Кардиотоксический эффект изониазида Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

4. Nadal-Ginard B., Kajstura J., Leri A., Anversa P. Myocyte death, growth, and regeneration in cardiac hypertrophy and failure . Circ.Res. 2003; 92:139-150.

5. Strauer B.E., Kornowski R. Stem cell therapy in perspective. Circulation. 2003; 107: 929-934.

УДК 616.12-008.1+615.065+616-002.5

© Н.С. Гриценко, В.Т. Долгих, В.Г. Сенцов, А.В. Ершов, 2009

Н.С. Гриценко, В.Т. Долгих, В.Г. Сенцов, А.В. Ершов КАРДИОТОКСИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ИЗОНИАЗИДА

Омская государственная медицинская академия, г. Омск Уральская государственная медицинская академия, г. Екатеринбург

Изониазид, являясь основным препаратом в любой схеме лечения больных туберкулезом, помимо токсического повреждения печени, центральной и периферической нервной системы, оказывает и малоизученное кардиотропное действие. В эксперименте на 40 белых крысах-самцах с использованием различных доз изониазида (15, 30, 75 мг/кг) было изучено его влияние на сократительную функцию миокарда. Установлено, что энтеральное введение препарата в течение двух месяцев приводит к снижению силовых и скоростных показателей, нарушению диастолической функции миокарда изолированного изоволюмически сокращающегося сердца. Доказано, что под влиянием изониазида повреждаются мембраны кар-диомиоцитов, что сопровождается повышенной утечкой аспартатаминотрансферазы в коронарный проток. Происходит нарушение биоэнергетики миокарда, которое проявляется в большем потреблении глюкозы на единицу выполняемой функции.

Ключевые слова: изониазид, кардиотоксичность, сократимость и метаболизм миокарда.

N.S. Gritsenko, V.T. Dolgikh, V.G. Sentsov,A.V. Eyershov CARDIOTOXIC EFFECT OF IZONIAZID

Izoniazid being the basic medicine in any treatment for patients with tuberculosis apart from the toxic damage of the liver, central and peripheral nervous system has an insufficiently studied cardiotropic effect. Izoniazid effect on the myocardium contractile function was studied in the experiments on 40 white male rats by using different izoniazid doses (15, 30, 75, mg/kg). It has been established that enteral administration of the substance for two months contributes to reducing the strength and velocity rate, myocardium diastolic dysfunction in the isolated izovolumically contracting heart. It has been shown that cardiomyocyte membranes are damaged under the influence of izoniazid that is accompanied by the increased aspartataminotransferasa leakage into the coronary duct. The myocardial bioenergetics disorder associated with greater glucose consumption per the implementing functional unit occurs.

Key words: izoniazid, cardiotoxicity, contractility, myocardium metabolism.

Несмотря на стабилизацию в некоторых регионах Российской Федерации уровня заболеваемости населения туберкулезом, ситуация по-прежнему остается неудовлетворительной. Более того, наблюдается утяжеление туберкулезного процесса, что проявляется ростом числа распространенных, остро прогрессирующих и лекарственно-резистентных форм заболевания [3]. Таким образом, можно констатировать, что туберкулез является острой медико-социальной проблемой. Выраженной активностью в отношении микобактерий туберкулеза (МБТ) обладает значительное количество препаратов, различных по химической структуре и механизму действия [9]. Однако только изониазид используется в качестве монотерапии при проведении первичной и вторичной химиопрофилактики контактных по туберкулезу и инфицированных лиц, как главный и наиболее эффективный препарат в любой схеме лечения больных туберкулезом [5, 6].

Курс лечения препаратом длителен (6 месяцев и более) и сопряжен с ежедневным приемом его для поддержания постоянной терапевтической концентрации. Все это приводит к необходимости применять большие дозы, что ведет к высокому уровню риска развития токсических осложнений, обусловленных как самим изониазидом, так и продуктами его метаболизма [2, 10]. Изониазид, по-

мимо токсического поражения печени, стимуляции коры надпочечников, способности проникать через гематоэнцефалический барьер, нарушать обмен витаминов группы В, что проявляется токсическим поражением центральной и периферической нервной системы, также оказывает и кардио-тропное действие [9, 12]. Цель настоящего исследования - выяснить закономерности функционально-метаболических нарушений сердца при длительном приеме изониазида, с последующей оценкой возможного вклада поврежденного сердца в формирование недостаточности кровообращения.

Материал и методы

Эксперименты выполнены на 40 крысах-самцах линии Wistar массой 249±10,0 г. Животные были разделены на 4 группы: I группу составили контрольные животные, неполучавшие изониазид (п=10); II группа - животные, которым ежедневно энтерально вводили изониазид в дозе 15 мг/кг в течение 2 месяцев (п=10); III группа - животные, которые получали изониазид в дозе 30 мг/кг (п=10) и IV группа - животные, получавшие изониазид в дозе 75 мг/кг (п=10) также в течение 2 месяцев.

Сократительная функция сердец изучалась на изолированном изоволюмически сокращающемся препарате сердца [11]. Под тиопенталовым наркозом (50 мг/кг) крысе вскрывали грудную клетку и забирали сердце, которое помещали в

охлажденный до 2-4°С раствор Кребса-Хензелайта. Для профилактики нарушения ритма осуществляли атриовентрикулярную блокаду, прошивая меж-предсердную перегородку. Сердце фиксировали за аорту к канюле, через которую подавался перфу-зионный раствор. В полость левого желудочка помещали латексный баллончик постоянного объема, соединенный с портативным монитором РМ-8000. Перфузию сердец осуществляли ретроградно через аорту тем же раствором, насыщенным карбогеном (95% кислорода и 5% углекислого газа) под давлением 70 мм рт.ст. при температуре 37°С, поддерживаемой ультратермостатом VT-8 и рН=7 ,33-7,36. Электростимуляцию сердца осуществляли прямоугольными импульсами длительностью 3 мс, напряжением на 10% выше порогового с частотой 120 мин-1 с помощью электростимулятора ЭС-50-1. Через 30 мин нормоксической перфузии, необходимой для стабилизации работы сердца, записывали кривую давления в левом желудочке. На основании графического материала рассчитывали систолическое (СД), диастолическое (ДД) и развиваемое давление (РД), а также скорости сокращения (dP/dt max) и расслабления (dP/dt max) левого желудочка. Одновременно с регистрацией давления брали пробы перфузата, прошедшего через коронарное русло, и определяли в нем содержание глюкозы и активность аспартатами-нотрансферазы (АсАТ), а затем рассчитывали потребление глюкозы на 1 г сухой массы миокарда за

1 мин на 1 мм рт. ст. развиваемого давления. Потерю кардиомиоцитами АсАТ вычисляли на 1 г сухого миокарда за 1 мин.

Для выявления возможных патогенетических факторов повреждения сердца при длительном введении изониазида использовали две пробы:

1. Гипоксическая проба, при которой в течение 15 мин напряжение кислорода в перфузион-ном растворе снижалось с 600 до 150 мм рт. ст. с исключением глюкозы, с последующей реоксиге-нацией в течение 20 мин. Это позволило оценить устойчивость миокарда к дефициту энергии в условиях гипоксии, а также оценить чувствительность миокарда к реоксигенационным повреждениям, вызваемым активными формами кислорода [1].

2. Нагрузка ритмом высокой частоты, при которой осуществлялся внезапный переход с частоты 120 мин-1 на 300, 400 и 500 мин-1. После 30 с высокочастотной стимуляции возвращались к исходной частоте 120 мин-1. Данный прием позволяет оценить мощность кальциевого насоса сарколеммы и саркоплазматического ретикулума, так как при увеличении частоты сердечных сокращений возрастает количество кальция проникающего в кардиомиоциты, что приводит к неполному расслаблению миокарда в период диастолы [8].

Результаты и обсуждение

Как следует из табл. 1, длительное введение изониазида оказывает повреждающее действие на сердце, что сопровождается снижением силовых (систолического и развиваемого давления) и скоростных (скорости сокращения и расслабления) параметров сократительной функции миокарда левого желудочка. Выявлен дозазависимый кар-диотоксический эффект изониазида. Из табл. 1 следует, что максимальное кардиодепрессирую-щее воздействие оказывал изониазид в дозе 75 мг/кг, и в большей степени нарушались процессы расслабления миокарда.

Таблица 1

Влияние изониазида и ритма высокой частоты на сократительную функцию левого желудочка сердца (М±т)

Показатель Группы животных Исходные величины Нагрузка ритмом, мин -1

300 400 500

I (n=10) 92,5±1,97 101,1±1,91 102,0±2,75 10,30±1,44

II (n=10) 77,7±1,19* 84,4±1,47* 84,6±2,66* 91,0±1,82*

СД, мм рт.ст. III (n=10) 62,3±1,42*а 80,9±2,55* 84,7±2,72* 90,8±1,79*

< n N 0) 54,2±1,86*а" 57,5±3,0*а" 56,4±1,94*а" 52,20±2,19*а"

I 4,1±0,25 5,5±0,39 10,00±0,5 13,7±0,55

II 6,7±0,32* 7,20±0,21* 10,9±0,51 14,00±0,50

ДД, мм рт.ст. III 8,00±0,61*А 10,9±0,4*а 14,8±0,8*а 22,9±0,81*а

IV 9,7±0,5*А" 17,9±1,42*а" 22,2±1,35*а" 27,4±0,74*а"

I 88,4±1,87 95,6±1,63 92,3±2,71 89,30±1,67

РД, мм рт.ст. II 71,00±1,11* 77,2±1,38* 73,2±2,55* 77,00±1,74*

III 54,3±1,36*а 70,00±2,35*а 69,9±2,27*а 67,9±1,49*а

IV 44,5±1,95*а" 39,60±4,03*а" 39,2±2,89*" 24,8±2,52*а"

I 1701,00±29,57 2036,10±28,88 1922,9±37,25 1946,00±45,17

dP/dt max, мм рт. ст./с II 1541,8±18,22* 1661,2±31,70* 1629,3±31,26* 1749,5±34,5*

III 1304,3±29,10*а 1445,9±20,69*а 1564,0±34,60* 1605,8±26,51*а

IV 959,2±30,52*а" 1036,7±33,93*а" 979,1±33,76*а" 916,10±21,9*а"

I 1252,10±22,02 1541,10±24,09 1463,00±24,60 1302,5±31,65

II 1105,5±34,20* 1285,10±29,9* 1209,30±20,29* 1031,00±35,69*

-dP/dt max, мм рт. ст./с III 908,5±19,21*а 1018,30±23,70*а 935,10±37,75*а 867,30±28,54*а

IV 736,6±16,84*а" 1068,10±50,68*а 846,20±28,69*а" 630,7±21,75*а"

* р< 0.05 по сравнению с контролем, А р< 0.05- по отношению к группе II, " р< 0.05 по отношению к группе III.

Особенно отчетливо кардиотоксичесий эффект изониазида проявлялся при внезапном переходе на высокий ритм частоты сердечных сокращений. Если в контроле выявлялись положительный хроноинотропный эффект и умеренное повышение диастолического давления в левом желудочке, то сердца животных, получавших изониа-зид, отвечали отрицательным инотропным эффек-

том и двух- и трехкратным ростом диастолического давления. Это позволяет утверждать, что под влиянием изониазида повреждаются мембраны кардиомиоцитов, ингибируются транспортные АТФазы, в первую очередь кальциевая АТФаза, ответственная за своевременное удаление избытка кальция из саркоплазмы в саркоплазматический ретикулум и реализацию диастолического рас-

слабления, а значительный рост диастолического давления свидетельствует о формировании кон-

трактур миокарда.

Таблица 2

Влияние гипоксической перфузии на сократительную функцию миокарда левого желудочка (M±m)

Показатель Группы животных Исходные величины Гипоксическая проба, мин Реоксигенация 20 мин

5 10 15

I (n=10) 92,5±1,97 59,7±2,45 46,4±1,04 41,00±1,2 87,8±2,80

II (n=10) 77,7±1,19* 56,2±0,7 46,8±0,75 39,00±0,82 65,10±1,44*

СД, мм рт.ст. III (n=10) 62,3±1,42*а 50,30±0,63*а 43,9±2,39 36,7±1,02* 60,10±2,19*

IV (n=10) 54,2±1,86*а" 42,3±1,51*А" 37,9±1,04*а 34,40±1,94*А 49,2±2,96*а"

I 4,1±0,25 3,7±0,39 4,8±0,41 8,2±0,34 8,3±0,5

II 6,7±0,32* 4,5±0,18 7,10±0,46* 11,7±0,67* 8,7±0,39

ДД, мм рт.ст. III 8,00±0,61*а 9,4±0,32*а 12,7±0,35*а 13,3±0,27* 10,30±0,39*а

IV 9,7±0,5*а" 10,6±0,39*А 13,10±0,33*а 14,8±0,75*а 14,10±0,60*а"

I 88,4±1,87 55,2±2,45 37,7±1,95 28,00±1,31 79,5±2,65

РД, мм рт.ст. II 71,00±1,11* 51,7±0,81 42,00±0,89 27,30±0,94 56,4±1,44*

III 54,3±1,36*а 40,9±0,51*а 31,2±2,23*а 23,4±0,95*а 49,8±2,17*а

IV 44,5±1,95*а" 31,7±1,57*а" 24,8±1,11*а" 19,6±2,52*А 35,10±2,83*а"

I 1701,00±29,57 1133,7±46,54 722,5±40,91 481,7±8,99 1276,1 ±84,10

dP/dt max, мм рт. ст./с II 1541,8±18,22* 973,83±28,83 593,7±11,32* 490±16,22 1146,6±20,73*

III 1304,3±29,10*а 863,9±37,93* 596,10±18,95* 468,6±7,99 1100,2±25,71 *

IV 959,2±30,52*А" 582,8±18,61*а" 440,6±6,54*а" 381,4±8,72*а" 1033,2±30,17*а"

I 1252,10±22,02 809,6±31,06 572,3±29,24 418,9±6,31 972,8±40,82

II 1105,5±34,20* 614,12± 11,43 * 501,82±7,87* 390,8±27,05 786,00±19,43*

III 908,5±19,21*а 611,00±25,18* 322,10±20,95*а 223,10±8,21*а 651,10±36,51*а

IV 736,6±16,84*а" 459,1±13,61*а" 295,8±5,66*а 217,10±14,43*а 604,8±9,88*а

* р< 0.05 по сравнению с контролем, А р< 0.05 по отношению к группе II, " р< 0.05 по отношению к группе III.

Таблица 3

__________Влияние изониазида и гипоксии на потребление глюкозы и выделение АсАТ изолированными сердцами крыс (М±т)________________

Показатели Группы животных Исходные величины Этапы эксперимента

Гипоксическая проба (15 мин) Реоксигенация (20 мин)

I (n=10) 317,81±14,11 356,85±16,25 342,39±23,1

II (n=10) 323,27±12,32 393,28±17,34 364,41±33,4

III (n=10) 357,47±15,76* 428,45±21,27* 394,84±34,3

IV (n=10) 427,06±23,48*а" 521,64±24,31*а" 501,71±41,2*А"

I 242,36±8,92 - 251,67±9,17

Глюкоза, II 293,46±8,41* - 306,47±9,49*

нмоль/мин-г III 361,83±7,34*а - 390,85±8,44*а

IV 382,73±9,01*а - 462,03±9,64*А"

* р< 0.05 по сравнению с контролем, А р< 0.05 по отношению к группе II, " р< 0.05 по отношению к группе.

Сердца животных, длительно получавших изониазид, также становятся чувствительными и к гипоксии. Как следует из табл. 2, 15-минутная ги-поксическая перфузия вызывала более выраженное снижение силовых и скоростных параметров сократительной функции и рост диастолического давления, особенно у сердец животных, длительно получавших изониазид в дозе 75 мг/кг.

Мембранодеструктивный эффект изониази-да сопровождался повышенной утечкой цитозольного фермента АсАТ в коронарный проток. Кроме того, длительный прием препарата нарушал биоэнергетику сердца, о чем свидетельствует увеличение в 1,5 раза потребления глюкозы на единицу выполняемой функции. Как следует из табл. 2 и 3, сердца подопытных животных оказались более чувствительными не только к гипоксии, но и реок-сигенации, о чем можно судить по возросшей утечке АсАТ в коронарный проток и возросшему потреблению глюкозы на единицу выполняемой функции. Таким образом, экспериментально установлен кардиотоксический дозазависимый эффект изониазида, что следует учитывать в клинике при лечении больных туберкулезом.

Заключение

Таким образом, длительное энтеральное введение изониазида животным приводит к снижению сократительной и нарушению диастолической функции миокарда левого желудочка, что проявляется более выраженным изменением по отношению к контролю скорости расслабления миокарда и снижением устойчивости сердец к дефициту кислорода и глюкозы, а также нарастанием реоксигенационных повреждений. Проба с нагрузкой ритмом высокой частоты сопровождалась ростом диастолического давления, изменением скоростных показателей и в большей степени скорости расслабления миокарда левого желудочка, что свидетельствовало о повреждении мембранных ионных насосов и в первую очередь кальциевого насоса сарколеммы и саркоплазматического рети-кулума кардиомиоцитов, ответственного за быстрое, своевременное удаление избытков ионов кальция из саркоплазмы и реализацию диастолического расслабления миокарда. При этом кардио-депрессивный эффект проявляется увеличением потери ферментов и ростом потребления глюкозы на 1 мм рт. ст. развиваемого давления, что является следствием деструкции мембран и митохондриальной дисфункции кардиомиоцитов [4, 7].

ЛИТЕРАТУРА

1. Гольдштейн Д.В., Закарян А.А., Кузьмин В.С. и др. Доклиническое изучение активности кардио-тропных препаратов на модели изолированного сердца // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. - 2004. - Т. 137, № 6. - С. 644-645.

2. Колпакова Т. А. Осложнения антибактериальной терапии у больных туберкулезом легких с сопутствующими заболеваниями: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - Новосибирск, 2002.

3. Коломиец В.М., Абрамов А.В., Кудинов С.М. Ограниченная эпидемия туберкулеза в контингенте социально-дезадаптированных лиц молодого возраста // Проблемы туберкулеза и болезней легких .- 2006 -№ 3.- С. 40-69.

4. Литвицкий П.Ф. Патогенные и адаптивные изменения в сердце при его регионарной ишемии и последующем возобновлении коронарного кровотока // Патолог. физиология и эксперим. терапия. - 2002. - №

2 - С. 2-12.

5. Лекции по фтизиопульмонологии / В.Ю. Мишин, А.К. Стрелис, В.И. Чуканов и др. - М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2006.- 560 с.

6. Лысов А.В., Мордык А.В, Затворницкий В.А., Кондря А.В. О побочных нейротоксических реакциях при химиотерапии туберкулеза и их лечение // Проблемы туберкулеза и болезней легких .- 2006 - № 6.-С. 45-48.

7. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. - М.: Наука, 1975. -264 с.

8. Меерсон Ф.З. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца /Ф.З. Меерсон - М.: Медицина, 1987.- 480 с.

9. Мишин В.Ю., Чуканов В.И., Григорьев Ю.Г. Побочное действие противотуберкулезных препаратов при стандартных и индивидуальных режимах химиотерапии.- М.: Изд-во «Компьютербург», 2004.

10. Чуканов В.И., Мишин В.Ю., Комиссарова О.Г. Химиотерапия туберкулеза: Сборник научных трудов.- М., 2000. - С. 76-77.

11. Fallen E.T. Apparatus for study of ventricular function and metabolism in the isolated rat / E.T. Fallen, W.G. Elliott, R. Gorlin // J. аррк Physiol. - 1967. - Vol.22, № 4. - P. 836-839.

12. Mitchison D. (перевод Карачуского М.) // Проблемы туберкулеза и болезней легких . - 2005 - № 5.-С. 57-59.

УДК 616-001-036.11-0.36.8:31-028.77

© В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев, С.В. Пищулина, М.С. Кишеня, В.К. Ельский, 2009

В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев, С.В. Пищулина, М.С. Кишеня, В.К. Ельский МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИСХОДА ОСТРОГО ПЕРИОДА ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ

Донецкий национальный медицинский университет им. М.Горького, Украина

Проведено математическое моделирование острого периода травматической болезни в эксперименте с помощью метода построения самоорганизующихся карт Кохонена, который позволяет распознавать кластеры (объекты, близкие по совокупности свойств в многомерном пространстве признаков) и устанавливать степень их близости. Для анализа были использованы девять показателей системной гемодинамики и гормонов. Благоприятный исход (животное после получения травмы прожило более 48 часов) имел наибольшую взаимосвязь с показателями сердечного индекса (p=0,005), сосудистого сопротивления (p=0,009) и содержания в крови трийодтиронина (p=0,007).

Ключевые слова: травматическая болезнь, кластерный анализ, прогнозирование.

V.N. Yelsky, S.V. Zyablitsev, S.V. Pischulina, M.S. Kishenya, K.V. Yelsky МАТИЕМАТТГ MODELING AND PROGNOSIS OF THE ACUTE PERIOD OF TRAUMATIC DISEASE

Mathematic modeling of the acute period of experimental traumatic disease has been conducted by using self-organizing Kochens’ cards. This method allows to identify clusters (objects, similar in properties in the multidimensional space of features) and determine their similarity degree. Nine indicators of systemic hemodynamics and hormones were used for the study. Favorable outcome in the animals during 48 post-trauma hours had correlation with the following indicators: HI (heart index) (p=0.005), SPVR (specific peripheral vascular resistance) p=0.009) and Т3 (triiodothyronine) (p=0.007).

Key words: traumatic disease, cluster analysis, prognosis.

Методы математического моделирования в настоящее получили широкое распространение в научных исследованиях. Значительный интерес представляют нейросетевые модели на основе самоорганизующихся карт Кохонена. Использование математических методов моделирования позволяет рассмотреть все теоретически возможные варианты развития острого периода травматической болезни в эксперименте [2].

Материал и методы

Для анализа были использованы данные, полученные в ходе проводимых ранее исследова-

ний: показатели системной гемодинамики [3]: (частота сердечных сокращений (ЧСС), среднединамическое давление (СДД), удельное периферическое сосудистое сопротивление (УПСС), сердечный индекс (СИ), а также показатели нейро-гормональной регуляции по содержанию в крови гормонов: паратиреоидного гормона (ПТГ), каль-цитонина (КТ), тиреотропного гормона (ТТГ), тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Построение, оптимизация модели и последующий ее анализ проводился с использованием программы по-