Механизмы формирования миокардиальной дисфункции и метаболическая цитопротекция при ушибе сердца (экспериментальное исследование)

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

14.00.16 - Патологическая физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Механизмы формирования миокардиальной дисфункции и метаболическая цитопротекция при ушибе сердца (экспериментальное исследование)

Корпачева Ольга Валентиновна

Омск - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный консультант - доктор медицинских наук, профессор

Долгих Владимир Терентьевич

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

член-корреспондент РАМН,

доктор медицинских наук, профессор

Ястребов Анатолий Петрович

(Уральская государственная медицинская академия)

доктор медицинских наук, профессор

Евтушенко Александр Яковлевич

(Кемеровская государственная медицинская академия)

доктор медицинских наук, профессор

Кривохижина Людмила Владимировна

(Челябинская государственная медицинская академия)

Ведущая организация - ГОУ ВПО «Сибирский государственный

медицинский университет Росздрава», г. Томск

Защита состоится «______»_____________2009 г. в______ часов на заседании диссертационного совета Д 208.065.04 при Омской государственной медицинской академии по адресу: 644043, г. Омск, ул. Ленина, 12; тел. (3812) 23-32-89.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омской государственной медицинской академии.

Автореферат разослан «________»_________________________2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Е.А. Потрохова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Травмы остаются одной из главных причин сокращения продолжительности жизни из-за преждевременной смерти или нетрудоспособности, а их влияние на здоровье населения, как ожидается, будет в ближайшие десятилетия расти (В.В. Агаджанян и соавт., 2003; Д.В. Горностаев и соавт., 2003; B.M. Ru Dusky et al., 2003, 2007; Ed. Van Beeck, 2004; M.-C. Elie, 2006). Ушиб сердца - наиболее частый вид повреждения сердца при тупой травме грудной клетки (Е.А. Скородумова и соавт., 2000; G.M. Tiao et al., 2000; П.Г. Жиго и соавт., 2004; C.H. Lee et al., 2005; M. Pai, 2006; Л.В. Русская, 2007). Летальность при повреждениях сердца может достигать 49% (П.Г. Жиго и соавт., 2004). В общей структуре смертности от травм различного генеза повреждения сердца имеют долю, равную 20% (R. Pretre et al., 1997; M.-C. Elie, 2006). По данным аутопсии, травма сердца прямо связана со смертельным исходом в 10% всех случаев травмы грудной клетки (B.M. Ru Dusky et al., 2003). При несмертельном ушибе сердца посттравматическая дисфункция миокарда может привести к развитию осложнений ушиба сердца, в том числе потенциально летальных (J.P. Bertinchant et al., 2000; K.K. Nagy et al., 2001; S. Southam et al., 2006).

В то же время патогенетически обоснованная медикаментозная терапия ушиба сердца практически не применяется, что объясняется, вероятно, двумя обстоятельствами. Во-первых, ушиб сердца зачастую не диагностируется, особенно на догоспитальном этапе (P. Rene et al., 1997; M. Lindstaedt et al., 2002; М.А. Лачаева, 2006). Это связано с минимальными нередко клиническими проявлениями (G.M. Tiao et al., 2000), отсутствием специфических для ушиба сердца клинических и лабораторных проявлений, а также существенным вкладом в клиническую картину других повреждений, кровопотери (G. Hill et al., 2002; M. Linsteadt et al., 2002; O. Salehian et al., 2003; R.A. Lancey et al., 2003), шока (J.E. Penney et al., 2002), предсуществующей патологии, приема каких-либо лекарств, алкоголя (M.A. Rashid et al., 2000; D. Lokey et al., 2006). При проведении интенсивной терапии таким пациентам используется синдромный подход, а лечение ушиба сердца как такового отходит на второй план, уступая место мероприятиям, направленным на коррекцию жизнеугрожающих нарушений: гемодинамически значимых аритмий, блокад высоких градаций, гиповолемии, артериальной гипотензии и др. (R.D. Pitetti et al., 2005). Во-вторых, механизмы развития дисфункции миокарда в условиях его травматического повреждения до настоящего времени окончательно не выяснены (А.Н. Сумин, 2006).

Оценить вклад собственно повреждений сердца в шкалу тяжести травмы и выяснить механизмы развития посттравматической миокардиальной дисфункции методически позволяет экспериментальный метод. Немногочисленные экспериментальные исследования, выполненные на целостном организме или изолированном сердце (M.S. Link et al., 1998; J.P. Bertinchant et al., 1999; N.Ocubo et al., 2000; R.A. Maxwell et al., 2001; A. Girolami et al., 2002; R. Meier et al., 2003; N.D. Wang et al., 2003; G.Xu et al., 2004; М.А. Ковалева и соавт., 2006), касаются в основном функциональных и биохимических аспектов ушиба сердца. Эти исследования подтверждают и несколько детализируют данные клинических наблюдений о нарушениях ритмической и сократительной функций сердца в посттравматическом периоде ушиба сердца, однако носят скорее констатирующий характер, то есть документируют наличие дисфункции миокарда в посттравматическом периоде ушиба сердца, но при этом не содержат сколько-нибудь аргументированного толкования причин и механизмов ее развития.

Цель исследования: выяснить механизмы развития посттравматической миокардиальной дисфункции и патогенетически обосновать эффективность метаболической цитопротекции при ушибе сердца.

Задачи исследования:

1. Создать адекватную экспериментальную модель ушиба сердца.

2. Оценить состояние центральной гемодинамики в посттравматическом периоде ушиба сердца.

3. Исследовать ритмическую, сократительную функции и метаболизм миокарда в посттравматическом периоде ушиба сердца.

4. Изучить морфологические изменения миокарда в посттравматическом периоде ушиба сердца.

5. Определить характер вегетативной регуляции сердечной деятельности в посттравматическом периоде ушиба сердца.

6. Оценить прогностическую значимость отдельных показателей в посттравматическом периоде ушиба сердца.

7. Оценить эффективность метаболической цитопротекции при ушибе сердца.

Научная новизна. Впервые с использованием комплексного и разноуровневого (организменный и органный уровни) подхода на адекватной экспериментальной модели (патент 37427 РФ) изучены функционально-метаболические, регуляторные и морфологические изменения сердца при его тупой травме. ушиб сердце миокард цитопротекция

Установлено, что вклад поврежденного сердца в течение посттравматического периода вообще и показатель летальности, в частности, реализуется через изменения центральной гемодинамики. Показано, что в основе синдрома малого сердечного выброса, максимально выраженного к концу 1-го часа посттравматического периода, лежит преимущественно снижение сократимости миокарда.

На модели изолированного изоволюмически сокращающегося сердца, лишенного нейрогуморальной регуляции со стороны организма, проведена прямая оценка сократимости травмированного миокарда и его функциональных резервов в критический срок посттравматического периода

(1 ч). Установлено, что угнетение сократительной функции миокарда сопровождается снижением его устойчивости к таким патогенным факторам, как гипоксия/реоксигенация, нагрузка ритмом высокой частоты, гиперкальциевая перфузия, увеличением зависимости травмированных сердец от обеспечения субстратами, кислородом, уровня предъявляемой нагрузки, что сопровождается признаками повреждения мембранных структур. При этом более стойкие нарушения сократительной функции миокарда касаются ее диастолической составляющей.

Установлено, что в основе снижения сократимости миокарда, наряду с первично-травматическими повреждениями, лежат ишемически-гипоксические механизмы и связанные с ними нарушения энергетического метаболизма. Доказательной базой данного положения послужили результаты функциональных, биохимических и морфологических исследований с использованием антигипоксантов гипоксена и триметазидина в качестве «патогенетического инструмента».

Патогенетически обоснована целесообразность использования метаболической цитопротекции как подхода к лечению собственно поврежденного миокарда в условиях тупой травмы сердца. Оптимизация метаболизма сердечной мышцы путем изменения основного энергетического субстрата оказывает положительное влияние на энергетический баланс жирных кислот и глюкозы и обеспечивает тем самым многоуровневую защиту клетки от ишемического повреждения в условиях тупой травмы сердца.

Установлено, что наряду с миокардиальной составляющей, определенный вклад в развитие системных нарушений гемодинамики при ушибе сердца играют регуляторные изменения функционирования сердечно-сосудистой системы рефлекторной природы, преимущественно депрессорного характера. Показано, что в раннем посттравматическом периоде изолированного ушиба сердца его деятельность определяется доминирующим влиянием парасимпатической регуляции, что имеет защитно-приспособительное значение. Преобладающим влиянием вагусной регуляции объясняется характерная для изолированного ушиба сердца и редко наблюдающаяся в условиях клиники синусовая брадикардия.

Впервые построены прогностические индексы экспериментального ушиба сердца методом дисперсионного анализа.

Показано, что структурная реорганизация миокарда в отдаленном периоде после травмы обусловлена гибелью кардиомиоцитов, преимущественно путем апоптоза, причем как в зоне ушиба, так и за ее пределами, развитием кардиосклероза и гипертрофией сохранившихся мышечных волокон.

Теоретическое и практическое значение. Полученные результаты углубляют представления о механизмах функционально-метаболических нарушений сердца в условиях его тупой травмы. Наряду с первично-травматическими повреждениями, важнейшую, а, возможно, ключевую с позиции клетки, роль играют гипоксические (по сути - биоэнергетические) механизмы повреждения. Состояние биоэнергетики кардиомиоцитов играет определяющую роль и в повреждении, и в защите миокарда при его механическом повреждении. Ряд изменений, различных по природе и времени возникновения (преобладание вагусных влияний, апоптоз, кардиосклероз, гипертрофия сохранившихся кардиомиоцитов), носит адаптивный характер, обеспечивая кардиопротекцию в условиях травматического повреждения сердца.

Созданы предпосылки для построения интегральных прогностических индексов при тупой травме сердца в клинике, причем с использованием рутинных показателей, доступных для оценки на догоспитальном этапе. Подтверждена роль как можно более раннего и адекватного обезболивания с целью предупреждения развития аритмий в посттравматическом периоде ушиба сердца. На основе доказанной эффективности триметазидина обоснована целесообразность включения в терапевтические алгоритмы оказания помощи пациентом с тупой травмой сердца препаратов относительно нового класса - метаболических кардиопротекторов, причем как в условиях специализированного отделения, так и на догоспитальном этапе. Тем самым патогенетически обоснована возможность практического применения метаболической цитопротекции как нового для данной категории пациентов терапевтического направления.

Внедрение результатов исследования. Результаты проведенного исследования используются в учебном процессе кафедр патофизиологии Санкт-Петербургской государственной медицинской академии имени И.И. Мечникова, Кемеровской государственной медицинской академии, Казахской государственной медицинской академии, Красноярской государственной медицинской академии, Омской государственной медицинской академи, кафедры анестезиологии, реаниматологии и скорой медицинской помощи Центра повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов ОмГМА.

Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены на научной конференции «Механизмы типовых патологических процессов (Санкт-Петербург, 2003); научной конференции «Фундаментальные и прикладные аспекты базисной и клинической патофизиологии» (Омск, 2005); Всероссийской конференции с международным участием «Реаниматология - наука о критических состояниях» (Москва, 2006); Юбилейной научной сессии, посвященной 85-летию ОмГМА (Омск, 2006); Республиканской научной конференции «Неотложные состояния в клинической и экспериментальной медицине» (Астана, 2006); Всероссиской научно-практической конференции «Политравма: диагностика, лечение и профилактика осложнений» (Ленинск-Кузнецкий, 2007); ежегодной научной конференции аспирантов и докторантов (Омск, 2007; Омск, 2008); XX Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007); совместном заседании кафедр патофизиологии с курсом клинической патофизиологии, анестезиологии, реаниматологии и скорой медицинской помощи, гистологии, цитологии и эмбриологии, ЦНИЛ ОмГМА (Протокол № 545 от 29.12.08).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 8 - в изданиях, рекомендуемых ВАК для докторских диссертаций, 1 патент на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 5 глав собственных результатов, обсуждения результатов исследования, заключения, выводов и указателя литературы. Работа изложена на 364 страницах машинописного текста, иллюстрирована 62 рисунками и 35 таблицами. Указатель литературы включает 410 источников, в том числе 153 отечественных и 257 зарубежных.

Положения, выносимые на защиту:

1. В основе посттравматической миокардиальной дисфункции при ушибе сердца лежат гипоксические механизмы повреждения сократительного миокарда и связанные с ними нарушения энергетического обмена.

2. Метаболическая цитопротекция является патогенетически обоснованным терапевтическим подходом при травматическом повреждении сердца.

3. В раннем посттравматическом периоде экспериментального ушиба сердца его деятельность определяется доминирующим влиянием парасимпатической регуляции, что имеет защитно-приспособительное значение, обеспечивая кардиопротекцию в условиях тупой травмы сердца.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. Эксперименты выполнены на 465 белых беспородных крысах-самцах массой 268+4,7г, выращенных в питомнике Новосибирска и содержавшихся в виварии ОмГМА в стандартных условиях с соблюдением требований приказов № 1179 МЗ СССР от 10.10.1983 и № 267 МЗ РФ от 19.06.2003, а также требований Европейской конвенции (Страсбург, 1986) по содержанию, кормлению и уходу за подопытными животными, выводу их из эксперимента и последующей утилизации.

Животных наркотизировали, катетеризировали левую сонную артерию с целью прямой регистрации среднего артериального давления (АДср) и вводили гепарин в дозе 500 МЕ/кг массы внутриартериально. Ушиб сердца моделировали с помощью оригинального устройства, имитирующего удар передней грудной стенки о стойку руля при столкновении движущегося автомобиля с препятствием (Патент 37427 Российская Федерация: МПК7 G 09B9/00 / Долгих В.Т., Корпачева О.В., Ершов А.В).

Для решения конкретных задач исследования в части экспериментов ушиб сердца моделировали на фоне острой дозированной кровопотери (2 мл/100 г массы через катетер в левой сонной артерии), предварительного введения атропина сульфата (1 мг/кг массы подкожно), трамадола гидрохлорида (2 мг/кг массы внутрибрюшинно), гипоксена (30 мг/кг массы внутрибрюшинно) и триметазидина (25 мг/кг массы внутрибрюшинно).

В качестве основного средства для наркоза использовали тиопентал натрия (60 мг/кг массы внутрибрюшинно). В серии экспериментов с моделированием ушиба сердца на фоне предварительного введения трамадола или на фоне острой дозированной кровопотери общую анестезию осуществляли путем внутрибрюшинного введения этаминала натрия (25 мг/кг массы). Контролем служили наркотизированные и гепаринизированные животные с катетеризированной левой сонной артерией.

Исследования проводились на целостном организме и изолированных сердцах. Использовали электрофизиологические, биохимические и морфологические методы исследования. Распределение животных по разделам исследования и группам с указанием сроков, методов исследования, количества выполненных экспериментов представлено на рис. 1.

Для оценки биоэлектрической активности сердца регистрировали ЭКГ в трех стандартных отведениях. Для оценки электрической систолы желудочков рассчитывали продолжительность интервала QT по формуле Базетта (В.Н. Орлов, 1983). Для оценки показателей системной гемодинамики регистрировали интегральную реограмму и первую производную дифференциальной реограммы (В.В. Карпицкий и соавт., 1986), рассчитывая при этом показатели: ударный объем (УО), минутный объем сердца (МОС), общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС).

Оценку вариабельности сердечного ритма (ВСР) осуществляли по методу Р.М. Баевского (Р.М. Баевский и соавт., 1984), рассчитывая при этом показатели: вариационный размах (ВР, сек), моду (Мо, сек), амплитуду моды (АМо,%), индекс напряжения (ИН, усл. ед.).

Для получения сыворотки кровь центрифугировали при 2700 g в течение 30 минут в центрифуге Элекон ЦЛМН-Р 10-01. До проведения исследований сыворотку хранили в индивидуальных пластиковых пробирках в морозильной камере при температуре - (18-20)?С. Определяли содержание глюкозы, лактата, а также активность АсАТ, АлАТ с помощью реагентов фирмы «Human GmbH» (Германия). Определение содержания глюкозы осуществляли глюкозооксидазным методом (GOD-PAP), лактата - энзиматическим

Рис.1. Методы исследования и группы животных с указанием сроков и количества опытов.

колориметрическим методом (ферментативный колориметрический тест), активность АсАТ и АлАТ - кинетическим методом (оптимизированный УФ тест), активность КФК - кинетическим ферментативным методом. Измерения в сыворотке крови перечисленных показателей проводили на автоматическом биохимическом анализаторе «Autolab» (Италия). Биохимические исследования выполнялись в ЦНИЛ ОмГМА совместно с к.м.н. Т.В. Притыкиной.

Для морфологического исследования сердца перфузировали фиксатором Karnovsky в течение 10-15 мин. Для исследования в световом микроскопе дофиксировали в 10% нейтральном формалине и заливали в парафин по общепринятой методике. Для полутонких срезов после дофиксации Karnovsky в течение 2 ч материал заливали в смесь эпон-аралдит. Срезы готовили на ультрамикротоме ЛКБ. Для обзорной микроскопии использовали парафиновые срезы (5-7 мкм), для морфометрического анализа - полутонкие срезы (1 мкм).

Гистотопографические срезы желудочков окрашивали гематоксилином и эозином для изучения в проходящем и поляризованном свете, гематоксилином, основным фуксином, пикриновой кислотой (ГОФП). Для окраски полутонких срезов использовали толуидиновый синий, азур А, гематоксилин и эозин. Просмотр и морфометрическое исследование парафиновых и тонкослойных препаратов проводилось на микроскопе МБИ-15 с применением окулярной тест-решетки и принятых методик (Л.М. Непомнящих и соавт., 1984). Для количественной оценки популяции кардиомиоцитов рассчитывали объемную плотность кардиомиоцитов (Vv кмц), объемную плотность ядер кардиомиоцитов (Vv якмц), объемную плотность стромы (Vvс) и объемную плотность фуксинофильных кардиомиоцитов (Vv ГОФП+ кмц) (Л.В. Непомнящих, 1981). Морфологические исследования выполнены совместно с д.м.н., профессором В.П. Коневым.

Для изучения сократительной функции и метаболизма миокарда и оценки вклада этих нарушений в развитие посттравматической миокардиальной дисфункции проводили исследования на изолированных изоволюмически сокращающихся сердцах, лишенных регуляторных влияний со стороны организма, по методике E. L. Fallen et al. (1967). Через 1 час после травмы производили торакотомию, сердца извлекали и погружали в охлажденный до

2-4?С раствор Кребса-Хензелайта. Предсердия частично удаляли, сердце фиксировали за аорту к канюле, через которую в дальнейшем осуществлялась перфузия, предсердную перегородку прошивали с целью подавления спонтанного сердечного ритма. Через редуцированное левое предсердие вводили в левый желудочек латексный баллончик постоянного объема, заполненный дистиллированной водой и соединенный посредством катетера с датчиком электроманометра, и фиксировали его лигатурой у основания сердца. Перфузию осуществляли через канюлю, расположенную в аорте, раствором Кребса-Хензелайта. Раствор насыщался карбогеном (95% О2 и 5% СО2) под давлением 70 мм рт.ст., рН его составляла 7,36-7,4; температура поддерживалась на уровне 37?С ультратермостатом VT 8. Навязывание сердечного ритма осуществляли прямоугольными импульсами длительностью 3 мс, напряжением, на 10% выше порогового, и частотой 240 мин-1 при помощи электростимулятора ЭС-50-1. При контакте объема жидкости латексного баллончика с датчиком электроманометра (BMT, Германия) механические колебания преобразовывались в электрические и через усилитель биопотенциалов УБП 2-03 записывались на регистраторе Н-338-6П в виде кривой давления в левом желудочке. На основании графического материала рассчитывали комплекс силовых (систолическое, диастолическое давление в левом желудочке) и скоростных (+dP/dt - скорость повышения и -dP/dt - скорость снижения внутрижелудочкового давления) показателей. Через 30 минут стабилизации работы сердца использовали методические приемы, позволяющие оценить его функциональные резервы (Ф.З. Меерсон, 1984):

1. Нагрузка ритмом высокой частоты, во время которой частота электрической стимуляции составляла 300, 400 и 500 мин-1. Между короткими эпизодами высоких частот осуществляли 5-минутный возврат к «базовой» частоте (240 мин-1). В периоды высокочастотной стимуляции нарушалась работа кальциевого насоса сарколеммы и СПР, что приводило к формированию дефекта диастолы, величину которого рассчитывали (мм рт.ст.*с). Проба позволяет оценить сохранность механизмов, ответственных за транспорт кальция в мембранах кардиомиоцитах.

2. Гипоксическая проба, при которой в течение 15 мин снижалось напряжение кислорода в растворе (до 150 мм рт.ст.) и исключалась глюкоза. Затем осуществлялась 20-минутная реоксигенация - перфузия исходным раствором Кребса-Хензелайта, содержащим глюкозу, с напряжением кислорода, равным 600 мм рт. ст. Проба позволяет оценить устойчивость миокарда к гипоксическим и реоксигенационным механизмам повреждения.

3. Гиперкальциевая проба, при которой после 30 минут стабилизации сердце перфузируется в течение 10 минут раствором с повышенной концентрацией Ca2+ (7,5 ммоль/л), а затем в течение 20 мин - раствором с исходной концентрацией Ca2+ (2,5 ммоль/л). Проба позволяет оценить сохранность кальциевых насосов, осуществляющих удаление Ca2+ из саркоплазмы в саркоплазматический ретикулум и внеклеточную среду.

Перфузат собирали, расчитывая при этом объемную скорость протока, и определяли в нем содержание глюкозы, лактата, а также активность АсАТ с помощью реагентов фирмы «Human GmbH» (Германия). Определение содержания глюкозы осуществляли глюкозооксидазным методом (GOD-PAP), лактата - энзиматическим колориметрическим методом, активность АсАТ - кинетическим методом (оптимизированный УФ тест). Потребление глюкозы 1 г сухого миокарда за 1 мин и выделение лактата рассчитывали на 1 мм рт. ст. развиваемого давления. Потерю кардиомиоцитами АсАТ вычисляли на 1 кг сухого миокарда за 1 мин. Измерения в сыворотке крови перечисленных показателей проводили на автоматическом биохимическом анализаторе «Autolab» (Италия) в ЦНИЛ ОмГМА.

Статистическую обработку результатов исследования выполняли на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. Использовали методы непараметрической статистики с расчетом показателей Уилкоксона, Манна-Уитни, Крускала-Уоллиса. Статистическую обработку результатов с целью построения интегральных критериев проводили методом дисперсионного анализа. Адекватность получаемых при этом моделей проверяли по критерию Фишера, а значимость их коэффициентов - по критерию Стьюдента (А.И. Карасев и соавт., 1978). Построение интегральных прогностических индексов методом дисперсионного анализа осуществляли совместно с д.х.н., профессором Е.Г. Атавиным.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе исследования преследовали цель выяснить характер нарушений сердечной деятельности и гемодинамики в целом при изолированном экспериментальном ушибе сердца.

Ранний посттравматический период характеризовался развитием синдрома низкого сердечного выброса, о чем свидетельствовало достоверное по сравнению с исходным уровнем снижение МОС (рис. 2). Летальность составила 15%, причем максимум ее - 10% - пришелся именно на первый час посттравматического периода, когда нарушения гемодинамики были наиболее выраженными. Еще 5% животных погибли в течение первых суток. В дальнейшем происходила постепенная нормализация гемодинамических показателей, и летальных исходов не было. Для выяснения механизмов формирования синдрома низкого сердечного выброса оценивали ритм и сократимость сердца как основные составляющие его производительной функции.

Структура нарушений ритма и проводимости сердца была весьма разнообразна. Наиболее частыми находками оказались гетеротопные ритмы (у 70% животных), экстрасистолия (у 60%) и AV-блокады (у 40%). Эти и другие аритмии встречались в самых разнообразных сочетаниях, в числе которых не удалось выявить сколько-нибудь типичных. Все они носили кратковременный, преходящий характер, вид ЭКГ очень быстро менялся в динамике посттравматического периода. Единственным и постоянным ЭКГ-признаком ушиба сердца была синусовая брадикардия (у 100% животных). Чрезвычайно значимым представляется тот факт, что как в группе выживших, так и в группе погибших животных не было зарегистрировано гемодинамически значимых, потенциально летальных аритмий.

Рис. 2. Влияние ушиба сердца на ЧСС (мин-1), УО (мкл), МОС (мл), АД (мм рт. ст.), ОПСС (103дин см-5) крыс в раннем посттравматическом периоде ушиба сердца, Me (LQ-HQ).

Рис. 3. Влияние предварительного введения атропина сульфата на показатели ЧСС (мин-1), АДср. (мм рт. ст.) и ЧД (мин-1)в раннем посттравматическом периоде ушиба сердца, Me (LQ-HQ).

Полученные в эксперименте результаты существенно отличаются от клинических данных. Более характерными для ушиба сердца считаются синусовая тахикардия и тахиаритмии (Е.А. Скородумова и соавт., 2000; Л.Л. Стажадзе и соавт., 2005; M.-C. Elie, 2006; J.W. Su et al., 2007), что в условиях клиники принято объяснять наличием сопутствующих боли и кровопотери. Для определения влияния этих факторов на сердечный ритм были выполнены серии экспериментов, в которых ушиб сердца моделировали на фоне предварительного введения анальгетика центрального действия трамадола, а также - на фоне острой дозированной кровопотери.

Кровопотеря не приводила к учащению сердечного ритма ни в сочетании с ушибом сердца, ни в чистом виде. Предварительное введение трамадола практически полностью предотвращало развитие аритмий. Полученные результаты позволяют предположить, что существенную роль в развитии синусовой тахикардии и аритмий вообще при ушибе сердца в условиях клиники играет повышение активности симпатоадреналовой системы в рамках болевой и стресс-реакции.

Происхождение синусовой брадикардии при ушибе сердца принято объяснять влиянием гипотермии, гиперкалиемии, а также неврологическими нарушениями и повышением внутричерепного давления (J.E. Rush, 2002). Однако в условиях эксперимента все эти факторы отсутствуют. Мы предположили, что природа синусовой брадикардии при изолированном ушибе сердца объясняется включением рефлекса Бецольда-Яриша, и вот на каких основаниях. Во-первых, урежение сердечного ритма происходит чрезвычайно быстро - в первые 1-2 мин после травмы. Во-вторых, ему сопутствуют артериальная гипотензия (в 100% случаев), а также брадипноэ (74% случаев) или кратковременное апноэ с последующим брадипноэ (20%). Подобная триада и есть клиническое проявление рефлекса Бецольда-Яриша, афферентный путь которого проходит в составе блуждающих нервов.

Для подтверждения данного предположения была выполнена серия экспериментов, в которых ушиб сердца моделировали на фоне предварительного введения атропина сульфата. Результаты свидетельствуют (рис. 3) о том, что атропинизация в значительной степени предотвращает развитие всех компонентов триады Бецольда-Яриша. Так, частота дыхания у атропинизированных животных через 10 мин после травмы составляла 98% исходного уровня, а в группе сравнения - 91%; ЧСС через 3 мин после травмы составляла 92% и 64% соответственно; АД в этот же срок составляла 88% и 60% соответственно. Эти факты дают основание полагать, что в раннем посттравматическом периоде изолированного ушиба сердца вегетативная регуляция его деятельности изменяется в сторону преобладания парасимпатических влияний.

В пользу этого положения свидетельствовали и результаты исследования ВСР в течение первого часа после травмы (рис. 4). Так, амплитуда моды (АМо) - показатель, отражающий степень симпатикотонии, был в 2,6 раза ниже, а вариационный размах (ВР) - показатель, отражающий степень ваготонии, был, напротив, в 8 раз выше в группе травмированных животных. Индекс напряжения (ИН) - интегральный показатель, отражающий соотношение активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, был в 59 раз ниже, чем в контроле, что свидетельствовало о преобладании парасимпатических влияний. Подобное изменение вегетативной регуляции деятельности сердца имеет, вероятно, защитно-приспособительное значение, поскольку приводит в соответствие потребность в кислороде и его доставку (W.J. Zang et al., 2005), может компенсировать отрицательное инотропное вагусное влияние непрямым брадикардия-зависимым положительным инотропным эффектом (H. Takahashi et. Al., 2003), предупреждает развитие аритмий в поврежденном сердце (Н.А. Лосев и соавт., 2002).

Рис. 4. Влияние ушиба сердца на показатели вариабельности сердечного ритма: АМо (%); ВР (с); ИН (усл. ед.) крыс в раннем посттравматическом периоде, Me (LQ-HQ).

В нашем исследовании искусственное ограничение парасимпатических влияний на деятельность сердечно-сосудистой системы путем предварительного введения атропина сульфата не улучшало исходов ушиба сердца, а частота регистрации нарушений ритма, причем желудочковых, была выше, чем в группе без использования препарата. Так, желудочковые экстрасистолы регистрировались у 20% и 1,66% животных соответственно, а пароксизмы желудочковой тахикардии - у 40% и 18,3% соответственно. Этот факт позволяет сделать вывод о кардиопротекторной роли парасимпатических влияний при ушибе сердца.

Вторая составляющая производительной функции сердца - сократимость. Косвенная оценка сократимости миокарда методом тетраполярной реографии показала значительное ее угнетение в раннем посттравматическом периоде, о чем свидетельствовало (рис. 2) достоверное снижение величины УО по сравнению с исходным уровнем.

Прямую оценку сократительной функции осуществляли на модели изолированного изоволюмически сокращающегося сердца с использованием методических приемов, позволяющих оценить его функциональные резервы.

Результаты этой серии экспериментов (рис.5) свидетельствовали о значительном снижении (на 40%) развиваемого левым желудочком давления в группе травмированных животных. Причиной снижения показателя явилось одновременное снижение систолического (на 34,5%) и повышение диастолического давления (на 27%) в полости левого желудочка. Максимальные скорости сокращения и расслабления при этом были достоверно ниже, чем в контроле, в 1,7 и 2 раза соответственно.

При нагрузке ритмом высокой частоты (табл. 1) в группе травмированных животных диастолическое давление было достоверно выше, а развиваемое давление соответственно ниже, чем в контроле, на всех этапах эксперимента. Дефект диастолы формировался раньше - при частоте импульсов 300 мин-1, а величина его была больше. Полученные данные свидетельствуют о том, что в раннем посттравматическом периоде ушиба сердца ухудшается работа кальциевого насоса сарколеммы и СПР.

Гипоксическая проба (табл. 2) выявила более значительное, чем в контроле, снижение устойчивости миокарда к гипоксическим и реоксигенационным повреждениям в группе травмированных животных. Так, РЛЖД к концу 10-минутного эпизода гипоксической перфузии снижалось более значительно (в 5,2 и 4,4 раза соответственно), а восстанавливалось к концу реоксигенации гораздо менее полноценно, чем в контрольной группе, составляя 50,3% и 68,8% исходных значений соответственно. Такая же динамика наблюдалась и в отношении максимальных скоростей сокращения и расслабления миокарда.

Рис. 5. Влияние ушиба сердца на силовые и скоростные показатели сократимости изолированных сердец крыс, Me (LQ-HQ). СДЛЖ (мм рт. ст.) - систолическое давление в полости левого желудочка; ДДЛЖ (мм рт. ст.) - диастолическое давление в полости левого желудочка; РЛЖД (мм рт. ст.) - развиваемое левым желудочком давление, +dP/dt (мм рт. ст. /с) - скорость сокращения; -dP/dt (мм рт. ст. /с) - скорость расслабления.

Таблица 1

Силовые показатели сократимости изолированных сердец крыс через 1 ч после ушиба сердца при нагрузке ритмом высокой частоты, Me (LQ-HQ)

Примечание. СДЛЖ - систолическое давление в полости левого желудочка; ДДЛЖ - диастолическое давление в полости левого желудочка; РЛЖД - развиваемое левым желудочком давление; ДД - дефект диастолы; * - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с исходными значениями; ^ - достоверность различий (p< 0,05) по сравнению с контролем; ' - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с травмой, # - достоверность различий (p< 0,05) между группами по критерию Крускала-Уоллиса.

Таблица 2

Cиловые и скоростные показатели сократимости изолированных сердец крыс через 1 ч после травмы при проведении гипоксической пробы на фоне предварительного введения триметазидина и без препарата, Me (LQ-HQ)

Примечание. СДЛЖ - систолическое давление в полости левого желудочка; ДДЛЖ - диастолическое давление в полости левого желудочка; РЛЖД - развиваемое левым желудочком давление; +dP/dt - скорость сокращения; -dP/dt - скорость расслабления; ^ - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с контролем; * - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с исходными значениями; ' - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с травмой, # - достоверность различий между группами по критерию Крускала-Уоллиса.

В группе травмированных сердец (табл.3) большим, чем в контроле, был выход в проток лактата и АсАТ - как на этапе гипоксической перфузии, так и на этапе реоксигенации. Травмированные сердца потребляли больше глюкозы на 1 мм развиваемого давления как до гипоксического эпизода, так и на этапе реоксигенации.

Результаты гиперкальциевой пробы (табл. 4) свидетельствовали о меньшей сохранности кальциевых насосов сарколеммы и СПР в группе травмированных животных. Различия между группами «травма» и «контроль» касались и скоростных, и силовых показателей сократительной функции миокарда, в особенности ее диастолической составляющей.

Таблица 3

Потребление глюкозы, выделение лактата и АсАТ изолированными сердцами крыс при проведении гипоксической пробы через 1 час после травмы на фоне предварительного введения триметазидина и без препарата, Me (LQ-HQ)

Примечание. ^ - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с контролем; * - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с исходными значениями; ' - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с травмой; # - достоверность различий между группами по критерию Крускала-Уоллиса.

Результаты выполненных на первом этапе исследований позволяют заключить, что вклад поврежденного сердца в течение посттравматического периода вообще и показатель летальности, в частности, реализуется через изменения центральной гемодинамики в виде синдрома низкого сердечного выброса, который, в свою очередь, является результатом нарушения преимущественно сократительной функции миокарда. Дополнительное значение имеют брадикардия и недостаточное наполнение полостей сердца вследствие уменьшения венозного возврата. Наряду с миокардиальной составляющей существенную роль в развитии системных нарушений гемодинамики играют регуляторные изменения функционирования сердечно-сосудистой системы рефлекторной природы.

На втором этапе исследования преследовалась цель подтвердить роль гипоксии и связанных с ней нарушений энергетического обмена как патогенетических факторов формирования посттравматической миокардиальной дисфункции.

Таблица 4

Cиловые и скоростные показатели сократимости изолированных сердец крыс через 1 ч после ушиба сердца при проведении гиперкальциевой пробы на фоне предварительного введения триметазидина и без препарата,

Me (LQ-HQ)

Примечание. СДЛЖ - систолическое давление в полости левого желудочка; ДДЛЖ - диастолическое давление в полости левого желудочка; РЛЖД - развиваемое левым желудочком давление; +dP/dt - скорость сокращения; -dP/dt - скорость расслабления; ^ - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с контролем; * - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с исходными значениями; ' - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с травмой; # - достоверность различий (p<0,05) между группами по критерию Крускала-Уоллиса.

В пользу этого предположения свидетельствовали зарегистрированные у 40% животных ЭКГ-эквиваленты ишемии миокарда в виде подъема или снижения интервала ST, а также достоверное удлинение интервала QT, характеризующего электрическую систолу желудочков.

Результаты биохимических исследований сыворотки крови травмированных животных также подтверждали участие гипоксических механизмов в развитии посттравматической миокардиальной дисфункции.

Таблица 5

Cодержание глюкозы, лактата, активность АлАТ, АсАТ, КФК в сыворотке крови крыс в посттравматическом периоде ушиба сердца на фоне предварительного введения триметазидина и без препарата, Me (LQ-HQ)

Примечание. I - травмированные животные без предварительного введения триметазидина (n=55); II - травмированные животные с предварительным введением триметазидина (n=45); ^ - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с контрольными значениями; ' - достоверность различий (p<0,05) по сравнению со I группой (травма).

В частности зарегистрировано (табл. 5) достоверное увеличение содержания в сыворотке крови травмированных животных глюкозы - через 1 час и лактата - во всех исследовательских точках. Подобные метаболические сдвиги могут быть объяснены с позиций ишемически-гипоксического изменения энергетического метаболизма миокарда, при котором замедляется окисление СЖК и глюкозы, и гликолиз становится основным источником АТФ. Нарушения энергетического обмена при гипоксии запускают каскад повреждений, включающих и повреждение мембранных структур. Отражением повреждения клеточных мембран, в том числе мембран кардиомиоцитов, явилось достоверное повышение активности АсАТ и КФК в течение 1-х суток после травмы (табл. 5).

Морфологические изменения в зоне ушиба сердца были представлены признаками расстройств микрогемоциркуляции и изменениями мышечных волокон. Расстройства микрогемоциркуляции выражались очагами кровоизлияний (в том числе под эндокард и эпикард), расширением просвета мелких венул с наличием в них мелких тромбов и лейкостазов, выраженным отеком стромы миокарда. Изменения мышечных волокон выражались контрактурными повреждениями, исчезновением поперечной исчерченности, мелкокапельным ожирением, неравномерным окрашиванием, гомогенизацией или глыбчатостью цитоплазмы при сохранности ядер или на фоне пикноза и размытости контуров ядер.

Характер описанных морфологических изменений трактуется как неспецифический и характерен, в том числе, и для ишемически-гипоксических воздействий. Подтверждением (табл. 6) ишемической природы повреждений кардиомиоцитов явилось достоверное увеличение (по сравнению с контролем) объемной плотности кардиомиоцитов с фуксинофильной при окраске по Ли цитоплазмой. При этом численность популяции кардиомиоцитов у травмированных животных постепенно снижалась, о чем свидетельствовало достоверное, начиная с 7-х суток, снижение объемной плотности кардиомиоцитов.

Гибель кардиомиоцитов происходила преимущественно путем апоптоза, поскольку, начиная с 6-го часа посттравматического периода, на полутонких срезах обнаруживались отчетливо отграниченные от клеток окружения, уменьшенные в объеме кардиомиоциты с повышенной эозинофилией цитоплазмы, фрагментацией и конденсацией хроматина, а также фрагменты кардиомиоцитов, содержащие сохранные клеточные органеллы.

Активация компенсаторных процессов проявлялась гипертрофией мышечных волокон и новообразованием волокнистых структур. Начиная с первых суток, встречались кардиомиоциты с увеличенным объемом ядра. Преобладание в клеточном составе вокруг мышечных волокон клеток фибробластического ряда (1-е, 3-и, 7-е сутки) и появление волокнистых

Таблица 6

Объемная плотность кардиомиоцитов (Vv кмц), объемная плотность ядер кардиомиоцитов (Vv якмц), объемная плотность стромы (Vv с), объемная плотность кардиомиоцитов с фуксинофильной при окраске по Ли цитоплазмой (Vv ГОФП+ кмц) в посттравматическом периоде ушиба сердца, Me (LQ-HQ)

Примечание. ^ - достоверность различий (p<0,05) по сравнению с контролем.

структур свидетельствовало об активации репаративных процессов в строме. В поляризованном свете на фоне гипертрофированных волокон с типичной структурой кардиомиоцитов в отдаленном периоде встречались и атрофические участки. Данные структурные изменения свидетельствуют о реорганизации миокарда в течение всего периода исследования, сопряженной с продолжающейся гибелью кардиомиоцитов, преимущественно путем апоптоза, и запуском компенсаторно-восстановительных процессов как со стороны стромы, так и мышечных волокон. Отсутствие воспалительной реакции, выявление признаков на уровне индивидуальных клеток позволяют заключить, что наряду с некротическим изменениями запускается генетическая программа гибели клеток, начиная с первых часов после травмы, и проявляется в течение всего периода исследования, определяя, вероятнее всего, уменьшение популяции кардиомиоцитов в отдаленном периоде после травмы. Таким образом, можно говорить о подвижности компенсаторно-восстановительных процессов в миокарде после перенесенной травмы.

Морфометрический анализ в сочетании с данными обзорной микроскопии позволил оценить паренхиматозно-стромальные взаимоотношения в миокарде в посттравматическом периоде ушиба сердца.

В первые сутки после травмы отмеченный на микропрепаратах отек стромы подтверждался данными морфометрии (табл. 6). Достоверное увеличение объемной плотности элементов стромы отмечено с 6-го часа, достоверное снижение показателя объемной плотности кардиомиоцитов - через 7 сут после травмы. Объемная плотность ядер кардиомиоцитов увеличивалась с 1-х суток посттравматического периода. Перечисленные изменения показателей объемной плотности кардиомиоцитов и их ядер можно расценивать как признак компенсаторных ...