Морфометрия желудочков сердца крыс линии НИСАГ в период раннего постнатального развития

Артериальная гипертензия является одним из наиболее распространенных кардиоваскулярных заболеваний. Современные представления о закономерностях формирования артериальной гипертензии противоречивы, что связано с большим разнообразием механизмов ее возникновения. Гипертензивные состояния часто генетически детерминированы [1]. Артериальная гипертензия приводит к структурным изменениям сердечно-сосудистой системы, в том числе ремоделированию миокарда, которое проявляется в изменении толщины и кривизны сердечной стенки [2].

Удобной моделью для изучения закономерностей ремоделирования миокарда, вызванного артериальной гипертензией, являются линии крыс с генетически детерминированной артериальной гипертензией. У крыс с генетически обусловленной артериальной гипертензией гипертрофия миокарда может развиваться до формирования устойчивого повышенного давления [3]. У новорожденных крыс линии SHR увеличение размеров сердца происходит раньше, чем формирование артериальной гипертензии [4]. Создаются линии крыс с наследственной гипертрофией желудочков и нормальным артериальным давлением [5, 6].

Крысы линии НИСАГ выведены в Институте цитологии и генетики СО РАН и являются адекватной экспериментальной наследственно обусловленной моделью стресс-индуцированной артериальной гипертензии. В трехнедельном возрасте гипертензивные крысы линии НИСАГ имеют такой же уровень артериального давления, как нормотензивные крысы линии Вистар [7], но к месячному возрасту артериальное давление у крыс НИСАГ достоверно выше, чем у крыс Вистар той же возрастной группы [8].

В процессе раннего постнатального онтогенеза крыс выделяют четыре критических периода: рождение, новорожденность (ранний молочный период) – первая неделя после рождения, период открытия глаз (14-20 сут.) и период перехода на самостоятельное питание – 28 сут. [9, 10]. Вопросы ремоделирования миокарда крыс с артериальной гипертензией в ранние сроки постнатального онтогенеза мало изучены.

Задача исследования – выявление признаков раннего ремоделирования миокарда желудочков крыс НИСАГ с наследственно обусловленной артериальной гипертензией в критические периоды раннего постнатального онтогенеза.

Материал и методы исследования

Исследовали желудочки сердца крыс линии НИСАГ четырех возрастных групп: одно- (n=12), семи- (n=11), 14-ти (n=12), 28-ми (n=9) сут. после рождения. Сердца замораживали и изготавливали гистологические срезы толщиной 7 мкм с помощью микротома-криостата Leica СМ 1510S (Германия). Окрашивание срезов производили с помощью гематоксилина и эозина. На гистологических срезах измеряли толщины свободной стенки правого желудочка, межжелудочковой перегородки, латеральной стенки левого желудочка на уровне верхушки, экватора и основания сердца. Срезы фотографировали с помощью камеры-окуляра DCM 500 (Бельгия) и обрабатывали, используя программу для визуализации и математического измерения Scope Photo. Измеряли массу тела (весы лабораторные ACOM JW-1, точность – 0,05 г, Южная Корея) и абсолютную массу сердца (весы аналитические OHAUS Europe AR0640, точность – 0,5 мг). Статистическую обработку вариационных рядов и проверку их на нормальность распределения проводили пакетом Statistica 6.0. Данные представляли в виде среднего арифметического ± стандартного отклонения, достоверность оценивали критерием Манна-Уитни при р≤0,05.

Результаты исследования

Абсолютная масса тела и сердца крысят линии НИСАГ с 1-х по 28-е сут. постнатального развития достоверно увеличивается. Абсолютная масса сердца c 1-го по 7-й день жизни возрастает в 1,3 раза, с 7-го по 14-й день примерно в два, с 14-го по 28-й день в три раза. Масса сердца крысят линии НИСАГ растет быстрее массы тела в возрасте от одних до семи суток постнатального онтогенеза, что привело к увеличению относительной массы сердца. С 7-го по 28-й день после рождения относительная масса сердца крыс снижалась.

1-го до 28 дней жизни не выявлено достоверного увеличения толщины стенки желудочка.

Межжелудочковая перегородка

Морфометрическое исследование межжелудочковой перегородки показало, что у крыс линии НИСАГ в возрасте от 1-го до 7-ми дней перегородка утолщается: в 1,8 раз на уровне верхушки, в 1,4 – на уровне экватора, в 1,2 раза на уровне основания (рис.1Б). В возрасте с 7-ми до 14-ти дней постнатального онтогенеза толщина межжелудочковой перегородки увеличилась в 1,5 раза на уровне верхушки, в 1,2 раза – на уровне экватора и основания. К 28-му дню после рождения по сравнению с однодневными крысятами межжелудочковая перегородка утолщается на уровне верхушки в 2,8 раза, на уровне экватора и основания сердца в 1,6–1,7 раз. В период с 14 до 28 дней постнатального онтогенеза толщина межжелудочковой перегородки не изменялась на всех исследованных уровнях.

Левый желудочек

Морфометрическое исследование свободной стенки левого желудочка в период раннего постнатального онтогенеза показало, что у крыс линии НИСАГ в возрасте от 1-го до 7-ми дней свободная стенка левого желудочка утолщается в 1,5 раза на уровне верхушки и экватора сердца и в 1,6 раз – на уровне основания (рис.1.В). В возрасте с 7-ми до 14-ти дней постнатального онтогенеза толщина левого желудочка увеличилась в 1,2 раза на уровне верхушки и в 1,5-1,6 раз – на уровне экватора и основания сердца. В период с 14 по 28 день после рождения толщина свободной стенки левого желудочка увеличилась в 1,1 раза на уровне экватора и основания, на уровне верхушки не изменилась. В возрасте 28 сут. по сравнению с однодневными крысами стенка левого желудочка в большей степени утолщается на уровне экватора и основания сердца (в 2,5 раза), в меньшей степени – на уровне верхушки (в 1,8 раз).

Масса тела, абсолютная и относительная масса сердца крыс линии НИСАГ в период раннего постнатального онтогенеза

Возраст Параметр	1-е сутки (n═12)	7-е сутки (n═11)	14-е сутки (n═12)	28-е сутки (n═9)
Масса тела, г	6,83±0,50	* 7,99±0,59*	21,40±1,66*	71,04±17,35*
Масса сердца, мг	55,8±15,1	* 75,0±0,9*	140,8±23,9*	410,0±94,6*
Масса сердца/масса тела, мг/г	8, 06±1,77	* 9,42±1,16*	6,24±1,47*	5,89±1,18*

*- различия значимы при р ≤ 0,05 относительно однодневных крыс

Правый желудочек

Морфометрическое исследование правого желудочка сердца крыс линии НИСАГ в период раннего постнатального онтогенеза показало, что толщина свободной стенки желудочка на уровне основания не изменялась в период с 1-х до 14-х сут. после рождения, в возрасте от 14-ти до 28-ми дней увеличивалась в 1,7 раз (рис. 1А). На уровне верхушки и экватора сердца у крысят в возрасте от

Обсуждение

Абсолютная масса сердца однодневных крысят линии НИСАГ достоверно больше, чем у крыс линии Вистар [11] и спонтанно гипертензивных крыс линии SHR [12] того же возраста. В течение первой недели постнатального онтогенеза происходит повышение соотношения веса сердца к массе тела у крысят линии НИСАГ, что указывает на ускорение

* - достоверно по отношению с 1-м днем р < 0,05; ° - достоверно по отношению с 7-м днем р < 0,05; § - достоверно по отношению с 14-м днем р ≤ 0,05.

Рис.1. Толщина стенок сердца и межжелудочковой перегородки у крыс линии НИСАГ в период раннего постнатального онтогенеза: А – правого желудочка, Б – межжелудочковой перегородки, В – левого желудочка.

роста примерно на 7-й день. С 7-го по 28-й день жизни масса тела растет в 1,6 раз быстрее массы сердца, что приводит к снижению относительной массы сердца. Увеличение относительной массы сердца в период новорожденности и снижение ее с возрастом происходит у нормотензивных крыс линии Вистар [13, 14], гипертензивных линии SHR [15] и линии НИСАГ [16]. Нами показано, что относительная масса сердца гипертензивных крыс линии НИСАГ достоверно больше на всем периоде раннего постнатального онтогенеза, чем у нормотензив- ных крыс линии Вистар. Максимальное значение относительной массы сердца крыс линии НИСАГ отмечено на 7-й день, у крыс линии Вистар – на 4– 5-й дни постнатального развития [11, 14].

Максимальное значение относительной массы сердца, по-видимому, связано с окончанием фазы пролиферации кардиомиоцитов у крыс разных линий. Возраст, на котором заканчивается пролиферация кардиомиоцитов в сердце крысы, четко не определен [17]. Одни исследования показали, что в сердце нормотензивных крыс быстрое переклю- чение от гиперплазии к гипертрофическому росту миоцитов происходит между 3-м и 4-м послеродовыми днями [13], другие авторы утверждают, что пролиферативная фаза заканчивается на 6-й послеродовой день [18]. У гипертензивных крыс линии SHR гиперплазия кардиомиоцитов заканчивается в течение 5–8 дней после рождения [19].

У нормотензивных крыс линии Вистар в период от первого до 14-х дней жизни толщина свободной стенки правого желудочка на уровне верхушки, экватора и основания не изменяется [11]. У гипертензивных крыс линии НИСАГ за этот период жизни толщина свободной стенки правого желудочка в апико-базальном направлении не изменяется. В период с 14-ти до 28 дней у гипертензивных крыс линии НИСАГ формируется существенное утолщение свободной стенки правого желудочка на уровне основания сердца и возникает значительная разница в толщинах стенки правого желудочка в апико-базальном направлении.

В процессе роста животного левый желудочек подвергается быстро увеличивающейся нагрузке давлением, что приводит к утолщению стенок желудочка за счет гиперплазии и гипертрофии кардиомиоцитов в период раннего постнатального онтогенеза [11].

У крыс линии НИСАГ в период с первого до 7го дня толщина свободной стенки левого желудочка крыс линии НИСАГ увеличивалась в 1,6 раза, во вторую неделю постнатального онтогенеза – в 1,4 раза. В период с 14-ти до 28-ми дней происходит снижение темпов роста сердца, которое отражается отсутствием достоверных различий в толщине межжелудочковой перегородки на всех исследованных уровнях и левого желудочка на уровне верхушки; небольшим утолщением свободной стенки левого желудочка на уровне экватора и основания сердца. Ранее показано, что возраст в 14 дней является «критическим» для сердечно-сосудистой системы крысят [20]. К 14-ти дням прекращается деление кардиомиоцитов и дальнейшее увеличение массы миокарда происходит за счет гипертрофии [13].

Закономерности изменения толщины свободной стенки левого желудочка крыс линии НИСАГ в период с 1-14 дней сходны с таковыми у крыс линии Вистар [11]. К 28 сут. постнатального развития толщина свободной стенки левого желудочка на уровне экватора сердца у крыс линии НИСАГ была вдвое больше, чем у крыс линий Вистар и SHR той же возрастной группы [21]. Это может быть вызвано повышением уровня артериального давления к воз-расту 1 мес. у крыс линии НИСАГ – 138-146 мм рт. ст. [22] по сравнению с нормотензивными крысами – 90-100 [21] и крысами линии SHR – 124-130 мм рт. ст. [23].

Показано увеличение с возрастом соотношения толщины правого желудочка к левому у крыс линии НИСАГ: в 1-е сут. – 1:1,7; 7-е – 1:3,7; в 14 дней – 1:4,3; в 28 сут. – 1:4,4. У крыс линии Вистар это соотношение с возрастом увеличивается – в 1-е сутки – 1:1,2; 5-е – 1:2,5; в 11 дней – 1:3,5 [11], но меньше, чем у крыс линии НИСАГ.

Таким образом, у гипертензивных крыс линии НИСАГ выявлена неоднородность утолщения сте- нок желудочков и межжелудочковой перегородки в апико-базальном направлении к 28-му дню после рождения: существенное утолщение основания правого желудочка (с 14 по 28 день); соотношение толщин межжелудочковой перегородки изменяется на всех трех уровнях; соотношение толщин левого желудочка от верхушки к основанию резко увеличивается к 28-му дню.

Заключение

• 1.    Выявлена неоднородность увеличения толщин свободных стенок желудочков и межжелудочковой перегородки в апико-базальном направлении в разные критические периоды раннего постнатального онтогенеза у гипертензивных крыс линии НИСАГ.

• 2.    В процессе раннего постнатального онтогенеза обнаружены сходные закономерности изменения толщин стенок желудочков и межжелудочковой перегородки у гипертензивных крыс линии НИСАГ и нормотензивных крыс линии Вистар в период до 14 сут. после рождения, связанные с постнатальным развитием миокарда.

• 3.    Установлено, что раннее структурное ремоделирование миокарда у гипертензивных крыс линии НИСАГ происходит в период от 14 до 28 дней постнатального развития. В период с 14 по 28 сут. после рождения у гипертензивных крыс линии НИСАГ наблюдаются морфологические изменения стенок сердца, характерные для развития крыс в ранние сроки после рождения и связанные с развитием артериальной гипертензии.