Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

THE SPATIAL - TEMPORAL PARAMETERS OF THE ELECTRIC FIELD OF THE HEART ON THE BODY SURFACE OF 12 – MONTH-OLD WISTAR AND ISIAH RATS DURING VENTRICULAR DEPOLARIZATION

Suslonova O.V. 1 Smirnova S.L. 1 Roschevskaya I.M. 1
1 Komi Science Centre, UD, RAS
Методом синхронной многоканальной кардиоэлектротопографии исследованы пространственно-временные параметры электрического поля сердца на поверхности тела 12-ти месячных нормотензивных крыс линии Вистар и гипертензивных линии НИСАГ в период деполяризации желудочков. Кардиопотенциалы регистрировали от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределенных по грудной клетке животного. Гипертрофия левого желудочка у 12-ти месячных крыс линии НИСАГ приводит к смещению электрической оси сердца, изменению расположения отрицательного экстремума кардиоэлектрического поля на поверхности тела в период максимальной желудочковой активности, большей длительности деполяризации желудочков за счет длительности трех этапов деполяризации желудочков по сравнению с нормотензивными животными линии Вистар того же возраста. Структурное и электрическое ремоделирование миокарда у 12-ти месячных гипертензивных крыс линии НИСАГ приводит к изменениям пространственно-временных параметров электрического поля сердца.
The spatial-temporal parameters of the electric field of the heart on the body surface has been studied in 12-month-old normotensive Wistar rats and rats with stress-induced arterial hypertension (NISAG line) by a method of electrocardiotopography during ventricular depolarization. Cardioelectrical potentials were recorded from 64 subcutaneous needle electrodes uniformly distributed around the animal chest. Left ventricular hypertrophy in 12-month-old NISAG rats leads to the change of the location of the heart in the chest and its electrical axis shift which is reflected by the displacement of a negative extreme on the electric field on the body surface during maximal ventricular activity. The great duration of initial ventricular activity was revealed in 12-month-old NISAG rats in comparison with Wistar rats due to the duration of three phases of ventricular depolarization. The structural and electrical remodeling of the myocardium in 12-month-old hypertensive NISAG rats leads to changes of the spatial-temporal parameters of the electric field of the heart.
aging
arterial hypertension
body surface mapping
ventricular depolarization
isiah

Проблеме ремоделирования миокарда уделяется большое внимание. Одним из вариантов ремоделирования миокарда считают гипертрофию желудочков, развивающуюся в ответ на повышение артериального давления [4]. Крысы являются наиболее предпочтительными моделями для изучения механизмов развития гипертензии. Крысы линии НИСАГ, выведенные путем селекции в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, являются адекватной экспериментальной моделью наследственно обусловленной стресс чувствительной артериальной гипертензии [2]. У крыс линии НИСАГ гипертрофия левого желудочка выявляется на ранних стадиях постнатального онтогенеза [7, 9], у крыс линии Вистар она развивается после 18-ти месяцев постнатальной жизни [13]. В возрасте 12-ти месяцев крысы линии НИСАГ имеют физиологические признаки глубокой старости [1].

Показана низкая чувствительность стандартных электрокардиографических критериев при выявлении гипертрофии левого желудочка у пациентов с артериальной гипертензией [15]. Картирование кардиопотенциалов на поверхности тела является неинвазивным и более информативным методом выявления сердечно-сосудистых заболеваний, чем традиционная электрокардиография [6], позволяющим выявить изменения электрической активности сердца в динамике развития артериальной гипертензии [8, 10].

Цель исследования – анализ пространственно-временных параметров электрического поля сердца (ЭПС) на поверхности тела в период деполяризации желудочков у 12-ти месячных крыс нормотензивной линии Вистар и гипертензивнойлинии НИСАГ.

Материал и методы исследования

Методом синхронной многоканальной кардиоэлектротопографии исследованы пространственно-временные параметры ЭПС на поверхности тела 12-ти месячных нормотензивных самцов крыс линии Вистар (n=10) и гипертензивных линии НИСАГ (n=10) в период деполяризации желудочков. Крыс наркотизировали золетилом (3,5 мг/100 г веса в/м). Массу тела измеряли при помощи весов лабораторных (ACOMJW-1, точность 0,05 г, Южная Корея).

Систолическое артериальное давление измеряли непрямым методом в хвостовой артерии устройством для неинвазивной регистрации (СДК-1, Санкт-Петербург). Регистрацию кардиопотенциалов осуществляли от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределенных вокруг туловища животного от уровня основания ушей до последнего ребра. Синхронно с униполярными ЭКГ от поверхностных электродов регистрировали ЭКГ в отведениях от конечностей. Анализ пространственно-временных параметров ЭПС производили по эквипотенциальным моментным картам. Отсчет времени (в мс) осуществляли относительно RII-пика на ЭКГ во втором отведении от конечностей, до RII-пика время указывали со знаком минус.

Статистическую обработку вариационных рядов и проверку их на нормальность распределения проводили пакетом Statistica 10.0. Данные представлены в виде среднее арифметическое ± стандартное отклонение. Достоверность оценивали критерием Стьюдента для двух независимых выборок. Значения считали значимыми при р<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Масса тела 12-месячных животных разных линий достоверно не отличалась: составляла 285,27±27,64 г у крыс линии Вистар и 310,21±15,95 г у крыс линии НИСАГ. Показано достоверно большеесистолическое давление у крыс линии НИСАГ - 189±19 мм рт. ст. по сравнению с крысами линии Вистар – 148±20 мм рт. ст.

ЭПС на поверхности тела 12-ти месячных крыс линии Вистар в период деполяризации желудочков формируется за 10–11 мс, у крыс линии НИСАГ достоверно раньше (за 13–14 мс) до пика зубца RII, при этом зона положительных кардиопотенциалов располагается краниально, отрицательных – каудально у всех обследованных животных. В период восходящей фазы зубца RII происходит смещение положительной и отрицательной зон кардиопотенциалов, что приводит к изменению их взаимного расположения – первой инверсии, в результате которой зона положительных кардиопотенциалов занимает каудальную часть вентральной поверхности грудной клетки, отрицательная – краниальную часть вентральной и всю дорсальную поверхности. У 12-ти месячных крыс линии НИСАГ по сравнению с крысами линии Вистар первая инверсия завершается за достоверно большее время (-6,2±0,6 мс и -4,9±0,7 мс соответственно). В период максимальной желудочковой активности, соответствующей RII пику, отрицательный экстремум расположен на ЭПС у нормотензивных животных каудально в области левого плеча, у гипертензивных – вентролатерально. Второе смещение зон кардиопотенциалов завершается на восходящей фазе зубца SII. В результате второй инверсии у всех обследованных животных зона положительных потенциалов располагается в краниальной, отрицательных – в каудальной части грудной клетки. Через 1 мс у 12-ти месячных крыс линии Вистар и достоверно позже – через 2–3 мс у крыс линии НИСАГ после окончания второй инверсии процесс деполяризации завершается, что отражается нестабильным расположением зон кардиопотенциалов на поверности тела (рис. 1).

Суслонова 3.tif

Рис. 1. Эквипотенциальные моментные карты на поверхности тела 12-ти месячных крыс линии Вистар (А) и НИСАГ (Б) в период деполяризации желудочков сердца

Примечание: Закрашена область отрицательных кардиоэлектрических потенциалов, не окрашена – положительных. Рядом с каждой картой приведена ЭКГII с отметкой времени и указаны амплитуды наибольших положительных (max) и отрицательных (min) кардиопотенциалов в соответствующий момент времени. Знаками “+” и “-” обозначено местоположение отрицательного и положительного экстремумов. Шаг изолиний составлял 0,2мВ. Левая половина каждой карты соответствует вентральной стороне тела, правая – дорсальной.

На основании пространственной динамики ЭПС на поверхности тела ранее было выделено три этапа деполяризации желудочков сердца: начальный – от момента формирования ЭПС до завершения первой инверсии взаимного расположения кардиоэлектрических потенциалов, средний – от завершения первой инверсии до окончания второй инверсиии конечный – от окончания второй инверсии до момента времени, когда на поверхности тела наблюдали нестабильное расположение зон положительного и отрицательного кардиоэлектрических потенциалов [5, 6]. Показана достоверно большая длительность начального, среднего и конечного этапа деполяризации желудочков у 12-ти месячных крыс линии НИСАГ, которая составляла 8,5±0,8 мс, 11,9±0,7 мс, 2,3±0,5 мс по сравнению с крысами линии Вистар той же возрастной группы (4,9±0,4 мс, 10,3±0,7 мс и 1,1±0,3 мс) соответственно. Общая длительность деполяризации желудочков достоверно больше у гипертензивных крыс (21±1 мс), чем у нормотензивных крыс - 16±1 мс (рис. 2).

Рис. 2. Длительность начального, среднего и конечного этапов, общая длительность деполяризации желудочков сердца 12-ти месячных крыс линии Вистар и НИСАГ

Примечание: * – достоверно по сравнению с 12-ти месячными крысами линии Вистар (р?0,05).

Анализ пространственной динамики ЭПС на поверхности тела 12-ти месячных крыс линии НИСАГ показал, что траектории смещения зон положительных и отрицательных кардиопотенциалов сходны в период деполяризации желудочков, за исключением расположения отрицательного экстремума в период максимальной желудочковой активности. По-видимому, это связано со смещением сердца в грудной клетке и его электрической оси у крыс линии НИСАГ по сравнению с крысами линии Вистар [3].

Методом многоканальной синхронной кардиоэлектротопографии выявлено достоверно большая длительность деполяризации желудочков и составляющих ее этапов у гипертензивных крыс по сравнению с нормотензивными.

Начальный этап деполяризации соответствует прорыву волны возбуждения на субэпикард желудочков, в течение среднего этапа происходит возбуждение основной массы миокарда, конечный этап соответствует активации основания сердца [6]. На начальном этапе деполяризации желудочков сердца крыс волна возбуждения распространяется последовательно по проводящей системе Гис – Пуркинье до волокон рабочего миокарда. С возрастом происходит утончение волокон Пуркинье и уменьшение количества межклеточных контактов между проводящими и рабочими кардиомиоцитами, что приводит к снижению скорости проведения [12]. Увеличение длительности начального этапа деполяризации желудочков сердца у 12-ти месячных крыс линии НИСАГ может быть связано с морфологическими изменениями в системе волокон Пуркинье.

Увеличение длительности среднего и конечного этапов деполяризации желудочков у 12-ти месячных крыс линии НИСАГ, по-видимому, связано с гипертрофией миокардиальных волокон и фиброзом. Ранее показано, что у гипертензивных крыс линии SHR площадь поперечного сечения кардиомиоцитов увеличивается в период от 6 до 12 месяцев на 65 %, тогда как у нормотензивных крыс линии Вистар-Киото гипертрофия левого желудочка развивается только к 18 месяцам постнатального развития [13]. Гистологически выявлено увеличение интерстициальной соединительной ткани у 12-ти месячных крыс линии SHR по сравнению с крысами линии Вистар-Киото той же возрастной группы [11]. В гипертрофированном миокарде левого желудочка происходит задержка проведения возбуждения, связанная с изменениями электрического соединения между кардиомиоцитами и снижением анизотропии [14].

Заключение

Выявлено достоверно большее время деполяризации желудочков сердца у старых гипертензивных крыс линии НИСАГ по сравнению с крысами линии Вистар, связанное со структурным и электрическим ремоделированием миокарда, вызванным гипертензией и гипертрофией левого желудочка.

Работа выполнена при финансовой поддержке комплексной программы развития УрО РАН «Формирование электрической активности сердца при артериальной гипертензии в процессе старения» № 15-5-4-9.