Цель настоящего исследования - изучение адекватности метода эхокардиографии на мелких лабораторных животных при проведении острых фармакологических тестов. В опытах на белых беспородных крысах-самцах показано, что неселективный агонист ß-адренорецепторов изопротеренол (20 мкг/кг, в/в) уменьшает конечно-систолический и конечно-диастолический размеры и объёмы левого желудочка сердца, измеренные с помощью эхокардиографии, и увеличивает фракции укорочения и выброса, т. е. обладает положительным инотропным эффектом. Кардиоселективный ßl-адреноблокатор метопролол (1 мг/кг, в/в), напротив, увеличивает размеры левого желудочка и уменьшает фракции укорочения и выброса, т. е. обладает отрицательным инотропным эффектом. Таким образом, метод эхокардиографии на мелких лабораторных животных может быть использован для проведения острых фармакологических тестов.
Resume. The purpose of this investigation is to study the adequacy of the echocardiography method in small laboratory animals for performing acute pharmacological tests. In experiments on white mongrel male rats, a nonselective ß-adrenoreceptor agonist isoproterenol (20 μg /kg, i.v.) reduces the end-systolic and end-diastolic dimensions and volumes of the heart left ventricle, measured by echocardiography, and increases the shortening and ejection fractions, i.e. has a positive inotropic effect. Cardioselective ß1-adrenoblocker metoprolol (1 mg / kg, i.v.), on the contrary, increases the left ventricle sizes and reduces the shortening and ejection fractions, i.e. has a negative inotropic effect. Thus, the method of echocardiography in small laboratory animals can be used to conduct acute pharmacological tests.
Введение
Метод эхокардиографии достаточно широко применяется при проведении экспериментальных исследований на мелких лабораторных животных. В подавляющем большинстве случаев его используют для оценки интенсивности ремоделирования левого желудочка сердца при воспроизведении различных видов патологии миокарда [1–3]. Помимо этого, эхокардиографию используют для изучения влияние лекарственных средств и/или биологически активных веществ на процессы патологического ремоделирования миокарда [4–6]. В литературе (библиотека PubMed) не приводится сообщений об использовании эхокардиографии при проведении острых фармакологических тестов, оценивающих влияние вновь синтезированных соединений на инотропную функцию сердца. Обычно для этих целей используют инвазивные методы исследования: измеряют максимальную скорость нарастания внутрижелудочкового давления в фазу изометрического сокращения (dp/dt макс), что требует катетеризации левого желудочка сердца [7, 8] или с помощью расходомера крови оценивают фазовый кровоток в восходящей части дуги аорты, для чего необходимо вскрытие грудной клетки и перевод животного на искусственное дыхание [
Цель исследования
Цель настоящего исследования – изучение возможности использования метода эхокардиографии на мелких лабораторных животных при проведении острых фармакологических тестов.
Материалы и методы
Животные
Эксперименты выполнены на беспородных белых крысах-самцах массой 180–200 г, полученных из Филиал «Столбовая» Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства». Животные имели ветеринарный сертификат и прошли карантин в виварии ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В. В. Закусова». Животных содержали в соответствии с приказом Минздрава России № 199 от 01 апреля 2016 года «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» от 29 августа 2014 г. № 51. Все эксперименты с животными проводили в соответствии с международными правилами (EuropeanCommunitiesCouncilDirectiveofNovember 24,1986 (86/609/EEC)), а также в соответствии с «Правилами работы с животными», утверждёнными биоэтической комиссией ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова.
Экспериментальный протокол
Наркотизированных (уретан 1300 мг/кг в/б) крыс рандомизировали на две группы: 1-я (n = 5) – изопротеренол (20 мкг/кг, в/в, болюсом), 2-я (n = 5) метопролол (1 мг/кг, в/в, болюсом). Регистрацию эхокардиограммы проводили за 5 мин до введения изучаемых лекарственных средств и в течение 5 мин после окончания их введения. В работе использовали изопротеренол («Sigma», Германия) и метопролол («AstraZeneca», Швеция).
Эхокардиографические исследования
При помощи эхокардиографии оценивали состояние внутрисердечной гемодинамики. Измерения проводили в одномерном Ми двухмерном В-модальных режимах при положении датчика эхокардиографа в парастернальной позиции по длинной оси. В М-модальном режиме оценивали конечно-систолический (КСР) и конечно-диастолический (КДР) размеры левого желудочка сердца, затем по методу Teichogolz рассчитывали такие показатели, как фракция выброса (ФВ), фракция укорочения (ФУ), конечно-систолический объём (КСО), конечно-диастолический объём (КДО) левого желудочка, а также ударный объём (УО) сердца. Эхокардиографические показатели оценивали, как минимум, по пяти последовательным сердечным циклам. Все измерения выполняли в соответствии с Рекомендациями Американского общества и Европейской ассоциации по эхокардиографии [
Статистическая обработка полученных данных
Нормальность распределения проверяли с помощью критерия Шапиро–Уилка. Так как выборки имели распределение близкое к нормальному, то для определения статистической значимости изменений, вызываемых тестируемыми веществами, использовали дисперсионный анализ повторных измерений с дальнейшей обработкой методом множественных сравнений по Даннету. Различия считали значимыми при p 0,05, критерии двухсторонние. Полученные результаты выражали в виде средних арифметических и их стандартных ошибок.
Результаты и обсуждение
Как следует из результатов первой серии экспериментов (табл. 1, рис. 1), неселективный β-адреномиметик изопротеренол (20 мкг/кг, в/в, n = 5) через 1 мин после окончания введения вызывает статистически значимое по сравнению фоном перед введением увеличение показателей, характеризующих систолическую (инотропную) функцию левого желудочка сердца: фракции укорочения (соответственно, 52,1 ± 1,5 % и 46,5 ± 1,5 %; p = 0,0007) и фракции выброса (соответственно, 88,7 ± 1,0 % и 82,3 ± 1,4 %; p = 0,041). Помимо этого, отмечаются известные из классической фармакологии характерные для β-адреномиметиков изменения показателей, отражающих состояние внутрисердечной гемодинамики [11, 12]. Так, например, конечно-диастолический объём левого желудочка сердца снижается по сравнению фоном перед введением с 59,42 ± 6,53 до 47,18 ± 5,87 мм3 (p = 0,001). Однако это снижение существенно меньше, чем уменьшение конечно-систолического объёма, соответственно, с 9,68 ± 1,48 до 5,51 ± 0,83 мм3 (p = 0,0013). Согласно полученным результатам, длительность действия изопротеренола, введённого однократно болюсом, незначительна и уже через 5 мин после окончания его введения все регистрируемые показатели практически не отличаются от фона (табл. 1), что полностью соответствует известным из литературы фармакокинетическим характеристикам препарата.
Во второй серии экспериментов изучали возможность использования эхокардиографии при проведении острых фармакологических тестов для оценки отрицательного инотропного действия изучаемых соединений. Показано, что кардиоселективный β1-адреноблокатор метопролол (1 мг/кг в/в, n = 5) вызывает статистически значимое снижение систолической функции левого желудочка сердца (табл 2, рис. 2). Так, через 2 мин после окончания введения препарата фракция укорочения снизилась по сравнению с фоном с 55,6 ± 1,6 до 43,8 ± 1,4 % (p < 0,001), а фракция выброса – с 90,5 ± 0,9 до 81,1 ± 1,33 % (p < 0,001). Также зарегистрированы характерные для β-адреноблокаторов изменения геометрии левого желудочка сердца [13, 14] – увеличение по сравнению с фоном конечно-систолического и конечно-диастолического объёмов левого желудочка сердца, соответственно, с 6,06 ± 0,55 до 21,43 ± 2,03 мм (p < 0,001) и с 66,21 ± 6,53 мм до 113,79 ± 8,51 мм (p < 0,0014). Через 5 мин после окончания введения препарата его кардиодепрессивные эффекты полностью сохраняются (см. табл. 2, рис. 2), что обусловлено тем, что T1/2 метопролола при внутривенном введении колеблется в пределах 3–5 ч.
Заключение
Таким образом, результаты настоящего исследования убедительно свидетельствуют о том, что метод эхокардиографии на мелких лабораторных животных может быть использован при проведении острых фармакологических тестов по изучению влияния биологически активных соединений на инотропную функцию сердца. В отличие от традиционно применяемых для этих целей инвазивных методов исследования, (определение dp/dtмакс или величины фазового кровотока в восходящей части дуги аорты) метод эхокардиографии имеет ряд преимуществ. Во-первых, он атравматичен, что практически нивелирует риск получения некорректных результатов, связанных с травматичным операционным вмешательством, а во-вторых, позволяет получить информацию не только о состоянии инотропной функции сердца, но и об изменении геометрии левого желудочка сердца под влиянием изучаемых соединений, что представляется достаточно важным. Также есть, все основания говорить о том, что метод эхокардиографии на мелких лабораторных животных может быть использован не только при проведении острых фармакологических тестов по оценке инотропной функции сердца, но и при проведении экспериментов по изучению механизмов, лежащих в основе изменения сократимости миокарда.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.