Вопросам ремоделирования сердца при артериальной гипертензии (АГ) и возможности их обратного развития в последние годы уделяется большое внимание [2, 3, 7, 9]. Сегодня показана роль стресса в развитии и прогрессировании сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе и АГ [4, 5, 6, 8]. В ряде экспериментальных работ показано, что катехоламины могут вызывать развитие гипертрофии левого желудочка (ГЛЖ) даже в дозах, не повышающих уровень артериального давления [10, 11].
Представляется интересным исследование особенностей ремоделирования сердца при хроническом стрессе, вызванном малыми и большими дозами катехоламинов.
Цель исследования: провести сравнительный анализ ремоделирования миокарда левого и правого желудочков сердца крыс линии Вистар под воздействием больших и малых доз адреналина
Материал и методы исследования
Исследование проводилось на 30 крысах-самцах линии Вистар. Эксперимент проводился на крысах-самцах линии Вистар (питомник лабораторных животных «Рапполово»), сопоставимых по возрасту и массе (200 ± 20 г). Животные содержались в помещении с температурой воздуха 22 °С с 12-часовым циклом свет/темнота. Животные имели свободный доступ к воде и пище.
Экспериментальное исследование проводилось в соответствии с Европейской конвенцией о защите животных, используемых в эксперименте (Директива 86/609/ЕЕС). Протокол эксперимента, содержание животных и выведение их из опыта были составлены в соответствии с принципами биоэтики, изложенными в «Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985) и приказе МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики».
Крысы были разделены на 3 серии:
I серия (малые дозы адреналина) – 10 крыс-самцов линии Вистар, которым на протяжении 2 недель 3 раза в день интраперитонеально вводились малые дозы адреналина из расчета 25 мкг/кг.
II серия (большие дозы адреналина) – 10 крыс-самцов линии Вистар, которым на протяжении 2 недель 3 раза в день интраперитонеально вводились большие дозы адреналина из расчета 50 мкг/кг (максимальная доза, не вызывающая некроз миокарда).
В I и II сериях эксперимента после прекращения введения препарата пятерым крысам производилась декапитация под эфирным наркозом и забор материала. Забор материала у оставшихся пяти крыс в каждой серии производился через 1 месяц после прекращения введения препарата, в течение которого крысы содержались без медикаментозных и стрессовых воздействий.
Контрольная серия – крысы, сопоставимые по возрасту и массе, которые содержались без медикаментозных и стрессовых воздействий.
Препараты вводились в дозах, не вызывающих некроз миокарда.
Через 2 недели введения препарата и после 1 месяца содержания крыс без медикаментозных и стрессовых воздействий под эфирным наркозом производилась декапитация и забор материала на исследование. Морфометрия парафиновых срезов, окрашенных по Ван-Гизону, проводилась с помощью сетки Г.Г. Автандилова [1] в 45 полях зрения в левом желудочке (ЛЖ) и в правом желудочке (ПЖ). В каждой серии эксперимента производился подсчет в объемных процентах (об. %) плотности кардиомиоцитов (КМЦ), коллагена и объема внеклеточного пространства (ВКП).
При статистической обработке полученных данных из методов непараметрической статистики нами использовался метод сравнения данных по медиане (М ± Sd) – критерий Фридмана c коэффициентом конкордации Кэндалла. Для визуализации полученных результатов исследования нами широко использовался графико-аналитический метод. Весь статистический анализ проводился с использованием программы Statistica 99 (c) 1997 by StatSoft, Inc.
Результаты исследования и их обсуждение
Под влиянием малых доз адреналина в ЛЖ отмечено:
– уменьшение плотности КМЦ (рис. 1, а) с М = 77,87 ± 5,42 об. % в контрольной серии до М = 68,34 ± 10,85 об. % (χ2 = 13,714; р = 0,00021);
– увеличение плотности коллагена (рис. 1, б) с М = 7,89 ± 4,02 об. % в контроле до М = 17,68 ± 9,01 об. % (χ2 = 24,381; р = 0,00001);
– достоверное увеличение объема ВКП (рис. 1, в) с М = 6,83 ± 1,99 об. % до М = 10,76 ± 8,19 об. % соответственно (χ2 = 4,667; р = 0,03076).
Таким образом, под влиянием малых доз адреналина значительно меняются структурные элементы внеклеточного матрикса, особенно ВКП.
Под влиянием больших доз адреналина в миокарде ЛЖ также отмечалось:
– значительное уменьшение плотности КМЦ (рис. 1, а) с 77,87 ± 5,41 об. % в контрольной серии до 62,38 ± 11,81 об. % (χ2 = 33,800; р = 0,00001);
– увеличение плотности коллагена (рис. 1, б) с 7,89 ± 4,02 об. % в контроле до 14,94 ± 9,28 об. % (χ2 = 8,804; р = 0,003);
– увеличение объема ВКП (рис. 1, в) с 6,83 ± 1,99 об. % до 16,62 ± 9,99 об. %; (χ2 = 29,878; р = 0,00001).
Рис. 1. Изменение плотности кардиомиоцитов (а), коллагена (б) внеклеточных пространств (в) в об. % в миокарде левого желудочка через 2 недели введения малых (МД) и больших (БД) доз адреналина
То есть изменение структурных элементов миокарда ЛЖ под влиянием больших доз адреналина имело ту же направленность, что и после двухнедельного введения малых доз адреналина.
При сравнении влияния на структурные элементы миокарда ЛЖ больших и малых доз адреналина выявлена тенденция к более значительному снижению плотности КМЦ на больших дозах адреналина (М = 62,37 ± 11,81 об. %) по сравнению с малыми дозами адреналина (М = 68,34 ± 10,85 об. %), χ2 = 3,428; р = 0,064). Увеличение плотности коллагена было примерно одинаковым на малых и больших дозах адреналина. Объем ВКП был значительно больше на больших дозах адреналина (М = 16,62 ± 9,99 об. %) по сравнению с малыми дозами (М = 10,76 ± 8,19 об. %), χ2 = 11,756; р = 0,00061.
При сравнении влияния малых и больших доз адреналина на структурное ремоделирование миокарда левого желудочка особого внимания заслуживает достоверно более значительное повышение объема ВКП после введения больших доз адреналина, что, вероятно, связано с токсическим влиянием больших доз адреналина на миокард и более выраженным отеком внеклеточных пространств миокарда ЛЖ.
После двухнедельного введения малых доз адреналина в ПЖ отмечено:
– уменьшение плотности КМЦ (рис. 2, а) с 79,78 ± 5,92 об. % в контрольной серии до 66,63 ± 11,91 об. % (χ2 = 13,091; р = 0,0003);
– увеличение плотности коллагена на 63,57 % (рис. 2, б) с М = 8,20 ± 3,08 об. % в контроле до М = 13,97 ± 8,78 об. % (χ2 = 11,000; р = 0,00091);
– увеличение объема ВКП в 2,4 раза (рис. 2, в) с М = 6,06 ± 2,26 об. % в контроле до М = 14,29 ± 8,53 об. % (χ2 = 17,819; р = 0,00002).
а 
б 
в
Рис. 2. Изменение плотности кардиомиоцитов (а), коллагена (б) внеклеточных пространств (в) в об. % в миокарде правого желудочка через 2 недели введения малых (МД) и больших (БД) доз адреналина
Под влиянием больших доз адреналина в ПЖ также отмечалось:
– снижение плотности КМЦ (рис. 2, а) с М = 80,27 ± 5,24 об. % в контрольной серии до М = 66,71 ± 15,65 об % через 2 недели введения больших доз адреналина (χ2 = 9,000; р = 0,0027);
– увеличение плотности коллагена на 62,5 % (рис. 2, б) с М = 8,33 ± 2,96 об % в контрольной серии до М = 14,37 ± 9,25 об. % (χ2 = 4,000; р = 0,046);
– увеличение объема ВКП более чем в 2 раза (рис. 2, в) с 5,52 ± 1,76 об. % в контроле до 13,41 ± 7,69 об. % под влиянием двухнедельного введения адреналина (χ2 = 11,111; р = 0,00086).
При сравнении влияния больших и малых доз адреналина на миокард ПЖ выявлено, что уменьшение плотности кардиомиоцитов и увеличение плотности коллагена с объемом ВКП в миокарде ПЖ происходило в одинаковой степени независимо от дозы вводимого в хроническом эксперименте адреналина.
Таким образом, как малые, так и большие дозы адреналина вызывали ремоделирование всех структурных элементов миокарда ЛЖ и ПЖ, но отличие состояло в том, что в ЛЖ отек интерстициальной ткани, проявляющийся увеличением объема ВКП, был более значительным при введении больших доз адреналина, а в ПЖ выраженность структурных изменений миокарда не зависела от дозы адреналина и была на малых дозах столь же значительной, как и на больших дозах, что может свидетельствовать о большей чувствительности правого желудочка к действию катехоламинов при моделировании хронического адренергического стресса.
При сравнении влияния малых доз адреналина на миокард ЛЖ и ПЖ не выявлено достоверных различий по плотности КМЦ, но в то же время отмечалась значительно большая плотность коллагена в ЛЖ (М = 17,68 ± 9,01 об. %), по сравнению с ПЖ (М = 13,97 ± 8,78 об. %; χ2 = 5,488; р = 0,019). Объем же ВКП, напротив, был достоверно выше в ПЖ (М = 14,29 ± 8,53 об. %), нежели в ЛЖ (М = 10,76 ± 8,19 об. %; χ2 = 5,233; р = 0,022).
То есть под влиянием малых доз адреналина в ПЖ в большей степени увеличивается объем ВКП, а в ЛЖ – плотность коллагена.
Сравнительный анализ изменений плотности КМЦ, коллагена, объема ВКП через 2 недели введения больших доз адреналина достоверных различий между ЛЖ и ПЖ не выявил.
Через 1 месяц после прекращения введения крысам адреналина стоило бы ожидать регресс структурного ремоделирования миокарда. Однако результаты исследования показали, что в ЛЖ через месяц после прекращения введения адреналина плотность КМЦ (рис. 3, а) оставалась значительно меньше значений контрольной серии, причем достоверных различий на малых и больших дозах адреналина не было выявлено (плотность КМЦ через 1 месяц после введения малых доз адреналина составила М = 66,67 ± 10,64 об. %, а после введения больших доз М = 68,84 ± 8,55 об. % (р > 0,05). Плотность коллагена (рис. 3, б) и объем ВКП (рис. 3, в) через месяц введения как малых, так и больших доз адреналина в ЛЖ оставались значительно выше значений контрольной серии. Дозозависимого влияния адреналина на все структурные элементы миокарда ЛЖ через месяц введения адреналина не выявлено.
Таким образом, через 1 месяц «отдыха» после введения адреналина структурные изменения в миокарде ЛЖ сохранялись, причем они были практически одинаковы как на малых, так и на больших дозах адреналина. То есть, как это не покажется парадоксальным, но отдаленные последствия ремоделирования миокарда одинаковы на малых и больших дозах, и можно предположить, что под влиянием двухнедельного введения адреналина запускаются механизмы ремоделирования всех структурных элементов миокарда, которые продолжаются, несмотря на прекращение введения препарата и носят дозонезависимый характер.
а
б
в
Рис. 3. Изменение плотности кардиомиоцитов (а), коллагена (б) внеклеточных пространств (в) в об. % в миокарде левого желудочка через 1 месяц после введения малых (МД) и больших (БД) доз адреналина
В ПЖ через месяц после прекращения введения больших доз адреналина плотность КМЦ (рис. 4, а) была значительно меньше, чем через месяц после введения малых доз (М = 62,28 ± 12,15 об. % и М = 75,56 ± 11,55 об. % соответственно, χ2 = 9,000; р = 0,002). Плотность коллагена (рис. 4, б) через месяц после прекращения хронического эксперимента на больших дозах адреналина была достоверно больше (М = 18,66 ± 8,17 об. %), чем на малых дозах (М = 10,89 ± 8,73 об. %), χ2 = 11,111; р = 0,0009. Объем ВКП (рис. 4, в) через месяц после введения больших доз адреналина был в 7 раз больше (М = 13,85 ± 7,5 об. %), нежели после введения малых доз адреналина (М = 2,05 ± 1,31 об. %; χ2 = 32,111; р = 0,0001).
Таким образом, выявлены значительные структурные изменения в миокарде ПЖ через месяц после введения адреналина, свидетельствующие об отсутствии регресса ремоделирования миокарда ПЖ, развившегося под влиянием хронического адренергического стресса.
Сравнительный анализ отдаленных структурных изменений в миокарде ЛЖ и ПЖ через месяц после прекращения введения малых доз адреналина показал, что плотность КМЦ в ЛЖ оставалась значительно ниже (М = 66,67 ± 10,64 об. %), нежели в ПЖ (М = 75,56 ± 11,55 об. %), χ2 = 13,444; р = 0,00025. Плотность коллагена в ЛЖ и в ПЖ достоверно не различалась. Объем ВКП в ЛЖ был значительно выше (М = 14,25 ± 9,97 об. %), чем в ПЖ (М = 2,05 ± 1,31 об. %; χ2 = 36,000; р = 0,0001).
Отдаленные последствия введения больших доз адреналина касались достоверно меньшей плотности КМЦ в ПЖ (М = 62,28 ± 12,15 об. %) по сравнению с ЛЖ (М = 68,84 ± 8,55 об. %), χ2 = 4,235; р = 0,04 и значительно большей плотности коллагена в ПЖ – М = 20,41 ± 9,79 об. %), нежели в ЛЖ – М = 14,13 ± 8,59 об. % (χ2 = 6,429; р = 0,01). По объему ВКП и плотности сосудов между ЛЖ и ПЖ достоверных различий не было выявлено.
а
б
в
Рис. 4. Изменение плотности кардиомиоцитов (а), коллагена (б) внеклеточных пространств (в) в об. % в миокарде правого желудочка через 1 месяц после введения малых доз (МД) и больших доз (БД) адреналина
Несмотря на 1 месяц «отдыха», регресса структурных изменений, возникших в миокарде ЛЖ под влиянием малых доз адреналина, не произошло. Плотность КМЦ, коллагена, ВКП и сосудов в миокарде ЛЖ через месяц остается на том же уровне, что и сразу после двух недель введения малых доз адреналина.
В ПЖ, в отличие от ЛЖ, через месяц «отдыха» по сравнению со структурными изменениями, вызванными двухнедельным введением малых доз адреналина в ПЖ, повысилась плотность КМЦ с М = 68,34 ± 10,85 об. % через 2 недели до М = 75,56 ± 11,55 об. % через 1 месяц (χ2 = 15,364; р = 0,00009), снизилась плотность коллагена с М = 13,92 ± 9,52 об. % до М = 10,89 ± 8,73 об. % соответственно (χ2 = 7,364; р = 0,007), значительно уменьшался объем ВКП с 14,30 ± 9,14 до 2,05 ± 1,31 об. % (χ2 = 66,364; р = 0,00001.
Таким образом, через 1 месяц после прекращения хронического эксперимента в ЛЖ регресса структурных изменений в миокарде, вызванных введением малых доз адреналина, не отмечалось. В ПЖ через месяц после прекращения введения малых доз адреналина плотность КМЦ и плотность коллагена восстановились до значений контрольной серии. Обращает на себя внимание значительное уменьшение объема ВКП через месяц «отдыха» по сравнению со значениями этого показателя через 2 недели введения малых доз адреналина и по сравнению со значениями контрольной серии. Столь выраженные изменения внеклеточных пространств, видимо, будут способствовать развитию нарушений микроциркуляции в миокарде ПЖ.
При сравнении отдаленных последствий ремоделирования миокарда и структурных изменений, вызванных двухнедельным введением больших доз адреналина в миокарде ЛЖ, значение медианы показателя плотности КМЦ увеличилось с М = 62,37 ± 11,81 об. % через 2 недели до М = 68,84 ± 8,55 об. % через месяц «отдыха» (χ2 = 7,529; р = 0,006). Плотность коллагена, объем ВКП оставались такими же, как через 2 недели введения больших доз адреналина.
Таким образом, в ЛЖ через 1 месяц после прекращения введения больших доз адреналина увеличилась плотность КМЦ, при этом не достигая значений контрольной серии, сохранялись высокие значения медианы показателя плотности коллагена и объема ВКП и значительно уменьшилась плотность сосудов.
В ПЖ через месяц после окончания больших доз адреналина, по сравнению с изменениями в миокарде в контрольной точке 2 недели, плотность КМЦ по-прежнему оставалась на низком уровне, а плотность коллагена продолжала значительно нарастать (М = 20,41 ± 9,79 об. %), как относительно контрольной серии (М = 8,33 ± 2,96 об. %; χ2 = 25,000, р = 0,006), так и значений плотности коллагена через 2 недели введения больших доз адреналина (М = 14,37 ± 9,25 об. %; χ2 = 8,000, р = 0,005). То есть процесс фиброгенеза в ПЖ продолжается и через месяц после прекращения введения адреналина. Объем ВКП через 1 месяц (М = 13,85 ± 7,50 об. %) оставался на уровне значений медианы объема ВКП через 2 недели введения больших доз адреналина (М = 13,41 ± 7,69; р > 0,05) и был значительно выше значений контрольной серии (М = 5,51 ± 1,76 об. %; χ2 = 13,444; р = 0,0003).
Таким образом, отдаленные последствия ремоделирования ПЖ под влиянием больших доз адреналина были гораздо тяжелее, чем в ЛЖ, поскольку отмечался значительный рост плотности коллагена, что, по сути, определяет ведущий патологический процесс в ПЖ, а самое главное, что в отличие от ЛЖ процессы фиброгенеза в ПЖ продолжают прогрессировать.
Выводы
1. Как малые, так и большие дозы адреналина вызывали ремоделирование всех структурных элементов миокарда ЛЖ и ПЖ, но отличие состояло в том, что на малых дозах адреналина объем ВКП больше увеличивался в ПЖ, а плотность коллагена – в ЛЖ, кроме того, в ЛЖ отек интерстициальной ткани, проявляющийся увеличением объема ВКП, был более значительным при введении больших доз адреналина, а в ПЖ выраженность структурных изменений миокарда не зависела от дозы адреналина и была на малых дозах столь же значительной, как и на больших дозах, что может свидетельствовать о большей чувствительности правого желудочка к действию катехоламинов при моделировании хронического адренергического стресса.
2. Через 1 месяц «отдыха» после введения адреналина структурные изменения в миокарде как ЛЖ, так и ПЖ сохранялись, причем в ЛЖ они были практически одинаковы как на малых, так и на больших дозах адреналина, а в ПЖ наиболее выраженные изменения отмечались через месяц после прекращения введения больших доз адреналина. Можно предположить, что под влиянием двухнедельного введения адреналина в миокарде обоих желудочков запускаются механизмы ремоделирования всех структурных элементов миокарда, которых продолжаются, несмотря на прекращение введения препарата, и в ЛЖ носят дозонезависимый характер.
3. Сравнительный анализ структурных отдаленных изменений в миокарде ЛЖ и ПЖ через месяц после прекращения хронического эксперимента показал, что изменения плотности КМЦ и объема ВКП на малых дозах адреналина были более выражены в ЛЖ, нежели в ПЖ, а после двухнедельного воздействия больших доз адреналина изменения плотности кардиомиоцитов и коллагена преобладали в ПЖ по сравнению с ЛЖ.
4. Через 1 месяц после прекращения введения малых доз адреналина регресса структурных изменений в миокарде ЛЖ не отмечалось. В ПЖ через месяц после прекращения введения малых доз адреналина обращало на себя внимание значительное уменьшение объема ВКП как по сравнению со значениями этого показателя через 2 недели введения малых доз адреналина, так и по сравнению со значениями контрольной серии. Столь выраженные изменения внеклеточных пространств, видимо, будут способствовать развитию нарушений микроциркуляции в миокарде ПЖ.
5. Через 1 месяц после прекращения введения больших доз адреналина в ЛЖ увеличилась плотность КМЦ, при этом не достигая значений контрольной серии, сохранялись высокие значения показателя медианы плотности коллагена и объема ВКП. Отдаленные последствия ремоделирования ПЖ под влиянием больших доз адреналина были гораздо тяжелее, чем в ЛЖ, поскольку отмечался значительный рост плотности коллагена, что свидетельствует о прогрессировании процессов фиброгенеза в миокарде ПЖ.
Рецензенты:
Рыбакова М.Г., д.м.н., профессор, зав. кафедрой патологической анатомии, ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, г. Санкт-Петербург;
Прошина Л.Г., д.м.н., профессор, зав. кафедрой морфологии человека ИМО, НовГУ им. Ярослава Мудрого, г. Великий Новгород.
Работа поступила в редакцию 04.09.2014.