METHOD FOR ESTIMATION OF DAMAGE OF CARDIOMYOCYTES OF ISOLATED HEART AT "CALCIUM PARADOX"


Cite item

Abstract

The basis for this study was the hypothesis of Nayler W. on the importance of contracture in the development of the "calcium paradox." These researchers suggest that developing contracture is not only the result of uncontrolled intake of Ca2 +, but also can cause mechanical damage to the sarcolemma, leading to cell death [1].

Full Text

Актуальность. Для оценки повреждения кардиомиоцитов используют следующие показатели: содержание в ткани сердца адениннуклеотидов, фосфокреатина, креатина, концентрации в оттекающем растворе миоглобина, сопряжение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях. Оценку энергетического состояния кардиомиоцитов производили по следующим показателям: содержанию АТФ, АДФ, АМФ, неорганического фосфата, фосфокреатина и креатина в ткани, суммы адениннуклеотидов в ткани: SАДНК = [АТФ]+[АДФ]+[АМФ], (показателям [АТФ]/[АДФ], [АТФ]/[АМФ], [PCr]/[Cr], а также: (Фосфатного потенциала): PP = [АТФ]/([АДФ]*[Фн]), (Энергетического заряда): EC = ([АТФ]+0,5[АДФ])/([АТФ]+[АДФ]+[АМФ]). Этот набор показателей не является законченным. Трудность, неоднозначность или односторонность показателей делают оценку глубины повреждения кардиомиоцитов особенно трудными. Кроме того, часто показатели повреждения кардиомиоцитов используются изолированно без связи друг с другом. Учитывая это, целью предложения явилась разработка такого показателя, которой бы давал информацию при минимальном наборе исходных данных, с учетом их взаимодействия. В литературе отсутствуют показатели соответствия развития контрактуры миокарда и показателей повреждения кардиомиоцитов при "кальциевом парадоксе" (например- выхода миоглобина). В связи с этим целью настоящего предложения явилась разработка показателя, связывающего воедино величину контрактуры миокарда и выход миоглобина из сердца при "кальциевом парадоксе". Материалы и методы исследования. Эксперименты проводились на изолированных сердцах белых крыс линии Wistar. Для этого крыс под эфирным наркозом декапитировали, вскрывали грудную клетку и сердце помещали в охлажденный раствор Рингера-Локка, перфузированных по методу Лангендорфа оксигенированным (Т= 370 С) раствором Рингера-Локка. В аорту вводили канюлю и со скоростью 10 мл/мин на 1 г и подавали исходный раствор в течение 15 минут для стабилизации сократительной функции и показателей энергетического состояния. Стандартный (исходный) раствор содержал (мМ): NaC1-140, NаНСО3- 2; NаН2РО4 -0,5; КС1- 5,0; трис-ОН (рН = 7,4); СаС12 -2, глюкозы-11. «Кальциевый парадокс» моделировали по следующему протоколу. После периода адаптации сердце перфузировали бескальциевой средой, содержащей 0,5 мМ ЭДТА в течение 10 минут. По окончании перфузии бескальциевой средой через сердце пропускали исходный раствор, содержащий 2,0 мМ Са2+. Содержание миоглобина в оттекающем перфузионном растворе оценивали спектрофотометрически непрерывно с помощью проточной кюветы при длине волны 410 нм. Сократительную активность миокарда изучали в изоволюмическом режиме с помощью латексного баллончика, введенного в полость левого желудочка. В работе был использован электроманометр фирмы "Bentley lab. Europe" и электронный потенциометр Н3030-4 (СНГ). Контрактуру миокарда определяли как стойкое увеличение диастолического давления выше исходного более чем на 2 мм. рт. ст. без развития сокращений. Сухую массу ткани определяли после предварительного высушивания образцов при 100 оС в течение 12 часов. Полученные данные обработаны методом вариационной статистики с использованием критерия Т Стьюдента. Полученные результаты и их обсуждение. Исследования показали, что реперфузия сердца раствором, содержащим физиологическую внеклеточную концентрацию Са2+ (2,0 мМ) после 10 минут перфузии бескальциевой средой приводит к развитию контрактуры миокарда (рис. 1). Максимальное значение контрактуры миокарда составляло 100-110 мм. рт. ст. В оттекающем от сердца перфузионном растворе регистрировалось значительное количество миоглобина- 9,90 мкмоль (динамика выхода миоглобина представлена на рис. 4). Увеличение концентрации ионов натрия в бескальциевой среде (до конечного значения 200 мМ) и последующая реперфузия Са2+ -содержащим раствором приводила к частичному уменьшению развития контрактуры миокарда. Е1 максимальное значение составило 90-95 мм. рт. ст. Существенно изменялся выход миоглобина из перфузируемого сердца- до 2,1 мкмоль (p < 0,001) (рис. 3,6). Следовательно, из двух изученных параметров только один - выход миоглобина из перфузируемого сердца оказался значительно различным- на 80%. Другой показатель- максимальное значение контрактуры миокарда отличался в двух сериях экспериментов всего на 5-10%. При снижении концентрации ионов натрия в бескальциевой среде до 80 мМ (осмотическое давление сохраняли добавлением сахарозы) реперфузия сердца Са2+ раствором приводит к массивному выходу миоглобина в реперфузионный раствор (до 18,67 мкмоль - на 200% по сравнению с контролем). Контрактура миокарда при этом вообще не развивалась. Исключительно вследствие набухания кардиомиоцитов диастолическое давление было постоянно равно 56 мм. рт. ст. (рис. 2,4). Следовательно, в этой серии экспериментов только выход миоглобина из сердца был информативным показателем повреждения миокарда. Контрактура миокарда (при подсчете от исходного значения в бескальциевой среде) вообще не развивалась. Учитывая это, нами предлагается интегральный показатель повреждения миокарда «ПОКАЗАТЕЛЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ» («ПП»). Единица в знаменателе необходима в случаях когда максимальное значение контрактуры равно «0», а знаменатель должен отличаться от нуля. Использование показателя повреждения показало его высокую чувствительность, что крайне важно при оценке повреждения или защиты миокарда. Диаграмма 1 показывает значения различных показателей при «кальциевом парадоксе». Рис. I. Динамика изменения сократительной способности миокарда левого желудочка при "кальциевом парадоксе". I-» исходное состояние, скорость записи 50 мм/сек. 2 перфузия сердца бескадьциевой средой, скорость . записи- 0,2 мм/сек. 3 реперфузия сердца Са2+ -содержащим раствором /2,0 мМ/, скорость записи- 5 мм/сек. По вертикали 10 мм соответствуют 45 мм.рт.ст. Рис. 2. Влияние сниженной /до 8О мМ/ концентрации ионов натрия в бескальциевой среде /осмотическое давление поддерживали добавлением соответствующего количества сахарозы/ на сократительную активность левого желудочка изолированного сердца при реперфузии Са2+ «содержащим раствором. Обозначения этапов перфузии и скорости записи соответствуют данным рис I. Рис. 3. Влияние повышенной /до 200 мМ/ концентрации Na+ в бескальциевой среда на сократительную активность левого желудочка изолированного сердца при реперфузии Са2+ -содержащим раствором. Обозначения этапов перфузии и скорости записи соответствуют данным рис. I. Риc. 3. Влияние реперфузии Са2+ -содержащим раствором после перфузии беcкальциевой средой /10 мин/ на выход миоглобина из изолированного сердца. Скорость записи- 600 мм/час. По вертикали - логарифмическая шкала, 160 мм соответствуют изменению экстинкции от "0" до "бесконечности". Рис. 4. Динамика выхода миоглобина из сердца при "кальциевом парадоксе" /контроль/. Концентрация Nа+ на всех этапах перфузии составляла 140 мМ. Рис. 5. Динамика выхода миоглобина из сердца при "кальциевом парадоксе". Концентрация Na+ при перфузии сердца бескальциевой средой составила 80 мМ. Осмотическое давление поддерживали добавлением 120 мМ сахаразы. Концентрация Na+ в Са2+ -содержащем растворе составила 140 мМ. Рис. 6. Динамика выхода миоглобина из сердца при "кальциевом парадокое". Концентрация Na+ в бескальциевом растворе составила 200 мМ. Концентрация Na+ в Са2+-содержащем растворе составила 140 мМ.
×

About the authors

V V Alabovsky

Voronezh State Medical Academy

A A Vinokurov

Voronezh State Medical Academy

V V Khamburov

Voronezh State Medical Academy

References

  1. Daly M.J., Elz J.S., Nayler W.G. Contracture and the calcium paradox in the heart. Circ. Res.- 1987.- V. 61.- P. 560-569.
  2. Резников К.М., Пелешенко Е.И. Аспекты анализа биоэлектрической активности сердца с использованием информационных технологий // Прикладные информационные аспекты медицины. 1998. Т. 1. № 1. С. 18-22.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies