СУТОЧНЫЙ ПРОФИЛЬ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ, СЕРДЕЧНОГО РИТМА, ЭКСКРЕЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ "СВОБОДНО ТЕКУЩЕГО РИТМА" У КРЫС ЛИНИЙ WISTAR-KYOTO И SHE

Аннотация:

Представлены результаты исследования хроноструктуры АД, сердечного ритма, экскреции электролитов и двигательной активности в условиях "свободно текущего ритма", т.е. депривации светового воздействия. Эксперименты проводились на взрослых самцах крыс линий Wisar-Kyoto (нормотензивные) и SHR (спонтанно-гипертензивные), у которых проводили 24-часовую регистрацию АД, биопотенциалов сердца (ЭКГ) и двигательной активности методом телеметрического мониторирования, а также оценивали уровень экскреции электролитов (Na+, К+, Са2+, Mg2+) в ночное и дневное время. Установлено, что суточный профиль АД, ЧСС, экскреторной функции почек и двигательной активности при "свободно текущем ритме" претерпевает более существенные изменения у нормотензивных крыс линии Wistar-Kyoto по сравнению с гипертензивными крысами линии SHR. Однако у гипертензивных крыс наблюдаются выраженные изменения ритмических характеристик ЧСС, способные ограничить диапазон адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы. Ключевые слова: артериальная гипертензия, электролиты, спонтанно-гипертензивные крысы, "свободно текущий ритм", телеметрическое мониторирование Подавляющее большинство людей во всем мире ведет активную деятельность в условиях искусственно создаваемого светового режима, главной особенностью которого является удлиненная светлая фаза суток. Вместе с тем отдельные довольно многочисленные группы испытывают хронический дефицит светового воздействия в дневное время, что может неблагоприятно сказываться как на состоянии высшей нервной деятельности, так и на соматическом здоровье. В основном это касается жителей северных регионов и Заполярья, у которых при измененном фотопериодизме отмечаются нарушения нормальной циркадианной структуры АД, причем как у лиц с нормальным сосудистым тонусом, так и у пациентов с гипертонической болезнью. При хроническом недостатке света отмечается также более высокий уровень депрессивных расстройств, что преимущественно связывают со снижением активности продукции серотонина в ЦНС. Однако даже в средних широтах в осенне-зимний период многие люди подвержены так называемым сезонным аффективным расстройствам, что может быть обусловлено влиянием фотопериода на функции гиппокампа. Необходимо отметить, что в основном внимание исследователей, занимающихся данной проблемой, сосредоточено именно на психической сфере. Реакции сердечно-сосудистой системы, включая структуру ее биологических ритмов, на изменения параметров светового режима остаются во многом малоизученными, Поскольку система регуляции АД объединяет в себе целый комплекс различных механизмов, оценка ее ритмической составляющей требует учета по крайней мере нескольких показателей, отражающих их активность. В частности, среди множества факторов, способствующих развитию артериальной гипертензии, особое значение имеют нарушения водно-солевого обмена. При этом почечные механизмы регуляции сосудистого тонуса характеризуются 24-часовой периодичностью, определяемой циркадианными ритмами метаболизма воды и электролитов. Показано также, что суточная динамика и уровень экскреции Na+, К+, Са2+ зависят от сезона года и условий освещения. В данном исследовании нами была предпринята попытка оценить состояние суточного профиля АД, сердечного ритма, экскреции электролитов и двигательной активности у нормотензивных и гипертензивных крыс с использованием модели "свободно текущего ритма", т.е. при длительном круглосуточном отсутствии света. Очевидно, что в подобной ситуации человек оказывается крайне редко. Данная модель была использована для создания утрированных условий дефицита видимого света для оценки возможных кратковременных реакций сердечно-сосудистой и выделительной систем, которые при менее выраженном воздействии могли бы оказаться не столь заметными. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. Эксперименты выполнены на крысах-самцах (n=20) линий SHR (спонтанно-гипертензивные крысы) и Wistar-Kyoto (крысы с нормальным АД) в двух параллельных сериях. Содержание животных и работа с ними проводились в соответствии с приказом Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г. и Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 18.03.1986 г.). В I серии (SHR n=5; Wistar-Kyoto n=5) проводили непрерывную 24-часовую регистрацию АД, ЭКГ и двигательной активности с помощью методики телеметрического мониторирования. Во II серии, в которой животные были распределены по группам, как и в I серии, оценивалась экскреция электролитов (Na+, К+, Са2+, Мд2+) с использованием методики капиллярного электрофореза. Все животные к началу эксперимента находились в возрасте 36-38 нед. В обеих сериях экспериментов животные содержались последовательно при двух видах светового режима. Стандартный искусственный световой режим (контроль) при соотношении светлой и темной фаз суток 12:12 ч. Светлая фаза—07:00-19:00 ч, освещенность — 350 люкс на уровне глаз животных, темная фаза — 19:00-07:00 ч (менее 0.5 люкс). "Свободно текущий ритм" (24:0 ч) — полная темнота круглосуточно (менее 0.5 люкс). Животные содержались в каждом режиме в течение 7 сут. Оценка соответствующих показателей проводилась на 7-е сутки. Во время эксперимента каждое животное содержалось в отдельной клетке. В помещении поддерживалась постоянная температура 23°С. Кормление животных проводилось постоянно в одно и то же время суток — 19:00 ч. В I серии у животных проводили непрерывную 24-часовую (07:00-07:00 ч) регистрацию АД, ЭКГ во II стандартном отведении и двигательной активности с помощью телеметрического мониторирования на оборудовании "Data Sciences international". Для этого животным в ходе хирургической операции под общим наркозом имплантировали радиотрансмиттеры модели TL11М2-С50-РХТ (устройства, мониторирующие АД, биопотенциалы сердца, а также двигательную активность и в виде радиосигнала передающие сигнал на специальные радиоприемники). Регистрация АД осуществлялась посредством катетера, установленного в просвет брюшной аорты и закрепленного с помощью тканевого гемостатического адгезива. Для мониторирования ЭКГ под мышцы грудной клетки фиксировались электроды в проекции электрической оси сердца. Запись всех показателей начинали через 10 сут после имплантации радиотрансмиттеров. Таким образом, животные во время эксперимента находились в свободном двигательном и пищевом режиме. Все данные сохранялись в памяти компьютера. Их обработка проводилась с помощью программы "Dataquest A.R.T. 4.2 Gold". Оценивались следующие показатели: среднесуточные (07:00-07:00 ч), среднедневные (07:00-19:00 ч) и средненочные (19:00-07:00 ч) значения систолического АД (САДсут, САДднев, САДночн), диастолического АД (ДАДсут, ДАДднев, ДАДночн), ЧСС (ЧССсут, ЧССднев, ЧССночн) и двигательной активности (ДАсут, ДАднев, ДАночн). С использованием программы "Chronos-Fit" 24-часовой профиль АД, ЧСС и двигательной активности также подвергался нелинейному анализу, представляющему собой комбинацию частичного Фурье-анализа с методом пошаговой регрессии. Определялись мезор — средний уровень исследуемого показателя за 24-часовой период; магнитуда — максимальное отклонение исследуемого показателя от мезора; размах колебаний—разность между максимальным и минимальным значением исследуемого показателя; мощность колебаний (% ритма)—хронобиологический показатель, который характеризует долю колебательных процессов (доля значений исследуемого показателя, имеющих колебательный характер распределения в течение суток). Во II серии экспериментов у крыс измеряли количество Na+, К+ и Са2+, Мд2+, выделяемых с мочой за сутки (07:00-19:00 ч), дневной период (07:00-07:00 ч) и ночной период (19:00-07:00 ч). Для сбора мочи использовались метаболические камеры для крыс АЕ0906 (ООО "Научно-производственная компания "Открытая Наука"). Концентрацию электролитов в моче определяли методом капиллярного электрофореза на приборе "Капель-105М" с использованием методик и реактивов ООО "НПО Люмэкс". Количество выделяемых электролитов рассчитывалось исходя из объема мочи в соответствующих порциях. Статистическую обработку полученных результатов проводили в программе "Statistica 6.0" ("StatSoft Inc."). Для каждого показателя вычисляли среднее значение и ошибку среднего. Для определения достоверности полученных данных применяли U критерий Манна—Уитни (за достоверную принималась разность средних значений при р<0.05). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При сравнении данных телеметрического мониторирования АД, ЧСС и двигательной активности у животных двух линий обращают на себя внимание следующие особенности (табл. 1). При стандартном световом режиме (12:12 ч) у нормотензивных крыс Wistar-Kyoto практически отсутствует разница между среднедневным и средненочным САД и ДАД. У спонтанно-гипертензивных крыс SHR средненочное САД достоверно выше относительно среднедневного, однако по ДАД имеется лишь тенденция к увеличению в ночное время. Таким образом, для спонтанно-гипертензивных крыс, в отличие от нормотензивных, характерен акцентуированный околосуточный ритм АД. По ЧСС и двигательной активности у крыс обеих линий ночные показатели достоверно превышали дневные, наблюдались аналогичные закономерности распределения суточных значений исследуемых показателей. При этом необходимо отметить, что их уровни все же имели отличия. Так, у крыс SHR ЧСС выше, чем у крыс Wistar-Kyoto, в любое время суток. Уровень двигательной активности у них, напротив, ниже в ночное время и в течение суток в целом. Однако в дневное время двигательная активность у крыс обеих линий определялась практически на одинаковом минимальном уровне. На 7-е сутки пребывания животных в условиях полной 24-часовой темноты ("свободно текущий ритм") были получены следующие результаты. У нормотензивных крыс отмечалась небольшая тенденция к снижению уровня САД как в дневное, так и в ночное время, но отличия не были статистически значимыми. У спонтанно-гипертензивных крыс САД и ДАД имело те же значения, что и при стандартном световом режиме. Разница заключалась лишь в том, что для САД был характерен несколько больший разброс данных, в результате чего отличие между ночным и дневным его значением перестало быть достоверным. Существенные особенности были отмечены при анализе сердечного ритма. У крыс Wistar-Kyoto ЧССсут, ЧССднев, ЧССночн достоверно снижались по сравнению со стандартным световым режимом. Однако у крыс SHR, напротив, все три показателя увеличивались в условиях 24-часовой темноты. Вместе с тем сохранялся отчетливый околосуточный ритм, и ночные показатели по-прежнему достоверно превышали дневные в обеих группах. Важно отметить, что данные особенности сердечного ритма не сопровождались какими-либо изменениями уровня двигательной активности животных. Результаты нелинейного анализа ритма 24-часового профиля АД, сердечного ритма и двигательной активности представлены в таблице 2. Статистически значимых отличий по всем ритмическим показателям, характеризующим суточный ритм САД, как у нормотенизвных, так и у гипертензивных животных при режиме "свободно текущего ритма" и обычном световом режиме выявлено не было. У крыс Wistar-Kyoto отмечалось достоверное увеличение магнитуды, размаха колебаний и мощности колебаний ДАД в условиях 24-часовой темноты. Для крыс SHR подобные изменения не были характерны. Что касается ЧСС, то у крыс Wistar-Kyoto наблюдалось увеличение мезора, магнитуды, размаха и мощности колебаний. Однако у гипертензивных крыс SHR, напротив, значения всех этих показателей уменьшались при режиме полной темноты по сравнению со стандартным световым режимом. Ритм двигательной активности имел следующие особенности. Магнитуда, размах и мощность колебаний увеличивались в условиях "свободно текущего ритма" у нормотензивных крыс и не изменялись у спонтанно-гипертензивных. Таким образом, ритмические показатели нормотенизвных крыс более гибко реагировали на изменение условий фотопериодизма. При этом данные изменения направлены на повышение адаптационных возможностей организма. Гипертензивные крысы SHR отличаются более стабильными и жесткими ритмами, что проявляется в виде отсутствия достоверных изменений ритмических показателей САД, ДАД и двигательной активности в условиях 24-часового отсутствия света. Характер изменений ритма ЧСС, заключающийся в уменьшении значения всех его показателей, свидетельствует о некотором сужении границ адаптационного потенциала. Во II серии экспериментов оценивалась экскреция электролитов с мочой (табл. 3). У нормотензивных крыс Wistar-Kyoto при стандартном световом режиме количество выделяемого К+ и Мд2+ за ночной период достоверно было выше по сравнению с дневным периодом. Для Na+ и Са2+ отличия недостоверны. Однако в условиях 24-часового отсутствия света уровень экскреции всех исследуемых электролитов был достоверно выше в ночное время. У крыс SHR статистически значимые различия экскреции всех электролитов между ночным и дневным периодами отмечались как при обычном световом режиме, так и в условиях "свободно текущего ритма". Следует отметить, что объем диуреза у крыс Wistar-Kyoto при стандартном световом режиме в среднем в дневное время составлял 1 мл, в ночное время — 5 мл. У крыс SHR дневной диурез — 1.35 мл, ночной — 12.5 мл. В условиях "свободно текущего ритма" у крыс Wistar-Kyoto объемы дневного и ночного диуреза практически не изменялись, а у крыс SHR диурез усиливался и составлял в дневное время 1.64 мл, а в ночное — 21.2мл. При этом для крыс Wistar-Kyoto было характерно увеличение количества выделяемых в ночное время электролитов при полной 24-часовой темноте по сравнению с обычным режимом. У крыс SHR, несмотря на существенное усиление объема диуреза при режиме 24:0 ч, достоверных отличий по количеству экскретируемых электролитов между двумя режимами не было. По-видимому, это связано с компенсаторным увеличением степени осмотического разведения мочи, направленного на предупреждение избыточной потери электролитов у животных данной линии. У нормотензивных крыс концентрационная функция почек, напротив, увеличивается. Таким образом, обмен основных электролитов в условиях депривации светового воздействия выглядит у крыс с наследственно обусловленной артериальной гипертензией более стабильным по сравнению с нор-мотензивными животными. В отношении обмена воды наблюдается обратная зависимость. Учитывая, что при "свободно текущем ритме" у гипертензивных крыс увеличивается ЧСС и не изменяется АД, можно предположить, что у животных возникает реакция в виде усиления возбудимости симпатической нервной системы, частично нивелируемая в отношении АД усилением диуреза. Полученные данные позволяют сделать следующий вывод. Суточные ритмы АД, ЧСС, экскреторной функции почек и двигательной активности под влиянием 24-часового отсутствия света претерпевают более существенные изменения у нормотензивных крыс Wistar-Kyoto по сравнению с гипертензивными крысами линии SHR. Для последних характерен относительно стабильный жесткий ритм АД, экскреции электролитов и двигательной активности. Однако в хроноструктуре ЧСС возникают выраженные изменения, способные ограничить адаптационные резервы сердечно-сосудистой системы.

Авторы:

Издание: Бюллетень экспериментальной биологии и медицины
Год издания: 2018
Объем: 6с.
Дополнительная информация: 2018.-N 8.-С.146-151. Библ. 10 назв.
Просмотров: 80