A translational model of chronic heart failure in rats
Authors: Крыжановский С.А. , Цорин И.Б. , Ионова Е.О. , Столярук В.Н. , Вититнова М.Б. , Барчуков В.В. , Мирошкина И.А. , Сорокина А.В. , Кожевникова Л.М. , Дурнев А.Д. 
Published: December 2020

Цель исследования - разработка трансляционной модели хронической сердечной недостаточности (ХСН) у крыс, позволяющей, с одной стороны, изучить тонкие механизмы, лежащие в основе данной патологии, а с другой стороны, выявить новые биомишени для поиска и изучения механизма действия инновационных лекарственных средств. Методика. Использован комплекс эхокардиографических, морфологических, биохимических и молекулярно-биологических исследований, позволяющий оценивать и дифференцировать этапы формирования ХСН. Результаты. Динамические эхокардиографические исследования показали, что ХСН формируется через 90 дней после воспроизведения переднего трансмурального инфаркта миокарда. К этому времени у животных основной группы отмечается статистически значимое по сравнению со 2-ми сут. после воспроизведения экспериментального инфаркта миокарда снижение ФВ левого желудочка сердца (соответственно 55,9 ± 1,4 и 63,9 ± 1,6%, р = 0,0008). Снижение насосной функции сердца (на 13% по сравнению со 2-ми сут. после операции и на ~40% по сравнению с интактными животными) сопровождается увеличением КСР и КДР (соответственно с 2,49 ± 0,08 до 3,91 ± 0,17 мм, р = 0,0002, и с 3,56 ± 0,11 до 5,20 ± 0,19 мм, р = 0,0001), то есть к этому сроку развивается сердечная недостаточность. Результаты эхокардиографических исследований подтверждены данными морфометрии миокарда, продемонстрировавшими дилатацию правого и левого желудочков сердца. Параллельно проведенные гистологические исследования свидетельствуют о наличии патогномоничных для данной патологии изменений миокарда (постинфарктный кардиосклероз, компенсаторная гипертрофия кардиомиоцитов, очаги исчезновения поперечной исчерченности мышечных волокон и т.д.) и признаков венозного застоя в легких и печени. Биохимические исследования выявили значимое увеличение концентрации в плазме крови биохимического маркера ХСН - мозгового натрийуретического пептида. Данные молекулярно-биологических исследований позволяют говорить о наличии гиперактивности ренин-ангиотензин-альдостероновой и симпатоадреналовой систем, играющих ключевую роль в патогенезе ХСН. Заключение. Разработана трансляционная модель ХСН у крыс, воспроизводящая основные клинико-диагностические критерии этого заболевания. Показано наличие корреляции между морфометрическими, гистологическими, биохимическими и молекулярными маркерами прогрессирующей ХСН и эхокардиографическими диагностическими признаками, что позволяет использовать неинвазивный метод эхокардиографии, характеризующий состояние внутрисердечной гемодинамики, в качестве основного критерия оценки наличия/отсутствия данной патологии.

Aim. Development of a translational model for chronic heart failure (CHF) in rats to identify new biotargets for finding and studying mechanisms of innovative drug effect in this disease. Methods. A set of echocardiographic, morphological, biochemical, and molecular methods was used to evaluate and differentiate stages of CHF development. Results. Dynamic echocardiographic studies showed that CHF developed in 90 days after anterior transmural myocardial infarction. By that time, left ventricular ejection fraction was significantly decreased in animals of the main group compared with rats studied on day 2 after experimental myocardial infarction (55.9 ± 1.4% vs . 63.9 ± 1.6%, respectively, p<0.0008). The decrease in heart’s pumping function (by 13% compared with day 2 after infarction and by approximately 40% compared to intact animals) was associated with increased ESD and EDD (from 2.49 ± 0.08 to 3.91 ± 0.17 mm, p = 0.0002, and from 3.56 ± 0.11 to 5.20 ± 0.19 mm, respectively, p = 0.0001); therefore, heart failure developed by that time. The results of echocardiographic studies were confirmed by myocardial morphometry, which demonstrated dilatation of both right and left ventricles. Paralleled histological studies indicated presence of the changes pathognomonic for this myocardial pathology (postinfarction cardiosclerosis, compensatory hypertrophy of cardiomyocytes, foci of disappeared transverse striation of muscle fibers, etc.) and signs of venous congestion in lungs and liver. Biochemical studies demonstrated a significant increase in plasma concentration of brain natriuretic peptide, a biochemical marker of CHF. Results of molecular studies suggested hyperactivity of the renin-angiotensin-aldosterone and sympathoadrenal systems, which play a key role in the pathogenesis of CHF. Conclusions. A translational model of CHF in rats was developed, which reproduced major clinical and diagnostic criteria for this disease. Morphometric, histological, biochemical, and molecular markers for progressive CHF were correlated with echocardiographic diagnostic signs, which allows using this echocardiographic, noninvasive method characterizing the intracardiac hemodynamics as a major criterion for the presence / absence of this pathology.