Моделирование изопротереноловой ишемии миокарда у крыс

Сердечная недостаточность (СН) — одна из серьезных проблем современной медицины, возможные пути решения которой лежат не только в области клинических исследований [4], но и в разработке и изучении экспериментальных моделей СН (ЭСН) [1, 3, 5—8, 10].

В настоящее время предлагаются различные способы моделирования сердечной недостаточности у лабораторных животных. Среди инвазивных методов используют дозированный стеноз или полную перевязку ветвей левой коронарной артерии [6, 7]. Для неинвазивного повреждения миокарда используют токсические дозы таких веществ, как норадреналин, монокроталин, доксорубицин, изадрин (изопреналина, изопротеренола) [1, 6, 10]. При этом результаты экспериментальных моделей СН оценивают по изменению со стороны внутрисердечной гемодинамики при изучении сократительной активности и функциональных резервов миокарда [3, 6, 8], данных эхо- [1] и электрокардиографических исследований, биохимических маркеров повреждения миокарда, концентрации продуктов перекисного окисления липидов и активности антиоксидантной защиты, тканевого дыхания и метаболизма, морфологических изменений [1, 2, 6, 7, 10].

В литературе встречаются данные о токсическом действии изопротеренола на миокард при разных способах введения и дозах [1, 6, 10]. Однако нет данных о зависимости тяжести ишемического повреждения от дозы препарата. Данная информация необходима для проверки чувствительности метода и возможности использования при различной сопутствующей патологии: стрессах, гипомагнезиемии, сахарном диабете и других.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определение зависимости выраженности токсического повреждения кардиомиоцитов от вводимой дозы изопротеренола.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили на 20 белых беспородных крысах-самках массой 140—180 г. ЭСН моделировали путем подкожного введения изопротеренола (L-изопротеренола гидрохлорид, Sigma) дважды с интервалом 24 часа в дозах 10, 30, 50 и 80 мг/кг. Контрольным животным вводили физиологический раствор натрия хлорида в эквивалентных объемах. Животные были разделены на 5 групп по 4 в каждой: I группа — контроль; II группа «Изопротеренол 10» — подкожное введение изопротеренола в дозе 10 мг/кг; III группа «Изопротеренол 30» — подкожное введение изопротеренола в дозе 30 мг/кг; IV группа «Изопротеренол 50» — подкожное введение изопротеренола в дозе 50 мг/кг; V группа «Изопротеренол 80» — подкожное введение изопротеренола в дозе 80 мг/кг.

Регистрировали ЭКГ не ранее чем через 24 часа после последней инъекции изопротеренола в условиях наркоза (хлоралгидрат 400 мг/кг) на компьютерном электрокардиографе «ПолиСпектр 8/В» («Нейрософт», Россия) во II стандартном отведении. Результаты оценивали по изменениям основных параметров ЭКГ. Тяжесть изменений оценивали в баллах, критерии которых представлены в табл. 1.

После регистрации ЭКГ в условиях наркоза производили эвтаназию животных с последующим забором материала для гистологической характеристики ишемического повреждения миокарда. Для оценки состояния аппарата сердечных миоцитов применяли метод поляризационной микроскопии. Образцы миокарда окрашивали по стандартным методикам гематоксилином и эозином, гематоксилином-основным фуксином-пикриновой кислотой (ГОФП) по Ли [2].

На срезах сердца с помощью системы анализа изображений, программы «Видеотест-Морфо-4» (Россия) определяли такой морфометрический показатель, как объемную плотность фуксинофильных кардиомиоцитов.

Вариационно-статистическую обработку данных проводили на ЭВМ с использованием пакета анализа данных в программе Excel Microsoft Office XP и программы STATISTICA 6.0 (Statsoft, USA) с применением непараметрического метода сравнения независимых групп по Манн-Уитни.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При анализе ЭКГ контрольных животных во II стандартном отведении было показано, что все показатели соответствуют нормам, предусмотренным для животных [9].

Частота сердечных сокращений (ЧСС) контрольных животных составляла (347,2 ± 14,7) ударов в минуту. При анализе изменений частоты сердечных сокращений у животных экспериментальных групп II— III наблюдалось дозозависимое увеличение ЧСС, связанное с β₁-адреномиметическим действием изопротеренола. Максимальное увеличение составило в III группе до (404,5 ± 13,2) ударов в минуту (статистически достоверно, р < 0,05). При дальнейшем увеличении дозы изопротеренола наблюдалось нарушение проводимости, поэтому частота сердечных сокращений снизилась и составила в V группе (305,5 ± 13,15) ударов в минуту.

У животных экспериментальных групп (группы II— V) отмечались изменения на ЭКГ, характерные для ишемического повреждения миокарда, которые коррелировались с дозой введенного изопротеренола. Так, подъем сегмента ST и снижение амплитуды зубца R были отмечены во всех экспериментальных группах с различной частотой выявления (табл. 2).

ТАБЛИЦА 1

Критерии оценки тяжести повреждения миокарда по показателям ЭКГ во II стандартном отведении у крыс при формировании изопротереноловой модели ЭСН

Показатель ЭКГ	Норма у крыс*	Данные у контрольной группы животных в условиях наркоза	Критерии балльной оценки повреждения
			1 балл	2 балла	3 балла	4 балла
Элевация ST, мм	0 М = 0	0 М = 0	2—7	8—13	14—18	> 18
Амплитуда R, мВ	0,3—0,8 M = 0,5	0,3—0,5 М = 0,425	0,3—0,2	0,2—0,1	< 0,1	—
P, мс	12—20 M = 17	20—25 М = 23,25	21—26	27—32	33—38	> 38
QRS, мс	10—16 M = 13	15—16 М = 15,5	17—22	23—28	29—34	> 34
QT, мс	62—85 M = 74	68—80 М = 72,5	86—91	92—97	97—102	103—108

* По литературным данным [9].

Однако во II группе данные изменения наблюдались не у всех животных, а увеличение степени элевации сегмента ST отмечалось при введении больших доз изопротеренола. Максимальный подъем сегмента ST наблюдался в группе V и составил в среднем 3,5 балла (табл. 3).

ТАБЛИЦА 2

Степень элевации сегмента ST и снижения амплитуды зубца R у наркотизированных крыс при подкожном введении изопротеренола в различных дозах (абсолютные величины)

№	Группы	Элевация сегмента ST, M ± m (мм)	Снижение амплитуды зубца R, M ± m (мВ)
1	Контроль	0,00 ± 0,00	0,42 ± 0,12
2	Изопротеренол 10	6,75 ± 4,51	0,23 ± 0,03
3	Изопротеренол 30	10,67 ± 6,57	0,22 ± 0,05
4	Изопротеренол 50	14,00 ± 1,49*	0,19 ± 0,03
5	Изопротеренол 80	19,25 ± 1,79*	0,14 ± 0,03*

* Статистически достоверные различия ( р < 0,05) по Манн-Уитни.

Максимальное снижение амплитуды зубца R также наблюдалось в группе V и составило в среднем 2,5 балла (табл. 3).

При оценке нарушений проводимости было показано, что расширение зубца P, комплексов QRS и интервала QT наблюдалось во всех экспериментальных группах животных (табл. 4). Наиболее выражен- ные изменения внутрипредсердной проводимости наблюдались у животных групп IV и V (расширение зубца P в среднем 1,5 и 1,75 балла соответственно) (табл. 3). Максимальные изменения комплексов QRS и интервала QT наблюдались в группе V (в среднем 1 и 2,5 балла соответственно) (табл. 3). В ряде случаев отмечалась желудочковая экстрасистолия: в группах III—IV — в 25 % случаев, в группе V — в 50 %.

При проведении общей балльной оценки по каждой из групп (табл. 3) показана четкая зависимость между дозой введенного изопротеренола и степенью повреждения миокарда у крыс.

При изучении морфологических изменений были показаны следующие результаты. В миокарде крыс контрольной группы определялись нормальные мышечные волокна, которые равномерно окрашивались эозином в розовый цвет. Мышечные клетки располагались пучками, были приблизительно одинаковой толщины и формы, выявлялась их поперечная исчерченность, контрактурных изменений кардиомиоцитов не отмечалось.

В миокарде крыс экспериментальных групп наблюдалась дистрофия кардиомиоцитов; мышечные клетки окрашивались эозином неравномерно, поперечной исчерченности во многих из них не было видно. Ядра имели неправильную форму, располагались как в центре кардиомиоцитов, так и на периферии. Отмечался периваскулярный и интерстициальный отек клеток миокарда. Наибольшее повреждение было выявлено в группе V. Показатели объемной плотности фуксинофильных кардиомиоцитов представлены в табл. 5.

ТАБЛИЦА 3

Балльная оценка степени тяжести ЭКГ-признаков ишемического повреждения миокарда у наркотизированных крыс при подкожном введении изопротеренола

№	Группы	Признаки изопротереноловой ишемии миокарда, M ± m					Итого M
		Основные		Предсердные нарушения ритма	Желудочковые нарушения ритма
		Элевация сегмента ST	Снижение амплитуды зубца R	Расширение зубца P	Расширение комплекса QRS	Увеличение интервала QT	Сумма баллов
1	Контроль	0,00 ± 0,00	0,00 ± 0,00	0,00 ± 0,00	0,00 ± 0,00	0,00 ± 0,00	0,00
2	Изопротеренол 10	1,00 ± 0,67	1,75 ± 0,29	1,00 ± 0,50	0,25 ± 0,29	0,50 ± 0,33	4,75
3	Изопротеренол 30	2,00 ± 1,23	2,00 ± 0,71	1,33 ± 0,58	0,33 ± 0,41	1,33 ± 0,41	6,99
4	Изопротеренол 50	2,50 ± 0,33	2,25 ± 0,29	1,50 ± 0,58	0,75 ± 0,29	2,25 ± 0,87	9,25
5	Изопротеренол 80	3,50 ± 0,33	2,50 ± 0,33	1,75 ± 0,50	1,00 ± 0,00	2,50 ± 0,33	11,25

ТАБЛИЦА 4

Изменение некоторых показателей ЭКГ у наркотизированных крыс при подкожном введении изопротеренола (абсолютные величины)

№	Группы	Расширение зубца P, M ± m (мс)	Расширение комплекса QRS, M ± m (мс)	Увеличение интервала QT, M ± m (мс)
1	Контроль	19,50 ± 0,71	15,75 ± 0,29	72,50 ± 3,74
2	Изопротеренол 10	22,25 ± 1,97	16,25 ± 0,73	78,50 ± 7,08
3	Изопротеренол 30	25,00 ± 1,41*	17,33 ± 1,08	91,33 ± 1,33*
4	Изопротеренол 50	26,50 ± 0,75*	17,50 ± 0,75	95,25 ± 5,57*
5	Изопротеренол 80	27,75 ± 0,99*	18,25 ± 0,29*	96,25 ± 1,52*

* Статистически достоверные различия ( р < 0,05) по Манн-Уитни.

ТАБЛИЦА 5

Гистологическая характеристика повреждения кардиомиоцитов при введении различных доз изопротеренола

№	Группы	Объемная плотность фуксинофильных кардиомиоцитов, %
1	Контроль	6,8 ± 0,5
2	Изопротеренол 10	18,6 ± 2,4*
3	Изопротеренол 30	35,7 ± 2,1*
4	Изопротеренол 50	41,5 ± 1,8*
5	Изопротеренол 80	52,8 ± 2,2*

* Статистически достоверные различия ( р < 0,05) по Манн-Уитни.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено, что развитие ишемии миокарда при двухкратном подкожном введении изопротеренола начинается с дозы 30 мг/кг. Максимальный эффект развивается при дозе 80 мг/кг. Данные изменения нашли подтверждение в электрокардиографических и морфологических исследованиях.