Сергеева Ольга Владимировна «Исследование волновой структуры ритма сердца у крыс,
advertisement
На правах рукописи Сергеева Ольга Владимировна «Исследование волновой структуры ритма сердца у крыс, кошек и кроликов» 03.00.13 – физиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва, 2008 Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии ГОУ ВПО Российского государственного медицинского университета. Научный руководитель: доктор биологический наук, профессор Смирнов Виктор Михайлович. Официальные оппоненты: 1. Тверская Марина Сергеевна, доктор медицинских наук, заведующий отделом экспериментальной хирургии МЛК, РГМУ 2. Торшин Владимир Иванович, доктор биологических наук, профессор, РУДН Ведущая организация: Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова Защита состоится «15» декабря 2008 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.072.05 в Российском государственном медицинском университете (117997, г. Москва, ул. Островитянова, д.1). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного медицинского университета Росздрава (117997, г. Москва, ул. Островитянова, д.1). Автореферат разослан 14 ноября 2008 года. Ученый секретарь диссертационного Совета к.б.н. Кузнецова Т.Е. 1. Общая характеристика работы Список сокращений АЦП аналогоцифровой преобразователь ЧДД частота дыхательных движений ЧСС частота сердечных сокращений ЭКГ электрокардиограмма HF — высокочастотные (high frequency) колебания LF — низкочастотные (low frequency) колебания HF — сверхнизкочастотные (very low frequency) колебания 1.1. Актуальность проблемы Вопросы регуляции ритма сердца имеют большое теоретическое и практическое значение. Периодические колебания ЧСС известны более 250 лет, однако их практическая значимость стала очевидна только в последней половине ХХ века. В 1960-х гг. в СССР была разработана методика оценки адекватности физической нагрузки для спортивной и космической медицины, основанная на исследовании колебаний ритма сердца. В конце 1970-х гг. обнаружена прогностическая значимость изменения структуры ритма сердца при инфаркте миокарда. После этого началось активное изучение механизмов формирования волн ритма сердца и применение кардиоинтервалографии с диагностической целью во многих областях медицины и теоретических исследованиях. В настоящее время доминирует концепция парасимпатического происхождения дыхательных (высокочастотных, HF) волн ритма сердца и симпатического медленных (низкокочастотных, LF) волн. По выраженности HF судят о парасимпатическом тонусе, а по выраженности LF о симпатическом. На этом основана стандартная современная методика клинической оценки кардиоинтервалографии. Однако роль симпатической системы в генерации волн ритма сердца спорна. Некоторые исследователи считают, что все эти волны имеют парасимпатическое происхождение. Есть данные и об участии симпатической системы в формировании волн HF. Спорен также вопрос о том, коррелирует ли выраженность волн HF и LF с тонусом кардиальных нервов, о котором традиционно судят по влиянию этих нервов на величину средней ЧСС. Таким образом, роль симпатической и парасимпатической системы в формировании волн ритма сердца изучена недостаточно, что создает трудности для применения кардиоинтервалографии в клинической диагностике и теоретических исследованиях. 1.2. Цель и задачи исследования Основной целью исследования было определить роль симпатической и парасимпатической систем в формировании волновой структуры ритма сердца. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи: 1. Изучить волновую структуру ритма сердца животных с разной выраженностью парасимпатического тонуса. 2. Изучить влияние адрено и холиноблокаторов на волновую структуру ритма сердца у разных видов животных. 3. Исследовать связь между выраженностью адренергических и холинергических влияний на величину средней ЧСС и мощностью различных волновых составляющих ритма сердца. 1.3. Научная новизна исследования Впервые изучена роль парасимпатической и симпатоадреналовой систем в формировании волновой структуры ритма сердца при помощи одной методики у животных с выраженным (крысы и кошки) и невыраженным (кролики) парасимпатическим тонусом. Выявлены существенные влияния особенностей дыхания интактных животных на волновую структуру ритма сердца, что необходимо учитывать во избежание ошибок интерпретации. Показано, что основную роль в формировании волн LF и HF, независимо от выраженности парасимпатического тонуса, играет парасимпатическая система. Не обнаружено положительной корреляции между интенсивностью парасимпатических и симпатоадреналовых влияний на среднюю ЧСС и мощностями волн LF и HF. Это свидетельствует о том, что по мощностям данных волн нельзя судить о тонусе симпатических и парасимпатических кардиальных нервов. Подтвердили, что имеется тенденция к увеличению дыхательных волн на фоне введения адреноблокаторов. Установили, что это увеличение не может быть связано с центральным холиностимулирующим эффектом данных препаратов. 1.4. Практическая значимость Учитывая диагностическую значимость кардиоинтервалографии и ее широкое применение в клинике, данные о происхождении волн ритма сердца могут иметь важное практическое значение. В частности, для трактовки кардиоинтервалографии важны данные о парасимпатическом генезе волн LF и HF и о том, что по выраженности этих волн нельзя судить о тонусе симпатических и парасимпатических кардиальных нервов. Данные об особенностях дыхания разных животных и влиянии этих особенностей на волновую структуру ритма сердца могут быть существенными для проведения экспериментальных работ, посвященных вариабильности ритма сердца. Полученные данные расширяют представления о нервной регуляции сердца и могут быть использованы в преподавании физиологии. 1.5. Апробация работы Материалы диссертации доложены на XVIII (Казань, 2001) и XX (Москва, 2007) съездах Российского физиологического общества им. И.П. Павлова, конференции “Опыт интеграции научных исследований НИИВУЗклиника” (Москва, 2001), VI симпозиуме по сравнительной кардиологии (Сыктывкар, 2004). По материалам диссертации опубликовано 6 научных статей в журнале “Бюллетень экспериментальной биологии и медицины”. 1.6. Cтруктура и объем работы Диссертация изложена на 107 страницах машинописного текста (без списка литературы) и состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов собственных исследований (3 главы), обсуждения полученных результатов и выводов. Иллюстрирована 31 рисунком и 16 таблицами. Список литературы включает 247 литературных источников, из них 196 зарубежных. 2. Объем и методы исследования 2.1. Объем исследования Работа выполнена на половозрелых нелинейных лабораторных животных обоего пола. Поставлено 46 хронических опытов на 29 крысах, 48 хронических опытов на 17 кошках и 21 хронический опыт на 13 кроликах (табл. 1). Таблица 1. Количество экспериментов с исследованием действия различных фармакологических препаратов (в скобках указано количество животных). Вид животных Крысы Атропин Пропранолол Атенолол 14 (13) 23 (16) 9 (9) Кошки 26 (17) 17 (17) 5 (5) Кролики 6 (6) на фоне пентобарбитала 8 (8) + 7 (7) на фоне пентобарбитала _ 2.2. Методы исследования Регистрировали ЭКГ и пневмограмму. Электроды для регистрации ЭКГ накладывали на предварительно выбритую грудную клетку животного. У крыс использовали резиновую манжетку, в которую были вмонтированы четыре стальных электрода, у кошек и кроликов — два резиновых пояса, в каждый из которых были встроены два круглых стальных электрода (d=0,7 см) на расстоянии 7 см друг от друга. Провода от электродов собирали в единый кабель, который фиксировали на спине. Регистрацию осуществляли с помощью электрокардиографического блока полиграфа П4Ч-02 по схеме коммутации стандартных отведений от конечностей. Сигнал поступал на вход дифференцирующего блока того же полиграфа. Это позволяло регистрировать как исходную ЭКГ, так и ее первую производную, по которой определяли точки, соответствующие моментам возникновения зубцов R (для первой производной ЭКГ, в отличие от исходной кривой, не характерны дрейф и зашкаливание, затрудняющие регистрацию). Сигналы ЭКГ и ее первой производной поступали на вход связанного с оригинальным АЦП предусилителя. Для записи пневмограммы использовали стандартный пневмографический датчик резиновую трубку, заполненную угольным порошком и соединенную с источником постоянного тока. Датчик надевался на грудную клетку животного. Сигнал с датчика поступал на предусилитель, связанный с АЦП. Один канал АЦП использовался для ручной подачи сигнала — например, метки начала движения животного или, в ряде экспериментов, дыхательных движений. Запись сигналов осуществлялась с помощью АЦП на компьютер IBM. Частота оцифровки — 1 кГц. После автоматического распознавания R−зубца проводили визуальную коррекцию с устранением артефактов. Формировался массив данных, представляющий собой временную последовательность интервалов RR — данные для построения кардиоинтервалограммы. Статистическую обработку осуществляли в программе “Statistica for Windows”. Спектральный анализ проводили методом быстрого преобразования Фурье. Для определения статистической достоверности использовали критерий Стьюдента и парный критерий Стьюдента. Для проверки наличия связи между показателями применяли коэффициент корреляции Пирсона. В ряде опытов для оценки ЧДД использовали не пневмограмму, а QRS-амплитудограмму — запись колебаний амплитуды максимального зубца ЭКГ. Эти колебания, по данным литературы, соответствуют по частоте ЧДД. Проводили спектральный анализ QRS-амплитудограммы, частота получаемого пика спектрограммы соответствовала ЧДД. Схема эксперимента После наложения электродов животное помещали в экранированную камеру, в которой оно могло свободно менять позу или перемещаться. В течение часа с интервалами в 10 мин регистрировали исходную ЭКГ (в ряде опытов этот период достигал 4-х часов для проверки адаптации животного к условиям эксперимента). После стабилизации ритма сердца, когда животное находилось в состоянии покоя, вводили тот или иной препарат, затем снова в течение часа с интервалами в 10 мин регистрировали ЭКГ. Дозы препаратов подбирали на основании данных литературы. Для блокады холинергических влияний применяли атропина сульфат подкожно: у крыс 0,5 мг/кг, 1 мг/кг и 2 мг/кг (разницы во влияниях разных доз не выявили), у кошек — 0,5 мг/кг, у кроликов — 2 мг/кг. Для блокады адренергических влияний применяли -адреноблокаторы пропранолол (Обзидан) внутримышечно: у крыс — 0,5 мг/кг, у кошек — 0,5 мг/кг и 2 мг/кг, у кроликов — 1мг/кг и атенолол внутримышечно: у крыс — 1 мг/кг, у кошек — 2 мг/кг. Выбор адреноблокаторов был обусловлен тем, что пропранолол чаще всего используют в экспериментальных исследованиях, а атенолол, будучи водорастворимым, не проникает через гематоэнцефалический барьер. 3. Результаты 3.1. Изучение волновой структуры ритма сердца крыс На основании данных литературы, спектр частот разделяли на высокочастотный (дыхательный, HF) — 0,7—1,8 Гц, низкочастотный (LF) — 0,25—0,7 Гц, и сверхнизкочастотный (VLF) — менее 0,25 Гц диапазоны. Эффекты введения фармакологических препаратов Адреноблокаторы пропранолол и атенолол, не оказывали постоянного эффекта на волновую структуру ритма сердца крыс (табл. 2). Имелась тенденция к повышению волн HF, которая наблюдалась при введении как пропранолола, так и атенолола. Атропин во всех экспериментах вызывал снижение мощности всех волн ритма сердца (рис. 1). Таблица 2. Влияние фармакологических препаратов на абсолютную мощность волн ритма сердца и интервал RR у крыс Изменение мощности в % от Доля экспериментов (в %) фона, среднее по экспериментам всем которых в наблюдалась направленность изменения, указанная в левой части таблицы Атропи Пропра- Атеноло Атропин Пропра- Атенолол н нолол л нолол HF -83 +27 +94 100 39 56 LF -77 +28 +28 100 39 33 VLF -78 -19 -36 100 48 68 RR -16 +17 +21 100 100 89 Кардиоинтервалограмма 190 180 170 Фон 160 150 Атропин 140 130 спектрограмма записи фона спектрограмма на фоне атропина 2000 2000 1800 2 ) 1600 1400 мощность (мс мощность (мс 2 ) 1800 1200 1000 800 600 400 200 0 0,0 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 частота (Гц) 3,0 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 частота (Гц) Рисунок 1. Пример влияния атропина на волновую структуру ритма сердца крыс. Значительное снижение амплитуды всех волновых составляющих ритма сердца. Наблюдаемые изменения свидетельствуют о парасимпатическом генезе волн HF и LF ритма сердца у крыс. Изучение возможности использования мощности волн LF и HF как показателя симпатического и парасимпатического тонуса Один из распространенных методов оценки тонуса кардиальных нервов исследование изменения ЧСС при введении препаратов, блокирующих действие медиаторов этих нервов: чем больше увеличение ЧСС при атропинизации, тем больше исходный парасимпатический тонус; чем больше реакция на введение адреноблокаторов, тем выше активность симпатической системы. Если исходить из положения о том, что мощность волн HF отражает выраженность парасимпатического тонуса, а LF — симпатического, то у животных с высокой мощностью волн HF должно наблюдаться максимальное изменение ЧСС при введение атропина, а у животных с высокой мощностью волн LF — на введение адреноблокаторов. Для проверки этого предположения мы исследовали корреляцию между исходной мощностью волн HF и LF и изменением длительности интервала RR при введении холино- и адреноблокаторов. Важно отметить, что адреноблокаторы устраняют не только нервные, но и гуморальные влияния, поэтому на основании эффектов этих препаратов можно судить не о симпатической, а о симпатоадреналовой стимуляции. Ни в одной серии мы не обнаружили выраженной положительной корреляции (табл. 3). Таблица 3. Корреляция между изменениями интервала RR при введении атропина и пропранолола и мощностями волн HF и LF в покое у крыс (приведен коэффициент корреляции Пирсона) Мощность HF (мс2) Мощность LF (мс2) При введении атропина (N=13) Абсолютное изменение -0,39 -0,18 RR (мс) Изменение RR в % от -0,40 -0,25 фона При введении пропранолола (N=17) Абсолютное изменение 0,04 0,2 RR (мс) Изменение RR в % от -0,1 0,14 фона Особенности дыхания у крыс При визуальном подсчете ЧДД (23 эксперимента, 10 крыс) в 12 экспериментах (8 крыс) нами были замечены эпизоды неравномерного дыхания: с периодами ускорения и замедления. У двух крыс такой тип дыхания наблюдался постоянно. Мы подробнее исследовали частоту встречаемости неравномерного дыхания и возможность его влияния на волновую структуру ритма сердца. С этой целью проводили спектральный анализ QRS-амплитудограммы. Было отобрано 158 записей с выраженными пиками на спектрограмме QRS-амплитудограммы. ЧДД, определенная путем визуального подсчета, полностью совпадала с частотой пика на спектрограмме QRS-амплитудограммы, что подтверждает возможность использования последней для определения ЧДД у крыс. На спектрограммах QRS-амплитудограммы наряду с обычными пиками в диапазоне волн HF ритма сердца в 70 из 158 записей был обнаружен пик в диапазоне волн LF, очевидно, соответствующий эпизодам медленного дыхания. В этих случаях на RR-спектрограммах была тенденция к относительному увеличению мощности LF, что подтверждается сдвигом гистограммы отношения LF/(LF+НF) в сторону высоких значений в опытах с наличием периодов медленного дыхания (рис. 2). Мы не наблюдали существенного изменения количества эпизодов замедленного дыхания при введении фармакологических препаратов: медленный компонент дыхания встречался в 47% из исследованных 47 записей на фоне -адреноблокаторов, в 56% записей из 41 с введением атропина и в 36% из 69 записей без введения фармакологических препаратов. Несмотря на это, мы не можем полностью исключить возможность того, что случайные колебания ЧДД могут непредсказуемо влиять на мощность LF и искажать результаты. В связи с этим мы провели эксперименты еще на одном виде парасимпатическим тонусом кошках. животных с выраженным А Б 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Рисунок 2. Гистограммы отношения LF/(LF+НF). А. Все записи. Б. Записи, во время которых наблюдались эпизоды замедленного дыхания. 3.2. Изучение волновой структуры ритма сердца кошек На основании данных литературы и собственных исследований диапазоны LF и VLF были приняты равными 0,04—0,22 и <0,04 Гц, HF — 0,22—1,2 Гц. Эффекты введения фармакологических препаратов кошкам Эффекты фармакологических препаратов на волны LF и HF у кошек не имели существенного отличия от эффектов, наблюдаемых у крыс (табл. 4). Мощность волн VLF у кошек, в отличие от крыс, на фоне адреноблокаторов чаще увеличивалась, а не уменьшалась. Можно сделать вывод о парасимпатическом генезе всех волн ритма сердца у кошек. Таблица 4. Влияние фармакологических препаратов на абсолютную мощность волн ритма сердца и интервал RR у кошек. Изменение мощности в % от Доля экспериментов (в %), в фона, среднее по всем которых экспериментам наблюдалось направленность указанная в изменения, левой части таблицы Атропин Пропра- Атенолол Атропин нолол Пропра Атенолол -нолол HF -93 +17,4 +72,7 100 71 60 LF -80,4 +0,2 +33,0 100 47 40 VLF -78,2 +6,2 +30,4 100 47 60 RR -28,2 +20,0 +33,5 100 94 80 Изучение возможности использования мощности волн LF и HF как показателя симпатического и парасимпатического тонуса Для исследования связи между тонусом отделов вегетативной нервной системы с выраженностью волн HF и LF у кошек мы пользовались тем же методом, что и у крыс (разд. 3.1). Была обнаружена лищь слабая положительная корреляция между исходной мощностью волн HF и LF и средним изменением интервала RR при введении атропина, более того, коэффициент корреляции был несколько выше для мощности волн LF, чем HF (табл. 5); таким образом, у кошек, как и у крыс, исходная мощность волн HF не может служить показателем парасимпатического тонуса. При применении пропранолола в дозе 0,5 мг/кг изменение интервала RR не коррелировало ни с мощностью волн LF, ни с мощностью волн HF, а при введении этого препарата в дозе 2 мг/кг наблюдалась выраженная достоверная отрицательная корреляция (табл. 5). Таблица 5. Корреляция между изменениями интервала RR при введении атропина и пропранолола и мощностями волн HF и LF в покое у кошек (приведен коэффициент корреляции Пирсона) Мощность HF фона Мощность LF фона (мс2) (мс2) При введении атропина (N=26) Абсолютное изменение 0,54 0,62 RR (мс) Изменение RR в % от 0,44 0,53 фона При введении пропранолола 0,5 мг/кг (N=18) Абсолютное изменение 0,19 0,35 RR (мс) Изменение RR в % от -0,07 -0,01 фона При введении пропранолола 2 мг/кг (N=5) Абсолютное изменение -0,93 -0,95 RR (мс) Изменение RR в % от -0,91 -0,97 фона 3.3. Исследование волновой структуры ритма сердца у кроликов Результаты предыдущих серий экспериментов свидетельствуют о парасимпатическом генезе волн HF и LF ритма сердца. Однако эти данные получены на животных с выраженным парасимпатическим тонусом. Можно предположить, что если парасимпатический тонус не выражен, то парасимпатическая система не играет роли в генезе волн ритма сердца и волновая структура обусловливается симпатическими влияниями. Для проверки этого предположения мы провели опыты на кроликах, у которых, по данным литературы, парасимпатический тонус в покое незначителен. Особенности волновой структуры ритма сердца у интактных кроликов Для определения частотных диапазонов волн ритма сердца кроликов подсчитывалась ЧДД по пневмограмме. Период дыхательных движений составлял в среднем 349,8+130,8 (m = 19,7) мс, а интервал RR — 264,6+42,9 (m = 6,5). Отношение периода дыхательных движений к интервалу RR составило в среднем 1,3+0,4. Дыхательные колебания интервала RR возможны только в том случае, когда отношение периода дыхательных движений к интервалу RR равно по меньшей мере 2, то есть дыхательных волн ритма сердца у бодрствующих кроликов в наших экспериментальных условиях быть не могло. Диапазоны VLF и LF мы установили равными соответственно 0,04—0,2 Гц и 0,2—0,5 Гц. Доля волн LF в структуре ритма сердца интактных кроликов составляла в среднем 34+12%, они были ритмичными и наблюдались постоянно (рис. 3). 275 A 1600 Б VLF 1400 265 1200 255 1000 LF 800 245 600 235 400 225 LF 215 VLF 200 0 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 Рисунок 3. А. Кардиоинтервалограмма интактного кролика. По оси ординат длительность RRинтервала (мс), по оси абсцисс номер интервала по порядку. Б. Спектрограмма той же записи. По оси ординат спектральная мощность (мс2), по оси абсцисс частота (Гц). Влияние пентобарбитала на волновую структуру ритма сердца кроликов Известно, что барбитураты снижают ЧДД. Поэтому для увеличения отношения периода дыхательных движений к интервалу RR мы применяли пентобарбитал в дозе 20 мг/кг внутримышечно (13 экспериментов, 7 кроликов). На фоне пентобарбитала период дыхательных движений составил 911,3+277,7 мс, интервал RR уменьшился на 8,4%, составив в среднем 242,4+40,8. Отношение периода дыхательных движений к интервалу RR в среднем было 3,7+0,8. На этом фоне появились волны HF. Кроме того, изменились мощности волн LF и VLF (табл. 6). Эффект введения фармакологических препаратов кроликам на фоне действия пентобарбитала При введении атропина во всех экспериментах снижались мощности всех волн ритма сердца (табл. 6). Таблица 6. Влияние пентобарбитала и фармакологических препаратов на фоне действия пентобарбитала на средние величины показателей ритма сердца кроликов (% от величины фона) RR VLF LF HF Пентобарбитал -8,4% -24,7% -21,4% Пропранолол +15% -24,4% -15,1% +8,2% Атропин -3% -29,2% -42,5% -43,7% При введении пропранолола в среднем по всем опытам мощность волн LF уменьшалась, однако у 2 животных из 7 она повышалась, а у одного — не менялась. Мощность волн HF несколько увеличивалась. Мощность волн VLF, как и у крыс (но не кошек) снижалась. Представляется важным отметить, что снижение волн LF и VLF на фоне атропина было большим, чем на фоне пропранолола. Таким образом, мы не обнаружили симпатического генеза волн LF у кроликов. Возможно, что пентобарбитал мог значительно изменять соотношение симпатических и парасимпатических влияний на ритм сердца. Поэтому мы провели дополнительное исследование на интактных кроликах, с целью возможного выявления симпатической природы медленных волн. Эффект введения адреноблокаторов интактным кроликам Пропранолол у интактных кроликов во всех экспериментах вызывал увеличение периода сердечных сокращений и снижение мощности волн VLF (табл. 7). Снижение волн LF было еще меньше, чем на фоне пентобарбитала. Таблица 7. Эффект пропранолола на средние значения показателей ритма сердца у интактных кроликов RR VLF LF Пропранолол Изучение +21,6% возможности -24% -8,3% использования мощности волн LF как показателя симпатического тонуса Многие исследователи считают, что по спектральной мощности волн LF можно судить о выраженности симпатического тонуса. В данной серии мы оценивали корреляцию между мощностью волн LF и выраженностью симпатоадреналовых влияний, так как пропранолол блокирует действие не только симпатической системы, но и адреналина надпочечников. Мы не исследовали корреляцию между мощностью волн LF и парасимпатическим тонусом, так как влияния атропина на среднюю длительность интервала RR у кроликов были незначительны (3%). Таблица 8. Корреляция между изменениями интервала RR на фоне пропранолола и мощностями волн LF в покое у кроликов (приведен коэффициент корреляции Пирсона) Мощность LF фона (мс2) Изменение RR в % от фона -0,84 (на фоне пентобарбитала) Абсолютное изменение RR -0,84 (на фоне пентобарбитала) Изменение RR в % от фона -0,5 (интактные кролики) Абсолютное изменение RR -0,28 (интактные кролики) Как видно из табл. 8, мы не обнаружили положительной корреляции между волнами LF и интенсивностью симпатоадреналовых влияний. Более того, наблюдалась тенденция к отрицательной корреляции. 4. Заключение 4.1. Влияние особенностей дыхания животных на волновую структуру ритма сердца У интактных кроликов в наших экспериментах была высокая ЧДД, соизмеримая с ЧСС, поэтому дыхательных волн ритма сердца быть не могло. На фоне пентобарбитала, который вызывал снижение ЧДД (например, в связи с возможным угнетающим действием на дыхательный центр или со снятием стрессорной реакции), эти волны появлялись. Для крыс были характерны периоды замедления дыхания, во время которых ЧДД соответствовала частоте волн LF. Можно предположить, что при этом в диапазоне LF появляются волны как дыхательного, так и недыхательного происхождения. Это затрудняет интерпретацию волновой структуры ритма сердца у крыс. Периодическое совпадение частоты волн LF и ЧДД может быть как случайным, тик и физиологически обусловленным. Возможно, имеются не только влияния дыхания на волновую структуру ритма сердца, но и обратные влияния, или же некие факторы одновременно влияют и на волновую структуру ритма сердца, и на ЧДД. Например, можно предположить, что медленные колебания артериального давления, которые многие исследователи считают причиной волн LF, могут посредством возбуждения сосудистых барорецепторов вызывать рефлекторное замедление дыхания. Как бы то ни было, при исследовании волновой структуры ритма сердца животных особое внимание надо уделять контролю ЧДД. 4.2. Результаты фармакологического анализа По данным литературы, у крыс и кошек роль парасимпатической нервной системы в регуляции деятельности сердца больше, чем у кроликов. Выраженность волн LF у кроликов можно было бы посчитать подтверждением симпатического происхождения этого компонента ритма сердца, а выраженность волн HF у крыс и кошек доказательством их парасимпатического генеза. Для дополнительной проверки гипотезы о симпатическом генезе волн LF и парасимпатическом — волн HF мы провели фармакологический анализ волновой структуры ритма сердца у крыс, кошек и кроликов. Влияние адреноблокаторов на волновую структуру ритма сердца У всех исследованных нами видов животных адреноблокаторы вызывали уменьшение ЧСС. Однако это нельзя считать доказательством наличия симпатического тонуса, так как адреноблокаторы устраняют эффекты и симпатической системы, и адреналина надпочечников. Влияние адреноблокаторов на волны HF При введении адреноблокаторов возможно повышение мощности волн HF у всех исследованных нами видов животных. Это явление достаточно известно, однако механизмы его не ясны. В последнее время получила распространение гипотеза о центральном холиностимулирующем действии адреноблокаторов. Однако влияние атенолола у крыс и кошек на волны HF такое же, как пропранолола, несмотря на то, что атенолол не проникает через гематоэнцефалический барьер, что исключает прямой центральный эффект. Возможны и другие объяснения увеличения волн HF под действием симпатической системы — например, симпатико-парасимпатические взаимодействия на уровне синаптической передачи или внутриклеточных постсинаптических процессов, рефлекторные влияния на ЧСС изменения инотропного состояния миокарда, рефлекторный успокоительный эффект адреноблокаторов. Влияние адреноблокаторов на волны LF Распространено мнение, что волны LF создаются симпатической нервной системой. В таком случае адреноблокаторы должны были бы снижать мощность этих волн. Однако влияние адреноблокаторов не постоянно: эффект может вообще не наблюдаться, может быть и снижение, и повышение мощности волн LF. Такая ситуация наблюдается как у крыс и кошек, так и у кроликов, несмотря на значительную амплитуду и почти постоянную выраженность у кроликов волн LF. Влияние адреноблокаторов на волны VLF Данные волны имеют разнообразную амплитуду и частоту и могут иметь разные механизмы формирования. Мы не дифференцировали волны VLF, а лишь описывали изменение их общей мощности. У крыс и кроликов адреноблокаторы снижали амплитуду волн VLF, хотя и в меньшей степени, чем атропин. У кошек такого эффекта не было. Можно предположить, что у кошек доминируют парасимпатические реакции, а роль симпатической системы в генерации волн VLF меньше, чем у крыс и кроликов. Влияние атропина на волновую структуру ритма сердца У крыс и кошек при введении атропина наблюдалось значительное снижение всех волн ритма сердца во всех экспериментах. По данным литературы, атропин оказывает на ритм сердца кроликов незначительное влияние изза отсутствия парасимпатического тонуса у этих животных. Кроме того у большого процента кроликов имеется атропиназа — фермент, разрушающий атропин и родственные ему соединения. Тем не менее, у кроликов под влиянием атропина мощности волновых составляющих ритма сердца тоже снижались и это наблюдалось во всех экспериментах. Таким образом, можно утверждать, что холинергические механизмы играют доминирующую роль в формировании волновой структуры ритма сердца независимо от выраженности тонических влияний блуждающих нервов на среднюю ЧСС. Изучение возможности использования мощности волн LF и HF как показателя симпатического и парасимпатического тонуса Мы попытались оценить связь между тонусом вегетативных нервов и мощностями волн LF и HF ритма сердца. Для этого исследовали корреляцию между изменениями длительности RRинтервала при введении холино и адреноблокаторов и мощностями волновых составляющих ритма сердца у интактного животного (см. 3.1). Ни в одной из серий экспериментов такой корреляции выявлено не было. Возможно несколько объяснений доминирования холинергических механизмов в формировании волновой структуры ритма сердца даже при отсутствии центральных парасимпатических влияний на среднюю ЧСС. Во первых, парасимпатические влияния на среднюю ЧСС и влияния на волновую структуру ритма сердца могут быть относительно независимыми и опосредованными разными волокнами, разными рецепторами, разными путями внутриклеточной передачи сигнала и т. п. Вовторых, доминирующая роль парасимпатической системы может быть связана с тем, что конечным звеном в управлении ритмом сердца является внутрисердечная нервная система — сложный интегративный аппарат, анатомически и функционально связанный с парасимпатической иннервацией и, по некоторым косвенным данным, способный генерировать периодические колебания ритма сердца. Выводы 1. При исследовании волновой структуры ритма сердца необходимо учитывать особенности дыхания интактных животных, так как они существенно влияют на волновую структуру ритма сердца: у кроликов наблюдается частое дыхание и на этом фоне отсутствие дыхательных волн, у крыс наблюдается периодическое замедление дыхания со смещением диапазона дыхательных волн в диапазон LF. 2. У кроликов (животных с невыраженным парасимпатическим тонусом), по сравнению с крысами и кошками, выше мощности волн LF. Однако симпатического генеза этих волн не обнаружено. 3. Парасимпатическая нервная система участвует в генерации всех волн ритма сердца у всех исследованных видов животных. Симпатическая система может оказывать модулирующие влияния на волновую структуру ритма сердца, но эти влияния не постоянны. 4. Повышение мощности дыхательных волн на фоне действия адреноблокаторов не связано с прямым центральным холиностимулирующим эффектом этих препаратов. 5. Не найдено связи между интенсивностью парасимпатических влияний на среднюю ЧСС и мощностью волн HF. Это означает, что холинергическая природа этих волн не может быть достаточным основанием для оценки тонуса парасимпатической системы по выраженности данных волн. 6. Не обнаружено положительной корреляции между интенсивностью адренергических влияний на среднюю ЧСС и мощностью волн LF. Следовательно, высокая мощность волн LF не может быть основанием для вывода о высокой интенсивности симпатоадреналовых влияний. Практические рекомендации Полученные данные могут быть использованы для уточнения интерпретации показателей кардиоинтервалограммы в клинической практике. В частности, могут быть важными выводы о том, что на основании соотношения мощностей волн LF и HF нельзя делать выводы о соотношении симпатических и парасимпатических влияний, а на основании абсолютных мощностей этих волн нельзя судить о выраженности симпатического и парасимпатического тонуса. Результаты работы уточняют представления о нервной регуляции ритма сердца и могут быть использованы в процессе преподавания физиологии. В частности, могут быть полезными данные о доминирующей роли парасимпатической нервной системы в генезе всех волн ритма сердца и о модулирующих влияниях симпатической нервной системы. На основании данных о волновой структуре ритма сердца разных экспериментальных животных и о влияниях особенностей естественного дыхания на эту структуру можно сформулировать практические рекомендации для проведения экспериментальных работ по исследованию вариабельности ритма сердца. К таким рекомендациям могут относиться обязательный контроль дыхания, выбор частотного диапазона различных волн, использование кроликов как модели для исследования волн LF, использование поверхностного барбитуратного наркоза для выявления и изучения волн HF у кроликов. Список научных работ, опубликованных по теме диссертации 1. Алипов Н.Н., Сергеева О.В., Ижогин Д.Г. Хронотропный и дромотропный компоненты кардиальных рефлексов у кролика. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2003, т. 135, N5, с. 484-488 2. Алипов Н.Н., Сергеева О.В., Кузнецова Т.Е., Боброва Н.А., Абдулкеримова Н.З. Роль симпатической и парасимпатической нервной системы в управлении ритмом сердца у кошки. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2005., т. 140, N11, с. 484-489. 3. Алипов Н.Н., Сергеева О.В., Смирнов В.М. Хронодромотропная координация у кошки. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2006, т. 141, N2, с. 147-152. 4. Алипов Н.Н., Сергеева О.В., Смирнов В.М., Кузнецова Т.Е., Боброва Н.А. Влияние пентобарбитала на спектральные характеристики и фазовые соотношения волновых колебаний периода сердечных сокращений и времени атриовентрикулярного проведения у кошки. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2006, т.141, N3, с. 255-258. 5. Сергеева О.В., Алипов Н.Н., Смирнов В.М. Влияние атропина, пропранолола и атенолола на волновую структуру колебаний ритма сердца у крыс. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2008, т. 145, N5, с. 364—367. 6. Алипов Н.Н., Сергеева О.В., Боброва Н.А., Кузнецова Т.Е., Смирнов В.М. Хронотропный и дромотропный компоненты кардиальных рефлексов у кошки. //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2008, т. 145, N2, с. 127—132. 7. Алипов Н.Н., Сергеева О.В., Кузнецова Т.Е., Боброва Н.А. Хронодромотропная координация у кошек и кроликов. //В кн. ”VI симпозиум по сравнительной кардиологии”. Сыктывкар, 2004. 8. Сергеева О.В., Алипов Н.Н., Ижогин Д.В. Дыхательные колебания длительности атриовентрикулярного интервала. //В кн.: 3-й съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока, тезисы докладов, 1997, с. 208— 209. 9. Сергеева О.В. Динамика изменения волновой структуры ритма сердца крыс под влиянием атропина и пропранолола. //В кн. “Физиологические основы здоровья студентов”, труды межведомственного научного совета по экспериментальной и прикладной физиологии под общей ред. акад. РАМН К. В. Судакова, Москва 2001, т. 10, с.339. 10.Сергеева О.В. Влияние атропина на волновую структуру ритма сердца у бодрствующих крыс. //В кн.: ХVIII съезд физиологического общества им. И.П. Павлова. Казань. 2001, с. 424. 11.Сергеева О.В., Алипов Н.Н. Влияние особенностей произвольного дыхания животных на волновую структуру ритма сердца. //В кн.: Тезисы докладов XX съезда физиологического общества им. И. П. Павлова, Москва,2007, 1, 413
