Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела в период деполяризации предсердий у крыс с алкогольной кардиомиопатией

Введение

Алкоголизм является одной из основных причин смертности населения, уступая лишь сердечно-сосудистым и онкологическим заболеваниям [1]. Основной причиной летальности при хроническом злоупотреблении алкоголем является алкогольная кардиомиопатия [2]. Не менее важно и то, что алкогольной кардиомиопатии присущ высокий риск внезапной сердечной смерти [3, 4], которая диагностируется у 30–40 % пациентов, страдающих этим заболеванием [5]. Согласно данным эпидемиологических исследований, алкогольная кардиомиопатия занимает 2–3-е место среди причин внезапной сердечной смерти [4].

С учётом сказанного, а также малой изученностью механизмов, ответственных за формирование электрической нестабильности миокарда, сопутствующей алкогольной кардиомиопатии, является актуальным экспериментальное исследование механизмов изменения электрической активности сердца, разработка неинвазивных методов оценки функционального состояния миокарда и выявление факторов риска внезапной сердечной смерти на ранее разработанной нами трансляционной модели алкогольной кардиомиопатии у крыс [6]. С использованием комплекса эхокардиографических, электрофизиологических, морфологических, гистологических, молекулярных методов было показано, что разработанная модель воспроизводит основные клинико-диагностические признаки алкогольной кардиомиопатии, в том числе и снижение электрической стабильности миокарда.

Исследование электрического поля сердца (ЭПС) при синхронной регистрации кардиоэлектрических потенциалов от множества униполярных отведений на поверхности торса свидетельствует о высокой информативности этого метода при изучении функционального состояния миокарда [7–9]. По расположению областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов на ЭПС на поверхности тела крыс в начальный период деполяризации предсердий можно судить о расположении очага начальной активности и основном направлении распространения волны возбуждения [10].

Цель исследования – выявление по динамике электрического поля сердца на поверхности тела особенностей деполяризации предсердий у крыс на трансляционной модели алкогольной кардиомиопатии.

Материалы и методы

Животные

Опыты проводили на белых беспородных крысах-самцах массой 180–200 г, которые содержались в виварии в соответствии с приказом МЗ РФ № 267 от 09.06.2003 г. «Об учреждении правил лабораторной практики». Животные были получены из питомника лабораторных животных Филиал «Столбовая» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России, имели ветеринарный сертификат качества и состояния здоровья, и прошли 20-суточный карантин в виварии НИИ фармакологии имени В.В. Закусова. Животные содержались в индивидуальных клетках (370×200×150 мм) в соответствии с нормами размещения в условиях контролируемого освещения (12 ч – свет / 12 ч – темнота) с принудительной 16-кратной в час вентиляцией, при температуре 18–20 α°C и относительной влажности воздуха 40–70 % на подстилке из простерилизованных древесных стружек. Все работы с лабораторными животными были выполнены в соответствии с общепринятыми нормами обращения с животными, на основе стандартных операционных процедур, принятых в НИИ фармакологии имени В.В. Закусова, соответствующих правилам Европейской Конвенции ETS 123.

Животных рандомизировали на две группы: 1-я – контрольные крысы (n = 13), имели свободный доступ к питьевой воде и корму (стандартный брикетированный корм ПК-120-1; ООО «Лабораторснаб», РФ); 2-я – алкоголизированные крысы (n = 16), которые получали стандартный брикетированный корм ПК-120-1, в качестве единственного источника жидкости получали 10 % водный раствор этанола в течение 24 нед. На протяжении всего исследования еженедельно регистрировали количество потребляемого этанола (г/кг). Все животные 2-й группы активно потребляли физиологически значимое количество 10 % раствора этанола. В пересчёте на чистый этанол среднее потребление алкоголя в течение эксперимента варьировалось в пределах 5,0–6,5 г/кг в сутки.

Электрофизиология

Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела крыс при алкогольной кардиомиопатии в период деполяризации предсердий исследовано методом множественной синхронной кардиоэлектротопографии. Крыс наркотизировали золетилом (1,25 мг/кг, в/м) и уретаном (1 г/кг, в/б). Синхронную регистрацию кардиопотенциалов осуществляли от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределённых по поверхности грудной клетки (по четыре ряда на вентральной и дорсальной сторонам тела) при помощи электрокардиотопографической системы. Синхронно с униполярными кардиоэлектрическими потенциалами на поверхности тела регистрировали ЭКГ в биполярных отведениях от конечностей. В качестве реперного использовали ЭКГ во втором отведении, отсчёт времени производили относительно пика зубца RII в мс (момент времени до RII-пика указывается со знаком минус).

Полученные данные обрабатывали при помощи системы «Кардиоинформ» [7]. Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела анализировали по моментным эквипотенциальным картам.

Статистика

Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Statistica 10.0 (StatSoft, Inc., США). Тип распределения определяли с помощью W-критерия Шапиро—Уилка, различия между группами с помощью U-критерия Манна—Уитни при р < 0,05. Данные представляли в виде среднего арифметического ± стандартное отклонение.

Результаты и обсуждение

Контрольная группа. До возникновения на ЭКГ во II отведении от конечностей РII-волны (за –65,8±6,6 мс до RII-пика) на поверхности тела крыс формируется ЭПС с краниальной областью положительных кардиоэлектрических потенциалов, каудальной – отрицательных, которые по мере деполяризации предсердий начинают смещаться: область положительных потенциалов – каудально, отрицательных – краниально (рис. 1А). Изменение взаимного расположения положительных и отрицательных зон кардиоэлектрических потенциалов завершается к началу РII волны (за –62,1±6,6 мс до RII-пика).

В период восходящей и нисходящей фаз РII волны расположение зон кардиоэлектрических потенциалов не меняется: область положительных потенциалов кардиоэлектрического поля расположена каудально, отрицательных – краниально.

Опытная группа. У крыс опытной группы наблюдались: достоверно меньшая ЧСС; большая общая длительность деполяризации предсердий, длительности периода восходящей и нисходящей фаз РII волны на ЭКГ во II отведении от конечностей; более раннее (относительно пика RII-зубца) начало инверсии областей кардиоэлектрического поля на поверхности тела; начало РII волны (табл.) по сравнению с контрольными животными. У алкоголизированных крыс выявлена существенно большая длительность инверсии положительной и отрицательной областей ЭПС на поверхности тела по сравнению с контрольными.

До возникновения на ЭКГ РII волны (до вершины Р-волны, за –68,6±2,3 мс относительно RII-пика) на ЭПС на поверхности тела крыс область положительных кардиопотенциалов расположена кранио-каудально в средней части вентральной поверхности, область отрицательных потенциалов занимает право- и леволатеральную поверхность вентральной стороны и дорсальную сторону грудной клетки (рис. 1Б).

До начала восходящей фазы РII волны (в период изоэлектрической линии на ЭКГII) на ЭПС происходит смещение зон положительных и отрицательных кардиопотенциалов. Области смещаются на вентральную и дорсальную поверхности: положительных кардиопотенциалов каудально, отрицательных – краниально. Изменение взаимного расположения положительных и отрицательных зон ЭПС и формирование кардиоэлектрического поля, характерного для деполяризации основной массы предсердий, завершается за –63,1±3 мс до вершины RIIволны (к началу РII волны ЭКГ во II отведении от конечностей). В период восходящей и нисходящей фаз РII волны расположение зон кардиоэлектрических потенциалов не меняется: область положительных потенциалов расположена каудально, отрицательных – краниально.

Анализ ЭПС на поверхности тела животных и человека в период начальной предсердной активности имеет большое диагностическое значение. Однако в основном анализ пространственно-временных или амплитудных характеристик ЭПС производится во время восходящей или нисходящей фаз Р-волны на ЭКГ.

В период Р-волны на ЭКГ на ЭПС на поверхности тела у разных видов теплокровных животных и человека наблюдается однотипное расположение областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов. Исследования, проведённые на собаках [11], свиньях [10], крысах линии Вистар [12], показали, что в период Р-волны на ЭКГ на ЭПС на поверхности тела область положительных кардиопотенциалов занимает каудальную часть вентральной и дорсальной сторон, а отрицательных – краниальную. При этом динамики смещения областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов на ЭПС на поверхности тела не наблюдается. Однотипное расположение областей положительных кардиопотенциалов в каудальной, и отрицательных потенциалов в краниальной части ЭПС на поверхности тела в период восходящей и нисходящей фаз Р-волны свидетельствует о равномерном распространении волны возбуждения по предсердиям от синоатриального узла [10].

При экспериментальном моделировании заболеваний сердечно-сосудистой системы, характерных для человека, исследовании миокарда линейных животных с разными формами артериальной гипертензии нами было показано различное расположение областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов на поверхности тела в период Р-волны на ЭКГ.

Экспериментально вызванная лёгочная гипертензия, связанная с гипертрофией правых отделов сердца, приводит к изменению параметров начальной предсердной активности: временных – к увеличению длительности деполяризации предсердий, и пространственных – в начальный период восходящей фазы Р-волны на ЭКГ, свидетельствующих об изменении последовательности деполяризации предсердий [13].

У крыс линии SHR (спонтанно-гипертензивные крысы) область положительных потенциалов расположена на ЭПС каудально на вентральной стороне тела и занимает примерно 2/3 поверхности, область отрицательных кардиопотенциалов занимает полностью дорсальную сторону и краниальную часть вентральной поверхности. Такое расположение областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов ЭПС не характерно для периода восходящей и нисходящей фаз Р-волны на ЭКГ у нормотензивных животных [14].

Исследование электрической активности предсердий крыс линии НИСАГ со стресс-индуцированной артериальной гипертензией показало, что формирующийся дополнительный очаг возбуждения на эпикарде в области впадения лёгочных вен в левое предсердие отражается на ЭПС на поверхности тела в период начала и в восходящую фазу Р-волны на ЭКГ расположением зоны положительных кардиопотенциалов на вентральной поверхности каудально-праволатерально, остальную поверхность занимает область отрицательных кардиопотенциалов [12].

Однако нами ранее было показано формирование ЭПС на поверхности тела животных до начала восходящей фазы Р-волны на ЭКГ, доказанное прямой регистрацией деполяризации миокарда в интрамуральных слоях предсердий свиньи. Показано, что изменение основного направления распространения волны возбуждения в предсердиях приводит к инверсии взаимного расположения областей положительного и отрицательного кардиопотенциалов на ЭПС на поверхности тела [10].

На ЭПС на поверхности тела алкоголизированных крыс до возникновения Р-волны на ЭКГ область положительных кардиопотенциалов расположена кранио-каудально в средней части вентральной поверхности, область отрицательных потенциалов занимает право- и леволатеральную поверхность вентральной стороны и дорсальную поверхность грудной клетки крыс. После смещения до начала восходящей фазы РII-волны зона положительных кардиопотенциалов располагается каудально, отрицательных – краниально на вентральной и дорсальной сторонах.

Ранее нами на модели трансляционной алкогольной кардиомиопатии у крыс прямыми методами исследования выявлена значительная неоднородность последовательности деполяризации правого и левого предсердий и межпредсердной перегородки, вызванная формированием двух источников начальной активации в правом и левом предсердиях [15].

Формирование двух источников ранней активации в предсердиях вызывает значимые изменения пространственных и временных параметров ЭПС на начальных этапах деполяризации предсердий, до начала РII-волны на ЭКГ во II отведении от конечностей, свидетельствующее об увеличении неоднородности деполяризации предсердий.

Таким образом, на начальных этапах формирования кардиоэлектрического поля на поверхности тела (до начала РII -волны на ЭКГ во II отведении от конечностей) алкоголизированных крыс наблюдаются изменения в расположении областей положительных и отрицательных кардиопотенциалов, достоверное увеличение длительности инверсии по сравнению с контрольными животными.

Заключение

У животных с алкогольной кардиомиопатией выявлены значимые изменения пространственных и временных параметров электрического поля сердца на поверхности тела на начальных этапах деполяризации предсердий (до начала РII-волны на ЭКГ во II отведении от конечностей), свидетельствующие об увеличении неоднородности деполяризации предсердий и высоком риске возникновения фибрилляции предсердий.