Новая эндокардиальная би-электродная стимуляция правого предсердия у мини-свиней для создания модели фибрилляции предсердий

Цитировать: Лосик Д.В., Белобородов В.В., Фишер Е.В., Муртазин В.И., Филиппенко А.Г., Михеенко И.Л., Шабанов В.В., Романов А.Б. Новая эндокардиальная би-электродная стимуляция правого предсердия у мини-свиней для создания модели фибрилляции предсердий. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2023;27(1):47-53. 10.21688/1681-3472-2023-1-47-53

Д.В. Лосик,

В.В. Белобородов, https://orcid. org/0000-0003-1568-9472

Е.В. Фишер,

В.И. Муртазин, А.Г. Филиппенко, И.Л. Михеенко, В.В. Шабанов, А.Б. Романов,

Фибрилляция предсердий (ФП) является важной медико-социальной проблемой в связи с наибольшей распространенностью среди аритмий у больных во всем мире. Однако более 10 лет в рекомендациях нет новых методов лечения этого вида нарушений ритма сердца. Для контроля ритма сердца описано две стратегии: медикаментозная антиаритмическая терапия и катетерная изоляция устьев легочных вен, причем оба метода обладают невысокой эффективностью [1; 2]. Это связано с отсутствием полноценного понимания патофизиологического механизма возникновения условий для микро-реентри в левом предсердии.

Проблема экспериментальных работ по изучению патофизиологических механизмов ФП обусловлена сложностью воспроизведения этой модели нарушения ритма сердца у крупных животных. Зачастую предложенные модели ФП применяются в остром эксперименте и требуют оперативного вмешательства на открытом сердце с подшиванием электродов к эпикарду предсердий, что в последующем приводит к продолжительному восстановительному периоду и является ограничением для длительного наблюдения и создания моделей хронической фибрилляции предсердий [3; 4].

С развитием малоинвазивных эндоваскулярных технологий лечения нарушений ритма и стимуляции стало возможно в условиях рентгеноперацион-ной выполнить имплантацию устройства и электродов эндокардиально и снизить влияние факторов воздействия от большой травмирующей операции на открытом сердце.

Цель работы — изучение метода индуцируемо-сти модели ФП у мини-свиней минисибс при помощи эндокардиальной имплантации электродов в правое предсердие (ПП) и постоянной стимуляции с двух электродов при помощи ресинхронизирующего бивентрикулярного устройства.

Методы

С апреля по август 2022 г. провели серию экспериментов на свиньях породы минисибс средним весом 76,7 ± 3,5 кг (n = 3) в условиях экспериментальной рентгеноперационной. Выполняли экспериментальные работы, уход за животными, анестезиологические пособия и визиты наблюдения в соответствии с директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/ЕС от 22 сентября 2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей, приказом Минздрава России «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики» от 1 апреля 2016 г. № 199н, межгосударственным стандартом ГОСТ 33044-2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики» (введен в действие приказом Росстандарта от 20 ноября 2014 г. № 1700-ст). Содержали животных в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных. Локальный экспертный совет НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина одобрил исследование (протокол № 12 от 8 июня 2021 г.). Все оперативные вмешательства были малоинвазивными, и в ходе исследования ни одно животное не пострадало. Накануне операции вечером животных не кормили, в воде не ограничивали. Анестезиологическое пособие на всех этапах ведения животных осуществляли совместно анестезиолог и ветеринарный врач, сертифицированные в соответствии со стандартами надлежащей лабораторной практики (англ. Good Laboratory Practice).

Подготовка к операции

Метод имплантации электродов и электрокардиостимулятора для создания модели фибрилляции предсердий

По внутреннему краю ключично-сосцевидной мышцы выполнили разрез длиной 8–10 см с выделением наружной яремной вены для имплантации электродов в ПП. В области подкожно-жировой клетчатки шеи формировали ложе электрокардиостимулятора. Из раны пунктировали яремную вену и через систему интродьюсеров 7 Fr PTFE Peelable Introducer Kit (Greatest Medical, Миннеаполис, США) поочередно провели два эндокардиальных электрода Solia S 53 (Biotronic, Берлин, Германия) для электрокардиостимуляции. Первый электрод под рентгеноскопическим контролем активно фиксировали в область ушка ПП; второй электрод фиксировали к боковой стенке ПП или в межпредсердную перегородку (рис. 1). Порог электрокардиостимуляции для обоих электродов составлял не более 1,5 В / 0,4 мс. Фиксировали электроды П-образны-ми швами, после чего коммутировали в коннектор-ную часть для право- и левожелудочкового электродов ресинхронизирующего бивентрикулярного

Рис. 1. Рентгенограмма в прямой проекции расположения эндокардиальных электродов для электрокардиостимуляции

Примечание. А — электрод в ушке правого предсердия, В — электрод в боковой стенке правого предсердия.

устройства Concerto (Medtronic, PLC, Дублин, Ирландия). Электрокардиостимулятор поместили в ложе, подшили, после чего рану ушили узловыми швами.

Электрофизиологические исследования.

Модель фибрилляции предсердий

После имплантации электродов и проверки работы ресинхронизирующего бивентрикулярного устройства всем животным провели электрофизиологическое исследование по заранее утвержденному протоколу [5]. Протокол включал в себя оценку базовой частоты сердечных сокращений (ЧСС), точки Венкебаха и эффективного рефрактерного периода ПП. Далее при помощи электрофизиологической программы программатора (Medtronic, PLC, Миннеаполис, США) выполнили сверхчастую стимуляцию одномоментно с двух предсердных электродов с целью индукции ФП. Эту процедуру выполнили трижды, продолжительность каждого периода сверхчастой стимуляции составляла 3 мин с циклом между импульсами 100 мс (ЧСС предсердий 600 уд/мин). При отсутствии нарушений гемодинамики вторым этапом индуцировали ФП программированной стимуляцией предсердий с базовой ЧСС 300 уд/мин с 3 экстрастимулами с разницей циклов 30 мс.

После оценки индуцируемости истинной ФП на ресинхронизирующем бивентрикулярном устройстве выставили следующие параметры для создания модели: базовая ЧСС 150 уд/мин с циклом 400 мс с обоих электродов, при этом разница между стимулами электродов составляла 80 мс (750 уд/мин).

Рис. 2. Индукция фибрилляции предсердий с помощью сверхчастой стимуляции правого предсердия на поверхностной электрокардиографии I, II, III отведений, скорость записи 50 мм/с

Рис. 3. Устойчивый пароксизм фибрилляции предсердий на поверхностной электрокардиографии I, II, III отведений, скорость записи 50 мм/с

Параметры программирования расценивали как модель ФП с разными циклами стимуляции ПП и средней ЧСС 450 уд/мин (средний цикл между сокращениями 240 мс). Пример модели по данным поверхностной ЭКГ (трехканальный аппарат ЭКГ KenzCardico1210 (Suzuken Co., Ltd, Нагоя, Япония)) представлен на рис. 2. Всех животных перевели в виварий с указанными параметрами стимуляции. Период наблюдения составлял 7 дней в соответствии с определением персистирующей ФП [6]. На 7-й день после седации золетил-100 провели повторное программирование устройства для отключения параметров постоянной стимуляции предсердий. После прекращения стимуляции осуществили электрофизиологическое исследование с оценкой всех описанных параметров. По представленному протоколу выполнили индукцию фибрилляции предсердий.

Результаты

В серии экспериментальных работ осложнений при имплантации электродов и устройства нет. Всем свиньям один из эндокардиальных электродов имплантировали в ушко ПП, у двух особей второй электрод имплантировали в свободную стенку ПП, у одной свиньи — в область межпредсердной перегородки. Исходно средняя базовая ЧСС составила 94 уд/мин, эффективный рефрактерный период ПП 307,5 мс. У одной мини-свиньи индуцировали неустойчивый пароксизм ФП до вклю- чения модели. Через 7 дней после отключения постоянной запрограммированной в рамках эксперимента модели стимуляции предсердий со средней ЧСС 450 уд/мин отметили увеличение базовой ЧСС (средняя — 98 уд/мин), у всех субъектов эксперимента индуцировали неустойчивый пароксизм ФП — аритмию длительностью менее 30 с, которая возникала при одной из попыток сверхчастой стимуляции. В одном случае индуцировали устойчивый пароксизм ФП продолжительностью 92 мин (рис. 3) со средней ЧСС 98 уд/мин и отсутствием нарушений гемодинамических показателей.

Обсуждение

Вес мини-свиней породы минисибс соответствует человеческому, и электрофизиологические свойства сердца схожи с параметрами сердца человека [7]. Однако в ряде исследований демонстрируется высокая ЧСС в ответ на сверхчастую стимуляцию предсердий, что затрудняет наблюдение за животными в течение эксперимента [8; 9]. В серии экспериментов с би-электродной стимуляцией предсердий таких проблем нет. Возможно, это связано с нестабильным циклом сокращения предсердий, что в физиологических условиях приводит к адекватному ответу желудочков. В других экспериментах сверхчастая стимуляция с одного электрода приводила к очень высокой ЧСС, что в свою очередь оказывало влияние на гемодинамику. Свиньи редко фигурируют в создании модели ФП, так как труд- но проводить оценку нарушений ритма без седации (в отличие от собак и овец). Но у других видов животных отмечаются значительные отличия в электрофизиологических параметрах сердца в сравнении с человеком [10]. При этом сердце свиньи анатомически похоже на человеческое и часто применяется на анатомических курсах. В связи с этим эндокардиальная имплантация электродов в ПП не представляла больших сложностей.

В последнее время вызывает интерес изучение влияния автономной нервной системы (АНС) на развитие и поддержание ФП [11]. Рассмотренная модель — часть экспериментальных работ по оценке влияния стимуляции спинного мозга на ФП. В дальнейшем мы планируем провести оценку влияния различных алгоритмов стимуляции спинного мозга на развитие и поддержание аритмии. S.A. Bernstein и соавт. показали, что стимуляция спинного мозга влияет на продолжительность эффективного рефрактерного периода предсердий и предотвращает индуцируемость ФП у животных [12]. Механизм действия, лежащий в основе протективных свойств стимуляции, до конца не изучен, но вероятно связан с воздействием сердца на АНС для достижения баланса между симпатическим и парасимпатическим звеньями вегетативной нервной системы. Кроме того, прямая регистрация активности АНС показала, что более 70 % эпизодов пароксизмальной предсердной тахикардии и пароксизмальной ФП возникают вследствие симпатовагальной коак-тивации, а все эпизоды пароксизмальной предсердной тахикардии и пароксизмальной ФП обусловлены активацией ганглионарных сплетений [13], что еще раз подтверждает тот факт, что ремоделирование АНС играет ключевую роль в процессе развития ФП. К сожалению, не существует оптимального алгоритма стимуляции спинного мозга, нет работ по изучению силы, частоты и продолжительности воздействия на АНС, а полученные данные в различных исследованиях противоречивы [14; 15]. Изучение оптимального алгоритма стимуляции спинного мозга на модели ФП у мини-свиней позволяет провести такую оценку.

Ограничения

Короткий период наблюдения и малая выборка не дают оснований судить об электрофизиологических изменениях предсердий при более длительном периоде стимуляции. Осуществляли электрофизиологические исследования и анализ на фоне седации животных под контролем врача-ветерина- ра, при этом нет данных о состоянии животных при попытке индукции ФП без седации.

Заключение

Эндокардиальная стимуляция предсердий у мини-свиней породы минисибс безопасна и не приводит к гемодинамически значимым нарушениям во время эксперимента. Модель ФП при помощи стимуляции предсердий с двух электродов со средней ЧСС 450 уд/мин увеличивает индуцируемость ФП в сравнении с исходными данными и может рассматриваться как альтернатива эпикардиальной стимуляции для экспериментальных работ с применением моделей фибрилляции предсердий.