Влияние токсических доз эналаприла на организменные и органные нарушения в эксперименте
  1. ББ Яцинюк Ph. D.
    tocboris at mail dot ru
    ГБОУ ВПО ХМАО-Югры Ханты-Мансийская государственная медицинская академия
DOI
http://dx.doi.org/10.13070/rs.ru.1.610
Дата
2014-03-18
Цитировать как
Research ru 2014;1:610
License
Абстракт

Исследованы токсические дозы эналаприла на кардио- и гемодинамику, изолированное сердце крысы, биохимические показатели, прооксидантную и антиоксидантную системы, морфологические изменения. Установлено, что эналаприл, введенный внутрибрюшинно в дозах 6,25 и 12,5 мг/100 грамм массы животного, изменяет параметры центральной гемодинамики, сократимость миокарда с нарушением его диастолического расслабления, вызывает повреждение мембран и структуры кардиомиоцитов, активацию процессов свободнорадикального окисления.

English Abstract

The effects of toxic doses of enalapril were studied on isolated rat heart by the analysis of cardio- and hemodynamics, biochemical parameters, prooxidant and antioxidant systems and morphological myocardial changes. Enalapril, administered intraperitoneally at doses of 6.25 and 12.5 mg/100 g of animal weight, was found to modify the parameters of central hemodynamics and myocardial contractility with alteration of its diastolic relaxation. In addition, enalapril caused membrane and structural damage of cardiomyocytes and activation of free radical oxidation.

Введение

При химической травме и гипоксии возникает энергетический дефицит, приводящий к метаболическим и структурным нарушениям в различных органах и тканях, в том числе и в сердечно-сосудистой системе, учитывая механизм действия ингибиторов ангиотензин превращаюшего фермента [1] [2] [7] [10] [11] [14]. Кардио- и гемодинамические нарушения, возникающие в организме, приводят к необратимым изменениям структуры клеток и могут быть обусловлены в период острого воздействия нарушением многих метаболических путей в цитоплазме и митохондриях [4] [5], активацией свободнорадикального окисления [12], повреждением биологических мембран [4] [7].

Токсическое действие ингибиторов АПФ, проявляющееся нарушением сердечно-сосудистой системы, связано с блокированием нейрогуморальных систем: ангиотензинпревращающего фермента с последующим влиянием на функционирование ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, предупреждением деградации брадикинина и повышением уровня оксида азота, подавлением энкефалиназы, что нарушает катаболизм эндорфинов и приводит к увеличению концентрации опиоидных нейротрансмиттеров [10]. Работы [2] [10] [14], посвященные исследованию влияния токсических концентраций эналаприла, не отражают его дозозависимый эффект на миокард, сосудистый тонус и выраженность дисбаланса в системе перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной системе, морфологические изменения, которые во многом определяют тяжесть химической травмы.

Цель данного исследования

выяснить функционально-метаболические и структурные нарушения миокарда при влиянии токсических доз эналаприла и оценить возможный вклад поврежденного миокарда в формирование недостаточности кровообращения у животных.

Материал и методы.

Эксперименты выполнены (с учетом требований работ с экспериментальными животными [3] ) на 50 белых беспородных крысах-самцах массой 204±10 г. Животные были разделены на 3 группы (по 10 особей в каждой): I группа - животные, не получавшие препарат (контроль), II - получавшие эналаприл в дозе 6,25 мг/100 г массы, III - в дозе 12,5 мг/100 г массы. После внутрибрюшинного введения эналаприла катетеризировали сонную артерию для измерения артериального давления (АД, мм рт. ст.). Регистрировали ЭКГ во II стандартном отведении и контролировали ЧСС (мин-1), а для оценки параметров системной гемодинамики - интегральную реограмму и первую производную реограммы [6] с использованием реоплетизмографа РПГ2-02 и регистратора Н-338-6П. Рассчитывали показатели: ударный (УО, мкл) и минутный объем крови (МОК, мл/мин) и общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС, 103 дин*с*cм-5). Измеряли центральное венозное давление (ЦВД см вод.ст.).

Сократительная функция миокарда изучалась на 20 изолированных изоволюмически сокращающихся сердцах животных, по методике E.T. Fallena et al. (1967) [16] в I-й и III-й группах. Проводили торакотомию, сердце извлекали и помещали в охлажденный до 2-4° раствор Кребса-Хензелайта. После частичной резекции левого предсердия сердце фиксировали за аорту на канюле перфузионной установки. В полость левого желудочка помещали латексный баллончик постоянного объема, соединенный с портативным монитором РМ-8000. Перфузию сердец осуществляли ретроградно через аорту тем же раствором, насыщенным карбогеном (95% O2 и 5% СО2), под давлением 70 мм рт. ст. при 37° (поддержка ультратермостатом VT-8) и рН 7.33-7.36. Электростимуляцию сердца осуществляли прямоугольными импульсами длительностью 3 мс, напряжением на 10% выше порогового и с частотой 240 мин-1 с помощью электростимулятора ЭС-50-1. Через 30 мин нормоксической перфузии, необходимой для стабилизации работы сердца, записывали кривую давления в левом желудочке. На основании графического материала рассчитывали систолическое, диастолическое и развиваемое давление, а также скорость сокращения (dр/dt max) и расслабления (-dр/dt max) левого желудочка. Одновременно с регистрацией указанных параметров брали перфузат, прошедший через коронарное русло, и определяли в нем содержание глюкозы – глюкозооксидазным методом («Элла», Россия), лактата – энзиматическим методом («Vital diagnostics SPb», Россия), пирувата – по методу П.М. Бабаскина (1976) и активность АсАТ, ЛДГ - методом каталитической активности («Лахема диагностика», Чехия), КК-МВ фракцию - энзиматическим методом («Ольвекс Диагностикум», Россия). Рассчитывали потребление глюкозы и пирувата на 1 г сухой массы миокарда за 1 мин на 1 мм рт. ст. развиваемого давления.

Интенсивность процессов свободнорадикального окисления оценивали методом хемилюминесценции плазмы крови при добавлении сернокислого железа. Измерения проводились на хемилюминометре "ХЛ-003". Свечение индуцировали добавлением 1 мл 50 мМ раствора FeSO4*7Н2О, ускоряющего процессы ПОЛ. Запись свечения осуществляли так же в течение 10 мин. При этом регистрировали значение таких параметров, как спонтанная светимость (усл. ед.), вспышка (усл. ед.) и светосумма (усл. ед.*мин) [13].

Морфологические исследования – срезы миокарда фиксировали в 10% нейтральном формалине. Парафиновые срезы толщиной 5 мкм, окрашенные гематоксилином и эозином, исследовали на микроскопе с системой цифровой видеофиксацией Axio Cam MRcS с помощью анализатора изображений Axio Vision. (Carl Zeiss, Германия) при увеличении микрообъектов в 200 и 1000 раз (окуляр 10, объектив 20 и 100). Полученные результаты описывали по С.Л. Кузнецову и соавт. (2002) [8].

Обработку результатов проводили методами вариационной статистики с определением средней арифметической величины (М), среднего квадратического отклонения (мх) и достоверности различий между средними и относительными величинами по критерию Стьюдента (t) [9]. Достоверными признавались различия, при которых критерий Стьюдента (Р) составлял менее 0,05.

Результаты и их обсуждение

В группах животных, получавших эналаприл в течение 60 мин отравления, выявлена значимая тенденция к снижению ЧСС (исходное II группы - 3874,1, III группы - 3863,7) и АД (исходное II группы - 1253,1, III группы - 1261,4), которое на 60-й мин было меньше по сравнению с исходным и контролем, во II группе более чем на 32% и III группе более чем на 48%.

Наблюдалась динамика снижения УО (исходное II группы - 141, 10, 002, III группы - 145, 50, 003) с последующим его повышением в III группе, которая была обусловлена уменьшением ЧСС. МОК (исходное II группы - 54,60, 8, III группы - 56, 11, 4) к концу 60-й минуты был снижен на 15,7% и 28,1%, ОПСС (исходное II группы - 184, 04, 2, III группы - 180, 03, 6) на 20,6% и 29,6%, что свидетельствовало о системном нарушении кровообращения. Центральное венозное давление (исходное II группы - 6, 10, 2, III группы - 6, 10, 3) снижалось на 67,2% и 73,7% соответственно группам, что обусловлено влиянием ингибитора на сосудистый тонус.

К 60-й мин острого отравления во всех группах отмечалось нарушение метаболизма. Так, уровень глюкозы в крови возрастал в II и III группе по отношению к контролю на 13,1% и 34,5%. Уровень пирувата достоверно повышался в III группе на 15% по сравнению с контролем. Максимальное увеличение содержания лактата по сравнению с контролем отмечалось в III группе более чем на 35,7%. Увеличение содержания мочевой кислоты наблюдалось во II группе (на 17,2%), и в III группе (на 41%). Во II группе уровень КК-МВ повышался, а АсАТ, ЛДГ достоверно возрастали по сравнению с контролем. С увеличением дозы эналаприла (III группа) наблюдалась более выраженная гиперферментемия (КК-МВ, АсАТ, и ЛДГ – 17,5%; 81% и 72% соответственно), свидетельствуя о генерализованном повреждении клеток миокарда и повышении проницаемости клеточных мембран.

При исследовании параметров хемилюминесценции на фоне введения эналаприла отмечалось повышение активности прооксидантной системы (повышение вспышки) и снижение активности антиоксидантной системы (снижение светосуммы). Выявлялась интенсификация процессов свободнорадикального окисления, что во многом определяло повреждение мембран кардиомиоцитов и дисбаланса в прооксидантной и антиоксидантной системах.

Учитывая выраженность гемодинамических нарушений при введении дозы 12,5 мг/100 гр (III группа), дальнейшие исследования, выполненные на изолированных сердцах (навязывание высокого ритма сокращений - 500 мин-1). Несмотря на 30-мин период стабилизации, при исходной частоте сердечных сокращений 240 мин-1, выявлялось нарушение сократительной функции миокарда у животных перенесших часовое отравление, что выражалось в снижении систолического давления на 48%, развиваемого - на 37,1% по сравнению с аналогичными показателями контрольных сердец. Снижались скорости сокращения и расслабления на 40% и 53,3% соответственно. Ритм 500 мин-1 вызвал снижение систолического развиваемого давления на 61,3% и 61,1% и повышение диастолического давления на 18,4% по отношению к контролю. Параллельно исследовали энергетический метаболизм миокарда (выделение ферментов в коронарный проток), который выявил увеличение потребления глюкозы (13%) на 1 мм рт.ст. развиваемого давления, т.е. на единицу выполняемой функции. О нарушении окисления глюкозы в цикле Кребса после часового воздействия эналаприла свидетельствовало выделение кардиомиоцитами в коронарный проток лактата на 49,5%, а пирувата на 85,8% больше по сравнению с контролем. Токсикант индуцировал повышенный выход АсАТ, ЛДГ, КК-МВ-фракции.

Данные приемы позволили выявить кардиотоксический эффект эналаприла - снижение силовых (систолического и развиваемого давления) и скоростных (скорости сокращения и расслабления) параметров сократительной функции миокарда левого желудочка, проявляющееся нарушением процессов его расслабления.

Мембранодеструктивный эффект эналаприла сопровождался увеличением выхода цитозольных ферментов АсАТ, ЛДГ и КК-МВ в коронарный проток. Кроме того, токсическая доза препарата нарушала биоэнергетику сердца, т.к. потребление глюкозы на единицу выполняемой функции увеличилось, содержание пирувата и лактата в коронарном перфузате повышалось, что свидетельствовало о разобщении процессов окисления с фосфорилированием, а в конечном итоге о митохондриальной дисфункции.

Кардиотропность токсических доз препарата не могла не сказаться на структурных нарушениях сердца, индуцирующих формирование сердечно-сосудистой недостаточности. Доза 6,25 мг/100 гр. массы животного вызывала слабо выраженный интерстициальный отек и единичные очаги деструкции кардиомиоцитов, а при дозе 12,5 мг/100 гр. выявилось полнокровие капилляров с образованием эритроцитарных агрегатов в них, умеренный интерстициальный и переваскулярный отек, очаги деструкции кардиомиоцитов в виде мелкоглыбчатого распада.

Таким образом, при введении токсических доз эналаприла животным возникали изменения как на организменном, так и органном уровне, что приводило к развитию недостаточности кровообращения, в формировании которой доминирующую роль играет повреждение миокарда, имеющее, конечно, дозозависимый эффект [2] [10]. Нарушения параметров центральной гемодинамики и развитие первичного кардиотоксического эффекта, проявляющиеся снижением сократительной и нарушением диастолической функции миокарда, увеличение в коронарном протоке уровня ферментов, повышение потребления глюкозы свидетельствуют о деструкции мембран и митохондриальной дисфункции кардиомиоцитов - изменение регуляции метаболизма в клетке, приводящее к дисбалансу внутриклеточной и межклеточной среды в кардиомиоцитах [4] [7]. Введение эналаприла в токсических концентрациях приводит к активации процессов свободнорадикального окисления, что, несомненно, влияет на состояние сердечно-сосудистой системы и миокарда в частности [4] [7] [15]. Выявленные функционально-метаболические и структурные нарушения сердечно-сосудистой системы в эксперименте при поступлении токсических доз эналаприла необходимо учитывать в токсикогенном периоде острого отравления, сопровождающегося гемодинамическими расстройствами. Возникающие нарушения при экзогенных и эндогенных воздействиях развиваются достаточно стремительно и определяются, как правило, выраженностью снижения уровня артериального давления, объема сердечного выброса, изменение которых способствует поражению органов за счет ухудшения их перфузии, что в конечном итоге определяет дальнейший каскад осложнений и выживаемость.

Ссылки
  1. Архипенко Ю.В. Повышение резистентности мембранных структур сердца, печени и мозга при адаптации к периодическому действию гипоксии и гипероксии // Бюллютень экспериментальной биологии и медицины. – 2005. - № 9. – С. 257-260.
  2. Афанасьев В.В. Неотложная токсикология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 384.
  3. Гуськова Т.А. Токсикология лекарственных средств. – М.: МДВ, 2008. – 196.
  4. Долгих В.Т. Повреждение и защита сердца при острой смертельной кровопотере. Бюл. СО РАМН 2001; 1: 73-81.
  5. Изменения системной гемодинамики и биохимических показателей крови при отравлении анаприлином в эксперименте / Б.Б. Яцинюк, В.Г. Сенцов, В.Т.Долгих и др. //Сибирский медицинский журнал. – 2010. - № 3. – С. 62-64.
  6. Карпицкий В.В. Определение сердечного выброса у мелких лабораторных животных методом тетрополярной реографии // Патолог. физиология и эксперим. терапия. – 1986. - № 1. – С. 74-77.
  7. Корпачева О.В., Долгих В.Т. Изменение основного энергетического субстрата как способ защиты миокарда от ишемического повреждения при экспериментальной механической травме сердца. Патолог. физиология и эксперим. терапия 2008; 4: 16-18.
  8. Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н., Горячкина В.Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии. – Москва.: МИА, 2002. –С. 153-172.
  9. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие. – М.: Высшая школа, – 1980. – 293.
  10. Медицинская токсикология. Национальное руководство. Под. ред. академика РАМН, проф. Е.А. Лужникова. – М. : Из-во «Гэотар – Медиа», 2012. – 923.
  11. Национальные клинические рекомендации Всероссийского общества кардиологов. – «МЕДИ-Экспо». 2009. – С. 9.
  12. Cазонтова Т.Г., Архипенко Ю.В. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов – равнозначных участников метаболизма. Патолог. физиология и эксперим. терапия 2007; 3: 2-18.
  13. Фархутдинов Р.Р., Лиховских В.А. Хемилюминесцентные методы исследования свободно-радикального окисления в биологии и медицине. Уфа, 1998. 90.
  14. Элленхорн М.Дж. Медицинская токсикология: Диагностика и лечение отравлений у человека: Т 1. - М.: Медицина, 2003. – С. 578.
  15. Экстракт Ganoderma lucidum при диастолической дисфункции сердца и возникновение необратимых повреждений кардиомиоцитов в условиях ишемии и реперфузии изолированного сердца / Т.В. Ласукова, А.Г. Арбузов, Л.Н. Маслов и др. // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2008. - № 1. – С. 22-25.
  16. Fallen E.T., Elliott W.G., Gorlin R. // J. Appl. Physiol. 1967. Vol. 22, N 4. P. 836-839.
ISSN : 2334-1009