Особенности параметров гемодинамики при хроническом и остром эпизодическом введении этанола животным в модельных экспериментах

Сердечно-сосудистые заболевания уже много лет стоят на первом месте в мире среди всех причин смертности населения. В России на их долю приходится около 55 % от всех смертей. Эксперты Всемирной организации здравоохранения выделяют модифицируемые и немодифицируемые факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (пол, возраст, отягощенная наследственность). К основным модифицируемым факторам риска, способствующим повышению смертности населения в странах Европы, относят гипертоническую болезнь, повышение уровня холестерина, ожирение, курение и, конечно, употребление алкоголя [1–3].

Употребление алкоголя всегда значительно повышает риск возникновения сердечной аритмии и кардиомиопатии [4]. Однако этиловый спирт может оказывать не однотипные влияния на сердечно-сосудистую систему и, в частности, на показатели гемодинамики. Ключевым фактором нарушения кровообращения в случае острого алкогольного отравления является расстройство тонуса сосудов, реже – абсолютное снижение объёмов циркуляции крови, изменение микроциркуляции как результат ацидоза, гиперкоагуляция и гипотермия. Помимо этого, становится возможным формирование неспецифического кардиотоксического явления из-за чрезмерного адренергического стимулирования, а также дистрофических изменений в миокарде в соматогенной стадии отравления, касающейся нарушений сердечных сокращений, включая фатальные. Самыми распространенными выраженными расстройствами гемодинамики являются предшествующие патологические изменения сердечно-сосудистой системы (ишемическая болезнь сердца, алкогольная кардиомиопатия и т.д.) [5–7].

При хроническом потреблении этанола снижается плотность β -1-адренорецепторов миокарда и повышается плотность β -3-адренорецепторов, локализующихся, в норме, на адипоцитах и миоцитах, что регулирует липолиз и процессы термогенеза. Патологическое повышение представленности β -3-адренорецепторов в сердце ведет к возникновению чрезмерного реагирования на катехоламины, связанного с ухудшением релаксации кардиомиоцитов в левом желудочке, снижению сократимости и изменению обмена кальция [8–10].

Цель данной работы состояла в анализе особенностей параметров гемодинамики у крыс при моделировании хронического и острого эпизодического введения этанола.

Материалы и методы

Исследование проводили на нелинейных половозрелых лабораторных крысах-самцах, массой тела 240–290 грамм (n = 12). На протяжении всего эксперимента животные содержались на стандартном сбалансированном питании. Все эксперименты выполняли с учётом правил лабораторной практики в РФ (РФ ГОСТ Р534342009, принципы надлежащей лабораторной практики,

2010) и директив Европейской Конвенции по защите позвоночных животных (Strasbourg, 1986). Длительность эксперимента составила 21 день.

Для создания моделей алкоголизации всех животных поделили на две группы. Животных первой группы подвергали острой эпизодической алкоголизации путём внутрибрюшинного введения 20 % раствора этанола в дозе 5 г/кг [11]. Раствор готовили в чистых условиях непосредственно перед использованием. Инъекции вводились каждый 5-й день эксперимента, то есть, в 1, 6, 11, 16 и 21 сутки, после чего осуществлялась регистрация гемодинамических параметров. Запись изменений показателей гемодинамики проводили дважды – через 30 минут после инъекции и через 60 минут.

Для создания модели хронической алкогольной зависимости вторая экспериментальная группа животных ежедневно в течение 21 дня получала в качестве единственного источника жидкости 10 %-й раствор этанола [12]. Доступ к поилке был неограничен. Регистрацию параметров гемодинамики проводили на каждый 5 день опыта, то есть, в 1, 6, 11, 16 и 21 сутки исследования.

Параметры гемодинамики регистрации с помощью автоматизированного неинвазивного монитора кровяного давления для мышей и крыс «CODA Monitor». На начальном этапе проведения исследования всех животных в течение трёх месяцев обучали находиться в ёмкости для измерения давления с целью исключения стрессового влияния.

Перед началом опыта животное оставляли в цилиндре на 5–10 минут для исключения стрессовых показателей, нормализации температуры тела и кровяного давления. Для исключения ошибки в работе прибора и сокращения времени нахождения крысы в цилиндре под хвостом животного располагали инфракрасный коврик, реализующий небольшой его обогрев до 32–35 °С. Далее регистрировали такие показатели гемодинамики, как систолическое артериальное давление (САД, мм. рт. ст), диастолическое артериальное давление (ДАД, мм рт. ст.), частота сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин).

Данными контроля выступали показатели гемодинамики, полученные в каждой экспериментальной группе животных до начала введения этанола.

Полученные в ходе проведения исследования результаты обрабатывали с помощью статистических методов. Предварительно оценивали распределение изучаемых показателей с помощью Normality Test (Shapiro-Wilk). Для сравнения значений исследуемых показателей гемодинамики у крыс внутри одной группы использовали парный t-test. Значения считались статистически значимыми при р < 0,05. Все полученные численные данные приведены как средние арифметические значения ± стандартные ошибки среднего, а также изменения средних значений в процентах относительно исходных данных.

Результаты исследований и их обсуждение

В ходе проведения исследования было установлено, что острое эпизодическое введение этанола вызывает разнонаправленные изменения параметров гемодинамики у крыс. Так, исходные значения САД у животных первой экспериментальной группы составляли 159,0 ± 6,69 мм рт. ст., что соответствует норме. В 1-й день эксперимента через 30 минут после введения этанола САД у крыс снизилось на 40 % (p < 0,001). В то время как при последующих введениях раствора этанола разница с исходными значениями сокращалась и составила 29 % (p < 0,01), 24 % (p < 0,01), 26 % (p < 0,01) соответственно. На 21-й день исследования статистически значимой разницы с исходными значениями не наблюдалось, и можно сказать, что показатели практически вернулись к исходным значениям (рис. 1).

Через 60 минут после введения этанола статистически значимые изменения показателей САД отмечены у животных только в 1-е и 6-е сутки эксперимента. Уровень САД снизился на 36 % и 34 % от исходной величины соответственно. Начиная с 6-х суток отмечено постепенное увеличение параметров систолического артериального давления с тенденцией к возвращению к исходным показателям (рис. 2).

Значения диастолического артериального давления под влиянием острого эпизодического введения этанола резко уменьшились (на 46 % (р < 0,001) по сравнению с исходной величиной) через 30 минут после введения раствора. Далее также отмечено достоверное снижение показателей ДАД по сравнению с исходными данными (на 32 % (р < 0,05), 28 % (р < 0,01), 33 % (р < 0,01) и 15 % (р < 0,05) соответственно) (рис. 3). Полученные результаты являются интересными и могут свидетельствовать о том, что данный показатель является менее адаптивным и, вероятно, определяет начало развитие патологических процессов, запуская дезадаптацию на системном уровне.

Изменение показателей ДАД через 60 минут после введения этанола носит волнообразный характер. В 1-й день эксперимента уровень ДАД уменьшился на 38 % (р < 0,01), а начиная с 6-го дня отмечена динамика повышения данного параметра таким образом, что к 21-му дню статистически значимых изменений по сравнению с исходной величиной не наблюдалось (рис. 4).

При регистрации показателей частоты сердечных сокращений статистически значимых изменений выявлено не было ни на одной из точек замера.

Анализ гемодинамики у животных под влиянием хронического введения этанола показал менее заметные изменения параметров по сравнению с предыдущей группой. Значимое снижение САД наблюдалось только в первые пять суток эксперимента, а далее отмечена стойкая тенденция к возвращению показателей к исходным значениям (рис. 5).

Интересно, что в группе с хронической алкоголизацией динамика уровня диастолического артериального давления повторяла закономерность, описанную в отношении САД. Значимое снижение на 22 % (р < 0,01) по сравнению с исходным наблюдалось на первом этапе регистрации данных, а далее разница между регистрируемыми параметрами и исходной величиной не была статистически значимой (рис. 6).

Рисунок 1. Изменения значений систолического артериального давления у крыс через 30 минут после острого введения этанола. **(p < 0,01), ***(p < 0,001) – статистически значимые различия с исходными данными

Figure 1. Changes in systolic blood pressure values in rats 30 minutes after acute ethanol administration. **(p < 0.01), ***(p < 0.001) – statistically significant differences from the original data

Рисунок 4. Изменения значений диастолического артериального давления у крыс через 60 минут после острого введения этанола. *(p < 0,05), **(p < 0,01) – статистически значимые различия с исходными данными

Figure 4. Changes in diastolic blood pressure values in rats 60 minutes after acute ethanol administration. *(p < 0.05), **(p < 0.01) – statistically significant differences from the original data

Рисунок 2. Изменения значений систолического артериального давления у крыс через 60 минут после острого введения этанола. **(p < 0,01) – статистически значимые различия с исходными данными Figure 2. Changes in systolic blood pressure values in rats 60 minutes after acute ethanol administration. **(p < 0.01) – statistically significant differences from the original data

Рисунок 5. Изменения значений систолического артериального давления у крыс при хроническом введении этанола. ***(p < 0,001) – статистически значимые различия с исходными данными Figure 5. Changes in systolic blood pressure values in rats after chronic administration of ethanol. ***(p < 0.001) – statistically significant differences from the original data

Рисунок 3. Изменения значений диастолического артериального давления у крыс через 30 минут после острого введения этанола. *(p < 0,05), **(p < 0,01), ***(p < 0,001) – статистически значимые различия с исходными данными

Figure 3. Changes in diastolic blood pressure values in rats 30 minutes after acute ethanol administration. *(p < 0.05), **(p < 0.01), ***(p < 0.001) – statistically significant differences from the original data

Рисунок 6. Изменения значений диастолического артериального давления у крыс при хроническом введении этанола. **(p < 0,01) – статистически значимые различия с исходными данными Figure 6. Changes in diastolic blood pressure values in rats after chronic administration of ethanol. **(p < 0.01) - statistically significant differences from the original data

Анализ ЧСС показал, что хроническое введение этанола приводит к статистически значимому снижению данного показателя в первые пять суток эксперимента от 352,50 ± 10,78 уд./мин в исходной группе до 316,82 ± 4,34 уд./мин (р < 0,01) в эксперименте, что составило 10 %. Однако в последующем отмечается положительный хронотропный эффект, и к 21-м суткам практически восстанавливается исходная частота сердечных сокращений у модельных животных.

Полученные нами результаты отчасти согласуются с данными других авторов, которые отмечали снижение средней линейной скорости кровотока при изучении гемодинамики в сонной артерии и микроциркуляторном русле в результате хронической алкогольной интоксикации. Также в литературе приводятся данные о снижение средней объёмной скорости кровотока в течение первых суток после употребления этанола. Кроме этого, при хронической алкогольной интоксикации выявлено усиление артериальной гемодинамики, снижение кровенаполнения тканей на уровне микроциркуляторного русла и признаки дисфункции эндотелия сосудов [13]. Кроме того, согласно исследованиям Долго-Сабурова В.Б., при формировании привыкания организма к этанолу увеличивается синтез молекул калия и кальция. Ионы калия снижают ритм и силу сокращения сердца, а кальций, в свою очередь, учащает ритм и усиливает сердечные сокращения.

Этанол может оказывать влияния на работу организма и через активацию дофаминовой системы. При поступлении этилового спирта в организм, происходит выброс дофамина, который быстро разрушается с образованием норадреналина. Как и адреналин, он оказывает сосудосуживающее свойство, в связи с чем давление относительно нормализуется, тем не менее остаётся на пониженном уровне [14, 15].

Выводы

Таким образом, изменения значений систолического и диастолического артериального давления, а также частоты сердечных сокращений, описанные в нашем исследовании, свидетельствуют о наличие функциональных перемен в работе организма в условиях как острого эпизодического, так и хронического употребления этанола. По характеру воздействия на различные системы организма этанол является эффективным стимулятором, и даже разовое, а тем более хроническое употребление вызывает в организме различные изменения.