффекта ДИПостК10' (зоны некроза 27±8% и 19±4%, соответственно, p<0,001, в сравнении с контрольной группой, p>0,05, в сравнении с группой ДИПостК10') (рисунок 4). При этом у ваготомизированных животных введение этих препаратов предупреждало развитие кардиопротектор-ного эффекта дистантной ишемии (зоны некроза 41±7% и 42±8%, соответственно, p>0,05, в сравнении с контрольной группой, p<0,001%, в сравнении с группой ДИПостК10'). Результаты данной серии экспериментов свидетельствуют о том, что бета-адренорецепторы принимают участие в развитии дистантного ишемического посткондиционирования в условиях ваготомии, но не играют ключевой роли в развитии противоишемического эффекта ДИПостК10' у животных с интактными блуждающими нервами. Полученные данные согласуются с результатами исследования G ó rny D. et al., показавшими, что стимуляция бета-адренорецепторов адреналином является необходимой для поддержания синтеза ацетилхолина в клетках коры головного мозга крыс как in vitro, так и in vivo [38]. Lewis M. et al. в 2001г. продемонстрировали предупреждение снижения сократительной функции левого желудочка, вызываемого стимуляцией левого блуждающего нерва у свиней при введении бета-адреноблокатора эсмолола [39]. Таким образом, полученные нами данные, в совокупности с литературными, свидетельствуют о том, что симпатическая нервная система играет, по-видимому, двойственную роль при острой коронарной недостаточности, оказывая в какой-то степени кардиопротекторный эффект. Подобные рассуждения согласуются с теорией стресса Selye H. (1961 г.), суть которой сводится к тому, что при различных видах стресса (в том числе и при ишемическом) важная роль в процессах адаптации отводится симпатической нервной системе [40].

Существование наблюдаемого в представленном исследовании взаимодействия симпатической и парасимпатической иннервации сердца, относящегося к механизму развития дистантного ишемического посткондиционирования миокарда, может обусловливать слабую выраженность противоише-мического эффекта дистантного посткондиционирования у пациентов с полинейропатиями, принимающих бета-адреноблокаторы.

ВЫВОДЫ

• 1.    Парасимпатическая иннервация сердца (блуждающие нервы) принимает непосредственное участие в развитии противоишемического эффекта дистантного ишемического пре- и перкондиционирования миокарда. Двух-

• сторонняя ваготомия, осуществляемая до начала острой коронарной окклюзии, не оказывает влияния на выраженность противоишемического эффекта дистантного ишемического посткондиционирования, воспроизводимого с 10-й по 25-ю минуту реперфузии миокарда.

• 2.    Введение атропина предупреждает развитие кардиопро-текторного эффекта как дистантного ишемического прекондиционирования, так и дистантного посткондиционирования миокарда на 10-й минуте реперфузии.

• 3.    Введение липофильных или гидрофильных бета-адреноблокаторов не влияет на выраженность кардиопротек-торного эффекта дистантного ишемического посткондиционирования на 10-й минуте реперфузии. Вместе с тем, введение атенолола или метопролола крысам, подвергшимся острой коронарной окклюзии в условиях двухсторонней ваготомии, предупреждает развитие противоише-мического эффекта данного феномена.