Способ моделирования алкогольной кардиомиопатии
Владельцы патента RU 2646454:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова" (RU)
Изобретение относится к медицине. Предложен способ моделирования алкогольной кардиомиопатии, заключающийся в принудительной алкоголизации животных 10%-ным водным раствором этанола в течение 13 недель, последующем отборе животных с высоким предпочтением к алкоголю и продолжении алкоголизации до конца 24 недели от начала алкоголизации. Технический результат: к концу 24-й недели формируется дилатационная алкогольная кардиомиопатия, которая характеризуется значительным угнетением сократительной функции и статистически значимой дилатацией левого желудочка; по окончании 24-й недели алкоголизации крыс порог электрической фибрилляции желудочков сердца снижался на 47%; уровень гамма-глутамилтрансферазы в плазме крови алкоголизированных животных был в три раза выше, чем у контрольных. Таким образом, предложенная модель кардиомиопатии достаточно полно отражает ситуацию, наблюдаемую в клинике у пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией, и может рассматриваться как трансляционная модель этого заболевания. 3 ил., 3 табл., 4 пр.
Изобретение относится к медицине, в частности фармакологии, и касается применения известного лекарственного средства - агониста сигма-1 рецепторов афобазола - 5-этокси-2-[2-(морфолино)-этилтио]-бензимидазола дигидрохлорида, - в качестве средства для профилактики внезапной сердечной смерти у пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией.
Хронический алкоголизми, в частности сопутствующая ему алкогольная кардиомиопатия, входит в группу основных заболеваний, обуславливающих высокую инвалидизацию и летальность в большинстве развитых стран Европы и Северной Америки [John U., Hanke М. Eur. J. Public Health. 2003. V.13. P.275-277; Mokdad A.H. et al. JAMA. 2004. V.291. №10. P.1238-1245; Rehn J. et al. Prevent. Chronic Dis. 2006. V.3. №4. P.1-19; Balakrishnan R. et al. J. Public Health. 2009. V.31. №3. Р.366-373]. В России смертность от алкогольной кардиомиопатии составляет 26,6 на 10000 населения [Лазарева КН., Десятников К.А. Избранные вопросы судебной медицины и экспертной практики. 2010. №11. С.82-84]. В Москве алкогольная кардиомиопатия является непосредственной причиной смерти в 1/3 всех случаев смерти от злоупотребления алкоголем и, как минимум, не уступает таковой от цирроза печени [Верткин А.Л. с соавт. Лечащий врач. 2009. №7: 17-20].
Алкогольная кардиомиопатия как по патогенезу, так и по особенностям своей клинической картины в значительной мере отличается от других наиболее распространенных заболеваний сердечно-сосудистой системы. С 1996 года алкогольная кардиомиопатия выделена в отдельную нозологическую форму (МКБ - 142.6) и рассматривается ВОЗ в разделе «специфические дилатационные кардиомиопатии». Это связано с тем, что в ее основе лежит некоронарогенное, невоспалительное моноэтиологическое алкоголь-обусловленное токсическое повреждение сердечной мышцы, в силу чего лекарственные средства, традиционно применяемые для лечения коронарогенного повреждения миокарда (органические нитраты, β-блокаторы, антагонисты кальция, ингибиторы АПФ), как правило, недостаточно эффективны для лечения данной патологии. Более того, известный отечественный терапевт, академик В.Т. Ивашкин, полагает, что до середины первого десятилетия XXI века вразумительной схемы лечения алкогольной кардиомиопатии не было разработано [Ивашкин В.Т. с соавт. Медицинская помощь: Научно-практический журнал. 2006. №.3. С.11-15].
В последнее время как отечественные, так и зарубежные кардиологи сходятся во мнении, что наиболее перспективным патогенетическим подходом к лечению дилатационной сердечной недостаточности - основного клинического маркера алкогольной кардиомиопатии - является использование лекарственных средств метаболического действия, блокирующих аномальное окисление свободных жирных кислот в кардиомиоцитах - триметазидин, милдронат и др. [Верткин А.Л. с соавт. Лечащий врач. 2009. №7: 17-20; Драпкина О.М. Эффективная фармакотерапия в кардиологии и ангиологии. 2008, №1: 1-5; Дзивша М.Ю. с соавт. Терапевт. 2010. №2: 13-18; Sakvarelidze Е.Р. et al. Georgian Med. News. 2006: 135: 131-134; Gao D. et al. Heart. 2011: 97 (4): 278-286; Zhang L. et al. J. Am. Coll. Cardiol. 2012: 59 (10): 913-922]. Эти лекарственные средства достаточно успешно оптимизируют метаболические процессы, протекающие в поврежденных алкоголем кардиомиоцитах, и тем самым уменьшают интенсивность патологического ремоделирования сердца и, следовательно, в той или иной мере восстанавливают насосную функцию левого желудочка сердца.
Однако, поскольку триметазидин и близкие к нему по механизму лекарственные средства не обладают выраженным антиаритмическим, в частности, противофибрилляторным действием, они мало перспективны в плане профилактики такого грозного осложнения алкогольной кардиомиопатии как внезапная сердечная смерть. Показано, что у пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией, риск возникновения внезапной сердечной смерти по сравнению с непьющими возрастает вдвое [Wannamethee G, Shaper A.G. Br. Heart J. 1992. V.68. №5. Р.443-448]. По данным различных авторов внезапная сердечная смерть диагностируется у 30-40% пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией [Чазов Е.И. 2008. 2.0 www.med2.ru; Vikhert A.M. et al. J. Am. Coll. Cardiol. 1986. V.8. Suppl. A. Р.3А-11A; Rehm J. et al. Addiction. 2001. V.106. Suppl. 1. P.11-19; Iacovoni A. et al. J. Cardiovasc. Med. 2010. V.11. №12. Р.884-892]. При этом, по мере нарастания тяжести сердечной недостаточности риск возникновения внезапной сердечной смерти у алкоголиков прогрессивно увеличивается [Rehm J. et al. Addiction. 2001. V.106. Suppl. 1. P.11-19; Roerecke M., Rehm J. Addiction. 2013. V.108. №9. P.1562-1578]. Аналогичная зависимость прослеживается между количеством потребляемого алкоголя и риском возникновения внезапной сердечной смерти [Kloner R.A., Rezkalla S.H. Circulation. 2007. V.116. №11. Р.1306-1317]. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что среди причин внезапной сердечной смерти алкогольная кардиомиопатия занимает 2-3 место [Пермяков А.В. с соавт. Проблемы экспертизы в медицине. 2003. №10-2. С.11-13; Klatsky A.L. Physiol. Behav. 2010. V.100. №1. P.76-81], а у лиц моложе 35 лет, страдающих хроническим алкоголизмом, внезапная сердечная смерть диагностируется чаще, чем при других аритмогенных заболеваниях миокарда, в том числе аритмогенной кардиомиопатией правого желудочка и ишемической болезни сердца [Гордеева М.В. с соавт. Вестник аритмологии. 2012. №68. С.27-37].
Помимо собственно пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией, в зону высокого риска возникновения внезапной сердечной смерти попадают и лица с так называемым синдромом «Holiday Heart» или синдромом воскресного сердца [Phillips D.P. et al. Circulation. 2004. V.110. №25. P.3781-3788; Reedman L.A. et al. Congest. Heart Fail. 2008. V.14. №6. P.307-309; Smith S. et al. Emerg. Med. J. 2013], т.е. лица с абстинентным синдромом, возникшим вследствие резкого прекращения приема больших доз алкоголя.
Механизм, обуславливающий возникновение внезапной сердечной смерти у хронических алкоголиков, страдающих алкогольной кардиомиопатией, в настоящее время до конца не ясен [Чазов Е.И. 2008. 2.0 www.med2.ru; Jefferies J.L., Towbin J.A. Lancet. 2010. V.375. №9716. Р.752-762]. Ряд исследователей полагает, что в результате токсического влияния алкоголя на кардиомиоциты в существенной мере снижается электрическая стабильность миокарда [Кульбицкий Б.Н. с соавт. Судебно-медицинская экспертиза. 2012. №2. С.62-65; Fauchier L. et al. Eur. Heart J. 2000. V.21. №4. P.306-314; Krasniqi A. et al. Rev. Med. Chir. Soc. Med. Nat. Iasi. 2011. V.115. №4. Р.1052-1056]. Эту точку зрения подтверждают исследования, свидетельствующие о том, что у 37% пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией, диагностируются поздние желудочковые потенциалы [Pochmalicki G. et al. Presse Med. 1998. V.27. №21. P.996-1001], которые, как хорошо известно, являются предвестниками злокачественных нарушений сердечного ритма, инициирующих фибрилляцию желудочков сердца, т.е. внезапную сердечную смерть [Santangeli P. et al. 2008. V.41. №4. Р.318-324; Sirrat J., White J.A. Can. J. Cardiol. 2013. V.29. №3. Р.329-336]. Однако нельзя исключить, что определенный вклад в патогенез внезапной сердечной смерти у хронических алкоголиков вносит резкое снижение насосной функции левого желудочка сердца (фракции выброса) [Laonigro I. et al. Eur. J. Heart Fail. 2009. V.11. №5. P.453-462; Skotzko C.E. et al. Heart Fail. Rev. 2009. V.14. №1. P.51-55], интенсивность которого также является независимым предиктором внезапной сердечной смерти [Chung S.S. Nat. Rev. Cardiol. 2010. V.7. №6. Р.318-326; Santangeli P. et al. Intern. Med. J. 2011. V.41. №1a. Р.55-60].
В результате фундаментальных исследований, проведенных в ФГБУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова» РАМН, показано, что агонист сигма-1 рецепторов афобазол на модели хронического алкоголизма у крыс в условиях сформировавшейся алкогольной кардиомиопатии проявляет способность повышать электрическую стабильность миокарда и увеличивать насосную функцию левого желудочка сердца и тем самым понижает риск возникновения внезапной сердечной смерти.
Теоретической основой использования агониста сигма-1 рецепторов афобазола для профилактики внезапной смерти у лиц, страдающих алкогольной кардиомиопатией, явилось:
- Согласно современным представлениям сигма-1 рецепторы рассматривают как универсальное эволюционное образование, играющее роль своеобразного «ремонтного комплекса» клетки [Середенип СБ., Воронин М.В. Эксперим. и клин. фармакология. 2009. Т.72. №1. С.3-11];
- Плотность сигма-1 рецепторов в миокарде левого и правого желудочков сердца существенно выше, чем в других органах и тканях организма [Bhuiyan M.S., Fukunaga K. Expert Opin. Ther. Thargets. 2011. V.15. №2. P.145-155];
- Агонисты сигма-1 рецепторов проявляют электрофизиологические свойства, характерные для антиаритмических лекарственных средств I, III и IV классов по классификации Vaughan Williams [Johannessen М. et al. Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 2009. V.296. №5. P.1049-1057; Kourrich S. et al. Cell. 2013. V.152. №1-2. P.236-247; Amer M.S. et al. Br. J. Pharmacol. 2013. V.168. №6. P.1445-1455];
- В условиях хронической сердечной недостаточности плотность сигма-1 рецепторов в миокарде резко снижается [Bhuiyan M.S. Expert Opin. Ther. Thargets. 2010. V.14. №10. P.1009-1022];
- Агонисты сигма-1 рецепторов в условиях хронической сердечной недостаточности не только восстанавливают пул сигма-1 рецепторов в миокарде, но и препятствуют развитию патологического ремоделирования левого желудочка сердца, т.е. препятствуют снижению его насосной функции [Bhuiyan M.S. Expert Opin. Ther. Thargets. 2010. V.14. №10. P.1009-1022].
Следующие примеры иллюстрируют способность агониста сигма-1 рецепторов афобазола понижать риск внезапной сердечной смерти при алкогольной кардиомиопатии.
Все эксперименты проводили на беспородных крысах-самцах с начальной массой 180-200 г. Животных содержали в индивидуальных клетках в виварии в соответствии с приказом МЗ РФ №267 от 09.06.2003 «Об учреждении правил лабораторной практики» с предоставлением брикетированного корма ad libitum при регулируемом 12 ч/12 ч (свет/темнота) режиме.
Пример 1. Доказательство адекватности разработанной модели, воспроизводящей алкогольную кардиомиопатию у крыс (трансляционная модель).
Несмотря на то что в последнее время в экспериментальной медицине уделяется большое внимание изучению алкогольной кардиомиопатии, модели, воспроизводящие ситуацию, наблюдаемую в клинике, единичны. На этих моделях, как правило, изучают состояние насосной функции сердца и/или биохимические процессы, протекающие в миокарде [Kim S.D. et al. Alcoholism: Clinical and Exp. Res. 2001. V.25. №3. P.457-463; Aistrup G.L. et al. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2006. V.291. H1047-H1057; Liu J. et al. Alcohol., 2009. V.43. Р.207-216]. Поэтому перед тем, как начать изучение возможности использования агониста сигма1-рецепторов для профилактики фатальных осложнений, вызываемых алкогольной кардиомиопатией, нами была разработана и апробирована модель, позволяющая в динамике оценить этапы формирования эхокардиографических признаков алкогольной кардиомиопатии и состояние электрической стабильности миокарда в этих условиях, т.е. модель, достаточно полно воспроизводящую клиническую картину этого заболевания (трансляционная модель).
Пример 1.1. Неинвазивный способ оценки этапов формирования алкогольной кардиомиопатии с помощью эхокардиографии.
На 1-м этапе исследования животных рандомизировали на две группы: 1-я (n=10) - контрольная, получающая обычный рацион питания; 2-я (n=14) - принудительная алкоголизация 10% водным раствором этанола в течение 13 недель. На 2-м этапе исследования: по окончании 13 недели алкоголизации, т.е. к моменту формирования у крыс алкогольной зависимости, определяемой по уровню потребляемого алкоголя при его свободном выборе и алкоголь-депривационному эффекту, из 2-й группы отбирали животных с высоким предпочтением алкоголя (n=10) и рандомизировали их на две подгруппы по 5 крыс в каждой и в дальнейшем при помощи эхокардиографии проводили динамическую оценку этапов формирования алкогольной кардиомиопатии. Все отобранные животные активно потребляли физиологически значимое количество 10% раствора этанола. В пересчете на чистый этанол среднее потребление алкоголя в течение эксперимента варьировалось в пределах 5,0-6,5 г/кг. На протяжении всего исследования еженедельно регистрировали изменения массы тела животных и количество потребляемого этанола (г/кг). Динамика изменения массы тела животных на протяжении всего эксперимента (24 недели) практически не различалась в контрольной (интактные крысы) и в основной группах.
Для эхокардиографических исследований наркотизированных животных (хлоралгидрат, 300 мг/кг) фиксировали в положении на спине. Измерения производили в условиях закрытой грудной клетки и спонтанного дыхания в одномерном М- и двухмерном В-модальных режимах при положении датчика эхокардиографа в парастернальной позиции по длинной оси сердца. В М-модальном режиме оценивали конечно-систолический (КСР) и конечно-диастолический (КДР) размеры левого желудочка сердца, затем по методу Teichholz рассчитывали такие показатели насосной функции сердца, как фракция выброса (ФВ), фракцию укорочения (ФУ), конечно-систолический объем (КСО), конечно-диастолический объем (КДО) левого желудочка, а также ударный объем сердца. Оценку эхокардиографических показателей проводили, как минимум, по пяти последовательным сердечным циклам. Все измерения выполняли в соответствии с Рекомендациями Американского общества и Европейской ассоциации по эхокардиографии [Lang R.M. et al. J. Am. Soc. Echocardiogr. 2005. V.18. P.1440-1463]. В работе использовали цифровой ультразвуковой эхокардиограф DP-6600 с электронным микроконвексным датчиком 65C15EA (6,5/8,0 мГц).
Статистическую обработку полученных данных производили следующим образом: нормальность распределения выборок определяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Так как определенная часть выборок имела значительные отклонения от нормального распределения, для определения статистической значимости изменений использовали непараметрический аналог дисперсионного анализа по Краскелу-Уоллису с дальнейшей обработкой методом множественных сравнений по Данну. Критерии двухсторонние при критическом уровне значимости p=0,05.
При оценке состояния внутрисердечной гемодинамики у крыс контрольной группы величины показателей, характеризующих состояние насосной функции сердца - конечно-систолический размер (КСР), конечно-диастолический размер (КДР), конечно-систолический объем (КСО), конечно-диастолический объем (КДО), фракция выброса (ФВ), фракция укорочения (ФУ), - соответствовали данным литературы. Так, например, регистрируемая величина ФВ колебалась в пределах 84,6-92,4% и в среднем составила 87,5% (по литературным данным ФВ в среднем составляет 75-90%); ФУ - от 47,8 до 59,1%, среднее значение 51,3% (по литературным данным - от 42 до 60%) [Martinez P.F. et al. J. Appl. Physiol. 2011. V.111. P.543.; Khong F.L. et al. PloS One. 2011. V.6. №7. P.e22777 и др.].
Полученные результаты свидетельствуют о том, что алкоголь-обусловленное ремоделирование сердца, т.е. формирование гемодинамически значимой алкогольной кардиомиопатии, начинается с 20 недели от начала систематического потребления алкоголя, о чем свидетельствует статистически значимое снижение инотропной функции сердца (фиг.1). Так, если у контрольных животных ФВ и ФУ составляли 87,5% и 51,3%, то у алкоголизированных животных они снижались до 78,8% и 41,9% (р≈0,0215) соответственно. Следует отметить, что у крыс, подвергнутых 20-недельной алкоголизации, по сравнению с контрольными животными, также наблюдалась тенденция и к увеличению КСР и КСО, однако эти изменения были статистически незначимыми. Величины конечно-диастолического размера и объема левого желудочка сердца в вышеуказанных условиях практически не отличались от таковых, зарегистрированных у животных контрольной группы (фиг.1, 2-а, 2-б).
Однако наиболее выраженные изменения внутрисердечной гемодинамики были зарегистрированы к концу 24 недели приема алкоголя - ФВ и ФУ по сравнению с контрольной группой снижались на 26% (фактическая величина 64,5%) и 40% (фактическая величина 30,8%) соответственно (р≈0,0010). Не менее важно и то, что величины, отражающие состояние сократительной способности сердца, были существенно ниже не только по сравнению с контролем, но и с таковыми, зарегистрированными на 20 неделе от момента начала систематического приема алкоголя - ФВ соответственно 64,5% и 78,8% и ФУ соответственно 30,8% и 41,9% (фиг.1). Отмеченное динамическое снижение инотропной функции сердца сопровождалось дилатацией его полостей, т.е. формированием дилатационной алкогольной кардиомиопатии. Если в контрольной серии экспериментов КСР левого желудочка сердца колебался в пределах 1,85-2,36 мм и составлял в среднем 2,0 мм, то у животных, получавших алкоголь, этот показатель изменялся в пределах от 3,80 до 4,41 мм и составлял в среднем 4,31 (р≈0,0008); средняя величина КДО у контрольных животных составляла 226,65 мм3, а у животных, получавших алкоголь, КДО также был более чем в 2 раза выше - 492,33 мм3 (р≈0,0171) (фиг.1, 2-а, 2-в).
Таким образом, эти результаты позволяют говорить о том, что у крыс, подвергнутых принудительной алкоголизации, алкогольная кардиомиопатия начинает формироваться с 20 недели систематического потребления алкоголя, о чем свидетельствует статистически значимое снижение инотропной функции сердца, а к концу 24 недели формируется дилатационная алкогольная кардиомиопатия, характеризующаяся не только значительным угнетением сократительной функции, но и статистически значимой дилатацией левого желудочка сердца.
Пример 1.2. Оценка электрической стабильности миокарда у крыс со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией.
Алкогольную кардиомиопатию моделировали так же, как и в примере 1.1. По окончании 24 недель алкоголизации у животных (n=6) оценивали величину порога электрической фибрилляции желудочков сердца в сравнении с таковым у контрольных животных. Для этой цели животных наркотизировали (уретан, 1300 мг/кг, в/в) и переводили на искусственное дыхание, после чего вскрывали грудную клетку, производили стернэктомию, перикардотомию. В миокард левого желудочка на расстоянии 0,5 см друг от друга имплантировали два позолоченных электрода. Порог электрической фибрилляции сердца определяли повторяющимся сканированием уязвимого периода сердечного цикла серией из 20 прямоугольных импульсов постоянного тока увеличивающейся интенсивности (длительность стимула - 4 мсек, частота - 50 имп/сек). За порог фибрилляции желудочков принимали минимальную силу тока, вызывающую при двухкратном повторении фибрилляцию желудочков.
В работе использовали электростимулятор HSE Stimulator II (Hugo Sach Electronik, Германия). В течение всего эксперимента регистрировали ЭКГ (II стандартное отведение). В качестве регистратора использовали электрокардиограф ЭК 4Т-02 (Россия). Визуальный контроль регистрируемых параметров в течение всего эксперимента производили при помощи 4-канального осциллоскопа фирмы Elema-Siemens (Швеция).
Результаты обрабатывали статистически с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни-Вилкоксона. Полученные данные представляли в виде медиан и 25%- и 75%-процентилей.
Как следует из полученных результатов (табл.1), у интактных животных порог электрической фибрилляции желудочков сердца составлял 0,7 (0,5÷1,5) мА. У животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией порог электрической фибрилляции желудочков сердца снижался на 47% и статистически значимо (p=0,034) отличался от такового у интактных животных.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что у животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией происходит резкое снижение электрической стабильности миокарда и, следовательно, возрастает риск развития злокачественных нарушений сердечного ритма, в том числе внезапной сердечной смерти.
Пример 1.3. Оценка биохимического профиля крови у крыс со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией.
Алкогольную кардиомиопатию моделировали так же, как и в примере 1.1. По окончании 24 недели алкоголизации у 10 животных производили забор крови для биохимического исследования. Контрольную группу составили 8 интактных животных. Для получения сывороки кровь центрифугировали при 3000 об/мин в течение 20 минут. Оценку биохимического состава сыворотки крови интактных и опытных крыс проводили на основе следующих показателей: гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ), аланин-аминотрансфераза (АЛТ), аспартат-аминотрансфераза (ACT), общие липиды, триглицериды, фосфолипиды, общий холестерин, липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП) (автоматический биохимический и иммуноферментный анализатор "Chem Well 2910 Combi", США). Показатель повышенного риска развития атеросклероза (коэффициент атерогенности по Климову К.В.) рассчитывали по формуле: КА=(общий холестерин - ЛПВП)/ЛПВП.
Проводили статистическую обработку данных. Нормальность распределения выборок проверяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Гомогенность дисперсий проверяли с помощью критерия Левене. Так как выборки по всем показателям имели нормальное распределение и дисперсии были гомогенны, статистическую значимость различий определяли с помощью критерия Стьюдента. Полученные результаты представляли в виде средних арифметических и их стандартных ошибок.
Несмотря на систематические попытки выявить специфические биохимические биомаркеры алкогольной кардиомиопатии, каких-либо значимых успехов в этом направлении ни в эксперименте, ни в клинике не достигнуто. Единственным объективным показателем является увеличение содержания в плазме крови натрийуретического пептида. Однако натрийуретический пептид не является специфическим маркером изучаемой патологии, а лишь идентифицирует наличие/отсутствие сопутствующей дилатационной алкогольной кардиомиопатии сердечной недостаточности.
Вместе с тем известны биомаркеры, в той или иной степени специфичные для хронического алкоголизма. В первую очередь это содержание в плазме крови фермента, отражающего уровень цитолиза - гамма-глутамилтрансферазы (ГГТ). Изначально полагали, что у хронических алкоголиков уровень ГГТ отражает степень повреждения гепатоцитов [Whitfield J.В. Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2001. V.38. №4. P.263-355; Tynjälä J. et al. Alcohol Alcohol. 2012. V.47. №5. Р.558-562]. Однако в последние годы получены убедительные данные о том, что уровень ГГТ в плазме крови является независимым предиктором общей летальности не только при алкогольной патологии печени, но и сердца [Mason J.E. et al. Prevent. Cardiol. 2010. V.13. №1. P.36-41; Loomba R. et al. J. Clin. Exp. Hepatol. 2013. V.3. №1. Р.4-11]. В ряде исследований отмечается, что при хроническом алкоголизме в плазме крови повышается уровень других ферментов - маркеров цитолиза - АЛТ и ACT, однако их диагностическое значение спорное. Увеличение содержания в плазме крови фосфолипидов рассматривают как более надежный диагностический признак хронического алкоголизма, отражающий повреждение клеточных мембран не только гепатоцитов, но и кардиомиоцитов [Аникин В.В. с соавт. Кардиология. 1992. Т.32. №4. С.55-57; Sods I. et al. Cardiovasc. Res. 1991. V.25. №11. P.881-884]. Не менее стабильным биохимическим маркером хронического алкоголизма является понижение содержания в плазме крови уровня атерогенных фосфолипидов (ЛПНП) и повышение уровня антиатерогенных фосфолипидов (ЛПВП) и, как следствие этого, снижение коэффициента атерогенности [Agarwal D.P. Alcohol. Alcohol. 2002. V.37. №5. P.409-415; Ginter E, Simko V. Bratisl. Lek. Listy. 2008. V.109. №2. Р.590-594].
Согласно полученным нами данных, биохимическая картина крови алкоголизированных крыс достаточно полно отражает таковую, известную из клиники (табл.2). Так, уровень ГГТ у алкоголизированных животных практически в 3 раза выше, чем у контрольных - соответственно 9,31±1,3 и 3,78±0,67 ЕД/л (p=0,002). У алкоголизированных животных по сравнению с контрольными зарегистрировано статистически значимое (p=0,021) увеличение уровня фосфолипидов (табл.2), а также статистически значимое увеличение содержание ЛПВП (p=0,005). Коэффициент атерогенности у алкоголизированных животных статистически значимо ниже, чем у контрольных - соответственно 1,94±0,23 и 2,74±0,28 (p=0,039).
Таким образом, использованная нами модель кардиомиопатии достаточно полно отражает ситуацию, наблюдаемую в клинике у пациентов, страдающих алкогольной кардиомиопатией, и может рассматриваться как трансляционная модель этого заболевания.
Пример 2. Изучение влияния агониста сигма-1 рецепторов афобазола на порог электрической фибрилляции сердца у животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией.
Алкогольную кардиомиопатию моделировали так же, как и в примере 1.1. Алкоголизированных животных рандомизировали на 2 группы: 1 - контроль (n=6), 2 - афобазол (n=6). 3-ю группу составили интактные животные (n=6). Животные 1-й группы, начиная с конца 24 недели алкоголизации, в течение 28 дней получали в/б инъекции изотонического раствора натрия хлорида (0,1 мл/100 г массы тела). Животные 2 группы по аналогичной схеме получали афобазол (15 мг/кг/сутки). Интактные животные в течение 28 дней получали в/б инъекции изотонического раствора натрия хлорида из расчета 0,1 мл/100 г массы тела.
Проводили статистическую обработку данных. Нормальность распределения выборок проверяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Так как распределение выборок значительно отличалось от нормального, статистическую значимость различий определяли с помощью непараметрического аналога дисперсионного анализа по Краскелу-Уоллису с дальнейшей обработкой методом множественных сравнений по Данну (критерий односторонний). Полученные результаты представляли в виде медиан и 25%-и 75%-процентилей.
Как было показано, у алкоголизированных животных порог электрической фибрилляции сердца статистически значимо (p=0,034) ниже, чем у интактных животных (табл.1). У животных, в течение 28 дней получавших афобазол, порог электрической фибрилляции желудочков сердца был статистически значимо выше, чем в контроле (p=0,034) - соответственно 0,7 (0,5÷0,7) и 0,4 (0,4÷0,4) мА, и не отличался от такового у интактных животных. Порог электрической фибрилляции >0,5 мА регистрировался у всех интактных животных и животных, получавших афобазол, тогда как в группе контроля - лишь у 1 из 6 (табл.1).
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что афобазол в условиях алкогольной кардиомиопатии восстанавливает электрическую стабильность миокарда до уровня интактных животных и тем самым снижает риск возникновения злокачественных фатальных нарушений сердечного ритма, т.е. уменьшает риск внезапной сердечной смерти.
Пример 3. Изучение влияния агониста сигма-1 рецепторов афобазола на сократительный статус левого желудочка сердца и животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией.
Моделирование алкогольной кардиомиопатии и эхокардиографическое исследование проводили так же, как в примере 1.1. Алкоголизированных животных рандомизировали на 2 группы: 1 - контроль (n=7), 2 - афобазол (n=8). 3-ю группу составили интактные животные (n=9). Животные 1-й группы, начиная с конца 24 недели алкоголизации, в течение 28 дней получали в/б инъекции изотонического раствора натрия хлорида (0,1 мл/100 г массы тела). Животные 2 группы по аналогичной схеме получали афобазол (15 мг/кг/сутки). Интактные животные в течение 28 дней получали в/б инъекции изотонического раствора натрия хлорида из расчета 0,1 мл/100 г массы тела.
Проводили статистическую обработку данных. Нормальность распределения выборок проверяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Гомогенность дисперсий проверяли с помощью критерия Левене. Так как выборки по всем показателям имели нормальное распределение и дисперсии были гомогенны, статистическую значимость различий определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа с дальнейшей обработкой методом множественных сравнений по Дункану. Полученные результаты представляли в виде средних арифметических и их стандартных ошибок.
Согласно полученным данным, у контрольных животных в течение 28 дней наблюдения не отмечено каких-либо существенных изменений сократительного статуса левого желудочка сердца (табл.3) - фракция укорочения соответственно 34,0±1,9 и 34,0±1,0, фракция выброса соответственно 69,0±2,3 и 69,3±1,4, тогда как у животных, получавших афобазол, эти показатели на протяжении всего периода лечения динамически возрастали и к окончанию терапии статистически значимо увеличивались (фракция укорочения - p=0,005, фракция выброса - p=0,004) по сравнению с моментом начала лечения (табл.3). Учитывая, что величина фракции выброса является независимым предиктором внезапной сердечной смерти, экстраполяция результатов наших экспериментов на данные клинических исследований [Santangeli P. et al. Internal. Med. J. 2011. V.41. P.55-60] показала, что к концу 24 недели алкоголизации у крыс риск внезапной сердечной смерти возрастал приблизительно в 3 раза (по сравнению с таковым при физиологических значениях фракции выброса) и сохранялся на этом уровне до конца 28 недели наблюдения; у животных, в течение 4 недель получавших афобазол, к концу 28 недели риск внезапной сердечной смерти (по критерию величина фракция выброса) был лишь в 1,4 раза выше, т.е. на фоне экспериментальной терапии афобазолом риск внезапной сердечной смерти уменьшался в 2 раза.
Процесс обратного ремоделирования сердца, т.е. процесс восстановления его нормальной геометрии, достаточно длителен и, естественно, не может в полной мере реализоваться в течение одного месяца экспериментальной терапии. Однако анализ полученных данных позволяет говорить о том, что в отличие от контрольных животных у животных, получавших афобазол, отмечается выраженная тенденция к восстановлению нормальной геометрии сердца, т.е. препарат уменьшал интенсивность патологического ремоделирования левого желудочка сердца, вызванного алкогольной кардиомиопатией. Так, например, если у алкоголизированных животных за период алкоголизации (1-24 недели) конечно-систолический размер левого желудочка сердца увеличился более чем на 20% и сохранялся на том же уровне до конца 28 недели, то у животных, получавших афобазол, за 28 дней (24-28 недели) конечно-систолический размер левого желудочка сердца уменьшился на 12%.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что агонист сигма-1 рецепторов афобазол в существенной мере восстанавливает сократительный статус левого желудочка сердца и уменьшает интенсивность его патологического ремоделирования и тем самым снижает риск возникновения внезапной сердечной смерти.
Пример 4. Изучение влияния агониста сигма-1 рецепторов афобазола на компенсаторные возможности миокарда у животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией.
Согласно полученным нами данным (пример 3) афобазол увеличивает сократительный статус левого желудочка сердца у животных с алкогольной кардиомиопатией, однако из предыдущего примера значимость этого феномена до конца не ясна, поскольку увеличение сократимости миокарда может повлечь за собой истощение его компенсаторных возможностей и в дальнейшем привести к прогрессированию сердечной недостаточности. Поэтому в следующей серии экспериментов мы при помощи нагрузочной пробы оценили отсутствие/наличие компенсаторных возможностей миокарда у алкоголизированных как контрольных, так и получавших афобазол животных. Для этой цели мы использовали пробу с нагрузкой миокарда избыточным объемом жидкости, т.е. пробу, которая позволяет адекватно оценить компенсаторные возможности сердечной мышцы [Ruzicka М. et al. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 1999. V.277. P.H610-H616; Kawaguchi A.T. et al. J. Card. Surg. 2005. V.20. №6. P.S12-S16].
Алкогольную кардиомиопатию моделировали так же, как в примере 1.1. Алкоголизированных животных рандомизировали на 2 группы: 1-я - контроль (n=9), 2-я - афобазол (n=9). Животные 1-й группы, начиная с конца 20 недели алкоголизации, в течение 14 дней получали в/б инъекции изотонического раствора натрия хлорида (0,1 мл/100 г массы тела). Животные 2-й группы по аналогичной схеме получали афобазол (10 мг/кг/сутки).
Перед началом эксперимента животных анестезировали (уретан, 1300 мг/кг, в/б) и переводили на искусственное дыхание при помощи аппарата искусственного дыхания для мелких животных Ugo Basile (Италия). После торако- и перикардотомии на восходящую часть дуги аорты для регистрации фазового кровотока помещали датчик электромагнитного флоуметра MFV-1200 Nikon Kohden (Япония). Общую сонную артерию катетеризировали для регистрации артериального давления. Полученные кривые с помощью аналогово-цифрового преобразователя переводили в цифровой формат. На основании анализа кривой фазового кровотока в восходящей части дуги аорты рассчитывали ударный и минутный объемы сердца, среднее ускорение кровотока в аорте (сократимость). Нагрузку объемом вызывали одномоментным (болюсным) введением в бедренную вену 2 мл изотонического раствора натрия хлорида. Регистрацию показателей производили сразу же после болюсного введения и далее по окончании 1 и 3 минуты от момента окончания введения.
Проводили статистическую обработку данных. Нормальность распределения выборок проверяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Гомогенность дисперсий проверяли с помощью критерия Левене. Так как выборки по всем показателям имели нормальное распределение и дисперсии были гомогенны, статистическую значимость различий определяли с помощью критерия Стьюдента. Полученные результаты представляли в виде средних арифметических и их стандартных ошибок.
Как следует из полученных данных, у животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией, получавших афобазол, инотропный ответ сердца, рассчитанный на основании анализа фазового кровотока в восходящей части дуги аорты, в значительной мере по интенсивности и длительности превышает таковой у контрольных алкоголизированных животных (фиг.3). Так, например, по окончании первой минуты после болюсного введения жидкости инотропный ответ у животных, получавших афобазол, на 58% выше, чем у контрольных животных - соответственно +4331±2 81 и +1803±836 см/с2 (p=0,008). Не менее важно и то, что если у контрольных животных к концу 3-й минуты от момента окончания болюсного введения компенсаторные возможности были практически исчерпаны (+813±747 см/с2), то у животных, получавших афобазол (фиг.3), инотропный ответ был практически на 80% выше, чем в контроле (+3654±6777 см/с2; p=0,012).
Таким образом, полученные в настоящей серии экспериментов данные свидетельствуют о том, что систематическая экспериментальная терапия афобазолом у животных со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией не только способствует улучшению сократительного статуса левого желудочка сердца, но и в значительной мере улучшает его компенсаторные возможности.
Заключение
Таким образом, эксперименты, проведенные на разработанной нами модели алкогольной кардиомиопатии, свидетельствуют о том, что экспериментальная терапия агонистом сигма-1 рецепторов афобазолом, начатая в период сформировавшейся алкогольной кардиомиопатии, восстанавливает электрическую стабильность миокарда и в существенной мере повышает его сократительную способность. Поскольку эти показатели являются основными независимыми предикторами внезапной сердечной смерти, исходя из полученных нами результатов есть все основания утверждать, что агонист сигма-1 рецепторов афобазол в условиях сформировавшейся кардиомиопатии и/или абстинентного синдрома, возникшего в результате прекращения длительного злоупотребления алкоголем, уменьшает риск ее возникновения.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1. Динамика изменения показателей внутрисердечной гемодинамики у крыс, систематически потреблявших алкоголь.
А - по оси ординат - конечно-систолический размер, мм; по оси абсцисс - сроки алкоголизации;
Б - по оси ординат - конечно-диастолический размер, мм; по оси абсцисс - сроки алкоголизации;
В - по оси ординат - фракция укорочения, %; по оси абсцисс - сроки алкоголизации;
Г - по оси ординат - фракция выброса, %; по оси абсцисс - сроки алкоголизации.
p указано по отношению к контролю
Фиг.2. Оригинальные эхокардиограммы.
А - эхокардиограмма контрольного животного;
Б - эхокардиограмма крысы, в течение 20 недель систематически потреблявшей алкоголь;
В - эхокардиограмма крысы, в течение 24 недель систематически потреблявшей алкоголь.
КСР - конечно-систолический размер, КДР - конечно-диастолический размер, ЛЖ - полость левого желудочка, ЗС - задняя стенка левого желудочка.
Фиг.3. Влияние афобазола на реакцию среднего ускорения кровотока в аорте в условиях нагрузки объемом у крыс со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией.
По оси ординат - изменение среднего ускорения в аорте в см/сек2; по оси абсцисс - время после введения 2 мл изотонического раствора натрия хлорида в мин. p - указано по отношению к контролю.
| Таблица 1 | |||
| Влияние афобазола на порог электрической фибрилляции желудочков сердца (ПФЖ) у крыс со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией. | |||
| Показатель | Алкоголизированный контроль, n=6 | Интактный контроль, n=6 | Афобазол, n=6 |
| ПФЖ, мА (медиана, верхний и нижний квартили) | 0,4 | 0,7 | 0,7 |
| 0,4÷0,4 | 0,5÷1,5 | 0,5÷0,7 | |
| p=0,034 | p=0,034 | ||
| К-во крыс, у которых ПФЖ≥0,5 мА | 1/6 | 6/6 | 6/6 |
| p=0,046 | p=0,046 | ||
| p - указано по отношению к контролю |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Биохимический профиль плазмы крови у крыс со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией. Приведены средние арифметические показателей и их стандартные ошибки. | ||||||||||
| ГГТ, ЕД/л | АЛТ, ЕД/л | ACT, ЕД/л | Общие липиды, г/л | Фосфолипиды, мМ/л | Триглицериды, мМ/л | Общий холестерин, мМ/л | ЛПНП, мМ/л | ЛПВП, мМ/л | Коэффициент атерогенности | |
| Интактные крысы, n=8 | 3,78±0,67 | 57,54±4,30 | 147,99±7,23 | 1,81±0,32 | 1,07±0,06 | 0,72±0,10 | 1,15±0,13 | 0,15±0,03 | 0,29±0,03 | 2,74±0,28 |
| Алкоголизированные крысы, n=10 | 9,31±1,30 | 63,19±5,23 | 164,91±8,76 | 1,77±0,29 | 1,36±0,09 | 0,87±0,15 | 1,43±0,10 | 0,12±0,02 | 0,47±0,03 | 1,94±0,23 |
| p=0,002 | p=0,432 | p=0,169 | p=0,920 | p=0,021 | p=0,422 | p=0,101 | p=0,402 | p=0,0005 | p=0,039 | |
| р - указано по отношению к интактным крысам | ||||||||||
| ГГТ - гамма-глутамилтрансфераза, АЛТ - аланин-аминотрансфераза, ACT - аспартат-аминотрансфераза, ЛПНП - липопротеины низкой плотности, ЛПВП - липопротеины высокой плотности |
| Таблица 3 | |||
| Влияние афобазола на показатели зхокардиограммы крыс со сформировавшейся алкогольной кардиомиопатией. Приведены средние арифметические показателей и их стандартные ошибки. |
|||
| Показатели | Интактные крысы n=9 | Алкоголизированные крысы, контроль n=7 | Алкоголизированные крысы, получавшие афобазол n=8 |
| КСР исходный уровень, мм | 2,83±0,15 | 3,41±0,21 | 3,56±0,19 |
| p=0,024 | p=0,567 | ||
| КСР конец наблюдения, мм | 2,85±0,10 | 3,43±0,08 | 3,13±0,14 |
| p=0,003 | p=0,096 | ||
| Изменение КСР, мм | 0,02±0,15 | 0,02±0,25 | -0,43±0,18 |
| p=0,983 | p=0,110 | ||
| ФУ исходный уровень, % | 42,1±1,8 | 34,0±1,9 | 30,4±1,8 |
| p=0,003 | |||
| p=0,173 | |||
| ФУ конец наблюдения, % | 43,5±1б1 | 34,0±1,0 | 37,8±1,3 |
| p=0,0001 | p=0,075 | ||
| Изменение ФУ, % | 1,4±1,3 | 0,0±2,0 | 7,4±1,7 |
| p=0,547 | p=0,005 | ||
| ФВ исходный уровень, % | 78,7±1,9 | 69,0±2,3 | 63,9±2,7 |
| p=0,005 | p=0,136 | ||
| ФВ конец наблюдения, % | 80,3±1,0 | 69,3±1,4 | 74,0±1,6 |
| p=0,0002 | p=0,073 | ||
| Изменение ФВ, % | 1,6±1,4 | 0,2±2,6 | 10,1±2,4 |
| p=0,632 | p=0,004 | ||
| р - указано по отношению к алкоголизированному контролю | |||
| КСР - конечно-систолический размер левого желудочка сердца | |||
| ФУ - фракция укорочения | |||
| ФВ - фракция выброса |
Способ моделирования алкогольной кардиомиопатии, заключающийся в принудительной алкоголизации животных 10%-ным водным раствором этанола в течение 13 недель, последующем отборе животных с высоким предпочтением к алкоголю и продолжении алкоголизации до конца 24 недели от начала алкоголизации.
