CC BY
14
УДК 616.124.3
DOI 10.19110/1994-5655-2018-3-66-69
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СЕРДЦА КРЫС С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЛЕГОЧНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ В ПЕРИОД РЕПОЛЯРИ-ЗАЦИИ ЖЕЛУДОЧКОВ
О.В. СУСЛОНОВА*, С.Л. СМИРНОВА*, И.М. РОЩЕВСКАЯ**
*ВНЭБС - филиал ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар **Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина, г. Сыктывкар [email protected]
Электрическая активность сердца крыс линии Вистар исследована методами электрокардиографии и многоканального поверхностного картирования. Легочная артериальная гипертензия (ЛАГ) вызывалась путем введения однократной дозы монокроталина (МКТ) (60 мг/кг веса животного, п/к). У крыс через четыре недели после введения МКТ развивается гипертрофия правого желудочка, приводящая к значимому увеличению длительности реполяриза-ции желудочков сердца за счет ее конечного периода и достоверным изменениям амплитудно-временных параметров электрического поля сердца (ЭПС) на поверхности тела по сравнению с исходным состоянием.
Ключевые слова: легочная гипертензия, поверхностное картирование, репо-ляризация
O.V. SUSLONOVA, S.L. SMIRNOVA, I.M. ROSHCHEVSKAYA. CARDIAC ELECTRIC ACTIVITY IN RATS WITH EXPERIMENTAL PULMONARY HYPERTENSION DURING VENTRICULAR REPOLARIZATION
Cardiac electric activity of Wistar rats with experimentally induced pulmonary arterial hypertension (PAH) in the period of ventricular repolarization was investigated by the methods of electrocardiography and multichannel surface mapping. Pulmonary arterial hypertension was induced by a single subcutaneous injection of monocrotaline (MCT) (60 mg/kg, Sigma-Aldrich, Germany). Cardioe-lectric potentials were recorded from 64 electrodes evenly distributed around the rat's body, synchronously with the ECG in the leads from the extremities before and 4 weeks after the MCT injection. In the ECG in the second lead from the extremities the duration of the R-R interval, QT and T-wave intervals: J-Tpeak (from the J point to the T-wave peak), Tpeak-Tend (from the T-wave peak to its end) and J-Tpeak (from the J point to the end of the T-wave) - was measured in three cardiocycles. Heart rate was calculated based on the average value of R-R interval. ECG analysis in the second lead from the extremities revealed significant decrease in heart rate, prolongation of QT-, Tpeak-Tend, J-Tend intervals in rats with experimentally induced pulmonary hypertension. In rats, 4 weeks after the injection of MCT, right ventricular hypertrophy develops, leading to significant increase in the duration of cardiac ventricular repolarization due to its final period and reliable changes in the amplitude-temporal parameters of the cardiac electric field on the body surface compared to the initial state.
Keywords: pulmonary hypertension, surface mapping, repolarization
Введение
ЛАГ - патофизиологическое состояние, характеризующееся повышением давления в малом круге кровообращения, приводящее к гипертрофии правого желудочка (ГПЖ) и развитию тяжелой правожелудочковой сердечной недостаточности [1]. Гипертрофия правого желудочка часто является причиной возникновения желудочковых аритмий, которые повышают риск внезапной сердечной смерти у больных с ЛАГ [2]. Одним из механизмов
возникновения аритмий является повышение электрической гетерогенности миокарда, вызванной изменением процесса реполяризации [3]. Актуальность проблемы диктует необходимость поиска новых подходов к ранней неинвазивной диагностике и маркеров жизнеугрожающих аритмий при развитии ЛАГ.
Цель работы - исследование электрической активности сердца крыс с экспериментальной легочной гипертензией в период реполяризации желудочков.
Материал и методы
Эксперименты выполнены на самках крыс линии Вистар (n=17) весом 200-250 г, наркотизированных золетилом (3,5 мг/100 г веса животного в/м). Легочную гипертензию вызывали однократным введением МКТ (60 мг/кг веса животного п/к; Sigma-Aldrich, Germany). До (исходное состояние) и четыре недели после введения препарата униполярные кардиоэлектрические потенциалы регистрировали от 64 электродов, равномерно распределенных вокруг грудной клетки животного от уровня основания ушей до последнего ребра синхронно с ЭКГ в отведениях от конечностей. На ЭКГ во втором отведении от конечностей измеряли длительности R-R интервал, QT и интервалов T-волны: J-Tpeak (от точки J до пика Т-волны), Tpeak-Tend (от пика Т-волны до ее окончания) и J-Tpeak (от точки J до конца Т-волны) в трех кардиоциклах. На основе среднего значения R-R интервала вычисляли частоту сердечных сокращений (ЧСС). Анализ ЭПС проводили по эквипотенциальным моментным картам. Отсчет времени (в мс) осуществляли относительно R пика на ЭКГ. Статистический анализ проводили с использованием пакета STATISTIKA 10.0. Данные представляли в виде среднего арифметического ± стандартного отклонения. Достоверность оценивали критерием Стъюдента для двух зависимых выборок. Значения считали достоверными при р<0,05.
Результаты и обсуждение
Ранее нами показано, что у МКТ - индуцированных крыс на четвертой неделе после введения МКТ выявлена гипертрофия правого желудочка сердца без признаков сердечной недостаточности [4]. Анализ ЭКГ во втором отведении от конечностей выявил достоверное снижение ЧСС, удлинение QT-, Tpeak-Tend, J-Tend интервалов у крыс с экспериментально вызванной ЛАГ (табл.1.).
Таблица 1
Электрокардиографические параметры ST-T комплекса и ЧСС у крыс до и после введения МКТ
Table 1
Electrocardiographic parameters of the ST-T complex and heart rate in rats before and after administration of MCT
* - различия значимы по сравнению с исходным состоянием при р<0,05.
* - differences are significant compared to the initial values at p<0,05.
Кардиоэлектрическое поле, характерное для периода реполяризации желудочков (до и после четвертой недели после введения МКТ), формируется на поверхности тела крыс в период восходящей части SII -волны. В начальную фазу реполяри-
зации желудочков в исходном состоянии сердца зона электропозитивности на ЭПС у крыс располагается каудально, электронегативности - краниаль-но. У крыс с МКТ-индуцированной легочной гипер-тензией в этот период зона положительных потенциалов занимает правую каудальную поверхность грудной клетки, зона отрицательных - всю краниальную и левую каудальную поверхность. В период максимальной электрической активности, соответствующей вершине Ти - волны, при достижении положительным экстремумом своего максимального значения и в период окончания реполяризации желудочков на нисходящей части Ти - волны зоны электронегативности и электропозитивности на ЭПС на поверхности тела не изменяются (рис.). У крыс с экспериментально вызванной ЛАГ по сравнению с исходным состоянием происходят значимые изменения амплитудно-временных параметров ЭПС на поверхности тела в период реполяризации желудочков сердца (табл.2.).
Таблица 2
Амплитудно-временные параметры ЭПС на поверхности тела крыс до и после четырех недель введения МКТ в период конечной желудочковой активности
Table 2
Amplitude-temporal parameters of cardiac electric field on the body surface of rats before and after 4 weeks of MCT administration during final ventricular activity
Параметр Исходное состояние После введения МКТ
Максимальное значение положительного экстремума в период комплекса ST-T, мВ 0,25±0,07 0,36±0,09*
Максимальное значение отрицательного экстремума в период комплекса ST-T, мВ -0,21 ±0,04 -0,29±0,03*
Момент достижения положительным экстремумом своего максимального значения, мс 24,4±2,5 24,2±2,4
Момент достижения отрицательным экстремумом своего максимального значения, мс 34,5±1,9 27,5±2,5*
* - различия значимы по сравнению с исходным состоянием при р<0,05
* - differences are significant compared to the initial values at p<0,05
У крыс с МКТ, индуцированной ЛАГ, выявлено увеличение длительности QT- интервала и снижение ЧСС, что согласуется с ранее полученными данными [5]. Исследование трансмуральной дисперсии реполяризации проводят по оценке интервалов J-Tpeak, Tpeak-Tend по ЭКГ в отведениях от конечностей. Интервал J-Tpeak на ЭКГ соответствует восстановлению возбудимости эпикар-диальной поверхности сердца, Tpeak-Tend - завершению реполяризации миокарда [6]. Нами выявлено достоверное удлинение Tpeak-Tend интервала и общей длительности T-волны через четыре
Параметр Исходное состояние После введения МКТ
ЧСС уд/мин 446±31 399±33*
Длительность QT, мс 69±5 86±8*
J-Tpeak, мс 22,5±4,3 22,6±1,9
Tpeak-Tend, мс 32,1±2,2 41,7±2,1*
J-Tend, мс 55,5±5,4 64,5±3,8*
Рис. Изопотенциальные моментные карты на поверхности тела крыс в период реполяризации желудочков: а) исходное состояние; б) 4 недели после введения монокроталина.
Примечание: Закрашена область отрицательных кардиоэлектрических потенциалов, положительных - не закрашена. Рядом с каждой картой приведена ЭКГП с отметкой времени и указаны амплитуды наибольших положительных (max) и отрицательных (min) кардиопотенциалов в соответствующий момент времени. Знаками "+" и "-" обозначено местоположение положительного и отрицательного экстремумов. Шаг изолиний составлял 0,2мВ. Левая сторона карты соответствует вентральной, правая - дорсальной поверхности грудной клетки.
Fig. Instant isopotential maps on the body surface of rats during ventricular repolarization: (a) initial state, (b) 4 weeks after the MCT injection.
Note: Shaded area corresponds to negative potentials, non-shaded - to positive ones. Each map is accompanied by the corresponding ECGII with the timestamp and the extreme values (max and min) of cardiopotentials at the relevant time. The "+" and "-"signs mark the locations of the positive and negative extrema. The isopotential line spacing is 0,2 mV. The left side of the map corresponds to the ventral, the right side - to the dorsal surface of the chest.
недели после введения МКТ по сравнению с исходным состоянием. Увеличение длительности Tpeak-Tend интервала показано при синдроме удлиненного QT интервала [7] у пациентов c инфарктом миокарда [8], острой эмболии легочной артерии [9] и др. Показано, что увеличение Tpeak-Tend интервала является предиктором жизнеугрожающих аритмий [8, 10]. Ранее показано, что у крыс с МКТ-ин-дуцированной ЛАГ увеличение конечного этапа потенциала действия вызвано снижением плотности выходящего калиевого Ito - тока [11], с чем может быть связано увеличение длительности конечного этапа реполяризации желудочков. Исследование амплитудно-временных параметров ЭПС на поверхности тела показало увеличение абсолютного значения амплитуды положительного и отрицательного экстремумов и меньшее время достижения отрицательным экстремумом своего максимального значения у крыс с МКТ-индуцирован-ной ЛАГ. Сокращение времени достижения отрицательным экстремумом своего максимального значения показано при воздействии острой гипоксии
[12]. У крыс с экспериментальной легочной гипер-тензией через четыре недели после введения МКТ развивается гипертрофия правого желудочка сердца, вызывающая электрофизиологическое ремоде-лирование миокарда, которое приводит к значимому увеличению длительности реполяризации желудочков за счет ее конечного периода и достоверным изменениям амплитудно-временных параметров ЭПС на поверхности тела по сравнению с исходным состоянием.
Работа выполнена при финансовой поддержке Комплексной программы развития УрО РАН 18-7-4-11.
Литература
1. Boggard H.J., Abe K, Vonk NA, Voelkel N.F. The right ventricle under pressure: cellular and molecular mechanisms of right-heart failure in pulmonary hypertension // Chest. 2009. Vol. 135, № 3. P. 794-804.
2. Folino A.F., Bobbo F, Schiraldi C, Tona F. et al. Ventricular arrhythmias and autonomic
profile in patients with primary pulmonary hypertension // Lung. 2003. Vol.181. №6. P. 321-328.
3. Antzelevitch C. Role of spatial dispersion of repolarization in inherited and acquired sudden cardiac death syndromes // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007. Vol. 293. №4. P. H2024-H2038.
4. Суслонова О.В., Смирнова С.Л., Рощевская И.М. Кардиоэлектрическое поле на поверхности тела крыс с экспериментальной легочной гипертензией в период деполяризации желудочков // Бюл. экспер. биол. и медиц. 2016. Vol. 162. № 7. P. 11-14.
5. Benoist D, Stones R., Drinkhill M.J., Benson
A.P. et al. Cardiac arrhythmia mechanisms in rats with heart failure induced by pulmonary hypertension // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2012. Vol. 302, № 11. H2381-2395.
6. Antzelevitch C. Tpeak-Tend interval as an index of transmural dispersion of repolarization// Eur. J. Clin.Invest. 2001. Vol. 31. №7. Р. 555-557.
7. Milberg P., Reinsch N., Wasmer K, Monnig G. et al. Transmural dispersion of repolarization as a key factor of arrhythmogenicity in a novel intact heart model of LQT3 // Cardiovasc. Res. 2005. Vol. 65. № 2. Р. 397-404.
8. Erikssen G, Liestml K, Gullestad L., Haugaa K.H. et al. The terminal part of the QT interval (T peak to T end): A predictor of mortality after acute myocardial infarction // Ann. Noninvasive Electrocardiol. 2012. Vol. 17. №2. P. 85-94.
9. Icli A., Kayrak M., Akilli H, Aribas A. et al. Prognostic value of Tpeak-Tend interval in patients with acute pulmonary embolism //
B.M.C. Cardiovascular Disorders. 2015. 15: 99. URL: http //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC4557924/.
10. Castro H.J., Antzelevitch C., Tornes B.F. et al. Tpeak-Tend and Tpeak-Tend dispersion as risk factors for ventricular tachycardia/ventricular fibrillation in patients with the Bru-gada syndrome // J. Am. Coll. Cardiol. 2006. Vol. 47. № 9. Р. 1828-1834.
11. Lee J.K., Kodama I., Honjo H., Anno T. et al. Stage-dependent changes in membrane currents in rats with monocrotaline-induced right ventricular hypertrophy // Am. J. Physiol. 1997. Vol. 272, № 6(Pt. 2). H2833-H2842.
12. Пантелеева Н.И., Рощевская И.М. Электрическое поле сердца на поверхности торса у спортсменов-пловцов в период реполяри-зации желудочков в условиях острой нормо-барической гипоксии // Рос. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. 2016. T. 102. №11.
C.1383-1392.
References
1. Boggard H.J., Abe K, Vonk NA, Voelkel N.F. The right ventricle under pressure: cellular and molecular mechanisms of right-heart failure in pulmonary hypertension // Chest. 2009. Vol. 135, № 3. P. 794-804.
2. Folino AF, Bobbo F., Schiraldi C., Tona F. et al. Ventricular arrhythmias and autonomic profile in patients with primary pulmonary hypertension // Lung. 2003. Vol.181, №6. P. 321-328.
3. Antzelevitch C. Role of spatial dispersion of repolarization in inherited and acquired sudden cardiac death syndromes // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007. Vol. 293. № 4. P. H2024-H2038.
4. Suslonova O.V., Smirnova S.L., Roshchevskaya I.M. Kardioehlektricheskoe pole na poverhnos-ti tela krys s ehksperimental'noj legochnoj gi-pertenziej v period depolyarizacii zheludoch-kov [Cardiac electric field on the body surface of rats with experimental pulmonary hypertension during ventricular depolarization] // Bull. of exper. biology and medicine. 2016. Vol. 162. № 7. P. 11-14.
5. Benoist D, Stones R., Drinkhill M.J., Benson
A.P. et al. Cardiac arrhythmia mechanisms in rats with heart failure induced by pulmonary hypertension // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2012. Vol. 302. № 11. H2381-2395.
6. Antzelevitch C. Tpeak-Tend interval as an index of transmural dispersion of repolarization // Eur. J. Clin.Invest. 2001. Vol. 31. №7. Р. 555-557.
7. Milberg P., Reinsch N., Wasmer K, Mônnig G. et al. Transmural dispersion of repolarization as a key factor of arrhythmogenicity in a novel intact heart model of LQT3 // Cardiovasc. Res. 2005. Vol. 65. № 2. Р. 397-404.
8. Erikssen G, Liestml K, Gullestad L, Haugaa K.H. et al. The terminal part of the QT interval (T peak to T end): A predictor of mortality after acute myocardial infarction // Ann. Noninvasive Electrocardiol. 2012. Vol. 17. №2. P. 85-94.
9. Icli A., Kayrak M, Akilli H, Aribas A. et al. Prognostic value of Tpeak-Tend interval in patients with acute pulmonary embolism //
B.M.C. Cardiovascular Disorders. 2015. 15: 99. URL: http //www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC4557924/.
10. Castro H.J., Antzelevitch C., Tornes B.F. et al. Tpeak-Tend and Tpeak-Tend dispersion as risk factors for ventricular tachycardia/ventricular fibrillation in patients with the Brugada syndrome // J. Am. Coll. Cardiol. 2006. Vol. 47. № 9. Р. 1828-1834.
11. Lee J.K., Kodama I., Honjo H., Anno T. et al. Stage-dependent changes in membrane currents in rats with monocrotaline-induced right ventricular hypertrophy // Am. J. Physiol. 1997. Vol. 272, № 6(Pt. 2). H2833-H2842.
12. Panteleeva N.I., Roshchevskaya I.M. Elektri-cheskoe pole serdca na poverhnosti torsa u sportsmenov-plovcov v period repolyarizacii zheludochkov v usloviyah ostroj normobari-cheskoj gipoksii [Cardiac electric field on the torso surface of sportsmen-swimmers during ventricular repolarization under acute normo-baric hypoxia] // Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova [Russian J.of Physiology]. 2016. Vol. 102. №11. P. 1383-1392.
Статья поступила в редакцию 16.05.2018.
