Изменение ультразвуковых характеристик гемодинамических параметров и функции эндотелия брюшной аорты в эксперименте с длительной блокадой СВ1 рецепторов каннабиноидов

В работе рассматриваются актуальные вопросы изучения механизмов адаптации сердечнососудистой системы к длительному воздействию блокады рецепторов эндоканнабиноидной системы. Исследования выполнены на стодневных крысах, которые обследовались методом ультразвукового сканирования на протяжении десятидневного срока воздействия блокады рецепторов каннабиноидов введением селективного антагониста С1 с центральным и периферическим действием римонабанта гидрохлорида. Было выявлено, что длительная блокада С1 рецепторов каннабиноидов вызывает нарушения гемодинамики, дисфункцию эндотелия и уменьшение внутрипросветного диаметра брюшной аорты и при сохранении ее упруго эластических свойств.

Ключевые слова: рецепторы каннабиноидов, дисфункция эндотелия, брюшная аорта, параметры гемодинамики.

Анотація

У роботі розглядаються актуальні питання вивчення механізмів адаптації серцево-судинної системи до тривалої дії блокади рецепторів ендоканабіноїдної системи. Дослідження виконані на стодобових щурах, які обстежувалися методом ультразвукового сканування протягом десятидобового терміну дії блокади рецепторів канабіноїдів введенням селективного антагоніста С1 з центральною і периферичною дією римонабанта гідрохлориду. Було виявлено, що тривала блокада С1 рецепторів канабіноїдів викликає порушення гемодинаміки, дисфункцію ендотелію та зменшення внутрішньопросвітнього діаметра черевної аорти і при збереженні її пружно еластичних властивостей.

Ключові слова: рецептори канабіноїдів, дисфункція ендотелію, черевна аорта, параметри гемодинаміки.

Abstract

The paper deals with topical issues of the study of the mechanisms of adaptation of the cardiovascular system to the long-term effects of blockade of the endocannabinergic system receptors.

The aim of this study was to evaluate changes in the ultrasonic characteristics of hemodynamics and abdominal aorta endothelial function model of prolonged blockade of CB1 cannabinoid receptors under physiological conditions in experimental animals.

The studies were performed on the two hundred day comparable groups of rats that were examined by ultrasound scan during the ten-day period experiment. The first group consisted of intact animals, the second group animals that were subjected to blockade cannabinoid receptors, by the introduction of selective CB1 antagonist with central and peripheral action rimonabant hydrochloride.

During the ultrasound B-mode conducted a quantitative estimate of the intraluminal diameter of the vessel, the thickness of the intima of the complex media, endothelium and endothelium dilation. The pulsed wave Doppler mode, quantitative study was carried out blood flow characteristics: peak systolic velocity of blood flow, maximal end-diastolic flow velocity, resistance index and systolic ratio. With the help of a cardiomodule, the heart rate was evaluated. FAQ blood flow rate calculated according to the formula. Changes in the diameter of the vessel were estimated as a percentage of the initial value.

Endothelium-dependent and endothelium-independent dilation was assessed as a change in the diameter of the abdominal aorta after bolus administration of the dilatation mediators to the femoral vein, respectively: acetylcholine chloride (at the rate of 40 mg4kg^-1 animal weight) and nitroglycerin (based on 2 mg4kg^-1 mass of the animal).

As a result of analysis of variance hemodynamic revealed some features of the restructuring of the reaction vessel wall, depending on the blockade of the cannabinoid receptors.

In particular, the long blockade of CB1 cannabinoid receptors on the 10^th day caused a significant decrease in the intraluminal diameter of the abdominal aorta, a tendency to thicken the intima-media complex and the development of endothelial dysfunction, which was manifested by the perverted reaction of vasoconstriction to acetylcholine chloride. In addition, hemodynamic changes developed characterized by tachycardia and a decrease in peak systolic velocity and mean velocity, while values of indices characterizing the peripheral resistance of the vascular wall indicated the preservation of its vessel wall elastic properties. At the same time, the sensitivity of the cardiovascular system to nitric oxide was disturbed, which was manifested by an inadequate dilatation of the vessel under study after administration of nitroglycerin and bradycardia.

To understand the mechanisms of development of endothelial dysfunction in the blockade of CB1 cannabinoid receptors is necessary to conduct additional studies.

Keywords: cannabinoid receptors, endothelial dysfunction, abdominal aorta, hemodynamic parameters.

В качестве продуктов конопли каннабиноиды использовались людьми на протяжении тысяч лет и не только как наркотические, но и как лекарственные средства при астме, гипертонии, глаукоме, воспалении и боли различного генеза [14]. В середине прошлого столетия была открыта химическая структура фитоканнабиноидов [11], а позже были обнаружены эндогенно синтезируемые каннабиноиды и рецепторы к ним [5]. На сегодняшний день выделяют два типа рецепторов каннабиноидов: СВ1, расположенные в нервной ткани, гладких мышцах сосудов, и эндотелиальных клетках [15] и СВ2, присутствие которых обнаружено в иммунных клетках, миокарде, эндотелии и гладкомышечных клетках коронарных артерий [8,12,13].

Установлено, что эндоканнабиноидная система играет определенную роль в механизмах регуляции сердечно-сосудистой системы [3,6,1]. Каннабиноиды могут оказывать отрицательный инотропный, вазодилатирующий, и гипотензивный эффект [10]. Так активация СВ1 рецепторов каннабиноидов вызывает расширение сосудов и снижает артериальное давление, при этом эффект проявляется даже при удалении эндотелия [16].

Исследования на линиях животных со спонтанной гипертензией и с нарушением липидного обмена выявили, что длительная блокада СВ1 рецепторов снижает артериальное давление и приводит к улучшению эндотелийзависимой дилатации, но не оказывает никакого влияния на обратное развитие атеросклеротического процесса [17]. Длительное обширное рандоминизированное исследование применения антагонистов СВ1 рецепторов каннабиноидов у пациентов с гипертонией и ожирением также не выявило положительных изменений со стороны комплекса интима-медиа [9].

Однако, до сих пор мало исследований посвященных влиянию угнетения рецепторов каннабиноидов на функцию эндотелия у здоровых особей.

Целью настоящего исследования было оценить изменения ультразвуковых характеристик гемодинамики и функции эндотелия на модели длительной блокады СВ1 рецепторов каннабиноидов в физиологических условиях у экспериментальных животных.

Объект и методы исследования. Данное исследование было проведено у 20 стодневных самцов лабораторных крыс линии Вистар массой 180200 г. Для блокады рецепторов каннабиноидов использовали селективный антагонист СВ1 с центральным и периферическим действием римонабант гидрохлорид.

Животные содержались в обычных условиях вивария на стандартном рационе по 10 особей в клетке при естественном освещении и со свободным доступом к воде и пище.

Крысы были разделены на 2 сопоставимые группы по 10 в каждой: I группа контрольная интактные животные, II группа основная животные, которым ежедневно с питьевой водой peros вводили раствор римонабанта гидрохлорида из расчета 10 мгЧкг¹ массы животного в сутки. Длительность эксперимента составила 10 дней. Животных на 10-е сутки выводили из эксперимента путем декапитации в состоянии наркоза (калипсол из расчета 16 мг-кг¹ массы животного внутрибрюшинно).

Перед началом и на 10-й день эксперимента проводили ультразвуковое исследование (УЗИ) брюшного отдела аорты, используя стационарный сканер «Xario» (Toshiba, Япония) с широкополосным линейным датчиком с рабочей апертурой 40 мм и частотой 5-12 МГц. В В-режиме проводили количественную оценку внутрипросветного диаметра сосуда (D), толщины комплекса интима-медиа (КИМ), эндотелийзависимую (ЭЗД) и эндотелийнезависимую (ЭНЗД) дилатацию. В режиме импульсноволновой допплерографии (PW-режим) осуществляли исследование количественных характеристик кровотока: пиковую систолическую скорость кровотока (Vps), максимальную конечную диастолическую скорость кровотока (Ved), индекс резистентности (RI) и систолодиастолическое отношение (S/D). При помощи кардиомодуля оценивали частоту сердечных сокращений (ЧСС). Среднюю скорость кровотока (Vm) рассчитывали по формуле:

где V_ps пиковая систолическую скорость кровотока,

V_ed максимальная конечная диастолическая скорость кровотока.

Изменения диаметра сосуда оценивали в процентном отношении к исходной величине. Коэффициент дилатации (KD) брюшной аорты вычислялся по формуле:

где D₁ диаметр брюшной аорты после введения медиатора дилатации,

D₀ исходный диаметр брюшной аорты.

ЭЗД и ЭНЗД оценивали как изменение диаметра брюшной аорты после болюсного введения в бедренную вену медиаторов дилатации, соответственно: ацетилхолина хлорида (из расчета 40 мгЧкг¹ массы животного) и нитроглицерина (из расчета 2 мгЧкг^_1массы животного).

Все манипуляции в ходе содержания и постановки эксперимента проводили в соответствии с биоэтическими принципами, изложенными в «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей» (Страсбург, 2005), «Общих этических принципах экспериментов на животных», принятых V Национальным конгрессом по биоэтике (Киев, 2013).

Полученные цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики с помощью лицензионного компьютерного пакета программ Microsoft Excel 2007 и лицензионной программы GraphPad inStat (США). Определяли среднюю арифметическую выборки (M), стандартную ошибку средней арифметической (±m); достоверность различий (p) между выборками оценивали с использованием критерия Стьюдента, поскольку по критерию Шапиро-Уилка полученные данные отвечали нормальному закону распределения.

Результаты исследований и их обсуждение. Оценка изучаемых показателей свидетельствовала, что до начала эксперимента в обеих группах животных не отмечалось достоверной разницы.

На 10-й день эксперимента ультразвуковым исследованием брюшного отдела аорты у животных получавших рмонабант гидрохлорид было выявлено достоверное уменьшение внутрипросветного диаметра аорты и тенденцию к утолщению комплекса интима-медиа. Кроме того отмечалось достоверное повышение ЧСС и снижение Vps и Vm в сравнении с данными I группы. Значения индексов, характеризующих периферическое сопротивление стенки сосуда, в основной группе животных, в сравнении с данными контрольной группы, также были снижены (табл.).

При оценивании ЭЗД после введения стандартной дозы ацетилхолина хлорида у животных основной группы была выявлена констрикция брюшной аорты (KD < 0%), в то время как у крыс контрольной группы, как и раньше, отмечалась дилатация исследуемого сосуда (KD > 10%). Кроме того, у животных основной группы отмечалось достоверное снижение значений Ved и Vm, в то время как у животных контрольной группы отмечалось их увеличение. Напротив, индексы, характеризующие периферическое сопротивление, у животных II группы не имели тенденции к изменению, в то время как у крыс I группы они достоверно уменьшались. ЧСС уменьшалась в обеих исследуемых группах (табл.).

рецептор эндоканнабиноидный гемодинамика аорта

Таблица. Показатели гемодинамики в брюшной аорте крыс на 10-й день эксперимента при эндотелийзависимой и эндотелийнезависимой дилатации (ультразвуковое исследование)

Выводы

Результаты наших исследований свидетельствуют, что длительная блокада СВ1 рецепторов у стодневных крыс линии Вистар в физиологических условиях вызывает уменьшение внутрипросветного диаметра брюшной аорты, тенденцию к утолщению комплекса интима-медиа и развитие дисфункции эндотелия, которая проявляется извращенной реакцией вазоконстрикции на ацетилхолин хлорид. Кроме того развиваются изменения гемодинамики, которые характеризуются тахикардией и снижением пиковой систолической скорости кровотока и средней скорости кровотока, при этом сохраняются упруго эластические свойства сосудистой стенки. В то же время нарушается чувствительность сердечно-сосудистой системы к оксиду азота, что проявляется брадикардией и недостаточной дилатацией исследуемого сосуда после введения нитроглицерина.

Перспективы дальнейших исследований. Для понимания механизмов развития дисфункции эндотелия при блокаде СВ1 рецепторов каннабиноидов необходимо проведение дополнительных исследований.

Литература