Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика


Как уже отмечалось, в сердце, как и в других возбудимых тканях (мозге, сетчатке глаза), фосфолипиды клеточных мембран чрезвычайно богаты полиненасыщенными жирными кислотами, весьма легко подвергающимися ПОЛ. Поэтому вполне естественно ожидать, что миокард будет являться одним из главных объектов реализации эффекта гипероксии, опосредованного радикальными формами кислорода. Одним из первых это убедительно продемонстрировали Нол и соавторы. В опытах этих авторов крысы в течение 26—29 ч находились в атмосфере чистого кислорода под давлением 1,2 ата. В митохондриях, выделенных из сердец животных после окончания сеанса ГБО, обнаруживалось повышение уровня одного из продуктов ПОЛ — диеновых конъюгатов, снижение содержания ненасыщенных жирных кислот, изменение состава фосфолипидов и резкое возрастание концентрации лизофосфолипидов. Все это свидетельствует об активации свободнорадикальных реакций ПОЛ.

Поскольку интенсивность свободнорадикальных процессов, в том числе и реакций ПОЛ, находится под контролем защитных антиоксидантных механизмов, изменение активности последних в условиях гипероксии будет иметь, очевидно, немаловажное значение в определении характера действия ГБО на организм в целом и сердце в частности.

С другой стороны, возможность влиять на состояние отдельных звеньев антиокислительной системы с помощью соответствующих фармакологических препаратов, помимо дополнительного доказательства вовлечения свободных радикалов кислорода в эффекте ГБО, несет в себе возможность управления этим эффектом.

Если исходить из того, что супероксид является субстратом для фермента СОД, то вполне правомочным является предположение о том, что увеличение в определенных пределах количества генерируемых супероксидных радикалов будет сопровождаться подъемом активности СОД. Действительно, при помещении некоторых микроорганизмов в гипербарическую кислородную среду при 6 ата наблюдается двадцатикратное возрастание активности СОД. Разумеется, надо отдавать отчет в том, что у микробов повышение активности антиокисли-тельных ферментов является одним из немногих, а, возможно, практически единственно возможным способом успешной борьбы с кислородной агрессией. У высокоорганизованных биосистем, обладающих более широким спектром антиоксидантных механизмов. способность антиокислительных ферментов к повышению своей активности в ответ на гипероксию должна быть выражена, вероятно, в меньшей степени, но вряд ли вообще утрачена. Исследования, направленные на выяснение этого вопроса, показали, что при определенных режимах гипероксии активность антиоксидантных ферментов в разных тканях, в том числе и сердце, может действительно возрастать.

Так, увеличение активности СОД наблюдалось в изолированных полосках легочной артерии и аорты крыс при инкубации этих полосок в среде, насыщаемой 95%-ным О2 + 5%-ным CO2. В уже упоминавшемся ранее исследовании Нола с соавторами повышение активности СОД, глутатионпероксидазы и каталазы было обнаружено в миокарде крыс, подвергавшихся ГБО (1,2 ата, 26—29 ч). Аналогичная реакция СОД сердца крыс наблюдалась и после 48-часового пребывании их в атмосфере 85%-ного О2+15%-ного.

В совокупности имеющиеся данные позволяют сделать заключение, что определенные режимы гипероксии могут вызвать увеличение активности антиоксидантных ферментов в сердце, имеющее определенное адаптивное значение. Однако на основании этих данных невозможно установить роль ферментов противоокислительной защиты, и в частности СОД, в обеспечении функциональной способности миокарда при гипероксических воздействиях в норме и патологии.

Этот вопрос мы изучали как на изолированном сердце, так и в целостном организме. Предварительно исследовалось распределение СОД в разных отделах сердца интактных кроликов. При этом выяснилось, что характер этого распределения отличается заметной неоднородностью. В левых отделах сердца активность СОД выше, чем в правых (рис. 25). При этом обращает на себя внимание тот факт, что величина активности СОД в каждом из исследованных регионов миокарда хорошо соответствовала уровню Fе2+-индуцированного ПОЛ в этом регионе. Иными словами, в тех отделах сердца, где активность СОД была наибольшей, уровень индуцированного ПОЛ был наименьшим. Сходные с нами данные были получены Ф.З. Меерсоном с соавторами, также показавшими, что уровень эндогенного ПОЛ значительно ниже, а активность СОД, глутатионпероксидазы и каталазы в миокарде левого желудочка существенно выше, чем в миокарде правого желудочка.

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

Думается, что такой гетерогенный характер распределения антиоксидантных ферментов не случаен. По-видимому, более высокий уровень активности СОД, глутатионпероксидазы и каталазы в левом желудочке находится в определенной связи с более высоким уровнем потребления кислорода этим отделом сердца и, следовательно, с более высоким содержанием переносчиков электронов, способных осуществлять одноэлектронное восстановление O2 и, таким образом, генерировать свободные радикалы кислорода. Более низкий стационарный уровень эндогенного ПОЛ в кардиомиоцитах левого желудочка, поддерживаемый повышенной активностью антиоксидантных систем, может играть важную роль в обеспечении более эффективной сократительной функции этого отдела сердца.

Для выяснения значения СОД в определении функционального состояния сердечной мышцы в условиях гипероксии представляет интерес изучение прямого влияния гипероксической среды на ткань миокарда. С этой целью были поставлены (совместно с А.М. Герасимовым и В.И. Мильчаковым) эксперименты, в ходе которых гомогенизированную ткань сердца инкубировали, помещая ее в барокамеру, заполненную чистым кислородом при 6 ата.

При этом гомогенаты приготавливали следующим образом. Сердца крыс, извлеченные из организма, промывали через аорту холодным физиологическим раствором. Кусочки сердец весом 200—300 мг измельчали на льду и гомогенизировали на холоде в гомогенизаторе типа Поттера (стекло—стекло) 5 мин со скоростью 3000 об/мин, используя в качестве среды выделения физиологический раствор с добавлением калий-фосфатного буфера (рН = 7,4). В полученном таким образом гомогенате определяли активность СОД и устойчивость пиши к Fе2+-индуцированному ПОЛ.

Для определения активности СОД гомогенат центрифугировали при 700 g и течение 10 мин при охлаждении. Активность фермента в супернатанте определяли методом, основанным на способности СОД тормозить опосредованное супероксидом автоокисление адреналина, который в присутствии ЭДТА при рН 10,2 быстро переходит в адренохром, имеющий максимум поглощения при 480 нм. Измерения проводили на спектрофотометре «Gilford-260». Другой метод оценки активности СОД, основанный на способности фермента ингибировать поглощение цитохромом с супероксида, генерируемого в системе ксантин — ксантиноксидаза, был использован как эталонный.

Устойчивость ткани к Fе2+-индуцированному ПОЛ определяли по содержанию в ее гемогенате одного из продуктов ПОЛ — малонового диальдегида, который, реагируя с тиобарбитуровой кислотой, образует окрашенный комплекс с максимумом поглощения при 535 нм.

В тех случаях, когда по ходу проведения опытов возникала необходимость в использовании препарата СОД для анализа механизмов действия гипероксии на миокард, выделение и очистку препарата проводили по методу, предложенному Мак-Кордом и Фридовичем. Для noro использовали бычью кровь.

Другим способом для изучения роли СОД в деятельности сердца является ее ингибирование при помощи диэтилдитиокарбамата (ДЭДТК) натрия.

Как видно из рис. 26, при инкубации гомогенатов сердец интактных кроликов в течение 80 мин достоверного изменения активности СОД не происходит. Помещение гомогенатов на этот же период времени в барокамеру при 6 ата O2 приводит к незначительному снижению активности фермента, недостоверно отличающемуся от контроля. Лишь по истечении 2 ч инкубации гомогенатов при 6 ата наблюдалось угнетение активности СОД на 25%. Одновременно с этим экспозиция гомогенизированной ткани миокарда в барокамере сопровождалась значительным снижением ее устойчивости к Fе2+-индуцируемому ПОЛ, что выражалось в двухкратном по сравнению с контролем (гомогенатом, инкубировавшимся в обычных условиях) увеличении содержания малонового диальдегида после добавления FeSO4 (рис. 27).

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

То, что между уровнем активности СОД и устойчивостью гомогенатов к ПОЛ, индуцируемому железом, существует определенная зависимость, следует из проведенных нами дальнейших исследований, по ходу которых инкубацию ткани миокарда проводили на фоне измененной активности фермента. Добавление в инкубационную среду ДЭДТК в концентрации 10в-4 M вызывало подавление активности СОД, достигавшее своего максимума через 40 мин от начала инкубации и сохранявшееся в течение всего периода наблюдения (рис. 26). При инкубации гомогенатов миокарда в барокамере при 6 ата степень угнетения активности СОД под действием ДЭДТК была примерно такой же, как и в гомогенатах, инкубировавшихся в присутствии ДЭДТК в обычных условиях (рис. 26). При этом несколько неожиданным на первый взгляд оказалось, что наличие ДЭДТК в гомогенате приводило к заметному падению уровня индуцированного ПОЛ как в обычных условиях, так и в гипербарической кислородной среде (рис. 27). По всей видимости, это могло быть связано с неспецифическим действием ДЭДТК, являющегося хелатором двухвалентных катионов. Это обстоятельство, возможно, способствовало в данных условиях подавлению реакций ПОЛ, зависимых от ионов двухвалентного железа — мощного катализатора про-цесов, ведущих к активации ПОЛ.

На следующем этапе мы исследовали прямое влияние ГБО на устойчивость гомогенатов к Fе3+-индуцированному ПОЛ в зависимости от величины активности СОД, концентрацию которой в гомогенатах увеличивали добавлением экзогенного фермента в инкубационную среду. При этом оказалось, что эффект СОД на ПОЛ был неоднозначен и зависел от ее концентрации. СОД, добавлявшаяся в количестве 55 мкг к гомогенатам, инкубировавшимся в обычных условиях и при 6 ата кислорода, увеличивала устойчивость ткани к ПОЛ соответственно в 1,7 и 2 раза. Напротив, добавление избытка СОД (550 мкг) снижало устойчивость гомогенатов к ПОЛ в 1,2 раза независимо от того, выдерживались ли ткани в обычной или гипербарической кислородной среде (рис. 28).

Учитывая, что устойчивость ткани миокарда к ПОЛ, определявшаяся данной методикой, помимо прочих факторов, зависит от содержания в среде H2O2, мы предприняли попытку модифицировать эффект избыточной концентрации СОД (он проявляется увеличением продукции H2O2) с помощью каталазы. При рассмотрении результатов этих опытов необходимо, с нашей точки зрения, обратить внимание на три момента. Во-первых, в небольшой дозе (55 мкг) сама по себе каталаза, как и СОД, оказывала защитное действие, повышая устойчивость гомогенатов сердца к ПОЛ. Во-вторых, увеличение на один порядок концентрации каталазы, добавлявшейся к гомогенатам, сопровождалось снижением ее защитного эффекта. В-третьих, сочетанное применение СОД и каталазы в больших дозах не приводило к снижению устойчивости гомогенатов миокарда к ПОЛ, как это наблюдалось при использовании избытка СОД, а, напротив, несколько повышало устойчивость ткани к ПОЛ (рис. 28). Тем самым каталаза устраняла «парадоксальный» эффект избытка СОД. Особенно наглядно защитное действие каталазы проявлялось при экспозиции гомогенатов в условиях ГБО.

При анализе результатов этих опытов следует принимать во внимание определенные взаимоотношения, существующие между концентрацией O2, H2O2 в ткани миокарда и активностью СОД и каталазы, а также устойчивость гомогенатов к ПОЛ. Так, показано, что O2 ингибирует каталазу, а избыток H2O2 подавляет активность СОД.

При снижении активности СОД в гомогенатах, имевшем место при действии ГБО 6 ата, происходит, по-видимому, с одной стороны, уменьшение образования H2O2, а с другой — накопление

O2, являющегося восстановителем железа и ингибитором ката-лазы. Напротив, повышение активности СОД выше определенного уровня уменьшает количество восстановленного железа, но резко повышает выработку H2O2. Можно думать поэтому, что в экспериментах с гомогенатами ткани как дефицит, так и избыток активности СОД ведут к активации реакций ПОЛ и как следствие этого — к снижению устойчивости гомогенатов к ПОЛ. Это тем более вероятно, что в используемой нами методике ПОЛ стимулировалась добавлением в гомогенат железа.

В целом приведенные результаты свидетельствуют о том, что прямое действие ГБО при 6 ата на миокардиальную ткань in vitro имеет своим следствием резкое снижение ее резистентности к ПОЛ. По всей вероятности, это снижение обусловлено усилением под влиянием ГБО генерации активных форм кислорода (в частности, O2 и H2O2), поскольку СОД и каталаза в оптимальных концентрациях повышали антиоксидантные свойства гомогенатов сердца и, следовательно, их способность противостоять ПОЛ. Из этого следует, что как повышение, так и уменьшение стационарной концентрации O2, вызванные изменением активности СОД, нарушая сложившееся в норме динамическое равновесие между про- и антиоксидантными механизмами, снижают устойчивость ткани в ПОЛ.

Аналогичная особенность влияния изменения концентрации супероксидного аниона-радикала на интенсивность ПОЛ выявлена нами и в опытах, проведенных в условиях гипероксии на изолированном сердце и сердце in vivo, при сопоставлении активности кислородозависимых свободнорадикальных процессов и сократительной функции миокарда.

Одной из информативных моделей, используемой для изучения влияния острой гипоксии и последующей реоксигенации на функцию сердца и состояние кислородзависимых процессов, является модель изолированного перфузируемого сердца. Было показано, что при достаточно продолжительной гипоксии миокарда реоксигенация не только не устраняет, а, наоборот, даже усугубляет возникшие при гипоксии повреждения кардиомиоцитов. Это проявляется увеличенным освобождением в перфузат ферментов креатинфосфокиназы, лактатдегидрогеназы, а также контрактурой миофибрйлл и разрушением митохондрий, саркоплазматического ретикулума и сарколеммы клеток миокарда. «Реоксигенационный синдром» может составлять основу тяжелых повреждений сердечной мышцы, возникающих после реперфузии ишемизированных участков сердечной мышцы, например, после длительных операций на открытом сердце.

Исследования, проведенные в последние годы, значительно приблизили нас к пониманию механизмов развития реоксигенационного повреждения сердца. Оказалось, что сущность данного явления состоит в резкой активации свободнорадикальных процессов при быстром и многократном повышении уровня рO2 в клетках, длительно находившихся до этого в состоянии гипоксии. Возникновение дефицита кислорода в клетках приводит к ряду изменений, имеющих прямое отношение к продукции свободнорадикальных форм кислорода и последующей активации ПОЛ. Важнейшими из этих изменений являются накопление в ткани восстановленных переносчиков дыхательной цепи (доноров электронов), снижение активности антиоксидантных ферментов и низкомолекулярных антиоксидантных соединений (в частности, глутатиона), а также аккумуляция в клетках прооксидантов и активаторов ПОЛ (металлов переменной валентности, катехоламинов, свободных жирных кислот). Генерация активных форм кислорода и интенсивность ПОЛ при гипоксии в определенной степени лимитируются дефицитом молекулярного кислорода. Однако следующая за гипоксией реоксигенация создает исключительно благоприятные условия для реализации усиленной продукции свободных радикалов кислорода и максимальной активации ПОЛ, что влечет за собой нарушение структуры и функции субклеточных и клеточных мембран, возникновение избытка Ca2+ в клетке, развитие контрактуры и необратимых повреждений кардиомиоцитов. Вполне понятным в связи с этим становится тот факт, что антиоксиданты (альфа-токоферол, дибунол) обладают высокой эффективностью в защите миокарда от рсоксигенационных повреждений. Ингибируя ПОЛ, антиоксиданты полностью предотвращают реоксигенационную депрессию сократительной функции сердца, обеспечивают более быстрое ее восстановление во время реоксигенации, снижают освобождение сердцем креатинфосфокиназы.

Эксперименты, выполненные на изолированных сердцах крыс, проводились по следующей схеме. Сердца, извлеченные из наркотизированных животных, быстро помещали в охлажденную перфузионную жидкость. После удаления правого предсердия в полость левого желудочка вводили латексный баллончик, заполненный жидкостью с постоянным объемом. Изменения давления в этом баллончике, происходящие при сокращении желудочка, регистрировали с помощью электроманометра на аппарате Мингограф-82. По регистрируемым кривым рассчитывали развиваемое и диастолическое давление, а также скорость сокращения и расслабления, на основании которых судили о сократительной функции сердца в изоволюмических условиях. После разрушения сино-аурикулярного узла сердца постоянно стимулировали надпороговыми импульсами с частотой 120 в 1 мин с помощью электростимулятора ЭСЛ-1. Перфузию сердец осуществляли по Лангендорфу раствором Кребса—Хензелейта при температуре 37°. Перфузионную жидкость оксигенировали газовой смесью, содержащей 95%-ный 02+5%-ный CO2. После предварительной перфузии в условиях нормальной оксигенации оксигенированный и содержащий глюкозу раствор Кребса—Хензелейта заменяли раствором, не содержащим глюкозу и неоксигенируемым. Гипоксическая перфузия продолжалась 20 мин, после чего проводили реоксигенацию. В оксигенируемом перфузионном растворе рО2 составляло в среднем 600, а в гипоксическом растворе — 160 мм рт. ст.

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

Как видно из рис. 29, в аэробных условиях введение в перфузионную жидкость антиоксидантных ферментов или ДЭДТК оказывает определенное влияние на развиваемое давление в левом желудочке изолированного сердца. Добавление ДЭДТК в дозе 70 мг/л (конечная концентрация в растворе 0,4 М) вызывает достоверное снижение развиваемого давления на 15%. Если подобная реакция сократительной функции сердца на действие ингибитора одного из главных антиоксидантных ферментов представляется вполне понятной, то несколько неожиданными на первый взгляд оказались результаты опытов с введением СОД. Добавление препарата СОД в раствор Кребса—Хензелейта в дозе 1 мг/л (конечная концентрация 3*10в-5 М) также вызывает заметное снижение развиваемого давления (на 37% по сравнению с контролем) на 20-й мин перфузии. Если через 5 мин после введения СОД в перфузионный раствор вводили каталазу в той же, что и СОД, дозе (конечная концентрация 4*10в-6 М), то к 20-й мин перфузии депрессия развиваемого давления была менее выраженной. Одновременное введение каталазы совместно с СОД оказывало еще больший защитный эффект в отношении кардиодепрессивного действия СОД. Меньшие дозы совместно вводимых в раствор антиоксидантных ферментов не оказывали существенного влияния на развиваемое давление в левом желудочке в течение 20 мин перфузии.

При объяснении отмеченного выше эффекта СОД следует принимать во внимание следующие обстоятельства. Во-первых, в нормоксическом сердце создавался избыток СОД-активности.

Во-вторых, если учесть, что молекулярная масса СОД составляет как минимум 33 000, а каталазы 180 000 Д, то становится очевидным, что проникновение молекул этих ферментов из внутрисосудистого пространства в ткань сопряжено со значительными затруднениями. Ho если СОД все-таки в какой-то степени способна проникать через сосудистую стенку в интерстициальное пространство, то для каталазы подобная возможность резко ограничена. Отсюда следует, что содержание СОД в ткани будет значительно преобладать над содержанием каталазы. В этих условиях избыток СОД в сердце может способствовать образованию постепенно накапливающегося избыточного количества H2O2, приводящего к прогрессивному снижению сократительной функции сердца. Последнее может быть объяснено тем, что при увеличении в ткани уровня H2O2 может увеличиваться образование нысокотоксичного радикала ОН-. Поскольку каталаза не проникает через сосудистую стенку, то она полностью не может предотвратить эффект СОД и ее защитное действие ограничено сосудистой стенкой.

Введение ДЭДТК и антиоксидантных ферментов во время гипоксии и последующей реоксигенации изолированного перфузируемого сердца также приводило к существенному изменению динамики его сократительной функции по сравнению с контролем (табл. 3).

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

Во время гипоксической пробы через 1 мин после замены постоянно оксигенируемого перфузионного раствора на гипоксический развиваемое давление в левом желудочке снижалось на 45%, через 5 мин — на 60%, оставаясь в дальнейшем на этом уровне в течение всего периода гипоксии. Аналогичным образом уменьшались скорости сокращения и расслабления левого желудочка, достигая к 20-й мин гипоксии уровня, меньшего, чем в контроле, соответственно в 3 и 4 раза. Диастолическое давление также начинало повышаться сразу после развития гипоксии, затем продолжало постепенно возрастать, превышая к 20-й мин исходный уровень почти в 10 раз.

Введение перед гипоксической пробой ДЭДТК в концентрации 5,5*10в-2 M еще больше ухудшало сократительную функцию сердца, сниженную в период гипоксии. Это проявлялось в более выраженном по сравнению с контролем уменьшении скорости сокращения и расслабления, а также развиваемого давления в левом желудочке (рис. 30, табл. 3), хотя диастолическое давление при этом существенно не менялось.

СОД, добавлявшаяся в перфузионную жидкость в дозе 1,8*10в-5 М, заметно не влияла на динамику изучаемых параметров контрактильной активности миокарда во время гипоксии. Исключение составляло лишь диастолическое давление в левом желудочке, степень повышения которого была значительно менее выраженной. Если СОД вводили вместе с каталазой (2,4*10в-6 М), то к окончанию периода гипоксии скорости сокращения, расслабления и развиваемое давление в левом желудочке были значительно выше, а диастолическое давление — ниже, чем в контроле.

Реоксигенация контрольного сердца, достигавшаяся заменой гипоксического раствора на оксигенируемый (рО2=600 мм рт. ст.), приводила к постепенному восстановлению показателей сократительной функции сердца, сниженной в условиях гипоксии. Однако к 20-й мин реоксигенации полного восстановления этих показателей не наблюдалось (рис. 30).

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

При реоксигенации сердца, предварительно перфузировавшегося с ДЭДТК как во время гипоксии, так и при реоксигенации, восстановление развиваемого давления, скорости сокращения и расслабления резко ухудшалось. Диастолическое давление оставалось практически на таком же высоком уровне, какого оно достигало к 20-й мин периода гипоксии.

Из табл. 3 и рис. 30 видно, что продолжение перфузии с СОД в период реоксигенации значительно ускоряет, в отличие от ДЭДТК, восстановление сниженных при гипоксии основных параметров сокращения и расслабления левого желудочка. При этом обращает на себя внимание высокая эффективность СОД на самых ранних этапах постгипоксической реоксигенации, в частности, уже на 1-й мин развиваемое давление и скорость его нарастания были в 2 раза выше, а диастолическое давление, характеризующее степень контрактуры миокарда, в 2 раза ниже, чем при перфузии сердца только одним буферным раствором (контроль). На поздних этапах реоксигенации (через 15—20 мин от ее начала) показатели, характеризующие процесс сокращения и расслабления сердечной мышцы, при перфузии с СОД возвращались к контрольному уровню. Если перфузию с СОД (1,8*10в-5 М) проводили только во время реоксигенации, то это также способствовало более быстрому и более выраженному, чем в контроле, восстановлению сократительной функции и ликвидации гипоксической контрактуры сердца. Добавление к СОД каталазы также приводило к значительному улучшению сократительной функции сердца и устранению его гипоксической контрактуры не только на ранних, но и на поздних этапах реоксигенации (табл. 4).

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

Следует отметить, что только при перфузии с ДЭДТК к 20-й мин реоксигенации наблюдалось снижение активности миокардиальной СОД и уменьшение устойчивости ткани сердца к индуцированному ПОЛ. При всех других вариантах перфузии эти показатели состояния свободнорадикальных кислородзависимых процессов оставались в пределах контрольного уровня.

Прежде чем перейти к обсуждению приведенных выше данных, целесообразно рассмотреть результаты, полученные при изучении реакции сердца на постгипоксическую реоксигенацию в условиях целостного организма. При этом в опытах in vivo, как и в экспериментах на изолированном сердце, роль оксигенных радикалов в формировании этой реакции выявлялась также с помощью антиоксидантных ферментов (СОД и каталазы) и блокатора СОД препарата ДЭДТК.

Схема постановки опытов сводилась к следующему: у наркотизированных гексеналом животных (кроликов) при помощи катетера, вводимого в полость левого желудочка через его верхушку, электроманометрически регистрировали давление, а с помощью электромагнитного флоуметра «РКЭ-1» — кровоток в аорте. Кривые давления в левом желудочке, АД в сонной артерии и кровотока в аорте, записанные на полиграфе «Минго-граф-82», автоматически обрабатывались на ЭВМ, в результате чего получали следующие показатели: частоту сердечных сокращений, конечное диастолическое и общее давление в левом желудочке, скорость нарастания и скорость снижения в нем давления, характеризующие соответственно скорость сокращения и расслабления, а также ударный и минутный выбросы сердца и общее периферическое сосудистое сопротивление. Развиваемое давление рассчитывали как разность между общим и конечным диастолическим давлением. После стабилизации параметров гемодинамики животным внутривенно вводили препарат СОД (активность 3000 ед/мг белка) в дозе 1 мг/кг, СОД + каталаза (активность 3000 ед/мг белка) по 1 мг/кг каждого препарата или ДЭДТК (0,5 г/кг). Контрольным животным внутривенно вводили физиологический раствор в том же объеме, что и в опытных сериях. Через 10 мин после введения препаратов управляемое дыхание останавливали на 5 мин, после чего проводили реоксигенацию 100%-ным кислородом.

Пятиминутная гипоксия сопровождалась выраженным снижением всех параметров сократительной и насосной функции сердца, причем особенно заметным было уменьшение скорости сокращения и расслабления, а также минутного выброса сердца. Последующая реоксигенация приводила к постепенному восстановлению функции сердца, однако это восстановление на 20-й мин реоксигенации было неполным (табл. 5). Как видно из табл. 5, предварительное введение СОД частично предупреждало развитие депрессии сократительной и насосной функции сердца во время гипоксии. Повышение общего периферического сосудистого сопротивления при этом также было менее выраженным, чем в контроле. У кроликов, получавших СОД, в период реоксигенации отмечалось более раннее и более полноценное, чем в контроле, восстановление показателей механической функции сердечной мышцы. Обращает особое внимание резкое возрастание скорости сокращения сердца на 1-й мин реоксигенации, превышавшее контрольный уровень в 1,6 раза.

Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика
Кислородзависимые свободнорадикальные процессы в миокарде и кардиодинамика

Совместное введение СОД и каталазы перед гипоксией также частично предотвращало гипоксическую депрессию сократительной и насосной функции сердечной мышцы. Это особенно заметно проявлялось на ранних этапах гипоксии (1-я мин) и было менее выраженным на 5-й мин остановки дыхания. Сочетанное применение СОД и каталазы, как и введение одной СОД, оказывало благоприятное влияние на восстановление функциональной способности миокарда в период постгипоксической реоксигенации. Действие СОД совместно с каталазой было более пролонгированным и сохранялось в течение всего наблюдаемого периода реоксигенации (20 мин), что, в частности, выражалось в стабильно увеличенной по сравнению с контролем скорости сокращения и расслабления левого желудочка.

И, наконец, введение ДЭДТК также оказалось далеко не безразличным для динамики функциональной активности сердца во время проведения гипоксической пробы и последующей реоксигенации. У животных, получавших ДЭДТК, развиваемое давление в период гипоксии, а также развиваемое давление и скорость расслабления сердца в период реоксигенации находились на значительно более низком уровне, чем в контроле. То обстоятельство, что под действием ДЭДТК происходило усиление насосной функции как во время гипоксии, так и в период реоксигенации, не противоречит угнетающему эффекту препарата на сократительную функцию сердца, поскольку увеличение ударного и минутного выброса было, вероятнее всего, связано с выраженным снижением общего периферического сопротивления, являющегося, по всей видимости, одним из неспецифических проявлений действия ДЭДТК, на тонус периферических сосудов.

Следует упомянуть также о том, что после введения ДЭДТК кроликам, подвергавшимся гипоксии и реоксигенации, наблюдалось достоверное снижение активности СОД в сердце с 4,4 до 3,4 ед/мг белка. Препараты СОД и СОД в сочетании с каталазой, вводимые экзогенно, не влияли на уровень активности эндогенного миокардиального фермента. При этом ни один из вводимых животным препаратов (ДЭДТК, СОД или СОД + каталаза) существенно не изменял устойчивости ткани миокарда к индуцируемому железом ПОЛ по сравнению с контролем — животными, получавшими перед гипоксической пробой только физиологический раствор.

Оценивая результаты экспериментов с острой постгипоксической гипероксией, выполненных на изолированном перфузируемом сердце и в целостном организме, следует отметить их принципиальное сходство, заключающееся в том, что подавление активности СОД в сердце приводило к заметному ухудшению, а введение избытка СОД в перфузионную жидкость или организм — к выраженному улучшению контрактильной активности миокарда. Наиболее отчетливо эти эффекты проявлялись во время резкого усиления оксигенации сердца, наступающего вслед за периодом гипоксии.

В целом данные, полученные в этих опытах, показывают, что резкое усиление продукции свободных радикалов кислорода (в частности, O2) в ситуации, при которой способность антиоксидантных ферментов «обезвреживать» эти радикалы оказывается сниженной, приводит в итоге к значительному угнетению сократительной способности сердечной мышцы.

В механизме депрессии сократительной функции сердца при постгипоксической реоксигенации, как уже упоминалось выше, важнейшую роль играют активированные формы кислорода. Падение в тканях концентрации конечного акцептора электронов — кислорода при гипоксии ведет к блокаде электронтранспортной цепи и увеличению содержания восстановленных переносчиков — НАД*Н, НАДФ*Н, ФАД*Н2, KoQ, продуктов гидролиза АТФ (в частности, гипоксантина), благоприятствующих одновалентному восстановлению молекулярного кислорода в супероксид. При реоксигенации эти, развивающиеся е
x
Для удобства пользования сайтом используются Cookies.
This website uses Cookies to ensure you get the best experience on our website. Ознакомлен(а) / OK