Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Динамика пассивных электрических свойств сердца при механических и реперфузиийном повреждении

РТБ О»

г

риссийснля АКЛДЕКНЯ Ш-ДНЦШКЖИХ НАУК НАУЙЮ-ИССЛЕДОНАТНЛЛШИ ИНСТИГУТ вАРМАКОЖИТШ ТОМСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА

ДШ1ШША ПАОЯШШ аЮТИПЕШ« СВОЙСТВ СЕРДЦА пга НИЕШЧЕШШ и РЕПЕМУЗИШШОЦ поигевдцш

14.00.16 - патологическая физиология

Автореферат диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

На правах рукописи

БАТУРИН Андрей Викторович

Томск - 19У-1

Работа выполнена в НИИ Кариологии Томского научного центра Российской академии медицинских наук

Научные руководители: Академик РАМН, профессор

ПЕКАРСКИЙ Еикентий Викентьевич .

¿¡рктор медицинских наук ЛАПТЕВ Борис йшокентьевич

Официальные оппоненты: Дрктор биологических наук, профессор ПЛОТНИКОВ Марк Борисович

Кандидат медицинских наук, доцент ТЕГЕРИНА Валентина Ивановна

Ведущая организация: Оютитут физиологии СО РАН (г.Новосибирск) .

Защита состоится " * 1994 г. в часов

на заседания специализированного совета К 001.33.01 при НИИ Фармакологии Томского научного центра РАМН (634028, г.Томск, пр. Ленина, 3).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ фармакологии ТНЦ РАМН.

Автореферат разослан * " 1УЭ4 г.

Ученый секретарь спецсовета

кандидат биологических наук <В« К. Горшкова)

старший научный сотрудник /

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВЭ5 - высокоэнергетические фосфаты;

АТФ - аденозинтрифосфат;

КФ - креатинфосфат;

Г-Ф - гликоген-фосфорилааа;

ЭКГ - электрокардиограмма;

Ъ - полное электрическое сопротивление;

Я активная составляющая импеданса;

1?е - внеклеточное сопротивление;

- внутриклеточное сопротивление;

Ус - емкостная составлявшая импеданса;

. С - электрическая емкость;

Г - фазовый угол;

Р - сократимость;

<1Р/(И - скорость сокращения;

-с1Р/с1Ь - скорость расслабления.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕШ. Проблема профилактики И лечения сстрой ишемии сердца является одной из наиболее актуальных-проблем медицины (В.И. Бураковский, 1981; Ф.З. Меерсон 1984; Е.И. Чазов, 1982, и мн. др.)- В решении этой проблемы большое значение имеет изучение патогенеза ишемического повреждения сердца, особенно на ранних стадиях его развития. (Г.В. Бзбалян с соавт.,1981; Э. Кордей с соавт., 1977; Е.Н. Мешалкин, 1981; Б.Н. Шумаков, 1983; H.J Bretschneider, 1980; D.J. Hearse et al., 1983; S.F. Khuri et al., 1985; S. Y. Slouffl et al., 1987 и мн. др.)

При исследовании механизмов ишемического повреждения сердца оцениваются его метаболическое, функциональное состояние и ультраструктура. При этом используются биохимические методы определения основных метаболитов и маркеров иземического повреждения сердца (А.Н. Алфёров с соавт., 1987; Д.Б. Сапрыгин, 19S6; O.J. Hearse, D.A. Chappel, 1976; К. Lange, et al., 1S84; К. Mitsunami, et al., 1984), определение ииокзрдиалького рН (L.H. Coch et al., 1974; F.E. Deuvaert et al., 1972-, Q.L. Hicks et'al. 1976; S.F. Ktiurl et al., 1985; K. Mashlko, 1986), миокардиальных газов (Г.A. Дваладзе с ссавт., 1982:- С.M. Чилая с соавт., lseO; D.L. Hillis et al., 1981; S.F. Khuri et al 1985; Q.I. Magovern et al., 1982), контроль температуры мио-кгрда (Ю.И. ».Малышев с соавт., 1983; А.С. Смурников с соавт., 1987; З.К. Ширвинскас с соавт., 1983) и дехекцм развития ише-мической кснтра!?гуры сердца (Е.Н. Шуяаков с соавт., 1983).

Экспериментальное и клинические исследования показали информативность этих методов при изучении патогенеза ксомлчясво-го и реперфузнойного повреждения, одкако определенные технические недостатки существенно ограничивает их применение, особенно в кардиохирургической практике, когда необходимо быстро оценить индивидуальные особенности развития иземического и ро-еперфуйионнсго повреждения.

Трудоемкость и длительность биохимических тестов не позволяют мониторировать состояние метаболизма миокарда в масштабе рэаяького времени (R.B. Case et al., 1966; К. Mitsuna-nl et

ál., 1984). Прямые измерения миокард иал?, кого pH и парциального давления газов требуют наличия специальных электродов, как правило, с длительным временем стабилизации,, и не исключают вовможности ошибок при воздействии случайных факторов (R.B. Case et al., 1979; S.F. J<huri et al., 1985; F.J.M. Walters et al., 1979). С другой стороны, мониторирование одной лишь температуры не является надежным критерием развития иэемического повреждения сердца (A.C. Смурников с соавт., 1987), равно как и регистрация развития ишеыической контрактуры, сопровождающейся грубыми структурными изменениями миокарда, не может считаться достаточно чувствительным методом (М.I. Ellenby et al., 1987).

В последнее время в'литературе появились отдельные сообщения о существенном изменении пассивных электрических сеойстз сердца при его ишемическом повреждении, особенно на ранней стадии развития. В одиночных экспериментальных работах показана возможность использования метода импедансометрии пр7 изучении эффективности средств противокшемической защити сердца CM.I. Ellenby et al., 1987; Н. Garrido et al., 1983; M. М. Gebhard et al., 1987; E.C. Gerslng et al.,'1981).

Однако остается не изученным ряд вопросов, необходимых для оценки значения изменения пассивных электрических свойств сердца при его'ишемии. Так, не рассмотрена динамика составлявших электрического импеданса сердца: полного сопротивления, активной и емкостной составляющих и фагового угла, в ходе иае-мического процесса, не произведен анализ их вменений в строкой полосе частот, не дана их сравнительная оценка с имевшимися данными о патофизиологических механизмах ишемического повреждения сердца, не определены, ка основе этого, максимально чувствительный и информативный параметры ишемического повреждения.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Оценить аначенио изменений пассивных электрических свойств сердца при его ишемическом и реперфузионкам повреждении.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Изучить динамику параметров электрического импеданса сердца крыс на различных частотах при тотальной нормотермичес-кой ишемии. Провести сравнительную оценку их информативности и выбрать наиболее информативный и помехоустойчивый параметры .

2. Определить связь изменений пассивных электрических свойств сердца крыс с состоянием его энергетического метаболизма, ультраструктуры и сократительной функции при тотальной ишемии, локальной ишемии и реперфузии.

3. Исследовать действие кратковременного ограничения коронарного протока на динамику функционального состояния сердца крыс на основе регистрации средних и-пульсовых компонентов импеданса. Оценить связь пульсовых изменений импеданса с .параметрами сократительной функции сердца.

4. Изучить влияние кардиопротекторных средств на динамику ишемического повреждения сердца при тотальной ишемии. Определить связь с развитием ишемической контрактуры сердца.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Получена новые данные о динамике развития жеккческого и реперфузионного повреждения сердца. Показано, чго пассивные электрические свойства сердца изменяются уже на перзых минутах' тотальной ¡етэмии, легальной ишемии и реперфузии и предшествуют развития ультраструктурннх изменений и контрактуры.

2. Установлена езязь мзвду изменениями средних значений параметров имяед&чса сердца а д;::!31с-;кой его сократительной активности, энергетического нетззолизма, ультраструктуры, развитием ииомической коктрактури н посткеиическии воссзгяодя&нием сократительной функции. иэучгпи осоЗскйостя динаша»! к» <;»8нш электрических-свойств при тотальной етемик па фоне противсигю-качесгазй сердца.

3. Показано, что начальные изменения емкостной составляющей импеданса являются наиболее ранним, а отношение активных состагшдацда, измеренных на частотах 1 и 100 кГц - наиболее помехоустойчивым признаком ипемического павреидения сердца. Систолическая пульсация низкочастотного (1 - Б кГц) импсданса отражает ссстояииэ сократительной функции сердца.

- Б -

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

Í. Экспериментально обосновано использование метода imne-дансонетрии для оценки илемичесиого и реперфуаионного лсгрея-■•дения сердца. Разработаны методические приемы, позволр:лцие оценивать функциональные возможности' остановленного и работавшего сердца и эффективность средств его гсратиЕоииегшческой защиты.

2. Показана' возможность оценки сократительной функции сердца и скелетных кызц на основе регистрации систолических изменений активной составляющей импеданса на низких (1 - б кГц) частотах.

3. Разработано специализированное устройство для одновременной регистрации параметров электрического импеданса биологических объектов в широком диапазоне частот. Проведены клинические испытания устройства и внедрение его в у института кардиологии ТНЦ АМН.

ОСНОВНОЕ ПОЛОЖЕНИЯ, БЫНОСИМШ НА ЗАЦЩ7.

1. При тотальной нориотермической ииемии сердца существует связь мекду динамикой пассивных электрических свойств сердца и основными параметрами, характеризующими развитие, его иса-мического повреждения: снижением концентрации виоокознергети-ческих фосфатов, накоплением лаотата, гистсхкмичеасиыи и электронно-микроскопическими признаками ишемическсго повреждения миокарда, развитием ишемической контрактуры и постииеын-. ческим восстановлением сократительной функции сердца. При дозированном снижении коронарного прото:са свяаь между aro изменением и динамикой средних значений параметров импеданса отсутствует.

2. Пассивные электрические сзойства сердца начинают изменяться уже на перЕых цикута-: тотальной нормотерккческой кае-шш и предшествуют развитию ультраструктурных изменений и ' контрактуры. Использование средств протквоишеыичетаэй защита сердца во время тотальной идемии прнгсдит к замедлению изменений его пассивных электрических свойств и сшшзнк» их EL'pavK-иости.

3. Систолическая пульсация низкочастотной (1-6 кГц) активной составляющей электрического ишеданса керрелкрует с га--

намикой силы сокращений сердца.

4; Измерение параметров электрического импеданса сердца может быть испольаовако для оценки его шемнческого и реперфу-зиоякого повреждения и сократитечьной функции.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ.

Диссертация изложена на 178 страницах машинописного текста и состоит из введения, б глав, одна из которых является обсуждением полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы, который включает 241 источник (54 отечественных и 187 иностранных), содержит С9 рисунков.

ПУБЛИКАЦИЙ. По теме диссертации опубликовано Б работ;

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

МАТЕРИАЛЫ И ЬЕТОДЫ ИОЗДГОВАНЖ В основу настоящей работы положены функциональные, биофизические, биохимические и морфологические исследования на препаратах сзрдец лабораторных животных ,(200 белых крыс линии Вкстар и 40 кроликов). Исходя иё поставленных целей и задач • Ошга проведено б серий экспериментов.

Первая серия была проведена на препаратах сердца белых крыс (п - Ю), которые мсдел»;ровал1х.ь условия тотальной норка-термической иэеига in vitio, для чего сердвд. извлекались из грудкой клетки и помсщагиоъ в те^ост^Зигиеировгишу» пен 37 с извету с Фкзрготгсром. Раг,ггтр«роншхь sapa&itp'i •-•метрического импеданса: полное сопротиыюнкз (7.), а:ти£нзй (R) и еьйюстааи (>,с). состазлясщкв, фаговый угод (F) и электрическая e;<iiocTb (С) в полосе частот 0.1 - 100 кГц с электродов, установленных в области верхушки сердца с интервалом б минут на протяжении 1 часа эксперимента, и 30 минут на протяжении последующих 5 часов. Забирались пробы миокарда для биохимических, rKCToxirvffiuecKiix и слектронно-микроскопкческих исследсзаниг! с интервалом 10 мккут г течение аервого часа и по окончании эксперимента (п - 10 на квядой отметке времени). Бкшыичэдким путём определялось общее количество фосфорсодержаиих соедине-

ний, концентрация АТФ и КФ, гистохкмически определялась 'зки:а-ность гликоген-фосфорилазы; электронна? микроскопия использовалась для исследования ультраструктуры кардиомиоцктоа к состояния сарколеммы по изменению её проницаемости для ¡гаплоидного лантана.

Во второй серии экспериментов для оценки связи кзыенений параметров импеданса сердца с развитием ипешгаеской контрактуры и восстановлением сократительной"функции в постищемич^огази периоде иоделировалась тотальная нормотёрмическая- ииеаия и ре-перфузия на препаратах" изолированных сердец белых крыс, сокращающихся в изотоническом режиме (п » 60). Регистркрозаа'.зсь па-, раыетры электрического импеданса на частотах 1, 10 и 100 ¡«Гц и развитие ишемической контрактуры с интервалом 5 минут на протяжении всего периода ишемии (60 минут). После ¡:-.ь;8рг:п;н' на каждой отметке времени производилась 15-ыинутная репср^угня (¡3 животных на каждую точку), после чего оценивалось восстановление амплитуды сокращений в процентах к исходным значениям.

В третьей серии экспериментов с целью оценки вл-.-мия коронарного протока и сократимости сердца на динамику аСсолзтгшх значений и пульсовых изменений параметров импеданса на изолированных сердцах крыс, сокрэдачщксл в изометрическом рзккиз (п = 20), производилось последовательное ограничение перфуаи-онного давления (с ¡загсу 10 .мм Не) и коронарного протека вплоть до полного прекращения, после чего производилась рзпер-фузия. Длительность каждого этапа состазляла 2 минуты, длп-тельность полной ишемии - Б минут, длительность реперфуваи -45 минут. Производилась регистрация параметров импеданса йч частотах 1, 10 и 100 кГц на каддок этапа. В этой хе сеокн для сравнительной оценки динамики параметров импедансограшь! к сократимости сердца производилось последовательное ограничения перфузионного давления (10 ин К£) с 16-минутксй репер^узией после каждого этапа (п ■= 20). Расчитывались коэффициенты корреляции для каждой пары признаков.

В четветой серии экспериментов производилась сравнительная оценка динамики параметров импеданса, электрической и сократительной функции сердца при локальной иаемии (перевязка левой передней нисходящей коронарной артерии) и рцгируугпи а экспериментах на кроликах (я - 20). Длительность ишеинн состз-

вила 60 минут, длительность реперфузии - 30 минут. Регистрировались нареметры импеданса на частотах 1, 10 й 100 кГц, внут-рикелудочковсе давление, ЭКГ, эпикардиальная электрограмма.

В пятой серии экспериментов для оценки динамики параметров электрического импеданса сердца при тотальной ишемии в условиях действия средств противоишемической .защиты проводились исследования на сердцах кроликоп in situ (n 20). Моделировалось остановка сердца посредством окклюзии аорты и полых вен и- проведение фармакохолодовой кар^иоплегии (гипотерми-ческая ааалта и антеград.чое введение охлажденного до 4 С кар-дисплегического р-ра Св. Томаса 2). Осуществлялась сравнительная оценка динамики параметров импеданса и развития ишемической контрактуры сердца, для чего отмечались продолжительность латентного периода до начала изменений параметров импеданса и контрактуры.

В шестой серии экспериментов для оценки есзмсшгости сравнительного изучения кардиопротекторного действия отдельных фармакологических препаратов проведены исследования isa препаратах изолированных сердец белых крыс (п « Ш). Изучалось действие препарсчта изоптина в концентрации 10 моль ла динамику параметров импеданса в кор.-ле и при тотальной нэрмотсрмической шгемии, для чего после 15-минутной адаптации осуществлялась, перфузия сердца раствором изоптина в концентрации 10 моль в течение 10 минут, пссле чего ноделировалась тотальная нормо-термическая остановка сердца ¡¡а ЭО минут (до роявлеяия явных признаков ш&мической контракгуры). Релкгтрирсваык» параметры электрического импеданса на частотах 1, 10 и 100 кГц и г-^bü-тие йгеыггеской ксктрачгури сс-гдца- Ош».!П.адиоь напрамвчт.сть и выраженное?,-» изменений параметров импеданса на фоне перфузии сердца растъором иаоатинз; после моделировения ишемии отчеча-лись продолжительность латентного периода, время появления ранних изменений импеданса, интенсивность динамики параметров имаедалса, вреян появления перзых признаков космической контрактуры.

При проведении экспериментов использовались стандартные методики. ООрайотка данных производилась с использованием средств статистического и корр-аяяциоиного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА, ЖТАБОЖ4Л Я

УЛЬТРАСТРУКТУРЫ СЕРДЦА ПРИ ТОТАЛЬНОЙ НОРМОТЕРМИЧЕСКОЙ еЭ/ЗШ:

'4

При тотальной нормотермическсй ишемии in vitro габдэда-лись монотонные изменения параметров■импеданса в исследуемом' спектре частот, характеризующиеся увеличением полного сопротивления (Z), активной (R) и емкостной (Хс) соотзбхявццх, снижением фазового' угла (F) и электрической ёмкости (С). Минимальные изменения Z и R наблюдались в области частот О,С - 1 кГц (60 - 702; р< 0,001); максимальные изменения емкости наблюдались на тех же частотах (40 - 60S; р< 0,001). Максжзлг-г-.ыэ увеличение Хс зарегистрировано на частотах 5-10 кГц (110 -120%; р< 0,001). Оазовый угол снижался в области частот ко 5 кГц и возрастал на более высоких частотах. При этом максимальное снижение F происходило на частоте 0,5 :<Гц (3Q/.I; р< 0,01), а максимальное увеличение - на частоте DO кГц (60Х; р< 0,01). Отношение Z(1 кГц) / 2(100 кГц) увеличилось на 40% (р< О,COI), отношение R(1 кГц) / R(100 кГц) - на 60% (р< 0,001). На более поздних стадиях шемии значения Z и R снижались, однако емкость оставалась без изменений. Направленность и вырпютяость иаменений параметров импеданса на bucokiík и низких частотах при тотальной нормотермической и'лении показаны на графике 1.

Результаты корреляционного анаг'лза дг.чамшда парь^етрсв импеданса на частоте 1 кГц и показателей мет.^йолизма представлены в таблице 1.

Отмечается наличие корреляционной связи высокой стспзкн между динамикой Z, . R, Си биохкм'лчесет.ми признаками шгс-мичес-кого повреждения (г>0,95; р<0,0Q1), что свидетельствует о том, что в основе начальных сдвигов параметров импеданса „чеазт обратимые ишемические изменения.

Начальные изменения со сторону исследуемых параметров импеданса, особенно электрической смкости в наких эксперимента)? наблюдались практически сразу ж после начала ишемия, что приводило к появлению достоверных различий ужз на 5 минуте ишемии. Это несколько расходится с результатами других зьторо'г, регистрировавших начальные изменения импеданса на iü - 15 ил-

%

£Ш - 100% в - í fe Гц 523 - too к Гц - р< о,оог - - р< о,оо

График 1: Изменение параметров электрического импеданса сердца на частота". 1 кГц и 100 кГц после 60-минутной тотальной нсрыотермической кзгмии'.

2 - полное сопротивление, R - активная составляющая, Хс- емкостная составляющая, С - емкость, F - разовый угол.

Таблица 1: Корреляционная связь между динамикой параметров татедан-" са и изменением показателей энергетического метаболизма миокарда при тотальной нормотермической ишемии

ВЭФ АТФ КФ Лактат ■Г-Ф

г - 0,996 р<0,001 - 0,950 р<0,001 - 0,818 р<0,001 + 0,953 р<0,001 + 0,899 р<0,001

к - 0,980 р<0,001 - 0,996 р<0,001 - 0,880 р<0,001 + 0,968 р,0,001 + 0,917 р,0,001

с + 0,981 р<0,001 + 0,996 р<0,СЮ1 + 0,987 р,0,001 + 0,970 р,0,001 + 0,937 р<0,001

. г + 0,814 р< 0,01 + 0,765 р< 0,01 + 0,641 р< 0,01 - 0,612 Р. 0,01 - 0,924 р<0,001

нутах ишемии (М.I. Ellenby et al., 1987; М.М. Gebhard et al., 1687; H. Garrido et al., 1983), что может быть обусловлено различиями в постановке эксперимента. Так у вьпзеназванных авторов исследования проведены при комнатной температуре (М. I. Ellenby et al.), или в условиях фармакохолодовой кардисплегии (Н. Garrido et al.), что долдно было отразиться на увеличении продолжительности латентного периода.

Iípn сравнительном анализе динамики параметров импеданса на разных частотах отмечается не только изменение ее интенсивности, как е случае с Z, R, и С, но и изменение ее направленности, что имеет место при изучении Хс и F. Это может свидэте-тельстЕовать о том, что в основе их динамики лежат различнее проявления ¡ппемических изменений в миокарде. Можно предположить, что в основе изменений активной составляющей импеданса R на разных частотах лежат изменения проводимости электролитов цитоплазмы и внеклеточной жидкости. При этом, если на высоких частотах в формировании рззультирующего R принимают участие , сопротивления интерстициального пространства и внутриклеточной кэдкасти, то на низких частотах, вследствие ноявлаызг иакроет-рук^урной' поляризации, ток распространяется только г"/ межклеточным пространствам, ■ что приводит не только к угоЕьченчо абсолютных знгчсикй R ка низких частотах, но и к Соле*-- ííi'tükchb-кой его дилклло.

Основополагающими этапами патогенеза »зземяк миокарда яв-.. лявтся камензнкс pH цитоплазмы клеток и накопление в пей недо-склслэнках продуктов анаэробного ньгаСэли<»:з, игконепиб проницаемости мембран ккаток я pas:>¡««e ихвшздссного сиутркклеточ-нсго стека. Накопление айзксйкзл-'Жулярккх продуктов метаболизма в цитоплазмз клеток к вкеклеючной аддехяр «»раводит' и уг?кк-чешст их кэяной . платности и сыгхмю сопротивления, ¿доп/газа паоозноЛ ироюиззассти мембран клеток для кякоз пркэсдо? к скнжекта кх элекгр;неской ёикссгз, наконец , развит? кшшг ческого отека клеток сопровождается относительным увеличением объема клеш:: в ущерб межклеточным промеяут.'ам, что проявляется в увеличении внутриклеточной проводимости при одновременном и равнозначном снижении внеклеточной проводимости. Расчет параметров эквивалентной электрической схемы показывает, что ес-л*,1 внеклеточное сопротивление Re на первом этапе ишемии коно-

тонко увеличивается, то внутриклеточное сопротигл&ние И начинает интенсивно снижаться, что также сопровождается снижением электрической ёмкости. При этом результирующее К существенно не изменяется. Кроме того, имеется тенденция к очередности изменений компонентов эквивалентной цепи: сначала более интенсивна изменяется емкость, затем наблюдается рост Ие и после этого снижение . ■

Сравнительный анализ фазового угла миокарда в исследуемом спектре частот, выявил наличие в его характеристике экстремальной точки в области часот 5 - 10 кГц, в которой его значения минимальны. Процесс аутолитического распада крупных меточных структур на более мелкие сопровождается изменением мак-рсструктурной поляризации и сдвигом экстремума Г спектра-в область низких частот, что приводит к снижению ? на низких частотах и увеличению на высоких. Вследствие этого значения Г могут являться характеристикой целостности клеточных макроструктур.

Таким образом, на основе анализа параметров электричес- • кого импеданса сердца на высогак и низких частотах мжет быть получена вачснаЯ и разностороняя информация о ключевЕИ звеньях ишемнческого процесса, таких как изменение состава электролитов, конфигурации кг/три- и внеклеточных пространств, пассивной проницаемости клскочнах мембран, развитие' кземическсго отй1са и аутолитические процессы в миокарде. При этсм, параметром, наиболее чувствительном к ¡теияческш игмзпеккем, является электрическая ёмкость, а изменение отшгепкя псрзмэтроа гг{1 кГц) / К (100 кГц) является наиболее помехоустойчивым прщнвхы внутриклеточного отека. Одновременность и шсскгя корр&гацги динакяки параметров импеданса и метаболитов мнскардз позволяет заключить, что в основе ранних изменений пассивных электрических свойств сердца лежат оОратгашэ ккмические кзиекения.

динамика параметров импеданса, развитие 15ез.ическ0й контрактуры и восстановление озкрлтйтелькоя. функции сердца в постпешческом периоде.

' Эксперименты на препаратах игслирсЙаннсго сердца белых, круа проводились о целью оценот связи яянвкикн параметров импеданса с нгмепегсиеи сократительной фусердца при ижшм

и реперфузин. Ишемия приводила к монотоннш изменениям параметров электрического импеданса сердца, как бьио описано вше. Однако, в этой серии экспериментов начальные изменения параметров импеданса отмечались на 17 + 2 минуте ишемии, а первые признаки ишемической контрактуры - на 26 + 3 минуте. Увеличение длительности ишемии приводило к монотонному снижению восстановления амплитуды сокращений сердца при реперфузии вплоть до полного отсутствия восстановления. После 17 минут ишемии (начало роста импеданса) восстановление амплитуды сокращений в постииемическом периоде составило 78 + 2т. , а после 25 минут (начало развития ишемическуой контрактуры) - 63 + 4Х (р< 0,05 в обоих случаях). Несмотря на то,- что изменения параметров импеданса и контрактуры, выявлена высокая корреляция между развитием контрактуры и динамикой г, и С на частоте 1кГц (г=» 0,9 - 1,0; р< 0,001 во всех случаях). Тем не менее, развитие контрактуры и динамика Г и на низких частотах коррелировали в меньшей степени (г- 0.545; р< 0,05), хотя на высоких частотах (больше 5 кГц) корреляция между этими параметрами была значительна более выраженной. Динамика Ъ и ¡2 хорошо коррелировала- с восстановлением амплитуда сокращений сердца в постииемическом Периоде (г= 0,8 - 0,9; р< 0,001), а связь между восстановлением сократимости и динамикой С была практически полной (г= 0,98; р< 0,001). Тем не менее, не было достоверной связи между Динамикой Р и восстановлением сердечной функции. Следует отметить, что хотя динамика 2, К и С на низких частотах коррелирует с развитием ииемической контрактуры сердца, их начальные Изменения наблюдаются значительно раньше. При атом время между ростом импеданса и развитием ишемической контрактуры является,, По видимому, периодом обратимых ишемических изменений миокарда. Отмечается, что реперфузионные изменения сократимости Сердца наблюдают«1 и тогда, когда отсутствуют измененения им^ пядаиса и признаки ишемической контрактуры, что является, по вйдимом/, признкаком развития реперфузионного повреждения, которое в этой серии экспериментов не контролировалось, однако высокая корреляция динамики параметров импеданса :;а низких частотах с восстановлением сократимости сердца в постияеиичес-ком периоде позволяет делать хороший прогноз на воссшювление сбрдечаай деятельности в послеоперационной периода .

ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА СЕРДЦА ПРИ ЛОКАЛЬНОЙ ИШЕМИИ И РЕПЕРФУЗИИ.

Для решения вопроса о направленности и выраженности изменений параметров импеданса сердца при. локальной ишемии и ре-перфузии и их связи с показателями функциональной активности сердца были проведены эксперименты на кроликах ,. которым под общим наркозом производилась перевязка левой передней нисходящей коронарной артерии на 60 минут с последующей ЗО-минутной реперфузией. Регистрировались параметры импеданса на частотах 1 и 100 кГц, внутрижелудочковое давление и зпикардиальная электрограмма. Электроды располагались в зоне проекции ишемии. В экспериментах'отмечено, что после перевязки артерии происходило некоторое увеличение (Б - 10Х) Z и R на частоте 1 кГц, однако в дальнейшем они стабилизировались или изменялись незначительно. На частоте 100 кГц начальное увеличение Z и R было более выражено (10 -1Б2), а в дальнейшем они монотонно снижались так, что к концу ишемии не отличались от исходных. Фазовый угол и электрическая емкость сердца монотонно снилались на протяжении всего периода ишемии и на 60 минуте отличались от исходных на 20Х и ШХ соответственно (р< 0,05 в обоих случаях), Реперфузия npiimyuia к снижения Z и R на 10 - 15Х и увеличению F и С на 01 и 5бХ на частоте 1 кГц, однако в дальнейшем Z и R начинали монотонно возрастать, a F и С снкязлисй. Ка частоте 100 кГц достоверных иаыененнй Z й R при роперфушп- по происходило, a F снизился на 12Х. Достоверных изменений внут-рижелодочкового давления на протяжении всего периода игемяи и реперфузии не происходило. На электрогрзше наблюдалось достоверное снижение сегмента S-T на 20 минуте ишемии. Корреляционной связи между динамикой параметров импеданса и изменениями внутрижелудочкового давления при ипемии а реперфузия выявить не удалось. Вместе с тем, отмечалось резкое сняжснпз амплитуды импедансогра;л.!Ы.в гоне проекции ишемии (40Х; р< 0,001), и восстановление ее при реперфузии, хотя корреляция между динамикой импедансограммы и изменением аяутркжелудочкового давлё-нкгз также отсутствовала.

Можно предположить, что хотя идратекных структурах игмз-нений миокарда и развития внутриклеточного отека, приводящих к

изменениям Z и R в наших экспериментах не наблюдалось, однако изменении со стороны мембранных компонентов во время ишемии присутствовали и привели к сникенш электрической ёмкости. Pearaie изменения параметров импеданса при реперфуэии, по видимому, связаны о гиперемией и развитием внеклеточного отяка на первом этапе- и реперфузионным, повреждением кардиоыкецнтов на более поздних стадиях. Отмечается; ¡дашше резких из-

менений кровенаполнения миокарда на начальные изменения параметров импеданса при ишемии и реперфузии. Динамика амплитуды кыподансаграммы, возможно, отражает изменения локальной'сокра-ткиссти миокзрда а зоне ишемии.

ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ 'ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА СЕРДЦА ПРИ '- ДОЗИРОВАННОМ ОГРАНИЧЕНИИ ПЕРВУЗКОННОГО ДАВЛЕНИЯ.

Для решенья вопроса о влиянии иаиенелкй коронарного протока на динамжеу абсолютных значений параметров импеданса были проведены эксперименты на препаратах изолированного сердца крыс. Б экспериментах дозированное снижение перфуаионного давления га 10 мм Hg приводило в умекъаенио коронарного протока lia 1 - S мл/мин., однако достоверна' пгыеиеншг параметров электрического импеданса при зтом не происходило вплоть до полного прекращения перфузии, когда значения Z и R на частоте 1 кГц возрастали на 5 - 10S, a F снизился на 1С,:, изменений со стороны смкостной составляющей при этом не кзйлюдалось. Репор-фуахя приводила' к быстрому восстановлен;® коронарного протока на первых минутах, однако в дальнейшем он прогрессивно скижал-ря. При атом Z и R также монотонно снижались и достигали зна-ненкй па 10 - 15Х вине исходных, a F воврзогал на 10Z.- Злект-ричес.ая емггссть косюзлько возрастала. Корреляционный анализ доказал наличие отрицательной корреляции средней степени ыезду ргранкченкем протока и динамикой Z и R, однако при реперфузии эта корреляция была положительной, что в суьые дало отсутствие достоверной связи меаду динамикой параметров импеданса и изменением (горонарного протока. Результаты корреляционного анализа приведены в таблице 2.

Поскольку при последовательном снижении яерфуагоннох-о давлдШ] и коронарного протока длительность Kût&oro этапа бала

Таблица 2: Корреляционные отнияеккл к зуду коронарным пророком и динамикой параметров импеданса изолированного сердца.

Проток' г С Р

Огранич. - 0,808 р< 0,01 - 0,783 р< 0,01 + 0,644 р< 0,05 ' + 0,883 р< 0,01

Реперфуз. + 0,653 р,,0,05 + 0,530 р< 0,05 + 0,195 - 0,627 р< 0,05

Результ. - 0,483 - 0,474 + 0,148 + 0,505

Таблица 3: Корреляционные отношения между коронарным протоком и параметрами сократимости и кмпедансограммы изолированного серДпа.

1 кГц Проток Р йРМЬ -с)Р/с11

Проток ■¥ 0,763 р< 0,01 + 0,827 р< 0,01 + 0,448

К + 0,563 р< 0,05 + 0,880 р<0,001

¿й/сИ + 0,673 р< 0,05 + 0,969 р<0,001

+ 0,326 + 0,882 р<0,001

незначительной для развития гааемических изменений в миокарде, следовательно параметры импеданса могли изменяться этолькс под действием изменений коронарного протока. При атем, как показали результаты экспериментов, лишь полное прекращение протока приводило к некоторому увеличению 7. и К и снижению Г, что в результате привело к получению достаточно высокой корреляции. При реперфузия, несмотря на снижение коронарного протока ак-! тивная составляюцдя импеданса на частоте 1 .кГц такте снижалась, что, при анализе эквивалентной электрической схемы ютло быть обуслозгеко только развитием реперфузионного внеклеточного отё;са, приведшего к значительному снижению внеклеточного, сопротивления при относительно неизменном внутриклеточном сопротивлений. Отсутствие значительных изменен;;:» со стороны электрической емкости, а также достаточно хорошее восстановление сократительной функции миокарда при репрфуэии не давало оснований предполагать наличие значительны;-; повреждений мембранных компонентов кардиомиоцитов.

При анализе результатов не отвергается влияние резких изменений коронарного протока при иеэкии и реперфузии на начальные изменения параметров импеданса, одна;» подчеркивается, что в большей степени эти изменения отра-йэаг реакцию миокарда на ишеыическое и реперфузионное воздействия. Также, делается еы-вод о том, что параметром, наиболее чувствительным к изменениям коронарного протока является фазоЕый угол.

ДЕЙСТВИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ КОРОНАРНОГО ПРОТОКА И РЕПЕРФУЗИИ НА

{ТАРА.\ЕТРЫ СОКРАТИМОСТИ СЕРДЦА И ИШЕДАЬСОГРЛМШ.

Особое внимание в этой серии экспериментов уделялось изучению связи и&иенений параметров сократимости сердцз и ииле-дансограммы при ограничении корскарнонго протока и реперфузии. Для исключения ишемаческого и реперфузионного повреждения кио-1арда во время эгазперимента, длительность каждого этапа ограничения протока составляла ■ 2 мм;:/ты, после чего проводилась 1В-мшутная реперфуаияэ, достаточная для адаптации сердца. Пра;сткчески во всех экспериментах отмечалось больвое сходство формы кривой сократимости сердца и тшедалсограимы, а такгс- нх первых производных. Огрзгшченне коронарного протока

приводило к эквивалентному снижению амплитуда сократимости сердца и восстановлению ее при реперфузии. Аналогичные изменения наблюдались и со стороны имледансограммы, в результате корреляция между амплитудами кривых сократимости и имледансограммы, равно как и между их производными Оыла очень высокой. Результаты рассчетов приведены в таблице 3.

Из приведённых данных видно, что существует достаточно высокая корреляция между изменениями коронарного протока и па-раетрами имледансограммы, однако трудно предположить наличие прямой связи между ними. С другой стороны связь параметров им-педансограммы и кровотока достаточно очевидна и подтверждается экспериментально. Вместе с тем следует учитывать, что и зта связь не может Сыть полной вследствие того, что импедансограм-ма отражает, по видимому, состояние локальной сократимости участка миокарда, заключенного между электродами, что достаточно хорошо подтверждается разультатами экспериментов на моделях локальной ишемии и реперфузии.

На основании полученных результатов делается вывод о том, что параметры имледансограммы изолированного сердца практически идентичны параметрам его сократимости, и могут использоваться в качестве показателя локальной сократимости участка миокарда.

■ ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ ИМПЕДАНСА ПРИ ТОТАЛЬНОЙ ИШЕМИ •

В УСЛОВИЯХ КАРДИОПЛЕГИЧЕСКОЯ ЗАЩИТЫ СЕРДЦА.

Для оценки динамики параметров импеданса в условиях комбинированного действия кардиопротекторных средств и возможности использования метода, кек средства контроля кптраопера-циснного состояния сердца была проведена серия экспериментов на кроликах, в которой моделировалась фэрмакохолодоват карди- ■ оплегическая_защита сердца. В экспериментах отмечалось, что снижение температуры миокарда приводило к некоторому повышению 1, !? и снижению емкости, однако введение кардиоплегического раствора нивелировало это поЕЫзен::я, в результате чего параметру импеданса на первой минуте кардсллегической остановки мало отличались от исходных. В дальнейшем на протяжении:! эксперимента происходило мокотонпсэ увеличение 1 к Я из всех

частотах, однгиаэ настолько медленное, что вплоть до 40 минуты эксперимента достоверного их отличия от исходных не отмечалось. После 40 »•мнут нарастание г и К Сыло более интенсивные и на 60 минуте они достоверно отличались от исходных на 40 -КИЕ. Достоверно возрастал;; и отношения 2(1 кГц) / 2(100 кГц) и К(1 КГц) / И (100 кГц). Фазовый угод на частотах 0,1 и 1 кГц монотонно снижался до 40 минуты эксперимента, а б дальнейшем стабилизировался, оставаясь ниже исходного на 18Х (р< 0,05). Емкостная составляющая Хс достоверно не изменялась, одна!со расчетная емкость монотонно снижалась на протяжении всего Е.чоперимента, отличаясь от исходной к концу эксперимента ка 432 (р< 0,01). На высоких частотах значительных изменений параметров импеданса не наблюдалось. Контроль эпикардиальной электрограшы показал отсутствие спонтанной электрической ак- • тивности сердца на протяжении всего злзкеримевта. Незначительная контрактура сердца регистрировалась после 50 минуты.

Таким образом, использование кардиопдепиеской защиты сердца приводило к задержке роста полного сопртивления и активной составляющей и к менее выраженному изменению параметров -импеданса в целом. Отмечается эффективность использования метода регистрации импеданса в сравнении с использованными средствами контроля.

Правильная интерпретация результатов эксперимента доота-точно сложна вследствие наличия многих факторов, способных самостоятельно воздействовать на абсолютные значения параметров импеданса. К н»м, презде всего, откосятся действие пониженной ?§ыператури и кзСлтвд. кардиоплегического раствора в миокарде, который сам по себе обладает.достаточно хорошей адектропровод-ностью. Очевидно,, что в, ходе эксперимента эт>: факторы могут контролироваться и поддерживаться на достаточно стабильном уровне, иоклячаощеы внесение ожбок в полученные результаты, однако в условиях кардиохирургнческик операций он« должны учитываться и соответствующем обращай корректироваться. Однако, использование метода регистрации народу с другша средствами кнт^зиперациошюго контроля состояния ци;; карда позволит получить важную дополкительиув кнфориацко о протекании ияе«ическс-го процесса и эффективности ¡¡сжшьауеетк средств .защиты.

ДЕЙСТВИЕ изоптанд НА ДИНАМИКУ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА СЕРДЦА ПРИ ТОТАЛЬНОЙ НОРМОТЕРМИЧЕСКОЙ ИШЕМИИ. • Эксперименты проведены с целью изучения возможности использования %метода для оценки эффективности противоишеми-ческого действия отдельных фармакологических препаратов. Использовалась модель тотальной нормотермической ишемии изоли' рованного сердца,_ которой предшествовала 10-минутная перфузия сердца раствором изоптина (10 моль),

Ю-минутная перфузия раствором изоптина приводила к снижению Z(1 кГц) и R(1 кГц) на 9Z и 122 соответственно (р< 0,05 в обоих случаях), при этом на частоте 100 кГц изменения этих параметров были значительно менее выражены. ФааоЕЫЙ угол на частоте 1 кГц увеличился на Ш (р< 0,05) а на остальных частотах достоверно не изменился. Электрическая емкость также достоверно не изменилась. Изменения кбронарного протока и сократимости сердца были незначительны. После прекращения коронарного протока начальные изменения параметров импеданса были отмечены на 12 + 2 минуте, хотя F(1 КГц) в течение этого периода монотонно снижался, а первые признаки ишемической контрактуры -.на 17 + 2 минуте. К этому времени на частоте 1 кГц значения Z и R возросли на 77. и 10Z соответственно, фазовый угол снизился на 13Z (р< 0,05), а электрическая емкость - на 172 (Р< 0,01).

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что перфузия изолированного сердца раствором изоптина приводит к изменениям параметров импеданса, характерным для увеличэнка внеклеточной жидкости в миокарде. На эквивалентной электрической схеме происходило снижение Re при неизменных С и R1. Вместе с тем заметного кардиопротекторкого действия изоптина в экспериментах не отмечалось. Наоборот, при сравнении полученных результатов' с контрольной серией наблюдалось некоторое снижение латентных периодов импеданса и контрактуры, однако интенсивность динамики параметров импеданса, особенно Z и R была в этом, случае заметно ниже.

Из полученных результатов видно, йнто использование метода измерения параметров электрического икотеданса седца может использоваться в экспериментальных условиях для оценки карди-отропного действия фармакологических препаратов и позволяет

получить информацию как о непосредственном действии препарата на миокард, так и о ?го кардиопротекторном эффекте.

ВЫВОДЫ.

1. При тотальной иормотермической ишемии существует связь между динамикой пассивных электрических свойств сердца и основными параметрами, характеризующими развитие его ишемическо-го повреждения: снижением концентрации высокознергетических фосфатов, .накоплением лактата, гистохимическими и электронно- микроскопическими признаками ишеыического повреждения миокарда, развитием ишемической контрактуры и постииемическим восстановлением сократительной функции сердца.

2. Средние значения параметров импеданса сердца начинает изменяться уже иа первых минутах тотальной нормотермической ишемии и предшествуют развитию ультраструктурных изменений и контрактуры. При атом происходит возрастание полного сопротивления, его активной и емкостной составляющих, снижение электрической емкости и фазового угла на частотах до 5 кГц и увеличение фазового угла на частотах выше 6 кГц. Г/ри кратковременном дозированном снижении коронарного протока связь между его динамикой и изменением средних значений параметров импеданса сердца отсутствует.

3. Использование средств противоишемической заациы сердца во время тотальной ишемии приводит к замедлению изменений его пассивных электрических свойств и снижению их выраженности.

vi. Выраженность изменений параметров импеданса возрастает в области частот до 5 кГц. Снижение электрической емкости миокарда на частоте 1 кГц является наиболее чувствительным, а увеличение отношения активных составляющих импеданса на частотах 1 и 100 кГц - наиболее помехоустойчивым признаком ишемического и реперфуаионного повреждения сердца.

Б. Изменения систолических колебаний низкочастотной (1 -6 кГц) активной составляющей 'электрического импеданса коррелирует с динамикой силы сокращений сердца.

б. Измерение параметров электрического импеданса сердца макет Оить использовано для оценки его ишемического к реперфуаионного повреждения и сократительной функции.