КЛЮЧОВІ СЛОВА: коронарна недостатність хронічна, лозартан, вплив на структуру, метаболізм, антиаритмічний вплив

За останні 10–15 років уявлення про альдостерон-ренін-ангіотензинову систему суттєво розширилися. Поряд з циркулюючими у крові ферментами, елементи цієї системи, окрім нирок, виявлені і в інших органах та тканинах, зокрема в серці [12, 17]. Отримані принципово важливі дані про участь ренін-ангіотензин-альдостеронової системи в патогенезі артеріальної гіпертензії, ішемічної хвороби серця (ІХС), перебіг якої часто ускладнюється порушеннями ритму серця [10]. Згідно з новими уявленнями використання засобів тривалого виключення окремих ланок цієї ферментної системи є патогенетично обґрунтованим напрямком сучасної кардіології, а застосування фармакологічних препаратів антиаритмічної дії є базовим методом профілактики та лікування найбільш поширених захворювань серцево-судинної системи [15].

Мета роботи полягала у вивченні позитивного впливу специфічного блокатора ангіотензинових рецепторів 1-го типу лозартану на структуру і метаболізм серцевого м’яза.

Матеріал і методи

Дослідження проведені на 40 кролях масою 2,5–3,5 кг. Хронічну ІХС моделювали на 10 кролях (1-ша група) [9]. Експеримент, що проводився під контролем ЕКГ, тривав 8–10 тиж. З метою обмеження патологічних змін, що виникали у міокарді при моделюванні хронічної ІХС, у 10 тварин (2-га група) використовували лозартан усередньотерапевтичній дозі (1 мг/кг цілодобово) протягом усього експерименту. Зміни резистентності міокарда до аритмогенного впливу гострої коронарної недостатності констатували при достовірному зменшенні мінімальної дози вазопресину, необхідної наприкінці експерименту для виникнення аритмії, порівняно з такою на його початку. До 3-ї групи увійшли 10 інтактних тварин, що отримували лозартан у такій же дозі протягом 10 тиж. 10 кролів склали контрольну групу.

Парафінові зрізи тканини міокарда, фіксованої в 10 % нейтральному формаліні, фарбували гематоксиліном і еозином та за методикою ван Гізон, дрібноосередкові пошкодження кардіоміоцитів (КМЦ) виявляли за методиками Лі та Рего, а також досліджували в поляризованому світлі. Для електронної мікроскопії зразки міокарда фіксували в ізотонічних забуферних розчинах 4 % параформу, 1 % OsO₄, обезводнювали та занурювали в епоксидні смоли за загальноприйнятою методикою. Напівтонкі та ультратонкі зрізи одержували на приладі “LKB-8800” (Швеція), контрастували солями важких металів і вивчали за допомогою мікроскопа “ПЕМ-125” (Україна) . Морфометрично встановлювали об’ємну щільність (V_v) органел КМЦ і коефіцієнти енергетичної ефективності (КЕЕМ) та асоціативності мітохондрій (КАМ) [5, 6]. Електронногістохімічно виявляли Са2+-зв’язуючу здатність органел (тест з іонізованим лантаном) [16], некомпенсовані від’ємні феризольпозитивні заряди глікозаміногліканів (ГАГ) глікокалікса; за допомогою фериціаніда Cu визначили активність лактат- (ЛДГ) і сукцинатдегідрогеназ (СДГ) [3], а за допомогою N,N-нафтолоілгідроксиламіну Na (НГА) – розподіл Са2+ в КМЦ [19]. Для визначення критичного підвищення проникності їх сарколеми користувалися таніном [18]. Біохімічно на аналізаторі “Експрес-550” (“Сіbа-Соrning”, Великобританія) в сироватці крові визначали концентрацію холестерину (ХС) і тригліцеридів (ТГ), активність каталази в сарколемі КМЦ [4]; вміст ліпідних компонентів: фосфоліпідів (ФЛ) та жирних кислот (ЖК) [13, 14]. Інтенсивність перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) аналізували за кількістю дієнових кон’югат (ДК) та малонового діальдегіду (MДА) [8, 9].

Результати та їх обговорення

З метою визначення впливу лозартану на структурно-метаболічний стан скоротливого міокарда інтактним тваринам, які увійшли до 3-ї групи, щоденно вводили препарат протягом 8 тиж, що практично не викликало змін ні біохімічних показників сироватки крові і клітинних мембран, ні загальної структури міокарда. У поляризованому світлі інколи відзначали певну нерівномірність розподілу А-дисків КМЦ, однак при зафарбуванні препаратів за Лі або Peгo ознак дрібновогнищевих пошкоджень скоротливого міокарда не було.

При дослідженні за допомогою електронного мікроскопа суттєвих змін у просторовій організації ультраструктури КМЦ та об’ємних співвідношеннях органел також не виявлено. Їх сарколема залишилася непроникною для дрібнодисперсного маркера таніну. Потовщена до 40–60 нм базальна мембрана клітин зберігала свою звичайну тонкофібрилярну структуру, незважаючи на невеликі пластинчасті нагромадження на її поверхні та появу зон помірного розрихлення або ущільнення. Втім при використанні феризолю поверхневий та глибокий шари глікокаліксу контрастуються так, як у контролі, загальна концентрація некомпенсованих від’ємних зарядів ГАГ та інтенсивність контрастування в тестах з НГА не змінювалися, не зафіксовано відхилень у зв’язуванні катіонів іонізованого лантану.

Контури плазматичної мембрани були чіткими, нечисленні мікропіноцитозні везикули розподілені нерівномірно, специфічний електроннощільний осад, що відповідає локалізації Са2+, мав гомогенний характер. Елементи Т-системи КМЦ помірно розширені, а їх мембрана не відрізнялася від сарколеми вільної поверхні клітини.

Канальці та цистерни саркоплазматичного ретикулуму (СПР) інколи помірно дилатовані, але їх мембрана у площині ультратонкого зрізу була без помітних дефектів, мала чіткі контури, а розподіл Са2+, що виявлявся за допомогою реакції з НГА, був відносно рівномірним. Конфігурація вставних дисків дещо ускладнена, інтердигітації на межі КМЦ збільшені, однак щілина між їх інтеркальованими поверхнями вільна від таніну. При використанні НГА відзначали підвищення контрасту в області нексусів.

У більшості КМЦ мітохондрії перебували у конденсованому, енергізованому, стані, добре контрастувалися за допомогою фероціаніду Сu та НГА, що відповідає високим рівням активності СДГ та Са2+-зв’язуючої здатності органел. Поряд з їх звичайним лінійно-ланцюговим розподілом вздовж міофібрил інколи спостерігали невеличкі компактні скупчення проліферуючих органел, що зумовлювало слабковиражену тенденцію до підвищення КЕЕМ та КАМ (табл. 1).

Таблиця 1 Вплив лозартану на об’ємну щільність та співвідношення органел вентрикулярних кардіоміоцитів кролів при моделюванні хронічної ішемічної хвороби серця

Примітка. * – різниця показників достовірна порівняно з такими в контрольній групі (P<0,05–0,01); МФ – міофібрили; МХ – мітохондрії; ШЕР – шорсткий ендоплазматичний ретикулум; Т – Т-система.

Під сарколемою, а зрідка і в аксіальних відділах клітин, спостерігали явища локальної десинхронізації міофібрил, дрібні поодинокі фокуси лізису протофібрил та гідратації саркоплазматичного матриксу з напруженням елементів цитоскелета, фіксуючих сарколему на рівні Z-ліній.

Контури більшості ядер КМЦ рівні, каріоплазма заповнена гетеро- і еухроматином, а ядерця представлені переважно своїм гранулярним компонентом. У саркоплазмі фрагменти пластинчастого комплексу та ШЕР відзначено дещо рідше, ніж у контролі. Стан ядерно-рибосомального комплексу КМЦ відповідав помірному рівню пластичних процесів, а відсутність суттєвих пошкоджень органел свідчить про адекватність механізмів внутрішньоклітинної регенерації функціональній активностіклітин. Загальна кількість лізосом невелика, вторинні лізосоми виявляли значно рідше первинних.

При моделюванні хронічної ІХС (1-ша група) чутливість міокарда до аритмогенних впливів гострої коронарної недостатності не змінювалася у 22 % кролів, у 78 % вона зменшувалася, а структурно-метаболічні характеристики КМЦ суттєво відрізнялися від таких у контрольній та 3-й групі. При цьому вміст ХС та ТГ у крові експериментальних тварин залишався значним і при тривалому застосуванні лозартану (табл. 2).

Таблиця 2 Біохімічні характеристики порушень ліпідного гомеостазу сироватки крові при хронічній гіперхолестеринемії і рецидивуючій коронарній недостатності та в умовах блокади ангіотензинових рецепторів

 
Втім, посилення аритмогенних ефектів під час провокаційних проб з вазопресином при моделюванні хронічної ІХС із застосуванням лозартану (2-га група) спостерігали тільки у 11 % кролів.

Моделювання хронічної ІХС призводило до значного розбалансування про- та антиоксидантних процесів, про що свідчить різке збільшення вмісту в сироватці крові таких продуктів ПОЛ, як МДА і ДК, і зниження в ній на 44,5 % активності одного з провідних антиоксидантних ферментів – каталази. Застосування лозартану в цих умовах сприяло суттєвому зменшенню порушень. Кількість ДК у гомогенатах міокарда при ІХС зростала порівняно з такою в контролі на 60 %, а активність каталази знижувалася на 52 %, тоді як під впливом лозартану ці показники становили відповідно 40 і 12 %.

Позитивний вплив лозартану спостерігали і на рівні мембран КМЦ. У 1-й групі молярне співвідношення головних структурних компонентів клітинних мембран, ХС та ФЛ, було вищим, ніж у контролі (відповідно 0,61 і 0,37 ум. од.), у той час як тривала блокада ангіотензинових рецепторів у тварин 2-ї групи суттєво оптимізувала цю фундаментальну характеристику КМЦ.

Вивчення ультраструктури робочих клітин міокарда у кролів з хронічною ІХС, які з профілактичною та лікувальною метою отримували лозартан, свідчить про принципову односпрямованість її змін у нелікованих і лікованих тварин. Разом з тим значно менший ступінь патологічних зрушень при використанні цього препарату зумовлював досить суттєві відмінності між обома групами спостережень.

Гістологічні дослідження міокарда кролів з хронічною коронарною недостатністю, які одержували лозартан, виявили помітне послаблення порушень гемоциркуляції: спостерігали помірно виражене вогнищеве повнокрів’я дрібних інтрамуральних вен без суттєвих порушень реологічного стану крові. У стінках більшості артерій і артеріол ознаки ліпідної інфільтрації інтими та пошкодження медії, спазму або парезу майже не виявляли. Під впливом лозартану явища набряку інтерстицію, периваскулярного і дифузного кардіосклерозу, гіпертрофії та атрофії м’язових волокон спостерігали значно менше, ніж у нелікованих тварин, а ознаки пошкоджень скоротливого міокарда були епізодичними.

КМЦ з важкими деструктивними змінами також були поодинокими. Поверхня більшості клітин у проміжках між суміжними Z-лініями інколи утворювала невеличкі виступи. Їх глікокалікс відносно рівномірної товщини та електронної щільності суцільним шаром покриває плазмолему, продовжуючись у, як правило, дилатовані Т-тубули, просвіти яких найчастіше заповнені пухкими слабкоосміофільними речовинами. При застосуванні феризолю у частини КМЦ виявляли більш чи менш значні зони гомогенізації глікокаліксу з помірним зниженням концентрації некомпенсованих від’ємних зарядів ГАГ, якому відповідало зменшення інтенсивності специфічного контрастування під час тестів з іонізованим лантаном або з НГА на Са2+-зв’язуючий потенціал та реальний вміст цього катіону. Плазматична мембрана КМЦ у цілому мала чіткі контури та звичайну тришарову структуру. Електроннощільний осад, що утворюється на вільній поверхні клітин і в Т-тубулах, розподілявся відносно рівномірно і здебільшого мав пилоподібний характер.

Контури горизонтальних сегментів вставних дисків гіпертрофованих КМЦ помітно ускладнені за рахунок більш глибоких, ніж звичайно, виступів зі значним відкладенням осміофільного матеріалу, десмосоми розширені та ущільнені. У будові вертикальних сегментів та розташованих тут нексусів відхилень виявлено не було. Щілини між інтеркальованими поверхнями суміжних клітин шириною 20–40 нм у більшості спостережень непроникні для таніну.

У цілому зміни ультраструктури КМЦ відповідали початковій перебудові міокарда при нелікованій хронічній ІХС [1]. Клітини помітно відрізнялися за об’ємом; міофібрили і мітохондрії розміщувалися з певними відхиленнями від звичного для вентрикулярних КМЦ стереотипу. Об’ємна щільність їх міофібрил помітно зростала, але не досягала контрольних показників.

Ознак вираженої дискоординації функціональних циклів міофібрил не було, але в деяких клітинах відзначали окремі локуси їх перескорочення, явища вибіркового лізису міозинових протофібрил або поодинокі вогнища тотально розплавлених контрактильних структур у межах одного або кількох суміжних саркомерів з утворенням вакатних скупчень мітохондрій та цитогранул. Відсутність накопичення первинних лізосом та зменшення ознак їх трансформації в аутофаголізосоми, очевидно, зумовлені нелізосомальними механізмами внутрішньоклітинного катаболізму [2].

Мітохондрії розподілені досить нерівномірно, здебільшого у один-два ланцюгоподібні ряди між міофібрилами з відносно нечастими вогнищами гіперплазії, в яких нараховується близько десятка органел, що відрізняються за розміром, мають незвичайно ускладнену форму та часто контактують між собою. Інколи при явищах перинуклеарного або міжміофібрилярного набряку спостерігали значні за обсягом скупчення органел, вільно розташованих в електроннопрозорій рідині.

Внутрішня мембрана більшості мітохондрій утворює значну кількість паралельно орієнтованих крист, компактно розташованих у помірно електроннощільному матриксі, які при реакції на СДГ чітко маркувались фероціанідом міді. Втім КЕЕМ лишався достовірно нижчим, ніж у контролі (див. табл. 1). Це дає підстави вважати, що певний дефіцит енергетичного забезпечення КМЦ тою чи іншою мірою компенсувався додатковим функціональним навантаженням мітохондрій, що піддаються конформаційній уніфікації з прискореним зношенням. Поряд з цим завдяки лабільним функціональним контактам органели утворюють розгалужений мітохондріальний ретикулум, що сприяє енерготранспортним процесам [11].

Незворотні пошкодження КМЦ, що інколи спостерігали у кролів 2-ї групи, найчастіше спричинялися пластичною недостатністю, а ознак оксидантного стресу і проявів апоптозу, на відміну від кролів з нелікованою хронічною ІХC, майже не спостерігали. В цілому явища “дисрегенераторної” перебудови і морфо-функціонального поліморфізму КМЦ були менш виражені порівняно з такими у нелікованих тварин.

Результати тесту з НГА свідчать про покращання Са2+-депонуючої здатності мітохондрій. Інтенсивність специфічного контрастування мітохондрій, як правило, не виходила за межі природних функціональних коливань, окрім одиничних КМЦ з глибокими явищами альтерації, під час яких у цих органелах спостерігали набряк і кристоліз, а іноді пошкодження зовнішньої мембрани, однак здебільшого без явищ мієліноподібної трансформації.

У СПР більшості КМЦ грубих деструктивних змін майже не виявляли. Мембрана органели мала чіткі контури, незважаючи на нерівномірну дилатацію елементів її канальцевого відділу. Цистерни сплощеної форми близько прилягали до Т-тубул з тонкою гіперосміофільною проміжною зоною між їх мембранами. При виявленні Са2+ іноді можна було констатувати надлишкове контрастування окремих сегментів канальцевого відділу або цистерн СПР, однак у цілому його інтенсивність відповідала фазі скорочувального циклу міофібрил.

Ультраструктура КМЦ під впливом лозартану змінювалася на тлі значного посилення пластичних процесів, можливо, зумовленого особливостями функціонування міокарда. Свідченням цього в наших спостереженнях були ускладнення контурів нуклеолеми, домінування над гетерохроматином еухроматину, рівномірно розподіленого в помірно просвітленій нуклеоплазмі. Досить часто спостерігали гіперплазію ядерець з добре вираженим гранулярним компонентом. Проте концентрація гранул рибонуклеопротеїдів у саркоплазмі не перевищувала звичайного для КМЦ рівня, вони досить рідко об’єднувалися у полісоми.

Явища гіпертрофії та гіперплазії пластинчастого комплексу та утворення ним секреторних везикул, так само, як і зміни гранулярного ендоплазматичного ретикулуму переважали контрольні показники, але були значно менш вираженими, ніж у серії спостережень з хронічною ІХС, що об’єктивізує уявлення про гуморальнозалежний компонент дисрегенераторної перебудови КМЦ.

Таким чином, результати досліджень свідчать, що застосування блокаторів ангіотензинових рецепторів є патогенетично обґрунтованим щодо запобігання розвитку електричної нестабільності міокарда при хронічній ІХС.

Висновки

1. Структурні зміни скоротливого міокарда при хронічній коронарній недостатності – це результат тривалого процесу накопичення кількісних та якісних невідповідностей у складі мембран органел і в ультраструктурі вентрикулярних кардіоміоцитів. Одним з головних наслідків цього процесу є зростаюча структурно-метаболічна гетерогенність робочих клітин скоротливого міокарда, що разом з набряком інтерстицію і дифузним кардіосклерозом погіршує їх консолідацію у чітко координований функціональний синцитій.
2. Під впливом тривалого застосування лозартану у терапевтичних дозах відбувається помірна дилатація елементів Т-системи вентрикулярних кардіоміоцитів інтактних тварин та деяке ускладнення контурів вставних дисків з “посиленням” десмосом, що не має негативного впливу на морфо-функціональний стан міокарда.
3. При моделюванні хронічної ішемічної хвороби серця із застосуванням лозартану зміни у міокарді достовірно відрізняються від таких, що розвивалися у нелікованих тварин. Препарат суттєво обмежує патологічну модифікацію сарколеми і міжклітинних контактів, пом’якшує дисфункцію внутрішньоклітинних депо Са2+, сприяє зменшенню активності процесів перекисного окиснення ліпідів та впорядкуванню структурних компонентів мембран кардіоміоцитів, і відповідно обмежує явища дрібновогнищевої альтерації кардіоміоцитів.
4. Тривала блокада ангіотензинових рецепторів 1-го типу затримує формування біохімічних еквівалентів передумов розвитку екстрасистолічних аритмій на рівні клітинних мембран та дисрегенераторну перебудову кардіоміоцитів, що запобігає зростанню морфо-функціональної гетерогенності скоротливого міокарда і суттєво підвищує його резистентність до аритмогенних впливів гострої коронарної недостатності порівняно з такою у нелікованих тварин.

1. Гавриш О.С. Морфо-функциональные эквиваленты адаптационной и патологической перестройки сократительного миокарда при коронарной недостаточности // Укр. кардіол. журн. – 2000. – № 4. – С. 76-81.
2. Гавриш А.С., Конончук М.А. Структурно-метаболические повреждения миокарда при острой коронарной недостаточности // Врачеб. дело. – 1998. – № 1. – С. 41-47.
3. Гайер Г. Электронная гистохимия: Пер. с нем. – М.: Мир, 1974. – 488 с.
4. Определение активности каталазы в крови // Методы исследований в профпатологии / Под ред. О.Г. Архиповой. – М.: Медицина, 1998. – С. 156-157.
5. Пауков В.С., Фролов В.А. Элементы патологии сердца. – М.: Медицина, 1982. – 272 с.
6. Спосіб визначення серцевої недостатності / Патент України №14646 А, Гавриш О.С., Хаджинський В.Г., Труніна І.В. МПК, 1997, 6А61 В 10/00.
7. Способ моделирования ишемической болезни сердца. Р.А. Фролькис, В.А. Циомик, А.С. Мхитарян, И.С. Лихтенштейн. – А.С. 1173381. СССР МКИ СО9В 23/28. Заявлено15.06.1981; опубл. 15.08.1985. Открытия. Изобретения. №30, 1985.
8. Стальная Н.Д. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот // Совр. методы в биохимии. – М.: Медицина, 1977. – С. 63-64.
9. Стальная Н.Д., Гавришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тисбарбитуровой кислоты // Совр. методы в биохимии. – М.: Медицина, 1977. – С. 66-68.
10. Сухотник Р.Г. Патогенетичне значення внутрішньосерцевої ренін-ангіотензинової системи в механізмах ішемічних пошкоджень міокарда: Експериментальне дослідження. – Автореф. канд. мед. наук. – Міністерство охорони здоров’я України, Тернопільська державна академія ім. Г.А. Горбачевського, 1999. – 16 с.
11. Шорников М.В. Межмитохондриальные контакты в системе митохондриома кардиомиоцита в норме, при физиологических нагрузках и в патологии // Онтогенез. – 2000. – № 6. – С. 470-475.
12. Danser A.H.J., van Kats J.P., Versouw P.D., Schalekamp M.A. Evidence for the existence of a functional cardiac renin-angiotensin system in humans // Circulation. – 1997. – Vol. 96, № 10. – Р. 3795-3796.
13. Duncoble W. The colorimetric determination nonesterificed fally acide in plasma // Chim. Asfa. – 1964. – Vol. 9, № 2. – P. 122-125.
14. Fiske S., Subbarow J. The colorivatrie determination of phosphorus // J. Biol. Chem. – 1997. – Vol. 66. – P. 375.
15. Ford W.R., Clanachan A.S., Lopaschuk G.D. Intrinsic ANG II type 1 receptor stimulation contributes to recovery postischemic mechanical function // Amer. J. Phisiology. – 1998. – Vol. 274, № 5. – С. 1524-1531.
16. Langer G., Frank J. Lanthanum in heart cell culture: effect on calcium exchange correlation // J. Cell. Biol. – 1972. – Vol. 54. – P. 441-445.
17. Lannoy L.M., Danser A.H.J. Bouhuizen A.M.B. et al. Localization of angiotensin II in the isolated perfused rat heart // Hypertension. – 1998. – Vol. 31, № 5. – C. 1111-1117.
18. Nunes-Duran H. Tannic acid as an electron microscope tracer for permeable cell membranes // Stain technology. – 1980. – № 6. – C. 361-365.
19. Zechmeister A.A. New selective ultrahistochemical method for thе demonstration of calcium using N’,N’-naphtholylhydroxylamine Na // Histochem. – 1979. – № 2. – Р. 229-239.

Structural-metabolic aspects of the antiarhythmic effect of losartan at chronic coronary deficiency

О.S. Havrysh, L.S. Mkhitaryan, V.V. Verbytsky, І.N. Yevstratova

On the model of chronic ischemic heart disease with decrease of the myocardium resistance to arrhythmogenic influence of the acute coronary deficiency, possibility of correcting it by selective blocking of angiotensin II receptors of cardiomyocytes at application of losartan was studied. The study was performed on rabbits which during two month obtained cholesterol and vasopressin under systematic ECG control. General histological and histochemical methods, electronic microscopy, morphometry and biochemical tests were applied. It was established that the application of losartan in therapeutic doses substantially decreases the morphofunctional and biochemical evidence of the myocardium pathological alteration due to the pathological factor imposed, accompanied by probable increase of its resistance to arrhythmogenic effect of acute coronary deficiency.