Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Вегетативная регуляция сердечного ритма при нормальном и повышенном уровне артериального давления у крыс

На правах рукописи

КОРОЛЕВ Игорь Борисович

ВЕГЕТАТИВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ПРИ НОРМАЛЬНОМ И ПОВЫШЕННОМ УРОВНЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ У КРЫС (экспериментальное исследование)

14.03.03 - патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

г5СЕН 2014

Санкт-Петербург 2014

005552672

005552672

Работа выполнена во Владивостокском филиале Федерального государственного бюджетного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук - Научно исследовательском институте медицинской климатологии и восстановительного лечения

Научный руководитель:

доктор медицинских наук доцент Котельников Владимир Николаевич Официальные оппоненты: Васильев Андрей Глебович

доктор медицинских наук профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава России;

Николаев Валентин Иванович

доктор медицинских наук профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии ГБОУ ВПО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова Минздрава России.

Ведущая организация:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита диссертации состоится «23» декабря 2014 г. в 10.00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 215.002.03 на базе ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ (194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке и на сайте ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ (http://www.vmeda.org).

Автореферат разослан « I¿О »

2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор

Дергунов Анатолий Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Внимание доказательной медицины все больше привлекают маркеры, вызывающие нарушения вегетативной нервной системы при различных патологических состояниях организма (Агаджанян H.A., Батоцыренова Т.Е., 2007; Кузнецов A.A., 2010). Ведущие ученые считают, что изучение вегетативной регуляции сердца по данным вариабельности ритма сердца (ВРС) может стать ключом к пониманию особенностей формирования и динамики процессов, инициирующих различные заболевания внутренних органов (Глухова Т.В.,2006; Кага-vidis М.К., 2007).

Современный математический анализ ВРС, кроме вариационной пульсометрии, включает корреляционный, автокорреляционный и спектральный анализы кардиоритмограмм (Баевский P.M., 2001). Такой комплексный подход позволяет извлекать из обычной электрокардиограммы не только информацию о частоте сердечных сокращений, но и важные сведения о внутренней организации динамичных рядов кардиоинтервалов, степени их энтропии, особенностях волновой структуры и состоянии отдельных звеньев вегетативной регуляции (Goto Y.A., 2007; Миронова Т.Ф., 2010). Сегодня анализ ВРС позволяет оценить влияние на миокард гуморального и рефлекторного каналов вегетативной нервной системы, вести мониторинг текущего гомеостаза организма и его адаптационных резервов, дать прогноз не только в донозологическом периоде, но и при возникновении заболевания (Eller N.H., 2007; Наумова В.В., 2009). К сожалению, данные, характеризующие вариабельность сердечного ритма в экспериментальных исследованиях, особенно на крысах, представлены лишь в единичных сообщениях (Дворников A.B., Мухина И.В., Крылов В.Н., 2003; Кузнецов A.A., 2010). А между тем, накопление подобной информации может стать ключом к пониманию особенностей формирования и развития процессов, инициирующих различные заболевания внутренних органов. Безусловно, эмпирическое исследование существенно расширяет возможности диагностического поиска в клинике и позволяет оптимизировать методы коррекции циркуляторного гомеостаза (Подпалов В.П., 2006; Chan H.L., 2007; Курьянова Е.В., 2010).

Степень разработанности темы исследования. Среди методов выявления вегетативной дисфункции при формировании артериальной гипер-тензии (АГ) особое место занимает анализ ВРС по закономерным изменениям длительности RR-интервалов (Попов В. В., Фрицше JI.H., 2006; Shiba М., 2007). При этом ВРС рассматривается не только как показатель функции синусового узла, но в большей степени как интегральный показатель состояния многих систем обеспечения гомеостаза (Udupa К., 2007; Katz L.F., 2007; Миронова Т.Ф., 2010). Известно, что при АГ отмечаются явные признаки недостаточного сегментарного парасимпатического и симпатического контроля синусового ритма с повышением роли центральных сим-

пато-адреналовых влияний (Горбунов В.В., 2001; Сальников Е.В., 2009). Вегетативная дисфункция блокирует механизм поддержания адекватности периферического сопротивления и сердечного выброса, что является триггером повышения уровня артериального давления (АД) (Юрчен-ко С.А., 2010; Mashin V.A., 2007).

Регистрация ВРС позволяет оценить состояние различных звеньев нейрогуморальной регуляции при повышенном АД. Высокая чувствительность этого методического подхода к изменениям функционального состояния организма, которые невозможно выявить другими лабораторно-инструментальными методами, привлекает современных исследователей (Алексеев A.B., Кузнецов А.Н., Филоненко Г.С., 2006). При этом изучение патогенетических и саногенетических аспектов повышения АД традиционно проводится с использованием экспериментальных моделей со стойким повышением уровня АД, сходным с его изменением у человека (Allen J.J., Chambers A.S., Towers D.N., 2007). Однако в каждой из известных моделей АГ, как правило, за основу берется только один фактор инициации роста АД. Узкоспециализированное моделирование АГ затрудняет объективный анализ изменений сердечнососудистой системы применительно к реальным формам АГ (Жидких Б.Д., 2009).

В клинических условиях эксперты ВОЗ рекомендуют проводить комплексную оценку ряда факторов, позволяющую объективно осуществлять стратификацию риска, прогнозируя течение АГ и эффективность ее лечения. Следовательно, для корректного изучения механизмов формирования повышенного уровня АД исследователям требуется мультифакторная модель развития АГ (Черемных H.A., 2008; Jindal R.D., Keshavan M.S., 2007).

Анализ ВРС бесспорно является объективным и адекватным способом оценки функционального состояния и адаптационных возможностей организма в норме и при патологии: возможности применения новых подходов математического анализа ВРС достаточно широки (Подпалов В.П., 2006). Однако проведение экспериментов для изучения состояния вегетативной нервной системы требует стандартизации оценки ВРС и разработки новых подходов в использовании фармакологических тестов с учетом современных достижений науки и техники (Рябыкина Г.В., 2008; Gamelin F.X., 2007).

В связи с этим и было предпринято исследование, направленное на изучение состояния вегетативной нервной системы у крыс с нормальным и повышенным уровнями артериального давления.

Цель исследования - Изучить вегетативную регуляцию сердечного ритма и провести сравнительный анализ её структуры у крыс с нормальным и повышенным уровнем артериального давления.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи исследования: 1) Изучить исходное состояние вегетативной нервной системы у крыс с нормальным уровнем артериального давления и его изменения при бло-

каде парасимпатического отдела холинолитиком и симпатического отдела — неселективным ß-адреноблокатором.

2) Разработать модель экспериментальной артериальной гипертензии у крыс, адаптированную для изучения вегетативной регуляции сердечного ритма.

3) Оценить вегетативную регуляцию ритма сердца у крыс с повышенным уровнем артериального давления и исследовать ее изменения при блокаде парасимпатического или симпатического отделов вегетативной нервной системы.

Научная новизна исследования. Выявлена инверсия чувствительности парасимпатического и симпатического отделов вегетативной нервной системы у крыс в зависимости от уровня артериального давления. При нормотензии на фоне эйтонии вегетативная регуляция сердца более чувствительна к снижению холинергической, чем адренергической активности вегетативного аппарата. У животных с повышенным уровнем артериального давления регистрируются преимущественно симпатикотония и недостаточность нейрогуморальной авторегуляции миокарда на фоне централизации управления работой сердца с выраженными флуктуациями ад-ренергического компонента.

Теоретическая и практическая значимость исследования. Полученные результаты расширяют представления о закономерностях функционирования вегетативной регуляции сердца при различных уровнях артериального давления.

Разработаны и предложены критерии проведения фармакологических тестов для оценки функционального состояния вегетативной нервной системы у крыс, позволяющие установить тип и чувствительность вегетативной регуляции сердечного ритма у животных с нормальным уровнем артериального давления.

По материалам диссертации получен патент РФ «Способ моделирования кардивазоренальной артериальной гипертензии у крыс» № 2327228; от 20.06.2008 г. Разработанная модель отличается от существующих аналогов простотой исполнения, высокой воспроизводимостью, отсутствием летального исхода экспериментальных животных, небольшим периодом развития стойкой артериальной гипертензии, использованием наиболее доступного биологического вида крыс.

Работа выполнена при поддержке грантами: ДВО РАН Об - II - СМ -05 - 003; ДВО РАН 05 - II - СМ - 05 - 004; РАМН по разделу 0111 «Фундаментальные исследования» целевой статьи 060 «Поддержка государственных научных академий и их отделений, осуществляющих фундаментальные исследования», вид расходов 327 «Обеспечение деятельности подведомственных учреждений»; РАН 16-11-91 - 35.

Методология и методы исследования. Диссертационное исследование состояло из подготовительной и экспериментальной частей. В ходе

подготовительного этапа проведен анализ отечественной и зарубежной литературы по данной тематике. В процессе эксперимента при изучении исходного состояния вегетативной нервной системы у крыс с нормальным уровнем артериального давления удалось установить точные значения диапазона ВРС для данной категории животных. Затем была создана муль-тифакторная модель АГ у животных опытной группы, учитывающая комплекс патологических факторов, инициирующих каскад кардиовазоре-нальных нарушений и приводящих к развитию стойкого повышения АД. В заключительной части работы была дана интегральная оценка изменений вегетативной регуляции сердца и проведен дискретный анализ состояния каждого отдела вегетативной нервной системы у гипертензивных крыс.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в научно-исследовательскую деятельность Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН (акт внедрения б\н от 20.02.2008).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для нормотензивных крыс характерна эйтоническая вегетативная регуляция ритма сердца, которая более чувствительна к снижению активности парасимпатического, чем симпатического отдела вегетативной нервной системы.

2. Оригинальная экспериментальная модель артериальной гипер-тензии у крыс инициирует усиление адренергической активности вегетативной нервной системы. При этом достоверно сокращается вариабельность ритма сердца, нарушаются вегетативное равновесие и адекватность процессов регуляции, усиливается напряжение регуляторных систем подкорковых центров, ингибируется автономный контур регуляции ритма сердца.

3. Изменения вариабельности ритма сердца у крыс при проведении фармакологических проб свидетельствуют о своеобразии ответов вегетативной нервной системы при повышенном уровне артериального давления по сравнению с нормотензией: количественно более выражены реакции симпатического отдела на введение р-адреноблокатора по сравнению с парасимпатическим ответом на холинолитик.

Личный вклад автора. Личное участие автора диссертационной работы заключалось в подборе, критическом анализе и систематизации литературы, формировании групп животных для обследования. Автор участвовал в разработке и подготовке новой модели экспериментальной артериальной гипертензии для патентования (Патент РФ № 2327228; от 20.06.2008). Проведены статистическая обработка и анализ полученных результатов; усовершенствована методика проведения фармакологических проб для оценки вегетативной регуляции сердца (Рационализаторское предложение ВГМУ № 2685 от 16.02.2007).

Апробация материалов диссертации. Материалы диссертации отражены в 10 работах, опубликованных в открытой печати, из них 4 - в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Результаты исследований представлены на VII международной конференции «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2006); третьем международном Тихоокеанском конгрессе по традиционной медицине (Владивосток, 2007); научно-практической конференции «Проблемы профилактики, лечения и восстановительной терапии кардиореспираторной патологии» (Владивосток, 2007); научной сессии общего собрания ДВО РАН «Фундаментальные исследования в интересах биомедицины на Дальнем Востоке» (Владивосток, 2008); на X международном конгрессе «Здоровье и образование в XXI веке. Инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009); на XII Тихоокеанской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Владивосток, 2011).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста компьютерного набора. Она содержит введение, три главы с описанием исследований, заключение, выводы и практические рекомендации, приложение. Текст иллюстрирован 22 таблицами и 17 рисунками. Список цитируемой литературы включает 245 первоисточников, в том числе 113 отечественных и 132 зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования.

В эксперименте использовано 50 крыс-самцов линии Wistar. Эксперименты проведены в соответствии с этическими нормами и рекомендациями по гуманизации работы с лабораторными животными, отраженными в Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Страсбург, 1985). Проведенное исследование одобрено на заседании комитета по биомедицинской этике научно-исследовательского института медицинской климатологии и восстановительного лечения Владивостокского филиала Федерального государственного бюджетного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (протокол № 6 от 06.11.2007 г.)

Этапы экспериментального исследования. На первом этапе исследования определяли параметры пульсометрии временных и спектральных показателей ритма сердца, выявляли изменения в системе вегетативной регуляции сердечного ритма у крыс с нормальным уровнем АД при блокаде парасимпатической активности холинолитиком атропином и при блокаде симпатической активности неселективным Р-адреноблокатором пропрано-лолом. Для этого из общего числа животных выделяли контрольную группу из 10 особей без проведения тестовой нагрузки и опытную группу из 40 особей для проведения тестовой нагрузки. Провели анализ 450 электрокардиограмм.

На втором этапе - моделирование кардиовазоренальной гипертензии — животные были разделены на две группы: в контрольную группу вошли

10 крыс, содержащиеся на полусинтетическом рационе с нормальным электролитным балансом; в опытную - 40 крыс, содержащиеся на полусинтетическом рационе с патологическим балансом электролитов. Проведено и проанализировано 250 измерений АД.

На третьем этапе в процессе изучения показателей пульсометрии, временного и спектрального анализа сердечного ритма были выявлены изменения в системе вегетативной регуляции сердечного ритма у крыс с повышенным уровнем АД при блокаде парасимпатической активности холи-нолитиком и симпатической активности р-адреноблокатором.

Для этого экспериментальных животных разделили на 3 группы. Первая группа включала 10 интактных крыс с нормальным уровнем артериального давления для контроля вариабельности ритма сердца у нормо-тензивных крыс. Вторая (контрольная) — 10 крыс с повышенным уровнем артериального давления без проведения тестовой нагрузки. Третья (опытная) — 30 крыс с повышенным уровнем АД для проведения тестовой нагрузки. Проанализировано 420 электрокардиограмм.

Неинвазивное измерение артериального давления у крыс. Для неин-вазивного измерения АД был использован анализатор результатов мониторинга артериального давления у крыс модели МЬ и/4 С501 (Мес1ЬаЬ, Китай). Животное помещали в специальный контейнер-фиксатор, на основание хвоста одевали окклюзионную манжету, ниже, на хвостовой артерии, фиксировали пьезоэлектрический датчик. Запись АД проводили в течение 2-х минут. Анализировали систолическое, диастолическое АД и частоту сердечных сокращений.

Неинвазивное исследование сердечного ритма у крыс. Измерение ВРС выполняли при помощи ветеринарного электрокардиографа Поли-Спектр-8/В (НейроСофт, Россия). Запись проводили по трем стандартным отведениям. Продолжительность записи составляла 1 минуту в положении животного на правом боку. Перед проведением измерений была проведена иммобилизация животных легким эфирным наркозом 1-ой степени в течение 3-х минут. Анализу подвергали участок ЭКГ, содержащий не менее 100 кардиоциклов. Запись и обработку полученных данных проводили на персональном компьютере с использованием программного модуля Поли-Спектр-Анапиз/В».

Вегетативную регуляцию сердца оценивали по общей вариабельности в соответствии с временными показателями вариационной пульсометрии по Р.М. Баевскому (2000). Определяли моду (Мо) как показатель состояния гуморального канала регуляции ритма сердца; вариационный размах (ВР) и вегетативный показатель ритма (ВПР), которые отражали влияния парасимпатического отдела ВНС; амплитуду моды (АМо), характеризующую симпатическую активность; индекс вегетативного равновесия (ИВР), выражающий соотношение симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Кроме этого рассматривали показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР), отражающий соответствие активности симпатиче-

ского отдела ВНС и ведущего уровня функционирования синоатриального узла, а также индекс напряжения (ИН), определяющий степень централизации управления водителем ритма первого порядка.

Временной анализ вариабельности сердечного ритма проводили по стандартам Европейского кардиологического и Североамериканского электрофизиологического обществ (2007). Определяли коэффициент вариабельности (CV), характеризующий симпатическую активность; стандартное отклонение временного ряда кардиоинтервалов (SDNN), отражающее общий тонус автономной нервной системы; квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных пар RR-интервалов (RMSSD), характеризующий активность звена парасимпатической регуляции; среднюю длительность средних интервалов RR (RRNN), являющуюся показателем состояния гуморального канала регуляции ритма сердца; процент от общего количества последовательных пар интервалов, различающихся более чем на 5 мс (pNN5 %), полученных за весь период записи, этот показатель характеризует общий тонус парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.

Спектральный анализ вариабельности ряда RR-интервалов у крыс проводили на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье с использованием всех точек без сглаживания. Оценивали следующие показатели (Дворников, 2003): общую мощность спектра колебаний сердечного ритма (TP, 0,003-2,5 Гц); мощность высокочастотной составляющей (HF, 0,782,5 Гц); мощность в диапазоне низких частот (LF, 0,195-0,74 Гц) и их нормированные значения (LF, п.ц. и HF, n.u.); мощность в диапазоне очень низких частот (VLF, 0,003-0,195 Гц). Кроме того определяли симпатико-парасимпатическое взаимодействие (LF/HF), характеризующееся отношением низких (LF) и высоких частот (HF) спектра.

Фармакологическое тестирование. Тестирование вегетативного аппарата сердца крыс осуществлялось последовательной блокадой парасимпатической активности введением холинолитика — 0,1 % раствора атропина сульфата в дозе 0,5 мг/кг подкожно, и блокадой симпатического отдела вегетативной нервной системы неселективным p-адреноблокатором -0,25 % раствором пропранолола в дозе 0,5 мг/кг подкожно. В контрольных сериях применялось равное количество физиологического раствора.

Статистическая обработка. Статистический анализ выполнен при помощи программ Microsoft Office Excel 2007, Statistica v 8.0 (StatSoft, США). Данные, полученные в исследовании, обобщались и представлялись путем вычисления среднего значения и его ошибки (М±гп). Определение нормальности выборок проводили путем проведения теста Шапиро — Уилкса. Распределение считали нормальным при р > 0,05. Достоверность разницы показателей, полученных в группах сравнения, определяли с помощью I-теста Стьюдента для выборок с нормальным распределением и теста Крускала — Уоллиса, U-теста Манна - Уитни для выборок с распределением,

отличавшимся от нормального. Корреляционный анализ проводился путем вычисления коэффициента корреляции Спирмена. В исследовании был принят критический уровень достоверности 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение.

Эксперимент позволил выявить особенности, характерные для ВРС у крыс линии Wistar. К таким особенностям относится чувствительность показателей ССС как индикатора адаптационных реакций всего организма.

При статистическом анализе полученных показателей ВРС установлены три основных варианта вегетативной регуляции сердца у крыс с нормальным уровнем артериального давления:

-основная масса выборки (83,6±5,2%) была представлена сбалансированным нормотоническим состоянием вегетативной регуляцией, которая по величине вегетативного тонуса принята за вегетативное равновесие — эйтонию;

—два смежных варианта вегетативной регуляции сердца расценивались как физиологические отклонения и в общей сложности составили 16,4±2,5 %. Из них «незначительная симпатикотония» отмечалась в 10,7±2,3 % измерений, доля «незначительной ваготонии» с повышенной активностью парасимпатической регуляции зарегистрирована в 5,8±1,4 % измерений. На основе типологических особенностей тонических составляющих ритма сердца определены числовые диапазоны, характеризующие вегетативную физиологическую регуляцию сердца у нормотензивных крыс.

Проведенное исследование позволило установить преобладающий тип вегетативной регуляции сердца у крыс. Нормированное распределение показателей ВРС у здоровых крыс, или «контроль», использовано в качестве исходного уровня при сравнительной оценке. Для изучения изменений ВНС у крыс с нормальным уровнем АД при блокаде парасимпатического отдела холинолитиком атропином и симпатического отдела неселективным p-адреноблокатором пропранололом были выполнены фармакологические тесты, избирательно блокирующие активность отделов вегетативной нервной системы.

Блокада парасимпатического отдела у крыс сопровождалась повышением частоты сердечных сокращений (ЧСС) на 13,4 % и снижением активности гуморального канала регуляции ритма сердца — моды (Mo) — на 7,1 %. Одновременно введение атропина увеличивало вегетативный показатель ритма (ВПР) в 2,2 раза (р< 0,001) и сокращало вариационный размах (BP) на 40,0 %, что соответствует ослаблению влияния парасимпатического звена. При этом введение холинолитика крысам увеличивает амплитуду моды (АМо) на 4,7 % (р< 0,001) и показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР) на 7,9 % (р < 0,05). По данным временного анализа сердечного ритма блокада парасимпатической активности наряду с ингибиро-ванием гуморального канала регуляции (RRNN) на 4,2 % сопровождалась снижением адаптивной возможности по коэффициенту вариабельности

(СУ) в 2,2 раза (р< 0,01). При этом наблюдалось уменьшение вариабельности длины волн в стандартном отклонении (50Ы1М) в 2,8 раза и КМЗББ в 2,5 раза, а рТчП\15 в 5,9 раза (во всех случаях р< 0,001), что подтверждало угнетение парасимпатической активности (табл. 1).

Таблица 1

Показатели вариабельности сердечного ритма при фармакологиче-

ских тестах у нормотензивных крыс (М±т)

показатель оценка состояния вегетативной нервной системы

до проведения фармакологического теста после введения атропина после введения пропранолола

ЧСС, уд/мин 395,21±8,95 457,62±9,41** 331,34±6,42*

Мо, с 0,14±0,01 0,13±0,01 0,19±0,01*

АМо, % 93,22±2,14 97,87±0,12*** 92,71±2,13*

ВР, с 0,15±0,01 0,09±0,01* 0,66±0,05***

ИВР, у.е. 2111,31±81,13 4097,12±95,34*** 1857,25±47,13*

ПАПР, у.е. 676,14±13,14 734,11±14,85* 535,34±11,81***

ВПР, у.е. 154,41±5,33 345,32±9,66*** 136,47±8,22*

ИН, у.е. 7692,18±251,42 14629,14±427,26*** 6667,14±186,31*

ШШ!4}, мс 40,16±3,09 134,21±3,38* 183,03±4,82***

мс 56,34±2,12 20,23±1,44*** 71,01±2,16**

тББО, мс 70,62±2,04 28,24±1,67* 84,11±3,06

рЫЫ5, % 1,31±0,04 0,22±0,01*** 8,47±1,26**

СУ, % 32,02±0,17 14,87±0,08** 38,52±0,21*

ТР, мс2 240,19±7,33 238,96±6,91* 323,55±8,74**

УЬР, мс2 14,32±0,68 7,51±0,29* 16,81±1,13

ЬР, мс' 108,21±1.65 213,43±2,15*** 92,24±1,п***

Ш\ мс2 117,46±2,32 102,61±1,81** 129,91±1,91 * *

ЬР/НБ 0,92±0,07 2,08±0,34*** 0,71±0,04***

Примечание: в этой и последующих таблицах достоверность различий * — р < 0,05; ** _ р < 0,01;*** - р < 0,001; Мо - мода; АМо - амплитуда моды; ВР - вариационный размах; ВПР - вегетативный показатель ритма; ИВР - индекс вегетативного равновесия; ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции; ИН — индекс напряжения; ККЫЫ — средняя длительность средних интервалов ИЛ; СУ - коэффициент вариабельности; SDNN - стандартное отклонение всех NN интервалов; - квадратный корень из суммы

квадратов разностей величин последовательных пар ЯЯ-интервалов; рЬГЫ5 % от общего количества последовательных пар интервалов, различающихся более чем на 5 мс, полученных за весь период записи; ТР - общая мощность спектра колебаний сердечного ритма; НИ — мощность высокочастотной составляющей спектра; 1.Р - мощность в диапазоне низких частот; - мощность в диапазоне очень низких частот; 1_Р/НР - отношение спектральной мощности сердечного ритма в диапазоне низких ЬТ и высоких НБ частот.

При спектральном анализе обнаружено, что под влиянием атропино-вого теста у крыс зарегистрировано достоверное снижение общей мощности (ТР) колебаний кардиоритма. При этом мощность спектра низких частот (ЬР) увеличивалась в 2,0 раза, а показатель соотношения низких и высоких частот (ЪР/НР) в 2,3 раза (в обоих случаях р< 0,001), величина очень низких частот (УЬБ) и высоких частот (№) снижалась в 1,9 и 1,6 раза соответственно (в обоих случаях р < 0,01), что свидетельствует о постнагрузочном энергетическом дефиците вегетативного аппарата.

Таким образом, при введении холинолитика происходит быстрая мобилизация функционального резерва вегетативной нервной системы и отмечается выраженное напряжение регуляторных систем, что вовлекает в процесс регуляции сердечного ритма надсегментарный уровень и ингиби-рует активность автономного контура.

Введение р-адреноблокатора сопровождалось достоверным замедлением ЧСС на 16,4 % и увеличением моды (Мо) в 1,4 раза, а вариационного размаха (ВР) в 4,4 раза (во всех случаях р< 0,001). Введение пропранолола снижало централизацию управления ритмом сердца путем минимизации соответствия активности симпатического звена вегетативной нервной системы и пейсмекерной активности синоатриального узла, которая проявлялась в достоверном уменьшении показателя адекватности процессов регуляции (ПАПР) на 20,8 °/о (р< 0,001). Уменьшение вегетативного показателя ритма (ВПР) и индекса вегетативного равновесия (ИВР) на 12,1 % (р< 0,05) указывает на смещение баланса в сторону парасимпатикотонии. Снижение индекса напряжения (ИН) на 12,2 % (р< 0,05) указывает на снижение активности центрального контура регуляции.

При анализе временного ряда выявлено достоверное увеличение КМБЗВ в 1,3 раза, что свидетельствует о преобладании гуморального канала регуляции. Одновременно повышение ЯМЗЗЭ, ЗЕ^Ы почти в 1,3 раза (р< 0,01), коэффициента вариабельности (СУ) в 1,2 раза и рТчПЧ 5 % в 6,5 раза указывает на угнетение симпатической иннервации миокарда.

Сравнительный анализ частотной области при пропранололовом тесте показывает достоверное увеличение общей мощности (ТР) спектра колебаний в 1,4 раза (р<0,01), что указывает на повышение вариабельности сердечного ритма за счет усиления суммарной активности регуляторных систем. Соотношение низких и высоких частот спектра (ЬР/НР) снизилось на 22,8 %, а спектр очень низких частот (УЬР) увеличился на 14,8 %, демонстрируя высокую лабильность вегетативной нервной системы по автономному контуру управления.

Введение пропранолола снижает централизацию управления ритмом сердца путем минимизации соответствия эффективности симпатического звена вегетативной нервной системы и пейсмекерной активности кардио-миоцитов. В диссертационном исследовании выявлена важная характеристика вегетативной регуляции сердца крыс - более выраженные флуктуа-

ции парасимпатических ответов на фармакологические тесты вегетативной регуляции ритма сердца по сравнению с симпатическими. Эта перестройка происходит у крыс оперативно и с высокой результативностью.

Разработка экспериментальной модели артериальной гнпертензии у крыс для изучения вегетативной регуляции сердечного ритма. В эксперименте на крысах линии \Vister путем воздействия патогенных факторов, интегрированных в авторской комплексной кардиовазоренальной модели, было достигнуто стойкое повышение уровня АД. Верификацией развития модели кардиовазоренальной артериальной гипертензии (АГ) у животных экспериментальной группы служило стойкое повышение систолического АД до 156,2±9,6 мм рт. ст. и диастолического АД до 94,6±5,2 мм рт. ст. На рисунке 1 схематично представлено развитие модели._

Полусинтетическая кардиоваэопатогенная ди«та, насыщенная электролитами холестерин -к солевая нагрузка ¿АШ&г+Л всъвъ* Л 96 /л*<гг»гуя н-атрыл} ■+■ »лектролктмыйдисбаланс -ь в/и нмьекцни гидрокортижона ацетата

1 ЗЛ дней | Н£» 13 сутки Солодовой стресс (4®С №Т*Ч*НКЙ 4 ч««ок}

~~ -—------------

1о ям.! --1-1-1->-1-1-----I-1->-с . | ДН. !

Время развития модели (дни)

Рис. 1. Развитие модели артериальной гипертензии

Впервые была получена модель кардиовазоренальной артериальной гипертензии у 40 крыс.

Сравнительный анализ показателей пульсометрии у крыс с повышенным уровнем АД дает возможность выявить значительное количество устойчивых тенденций. Так, ЧСС у опытной группы животных достоверно увеличивается в 1,1 раза (р < 0,05), что стимулирует рефлексогенные зоны, изменяя многие показатели ВРС. Установлено, что у крыс с повышенным уровнем АД происходило уменьшение в 3,5 раза вариационного размаха (ВР) (р< 0,01), ассоциированого с резким ослаблением вагальных влияний на фоне повышения активности симпатического отдела, (табл. 2).

Одновременно индекс вегетативного равновесия (ИВР) достоверно возрастал в 1,3 раза (р< 0,05), подтверждая смещение вегетативного баланса в сторону симпатикотонии Инициированное повышение АД у животных и повышенная функция адренергического отдела сопровождались достоверным приростом показателя адекватности процессов регуляции (ПАПР) на 9,2 % (р< 0,05) и существенным повышением вегетативного показателя ритма (ВПР) - в 1,4 раза (р< 0,05), что свидетельствует о напряжении функциональной активности синоатриального узла и ограничении подвижности автономного контура регуляции. Кроме этого в опытной группе крыс выявлено увеличение индекса напряжения (ИН) в 1,4 раза (р< 0,01) в отличие от

контрольной группы. У крыс с повышенным уровнем АД при временном анализе отмечается снижение всех интегральных показателей: ЯИМИ на 7,2 % (р< 0,01), БЭт в 7,9 раз (р< 0,001), рМ№ в 2,8 раза от исходного уровня, что указывает на вегетативную дисфункцию, возникающую за счет усиления симпатического влияния и включения в регуляцию надсегмен-тарных уровней управления ритмом сердца на фоне подавления его автономного контура управления. При этом уменьшение коэффициента вариабельности (СУ) в 5,8 раза (р< 0,001) ассоциировалось с сокращением адаптационного и функционального резервов вегетативного контроля ритма сердца.

Таблица 2

Показатели вариабельности сердечного ритма у крыс с повышенным

уровнем артериального давления (М±ш)

нормотензивные крысы с повышенным

показатели крысы уровнем АД

контроль (п = 10) опыт (п = 40)

ЧСС, уд / мин 395,21±8,95 434,24±11,92**

Мо, с 0,14±0,01 0,13±0,01

АМо, % 93,22±2,14 96,41±0,21***

BP, с 0,15±0,01 0,05±0,01**

ИВР, у.е. 2111,31±81,13 2699,33±94,26*

ПАПР, у.е. 676,14±13,14 744,41±14,35*

ВПР, у.е. 154,41±5,33 210,44±12,56*

ИН, у.е. 7692,18±251,42 10342,27±320,25**

RRNN, мс 140,16±3,09 130,01±2,43**

SDNN, мс 56,34±2,12 7,12±0,47***

RMSSD, мс 70,62±2,04 11,42±0,54**

pNN5, % 1,31±0,04 0,47±0,02*

CV, % 32,02±0,17 5,51±0,34***

TP, мс2 240,19±7,33 202,58±11,02**

VLF, мс2 14,32±0,68 7,69±0,21*

LF, мс2 108,21±1,65 185,67±2,03***

HF, мс2 117,46±2,32 109,22±2,42*

LF/HF 0,92±0,07 1,71±0,13***

Выявлено, что общая мощность спектра (TP) вариабельности сердечного ритма опытных животных снижается в 1,2 раза (р< 0,01) главным образом за счет HF, при этом LF возрастает в 1,7 раза, a LF/HF в 1,8 раза (в обоих случаях р<0,001), что отражает снижение парасимпатические влияния на ВРС у крыс с повышенным уровнем АД по сравнению с животными контрольной группы.

Таким образом, выявленные изменения показателей ВРС у крыс с

повышенным уровнем АД подтверждают недостаточность нейрогуморальной авторегуляции кровообращения и усиление централизации управления работой сердца. Бесспорно, что чрезмерная централизация управления хронотропной функцией сердца лишает систему подвижности, ограничивает её адаптационные возможности, ведёт к патологическим отклонениям.

При сравнительном анализе вегетотропных эффектов фармакологических тестов у крыс с повышенным и нормальным уровнями АД были получены данные об особенностях состояния каждого звена вегетативной регуляции сердца. Несмотря на то, что вектор вегетативного ответа на введение хо-линолитика у обеих групп животных в целом совпадал, адекватного ответа ВНС на введение атропина у крыс с повышенным уровнем артериального давления не наблюдалось.

Так, величина р№< 5 у гипертензивных крыс уступала исходным значениям в контрольной группе на 25,5 % (р< 0,05), а 80№\[ и СУ в 2,8 раза (р< 0,001) и в 1,2 раза (р< 0,05) соответственно. При анализе спектральных показателей у крыс с повышенным АД отмечались более выраженное падение общей мощности (ТР) спектра ВРС — в 1,7 раза, значительно более слабый прирост ЬР/НР и практически неизменная величина УЫ7 по сравнению с контрольной группой (во всех случаях р< 0,05). В результате предпринятого диссертационного исследования выявлено, что блокада парасимпатических влияний у крыс с повышенным уровнем АД по сравнению с нормотензивными животными инициирует централизацию управления ритмом сердца на фоне повышения напряжения регуляторных систем. При этом выраженность холинолитических эффектов атропина у крыс с повышенным уровнем АД снижена, что связано с исходно избыточной симпатикотонией (табл. 3).

На основании пропранололового теста у крыс с повышенным уровнем АД можно уверенно констатировать изменение всех показателей временного ряда, пульсометрии и спектральных составляющих. Так, при анализе показателей пульсометрии установлено, что введение препарата сопровождается замедлением ЧСС в обеих группах животных. Однако адекватное повышение показателей ВРС и прирост вариационного размаха (ВР) в группе крыс с повышенным уровнем АД отсутствуют. Проведение блокады Р-адренорецепторов вызывает достоверно большее сокращение индекса вегетативного равновесия (ИВР) у животных с повышенным уровнем АД по сравнению с контрольной группой. Одновременно зарегистрированы недостаточная децентрализация управления ритмом сердца по величине ПАПР у крыс с повышенным уровнем АД (на 17,6 %) и выраженное достоверное падение индекса напряжения (ИН) регулярных систем по сравнению с животными контрольной группы (табл. 4).

Таблица 3

Сравнительная характеристика показателей вариабельности сердечного ритма нормотензивных крыс и крыс с повышенным уровнем артери-

ального давления при атропиновом тесте (М±т)

нормотензивные крысы с повышенным

показатели крысы уровнем АД

контроль(п = 10) опыт (п = 30)

ЧСС, уд. / мин 457,62±9,41 479,12±1,09*

Мо, с 0,13±0,01 0,12±0,01

АМо, % 97,87±0,12 97,59±0,28*

ВР, с 0,09±0,01 0,03±0,01

ИВР, у .е. 4097,12±95,34 5746,72±345,12* * *

ПАПР, у.е. 734,11±14,85 798,01±3,64*

ВПР, у.е. 345,32±9,66 322,61±19,41**

ИН, у.е. 14629,14±427,26 16013,31±861,22**

ГИУЧМ, мс 134,21±3,38 124,03±1,04*

БОТО!, мс 20,23±1,44 6,01±0,15*

КМБЗБ, мс 28,24±1,67 10,11±0,31*

рТчГМ5, % 0,22±0,01 0,35±0,03*

СУ, % 14,87±0,08 4,92±0,23

ТР, мс2 238,96±6,91 120,96±12,04*

УЫ% мс2 7,51±0,29 7,54±1,41

1Л7, мс2 213,43±2,15 207,89±1,43***

НБ, мс2 102,61±1,81 105,53±2,11

ЬР/НБ 2,08±0,34 1,97±0,01***

Таким образом, развитие экспериментальной АГ у крыс модулирует усиление адренергической активности ВНС. При этом достоверно сокращается ВРС, нарушается вегетативное равновесие и адекватность процессов регуляции, усиливается напряжение регуляторных систем подкорковых центров, ингибируется автономный контур регуляции ритма. У крыс с повышенным уровнем АД обнаружено преобладание симпатических влияний, а показатель общей мощности ритма сердца снижен незначительно. Проведение фармакологических проб показало выраженную динамику вариабельности сердечного ритма, связанную с чрезмерной активностью симпатического отдела ВНС. Выполнение фармакологических проб существенно расширяет информативность математического анализа изменений ритма сердца для оценки его вегетативной регуляции, которая обладает определенным своеобразием у гипертензивных крыс. Пропранололовый тест является наиболее эффективным при диагностике нарушения вегетативной регуляции сердца. Выявленную при фармакологическом тестиро-

вании вегетативную дисфункцию следует считать своеобразным триггером в патогенезе экспериментальной АГ.

Таблица 4

Сравнительная характеристика показателей вариабельности сердечного ритма нормотензивных крыс и крыс с повышенным уровнем артери-

апьного давления при пропранололовом тесте (М ±т)

нормотензивные крысы с повышенным

показатели крысы уровнем АД

контроль (п —10) опыт (п = 30)

ЧСС, уд. / мин 331,34±6,42 378,13±4,91*

Мо, с 0,19±0,01 0,16±0,01*

АМо, % 92,71±2,13 95,11±0,39*

ВР, с 0,66±0,05 0,13±0,02*

ИВР, у .е. 1857,25±47,13 1497,21±89,78***

ПАПР, у.е. 535,34±11,81 613,41±10,13***

ВПР, у.е. 136,47±8,22 193,67±11,58

ИН, у.е. 6667,14±186,31 6692,31±801,24**

ШШЧ, мс 183,03±4,82 161,11±2,05***

мс 71,01±2,16 10,45±0,53**

КА^Б, мс 84,11±3,06 11,53±0,92

рШ5, % 8,47±1,26 0,58±0,21**

СУ, % 38,52±0,21 16,29±1,98**

ТР, мс2 323,55±8,74 298,93±9,72*

УЬБ, мс2 16,81±1,13 23,67±3,67**

Ы% мс2 92,24±1,11 145,42±0,75***

т% мс2 129,91±1,91 129,84±1,31***

ЬР/Ш 0,71±0,04 1,12±0,07***

ВЫВОДЫ

1. Тонус вегетативной нервной системы у крыс с нормальным уровнем артериального давления характеризуется эитонической направленностью, что свидетельствует о наличии физиологических резервов, обеспечивающих готовность поддержания циркуляторного гомеостаза. На фоне фармакологического тестирования вегетативной регуляции сердца диапазон ответов холинергического отдела преобладает над адренергическим.

2. Сочетание комплекса этиологических факторов и патогенетических механизмов, моделирующих повышение артериального давления, способно инициировать каскад вегетативных и кардиовазоренальных нарушений, формирующих экспериментальную модель стойкой артериальной гипер-тензии у крыс.

3. Повышение уровня артериального давления у крыс линии \Vistar сопровождается патологическими изменениями вариабельности сердечного ритма, которая достоверно отличается от нормотензивных особей. Характерными чертами вегетативной дисфункции у гипертензивных крыс являются повышение активности симпатического отдела и резкая централизация регуляторных систем сердечного ритма по эрготропному типу.

4. У крыс с повышенным уровнем артериального давления Р-адреноблокатор вызывает более выраженное изменение вегетативной регуляции как гуморального канала, так и нервно-рефлекторного аппарата сердца на фоне слабовыраженного ответа на введение холинолитика. У нормотензивных животных амплитуда вегетотропных эффектов фармакологических тестов была противоположная, что свидетельствует о патофизиологических изменениях вегетативного аппарата сердца при артериальной гипертензии.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В экспериментальных работах по исследованию вегетативной регуляции сердца целесообразно использовать предложенную классификацию типов вегетативной регуляции сердца у крыс линии \Vistar с нормальным уровнем артериального давления, так как она охватывает большинство

информативных показателей вариабельности ритма сердца. Предложенная качественная интерпретация показателей на основе дифференциального анализа позволяет выявить доминирующие влияния симпатического или парасимпатического отделов.

2.Для более полной характеристики функционального состояния вегетативной нервной системы рекомендуется проведение комплексного исследования вариабельности ритма сердца по результатам вариационной пульсометрии и спектрального анализа. Это позволит построить дифференцированные модели, отражающие различные аспекты функционирования регуляторных систем организма — характер реагирования на тестовую нагрузку, степень участия высших отделов центральной нервной системы в формировании адаптационных возможностей.

3.Экспериментальную модель артериальной гипертензии, в основе которой лежит сочетание комплекса патологических факторов, рекомендуется использовать в области темпоральных экспериментов для оценки функционального состояния различных отделов вегетативной нервной системы и степени нарушений сердечнососудистой системы, а также для поиска эффективных фармакотерапевтических средств коррекции артериальной гипертензии.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Королев, И.Б. Способ моделирования кардиовазоренальной артериальной гипертензии у крыс / И.Б. Королев, В.Н. Котельников, Б.И. Гель-цер [и др.] // Здоровье и образование в XXI веке : тезисы док. VII междун. научно-практ. конф., г. Москва, 23-26 нояб. 2006 г. - М., 2006. - С. 257258.

2. Гельцер, Б.И. Особенности вегетативной регуляции сердца при артериальной гипертензии у крыс / Б.И. Гельцер, И.Б. Королев, М.В. Ан-тонюк [и др.] // Вестник СПб Г"МА им. И.И. Мечникова. - 2007. - № 1. -С. 143- 147.

3. Патент РФ «Способ моделирования кардивазоренальной артериальной гипертензии у крыс» / Новгородцева Т.П., Антонюк М.В., Котельников В.Н., Королев И.Б., Агафонова И.Г., Караман Ю.К. № 2327228; опубл. 20.06.2008;-23с.

4.Гельцер, Б.И. Экспериментально - функциональная характеристика циркуляторного гомеостаза при артериальной гипертензии / Б.И. Гельцер, В.Н. Котельников, И.Б. Королев [и др.] // Фундаментальные исследования в интересах биомедицины на Дальнем Востоке : [ сб. науч. тр.]. -Владивосток, 2008. - С. 73-80.

5.Королев, И.Б. Сравнительная оценка вариабельности сердечного ритма у нормотензивных крыс линии Wistar и крыс линии OXYS / И.Б. Королев, В.Н. Котельников, И.О. Осипов, // Инновационные технологии в биологии и медицине : мат. X международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» 9-12 декабря 2009 г. - Москва : РУДН, 2009. -С. 664-665.

6.Королев, И.Б. Некоторые аспекты вегетативной дисфункции при экспериментальной артериальной гипертензии у крыс / И.Б. Королев, О.И. Кириллов, В.Н. Котельников // Тихоокеан. мед. журнал. - 2010. - № 1. -С. 18-21.

7. Королев, А.И. Экспериментальная оценка физиологического состояния вегетативной нервной системы / А.И. Королев, И.Б. Королев // Актуальные проблемы экспериментальной, профилактической и клинической медицины : тезисы док. XII Тихоок. науч.- практ. конф. Студент, и молодых ученых. - Владивосток, 14-15 аир. 2011 -Медицина ДВ., 2011. - С. 25-26.

8. Королев И.Б., Котельников В.Н., Осипов И.О. Физиологическая оценка вегетативной регуляции сердца крыс // В мире научных открытий -Красноярск. - 2012. - № 2.3 (26) - С. 43- 56.

9. Королев, И.Б., Котельников В.Н., Подкаура О.В. Влияние повышенного уровня артериального давления на интегративное состояние вегетативной регуляции сердца у крыс / И.Б. Королев, В.Н. Котельников, О.В. Подкаура // В мире научных открытий - 2013. - № 3 (39) - С. 63- 77.

Ю.Королев, И.Б. Сравнительная оценка состояния симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы при повышенном уровне артериального давления у крыс / И.Б. Королев, В.Н. Котельников, И.О. Осипов // Наука и мир. Международный научный журнал -2014. —№ 3 (7)-С. 122-127.

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ АГ - артериальная гипертензия АД - артериальное давление ВНС - вегетативная нервная система ВРС - вариабельности ритма сердца ЧСС - частота сердечных сокращений ЭКГ - электрокардиограмма

Подписано в печать 09.09.14. Формат 60x84/16. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №648 Тип. ВМедА

194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева,6