Изучение состояния сократительной функции сердца и динамики изменения его геометрии в острейшую фазу переднего трансмурального инфаркта миокарда у крыс с алкогольной кардиомиопатией

Введение

Согласно материалам доклада ВОЗ «Глобальное бремя болезней» за 2019 год, злоупотребление алкоголем является значимым фактором риска по показателю количества лет жизни, скорректированных по нетрудоспособности (DALY), на которые приходится 3,7 % DALY во всех возрастных группах, при этом за период с 1990 по 2019 гг. этот показатель вырос на 37 % [1]. Также показано, что злоупотребление алкоголем является основным фактором риска инвалидизации у людей в возрасте от 25 до 49 лет и представляет собой первую предотвратимую причину заболеваний в этой возрастной группе [1]. Наиболее часто встречающимся соматическим осложнением, которое вызывает хроническое злоупотребление алкоголем, является алкогольная кардиомиопатия (АКМП) — приобретённая форма дилатационной кардиомиопатии, которая служит ведущей (50–60 % случаев) причиной смерти больных хроническим алкоголизмом [2]. На долю АКМП приходится примерно 35 % от всех неишемических кардиомиопатий [3]. У хронических алкоголиков со сформировавшейся АКМП на фоне постоянного приёма алкоголя летальность значимо выше, чем у пациентов с идиопатической дилатационной кардиомиопатией [4]. Необходимо подчеркнуть, что в структуре летальности от АКМП внезапная сердечная смерть (ВС) составляет 30–40 % [5, 6]. Среди всех причин, вызывающих внезапную сердечную смерть, АКМП занимает второе место, уступая по этому показателю лишь острому коронарному синдрому (ОКС) [7, 8]. Более того, АКМП является наиболее распространённой причиной ВС от неишемических причин у пациентов в возрасте от 40 до 59 лет [6]. Данные о вкладе ишемической болезни, в частности ОКС, в развитие ВС у пациентов со сформировавшейся АКМП до настоящего времени в литературе не представлены, однако имеются сообщения о том, что среди тех, кто умер от АКМП, у 8,4 % был диагностирован коронарный стеноз с уменьшением просвета сосудов не менее чем на 50 % [9]. Нельзя исключить, что одной из возможных причин возникновения ВС у пациентов со сформировавшейся АКМП может явиться ОКС, а именно его острейшая фаза.

Цель исследования

Целью настоящего исследования явилось изучение особенностей изменения геометрии левого желудочка сердца и его инотропной функции в острейшую фазу инфаркта миокарда у крыс со сформировавшейся АКМП.

Материалы и методы

Животные. Опыты проведены на белых беспородных крысах самцах с начальной массой 180–200 г, полученных из ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства», филиал «Столбовая», имеющих ветеринарный сертификат качества и состояния здоровья и прошедших 15-суточный карантин в виварии ФГБНУ «ФИЦ оригинальных и перспективных биомедицинских и фармацевтических технологий». Животных содержали в индивидуальных стандартных пластиковых клетках, с предоставлением брикетированного корма ad libitum при регулируемом 12/12 световом режиме (light off at 08-00 am). Условия содержания животных соответствовали ГОСТ 33215–2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила оборудования помещений и организации процедур» (Переиздание) и ГОСТ 33216–2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами» (Переиздание). Все работы с лабораторными животными были выполнены в соответствии с общепринятыми нормами обращения с животными, на основе стандартных операционных процедур, принятых в ФГБНУ «ФИЦ оригинальных и перспективных биомедицинских и фармацевтических технологий», международными правилами (European Communities Council Directive of November 24,1986 (86/609/EEC)) и «Правилами работы с животными», утверждёнными биоэтической комиссией ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова». Животные получали стандартный брикетированный корм ПК-120-1 (ООО «Лабораторснаб», РФ).

Дизайн исследования. Животные были рандомизированы на 2 группы: 1-я (n = 8) — контроль (инфаркт миокарда у интактных крыс), 2-я (n = 10) — АКМП (инфаркт миокарда у крыс с АКМП). Перед началом эксперимента животных наркотизировали (уретан 1300 мг/кг, в/б) и помещали в положении на спине на подогреваемый столик для мелких лабораторных животных «Surgi Suite» (Kent Scintific Corporation, США). Затем животных переводили на искусственную вентиляцию лёгких при помощи аппарата ИВЛ «Model 7025» (Ugo Basele, Италия).

Метод воспроизведения АКМП. Эксперименты проводили на разработанной нами ранее трансляционной модели АКМП у крыс [10]. Для моделирования АКМП животных в течение 6 месяцев подвергали принудительной алкоголизации путём предоставления в качестве единственного источника жидкости 10 % раствора этанола. Среднесуточное потребление алкоголя в пересчёте на чистый этанол колебалось в пределах 5,0–6,5 г/кг. Показано, что через 24 недели принудительной алкоголизации у животных развивается алкогольная кардиомиопатия, воспроизводящая основные клинико-диагностические признаки этого заболевания.

Метод воспроизведения острого инфаркта миокарда (ОИМ). ОИМ воспроизводили путём одномоментной перевязки нисходящей коронарной артерии на 1–2 мм ниже места её выхода из-под ушка левого предсердия.

Эхокардиографическое исследование. Измерения производили в условиях открытой грудной клетки в одномерном М- и двухмерном В-модальных режимах при положении датчика эхокардиографа в парастернальной позиции по длинной оси сердца. В М-модальном режиме оценивали конечно-систолический (КСР) и конечно-диастолический (КДР) размеры левого желудочка сердца. Затем по методу Teichholz рассчитывали показатель сократительной функции сердца — фракцию выброса (ФВ). Помимо этого, оценивали такие показатели, как толщина передней стенки левого желудочка в систолу (ТПСс) и диастолу (ТПСд), толщина задней стенки левого желудочка в систолу (ТЗСс) и диастолу (ТЗСд), сократимость передней стенки левого желудочка (СУПС), сердечный индекс. Оценку эхокардиографических показателей проводили, как минимум, по пяти последовательным сердечным циклам. Все измерения выполняли в соответствии с Рекомендациями Американского общества и Европейской ассоциации по эхокардиографии [11]. В работе использовали цифровой ультразвуковой эхокардиограф «DC-60» (Mindray, Китай) с электронным фазированным датчиком Р10-4Е (5,0/11,0 МГц).

Статистическая обработка данных. Нормальность распределения проверяли с помощью критерия Шапиро—Уилка, гомогенность дисперсий — по Левену. Так как распределение выборок было близко нормальному и дисперсии гомогенны, то для определения статистической значимости различий использовали дисперсионный анализ повторных измерений с дальнейшей обработкой методом множественных сравнений по Дункану. Результаты представляли в виде средних арифметических и их стандартных ошибок. Изменения считали статистически значимыми при вероятности ошибки первого рода р ≤ 0,05.

Результаты и обсуждение

В качестве сертифицированной модели АКМП у крыс мы использовали ранее разработанную нами трансляционную модель этой патологии [10], нашедшую признание и цитируемую в западной литературе [12]. Согласно результатам эхокардиографических исследований, у крыс в течение 24 недель в принудительном порядке потреблявших 10 % раствор этанола, КСР и КДР размеры левого желудочка (ЛЖ) сердца по сравнению с контрольными животными увеличились соответственно на 36,5 % (р = 0,008) и 15,2 % (р = 0,017), тогда как ФВ, характеризующая инотропный статус левого желудочка, значимо (р = 0,001) снизилась с 89,0±1,8 до 78,1±1,5 (табл. 1). Зарегистрированные изменения свидетельствуют о формировании у крыс основной группы эхокардиографических признаков алкоголь-обусловленной дилатационной АКМП (дилатация ЛЖ и снижение его сократительной функции), что практически полностью соответствует таковым, известным для человека при данной патологии [13]. Известно, что у взрослого здорового человека в состоянии покоя ФВ в среднем колеблется в пределах 50–60 % [14].

Планируя эту серию экспериментов, мы предполагали показать, как нам казалось, очевидную вещь, что острый инфаркт миокарда у крыс с АКМП с первых минут своего возникновения протекает существенно тяжелее, чем у контрольных животных без АКМП. Вместе с тем, полученные результаты, на первый взгляд, не соответствовали вышеуказанной концепции. Так, например, у контрольных крыс к 15-й минуте ишемии КСР увеличился на 63 % (с 2,46±0,17 мм до 4,03±0,30 мм), в то время как у крыс с АКМП лишь на 45 % (с 3,41±0,16 до 4,94±0,27). То же касается и ФВ — у контрольных крыс к 15-й минуте ишемии она снизилась на 19 % (с 89,0±1,8 % до 72,2±2,5 %), а у крыс с АКМП на 15 % (с 78,1±1,5 % до 66,6±2,1 %). Близкая картина наблюдалась и на 30-й минуте ишемии (рис. 1, табл. 1).

Однако последующий анализ полученных результатов опроверг первичное заключение и заставил задуматься о возможных совместимых с жизнью величинах патологических изменений геометрии сердца. В нашем случае у крыс с АКМП инфаркт миокарда воспроизводили на фоне сформировавшейся АКМП, т. е. на фоне алкоголь-обусловленной хронической сердечной недостаточности. У этих животных перед воспроизведением инфаркта миокарда КСР уже был увеличен ≈ на 40 %, т. е. фактическое увеличение КСР к 15-й минуте ишемии близко к 90 % (табл. 1). Аналогичный расчёт свидетельствует о том, что у крыс с АКМП фактическое увеличение КДР составляет 50 %, а у интактных крыс оно более чем вдвое меньше (19 %). Аналогичным образом, фактически меняются все регистрируемые показатели, отражающие геометрию левого желудочка сердца (табл. 1), что позволяет говорить о том, что у животных с АКМП уже в первые минуты от воспроизведения острого инфаркта миокарда сердце теряет свою физиологическую форму и становится шарообразным, что гемодинамически крайне неблагоприятно.

Эти изменения геометрии протекают на фоне фактического снижения ФВ (инотропной функции) левого желудочка сердца — к 15-й минуте ишемии на 25 % и к 30-й минуте на 30 %. Столь значительное снижение ФВ, по всей видимости, связано с потерей передней стенкой левого желудочка сократительной способности: если у контрольных крыс во время систолы передняя стенка левого желудочка сокращается практически так же, как и до перевязки коронарного сосуда — её утолщение к 30-й минуте ишемии снижается только на 9 %, то у крыс с АКМП это снижение составляет 58 % — с 68,4±4,6 % до 29,3±4,5 % (табл. 1). Такое падение сократимости передней стенки во время систолы прогностически неблагоприятно, поскольку свидетельствует о высоком риске как формирования аневризмы левого желудочка сердца, так и разрыва сердца. Известно, что у взрослого здорового человека в состоянии покоя ФВ в среднем колеблется в пределах 50–55–60 % [14]. Если экстраполировать величину снижения ФВ на человека, то получится, что к 30-й минуте ишемии величина ФВ составляет ≈ 35–40 %, что, согласно клиническим рекомендациям Российского кардиологического общества за 2020 год «Хроническая сердечная недостаточность», позиционируется как ХСН с низкой фракцией выброса (≤ 40 %), и прогностически также не благоприятно [15]. Известно, что низкая ФВ, так же как и величина дилатации ЛЖ сердца, рассматриваются как возможные предикторы ВС, и чем больше диаметр ЛЖ и/или ниже его ФВ, тем потенциально выше риск возникновения ВС [16, 17]. Так, например, согласно данным Маастрихтского регистра (более 180 000 участников) остановки кровообращения ВС регистрировались у пациентов с ФВ ≥50 % в 1,4 % случаев, с ФВ 31–40 % — в 5,1 % случаев, а с ФВ ≤ 30 % — в 7,5 % случаев [18].

Контроль фон	Контроль 15 мин	Контроль 30 мин
АКМП фон	АКМП 15 мин	АКМП 30 мин

Рис. 1. Оригинальные эхокардиограммы крысы № 5 контрольной группы (верхний ряд) и крысы № 12 с АКМП (нижний ряд). Слева направо: исходный уровень перед перевязкой коронарной артерии и через 15 и 30 минут после перевязки

Таблица 1. Изменения сократительной функции и геометрии сердца, возникающие в острейшую фазу переднего трансмурального инфаркта миокарда у наркотизированных крыс (уретан 1300 мг/кг в/б) со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией

Примечания: 1) Показаны средние арифметические и их стандартные ошибки; 2) р — по отношению к исходному уровню; 3) р1 — по отношению к интактным крысам; 4) Обозначения: ТЗС – толщина задней стенки, ТПС – толщина передней стенки, СУПС – систолическое утолщение передней стенки.

Заключение

Таким образом, полученные в настоящей серии экспериментов данные позволяют с определённой долей уверенности говорить о том, что у животных со сформировавшейся АКМП инфаркт миокарда протекает более тяжело, чем у интактных животных, в частности у них достаточно велик риск формирования аневризмы левого желудочка сердца и, следовательно, риск развития тяжёлой, прогрессирующей сердечной недостаточности с высокой вероятностью внезапной сердечной смерти.