Анализ динамики некоторых временных показателей вариабельности сердечного ритма крыс при воздействии различных доз полихлорированных бифенилов

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 615.9: 547.562.33:616.12-008.3]-092.9

БКК 52.5+52.84

Великомолова Юлия Борисовна

соискатель г. Уфа

Velikomolova Yuliya Borisovna

Aspirant Ufa

Каюмова Алия Фаритовна

доктор медицинских наук г. Уфа

Kayumova Aliya Faritovna

Doctor of Medical Science Ufa

Анализ динамики некоторых временных показателей вариабельности сердечного ритма крыс при воздействии различных доз полихлорированных бифенилов Analysis of Trend Time Parameters of Rat's Heart Rate Variability at Influence of Various Doses of Polychlorinated Biphenyls

В данной статье рассмотрено влияние различных доз полихлорированных бифенилов на динамику некоторых временных параметров вариабельности сердечного ритма крыс в подостром периоде, а также в течение восстановительного периода после прекращения поступления ПХБ в организм экспериментальных животных.

The influence of various doses ofpolychlorinated biphenyls (PCB) on the trend of some time parameters of rat's heart rate variability by subacute intoxication and during the reparative period after the cessation of PCBs injection given to laboratory animals have been examined in this article.

Ключевые слова: полихлорированные бифенилы (ПХБ), вариабельность сердечного ритма (ВСР).

Key words: polychlorinated biphenyls (PCB), heart rate variability.

Процессы адаптации являются одним из фундаментальных свойств живого организма. Их сущность заключается в самосохранении функционального состояния биосистемы (ее гомеостаза) в неадекватных условиях среды за счет перестройки взаимодействия уровней информации, функции и структуры. При этом наиболее важную роль в обеспечении гомеостаза играет вегетативная нервная система. Данные об активности симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы позволяют судить о механизмах реакции организма на то или иное воздействие. Влияние вегетативной нервной системы (ВНС) на ритмическую деятельность сердца принято называть модулирующим. Функционирование подобной системы контроля частоты сердечных сокращений (ЧСС) обусловливает изменчивость RR-интервала, которая может быть эффективно исследована оценкой частотного спектра вариабельности сердечного ритма [2, 4, 5]. Вариабельность параметров системной гемодинамики отражает активность многих регуляторных систем. В клинических исследованиях установлено, что самые разные патологические процессы сопровождаются уменьшением вариабельности сердечного ритма (ВСР), вследствие чего данный показатель является важным диагностическим признаком развития болезни. Тесная связь между ВРС и патологией установлена и на животных. Так, например, у крыс при инфаркте миокарда вариабельность сердечного ритма значительно уменьшается, а между величиной ВРС и уязвимостью к аритмиям существует тесная отрицательная корреляция [1]. В то же время, особенности взаимосвязи между уровнем вариабельности сердечного ритма и действием повреждающих факторов окружающей среды мало изучены.

Одним из опаснейших факторов окружающей среды являются ксенобиотики, циркулирующие и накапливающиеся в биосфере. К одним из химических веществ, являющимися стойкими органическими загрязнителями, относится группа полихлорированных бифенилов.

При воздействии ПХБ на животных и человека возникают нарушения функции печени, поражение центральной нервной системы, гиперкератоз, пигментация кожи. Также выявлены при экспериментальном изучении неопластические, тератогенные и эмбриотоксические, мутагенные и иммунодепрессив-ные эффекты ПХБ [3]. Однако в доступной нам литературе мы не обнаружили сведений о влиянии ПХБ на функциональное состояние сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем.

Целью данного исследования было выявление закономерностей изменений различных временных показателей вариабельности сердечного ритма крыс при воздействии различных доз в подостром периоде, а также в течение восстановительного периода после прекращения поступления ПХБ в организм животных.

Материалы и методы исследования.

Исследование проводилось на 40 самцах белых беспородных крыс массой 150-200 г. Экспериментальным животным вводили коммерческую смесь «совол», разведенную в подсолнечном масле. Сроки введения препарата составили 28 дней. В зависимости от дозы введенного «совола», животные подразделялись на три группы: 1-я группа - доза вводимого препарата составила 1/40 ЛД50, 2-я группа - 1/20 ЛД50, 3-я группа - 1/2 ЛД50, 4-я группа являлась контрольной.

Время экспозиции для каждой экспериментальной группы животных составило - 1 сутки, 3-, 7-, 9-, 11-, 14-, 16-, 18-, 21-, 25-, 28-е сутки, а также в течение ближайшего времени после прекращения поступления «совола» в организм животного с 29 по 59 сутки: 29-, 31-, 33-, 35-, 38-, 40-, 43-, 45-, 48-, 50-, 52-, 55-, 57-, 59-е сутки. Электрокардиограмма снималась два раза в день в утреннее и вечернее время, после чего проводился временной анализ вариабельности сердечного ритма. Исследование показателей у контрольной группы животных также проводили в течение 58 дней, соответственно времени экспозиции экспериментальных групп крыс.

В своих исследованиях мы использовали временной анализ вариабельно-

сти ритма сердца, а именно, рассчитывали два параметра: mean RR, мс - среднюю продолжительность интервала RR и SDDN (standart deviation), мс - стандартное отклонение интервала RR, отражающего общий тонус вегетативной нервной системы.

Достоверность различий средних величин оценивали по критерию Стью-дента (t).

Результаты и обсуждение.

Если характеризовать динамику средних значений в экспериментальных группах с утра, то, как видно из таблицы 1, наиболее значимые изменения средних значений, а именно увеличение RR-интервалов, происходило в группе животных, получавших ПХБ в дозе 1/2ЛД50, так, достоверное увеличение (при а=0,05) данного показателя наблюдалось на 1-е (165,9±18,1 мс), 29-е (161,5±19,9 мс), 33-и (160,0±17,7 мс), 41-е (170,1±12,5 мс), 43-е (163,7±11,6 мс), 48-е (182,0±18,3 мс), 50-е (175,5±25,4 мс), 55-е (171±16,4 мс) и 59-е (170,1±14,5 мс) сутки эксперимента. В группе животных, получавших ПХБ в дозе 1/20 ЛД50, достоверные изменения средней величины RR-интервала происходили на 7-е (140,7±1,2), 9-е (149,2±2,2), 33-и (160,0±17,7), 41-е (170,1±12,5), 46-е (163,5±14,8) сутки эксперимента (при p<0,05). В группе животных, получавших ПХБ в дозе 1/40 ЛД50, достоверные изменения средних показателей наблюдались на 33-и и 39-е сутки (165,5±15,5 и 157,4±13,7 соответственно), то есть уже в восстановительном периоде (p<0,05).

Анализ полученных результатов по средним значениям в вечернее время показал (табл. 2), что наиболее значимые изменения происходили в группе животных, получавших токсикант в дозе 1/20 ЛД50, так, достоверные изменения средней величины RR-интервала в данной группе происходили на 1-е сутки (142,2±0,9 мс), 18-е (157,9±1,6 мс), 21-е (142,2±1,5 мс), 25-е (151,3±5,2 мс), 28-е сутки (153,6±1,3 мс) подострого периода, а также на 29-е (175,9±1,3 мс), 33-и (160,3±3,1 мс), 36-е (158,1±1,6 мс), 39-е (156,1±3,2 мс), 41-е (158,0±1,0 мс), 43-е (160,6±1,3 мс), 46-е (168,6±1,8 мс), 55-е (160,4±8,4 мс) и 59-е (159,9±1,6 мс) сутки восстановительного периода. В группе животных, получавших максималь-

Таблица 1.

Показатели средних значений ЯЯ-интервалов в подостром и восстановительном периоде в утреннее время

сутки 1/40ЛД50 1/20ЛД50 1/2ЛД50 контроль

0 132,2±5,8 129,5±10,7 136,1±9,5 130,8±6,3

1 124,8±8,1 145,5±1,4 165,9±18,1 135,2±6,4

3 134,9±13,1 144,1±1,7 150,2±9,3 134,2±6,7

7 140,1±7,9 140,7±1,2 136,7±9,1 129,9±8,3

о 9 136,2±13,5 149,2±2,2 138,8±9,5 128,3±7,3

о. <и 11 137,8±20,9 131,9±1,1 136,8±14,5 127,1±6,4

с > Я о. ь 14 141,4±5,8 130,0±0,6 155,5±19,1 127,5±9,4

16 134,2±11,9 128,4±1,0 153,5±18,5 126,6±6,1

и е « 18 146,8±20,5 131,5±0,9 133,2±9,1 135,7±12,3

С 21 142,2±12,0 130,6±0,8 160,0±22,3 145,5±16,4

23 139,9±8,5 133,0±0,8 158,9±13,4 142,6±5,9

25 143,4±13,1 138,9±1,0 152,4±15,6 135,1±8,0

28 133,9±22,1 133,6±0,6 157,0±18,9 130,0±4,0

29 127,3±7,4 138,0±0,9 161,5±19,9 129,8±9,6

31 150,4±17,8 131,4±0,6 149,2±10,2 126,1±9,3

33 165,5±15,0 148,0±1,3 160,0±17,7 125,9±9,0

§ в 36 151,6±11,8 138,3±0,8 159,2±13,9 132, 2±8,5

а а> в 39 157,7±13,7 148,3±1,2 153,7±19,6 131,2±8,5

« 3 41 152,8±45,9 153,6±1,4 170,1±12,5 129,7±10,7

я л ч 43 155,9±13,2 146,4±1,1 163,7±11,6 130,0±И,9

щ н я 46 153, 1±15,3 161,0±2,2 163,5±14,8 130,4±11,1

Й о я 48 143,1±12,0 137,1±1,1 182,0±18,3 127,5±Ю,9

я 50 141,6±16,7 138,2±1,4 175,5±25,4 124,9±9,3

и о со 53 141,3±7,2 139,1±1,5 150,9±15,4 128,2±8,5

55 157,5±18,9 180,9±3,0 171,5±16,4 130,8±5,6

57 152,4±20,3 142,6±1,1 170,9±32,7 132,2±5,3

59 129,9±5,05 153,5±1,5 170,1±14,5 137,3±8,5

Таблица 1.

Показатели средних значений RR-интервалов в подостром и восстановительном периоде в утреннее время

сутки 1/40ЛД50 1/20ЛД50 1/2ЛД50 контроль

0 125,6±6,7 129,1±11,3 129,8±9,5 132,9±7,6

1 122,8±6,3 142,2±0,9 145,3±15,2 129,5±9,9

3 127,3±11,3 132,9±1,0 138,5±14,6 125,7±8,3

7 155,6±10,9 129,7±0,7 123,9±13,6 126,8±12,1

« о 9 119,2±7,9 132,7±0,8 126,8±12,8 124,1±8,7

в а. V 11 133,6±16,8 135,8±1,2 125,9±13,1 126,4±9,0

С « 3 е- 14 139,0±11,6 140,1 ±0,9 137,6±18,1 139,6±12,1

16 139,7±15,8 136,2±1,1 138,7±11,7 127,4±8,9

и о « 18 129,9±22,7 157,9±1,6 125,7±9,8 139,9±11,3

а 21 137,4±9,5 142,2±1,5 139,8±15,4 130,2±9,5

23 142,0±17,2 141,8±0,9 139,3±14,6 141,9±9,8

25 143,7±15,6 151,3±5,2 140,6±12,6 138,6±6,9

28 138,1±9,1 153,6±1,3 149,9±15,3 132,2±6,9

29 128,2±9,8 175,9±1,3 152,8±14, 9 128,0±10,7

31 184,5±17,8 143,1±0,9 139,0±12,4 125,9±11,4

33 140,6±21,4 160,3±3,1 158,9±15,3 123,3±10,2

п о в 36 142,5±10,2 158,1±1,6 151,2±12,6 142,2±9,7

а V П 39 141,4±10,1 156,1±3,2 148,1±16,7 132,7±12,7

« 3 41 147,8±9,6 158,0±1,0 157,6±10,9 131,3±17,1

к л н 43 155,3±48,9 160,6±1,3 159,1±14,1 124,9±11,9

46 140,8±11,3 168,6±1,8 155,4±17,8 124,5±10,4

« О я 48 150,3±22,0 140,8±1,7 167,5±16,5 125,1±10,1

я Б 50 143,9±23,6 139,6±1,3 157,3±15,3 128,6±11,2

о СО 53 168,0±61,2 146,9±1,4 142,1±13,0 129,2±12,2

55 139,5±12,3 160,4±8,4 161,5±19,6 130,0±9,8

57 146,6±39,7 147,3±1,8 150,9±10,1 131,2±10,9

59 132,4±7,8 159,9±1,6 160,9±16,7 136,3±12,2

ную дозу «совола» (1/2 ЛД50), достоверные изменения средних значений ЯЯ-интервалов в вечернее время наблюдалось лишь в восстановительном периоде: на 33-и сутки (158,9±15,3 мс) и на 48-е сутки эксперимента (167,5±16,5 мс). В группе животных, получавших малую дозу препарата (1/40 ЛД50), достоверные изменения происходили на 7-е сутки подострого периода, что составило 155,6±10,9 мс, и на 3-и сутки восстановительного периода (соответственно 31-е сутки эксперимента) - 184,5±17,8 мс.

Анализ динамики изменения средних значений ЯЯ-интервалов показал, что введение любой дозы «совола» вызывало усиление частоты колебаний средних показателей во всех экспериментальных группах, по сравнению с контрольной, с переходом на новый уровень в восстановительном периоде, как в утреннее, так и в вечернее время.

Анализ SDDN в утренние часы показал, что в 1-й экспериментальной группе (1/40 ЛД50) достоверные изменения происходили на 13-е сутки подострого периода, а также в восстановительном периоде на 29-й, 33-й, 43-й и 59-й день эксперимента. В группе животных, получавших ПХБ в дозе 1/20 ЛД50, SDDN достоверно был снижен с 1-го дня введения препарата на протяжении всего эксперимента. В 3-й экспериментальной группе достоверное изменение SDDN, по сравнению с контрольной группой крыс, наблюдалось на 1-е, 16-е, 29-е, 36-е, 41-е, 53-и и 59-е сутки эксперимента (рис. 1).

Анализ SDDN в вечернее время показал, что в 1-й экспериментальной группе (1/40 ЛД50) достоверные изменения происходили на 21-е сутки подострого периода, а также в восстановительном периоде, на 36-й, 45-й, 59-й день эксперимента. В группе животных, получавших ПХБ в дозе 1/20 ЛД50, SDDN вечером достоверно был снижен с 1-го дня затравки на протяжении всего эксперимента, за исключением 27-х и 57-х суток. В 3-й экспериментальной группе достоверного изменения SDDN, по сравнению с контрольной группой крыс, не наблюдалось (рис. 2).

25 20 15 10 5

0..........................

О <Ъ

Время эксперимента, сутки

—»—1/40 ЛД50.....................................1/20 ЛД50 —л - 1/2 ЛД50 х контроль

Рис. 1. Общая динамика SDDN в подостром и восстановительном периоде

в утренние часы

Рис. 2. Общая динамика SDDN в подостром и восстановительном периоде

в вечернее время.

Изменение биоэлектрической активности пейсмекерных клеток дают основание предполагать существование сложных взаимных влияний между симпатическим и парасимпатическим импульсно-медиаторным действием и медленной диастолической деполяризацией как на предимпульсный процесс, так на исходную поляризованность мембраны и другие параметры. В норме, действуя совместно с парасимпатической иннервацией, симпатические влияния утрачивают свою регулирующую специфичность, которая при раздельном раздражении проявляется в виде ускорения. Усиление хронотропных эффектов парасимпатического происхождения, возникающее при одновременной стимуляции симпатических и парасимпатических нервных путей, возможно, обуславливается тем, что по своему физиологическому значению и по отношению к ритмоген-ной функции пейсмекера симпатическая иннервация является адаптационно-трофической, аналогично ее действию на скелетную мускулатуру. Кроме того, некоторыми авторами при изучении вагосимпатического баланса путем оценки вариабельности сердечного ритма было установлено, что у крыс линии Вистар ритм сердца в покое контролируется преимущественно парасимпатической системой [4].

Как показали наши исследования, интоксикация разными дозами ПХБ приводит к нарушению вегетативного баланса, о чем свидетельствует изменение показателей вариабельности ритма сердца. Так, например, снижение уровня стандартного отклонения (SDDN) - интегрального показателя баланса двух частей вегетативной нервной системы - в утренние и вечерние часы в группе животных, получавших токсикант в дозе 1/20 ЛД50, и в подостром и в восстановительном периоде может свидетельствовать об ослаблении влияния парасимпатической нервной системы на процессы регуляции сердечного ритма и о повышении концентрации норадреналина в сердце, так как уровень стандартного отклонения отрицательно коррелирует с концентрацией норадреналина в сердце [6]. А скачкообразное повышение данного показателя в утренние часы восстановительного периода в группе крыс, получавших ПХБ в дозе 1/40 ЛД50, может отражать дезадаптационные процессы, происходящие в системе регуля-

ции сердечного ритма под влиянием малых доз токсиканта, которые характеризуются дизбалансом между симпатической и парасимпатической вегетативной нервной системой.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о дисрегуляторной и дизаптогенной активности полихлорированных бифенилов и способности инициировать формирование множества эффектов в системе регуляции деятельности сердца, даже при малых уровнях экспозиции токсиканта.

Библиографический список

1. Кириллина, Т. Н. Особенности нейровегетативной регуляции у крыс с разной устойчивостью к стрессу, оцениваемые по вариабельности параметров гемодинамики [Текст] / Т. Н. Кириллина, М. А. Усачева, Л. М. Белкина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2006. - Т. 142, № 10. - С. 376-381.

2. Киселев, А. Р. Оценка вегетативного управления сердцем на основе спектрального анализа вариабельности сердечного ритма [Текст] / А. Р. Киселев, В. Ф. Киричук, В. И. Гриднев, О. М. Колижирина // Физиология человека. - 2005. - Т. 31., № 6. - С. 37-43.

3. Худолей, В. В. Диоксиновая опасность в городе [Текст] / В. В. Худолей, Г. А. Ливанов, С. Е. Колбасов, К. Б. Фридман - СПб, 2000. - 173 с.

4. Akselrod, S. Components of heart rate variability [Text] / Akselrod S. // Heart rate variability. - N. Y. : Armonk., 1995. - P. 146-164.

5. Akselrod, S. D. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation : A quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control [Text] / S. D. Akselrod, D. Gordon, F. A. Ubel et al. // Science. - 1981. - Vol. 213., № 4503. - P. 220-222.

6. Tygesen, H. Heart rate variability measurement correlates with sympathetic nerve activity in congestive heart failure [Text] / H. Tygesen, G. Eisenhofer, M. Elam et al. // Eur. Heart J., 1997. - Vol. 18. - P. 592.

Bibliography

1. Kirillina, T. N. Peculiarities of neurovegetative control at rats with different stability on stress which estimate by variability of haemodynamic parameters [Text] / Т. N. Kirillina, М. А. Usacheva, L. M. Belkina // Byull. Exp. Of Biol. And Medicine. - 2006. - V. 142, № 10. - P. 376-381.

2. Kiselev, A. R. Vegetal heart monitoring estimation in terms of spectral analysis of heart rate variability [Text] / А. R. Kiselev, V. F. Kirichuk, V. I. Gridnev, O. М. Koligirina // Human phisiology. - 2005. - V. 31., № 6. - P. 37-43.

3. Hudoley, V. V. Dioxin risk at city [Text] / V. V. Hudoley, G. A. Livanov, S. E. Kolbasov, K. B. - SPb, 2000. - 173 p.

4. Akselrod, S. Components of heart rate variability [Text] / Akselrod S. // Heart rate variability. - N. Y. : Armonk., 1995. - P. 146-164.

5. Akselrod, S. D. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation : A quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control [Text] / S. D. Akselrod, D. Gordon, F. A. Ubel et al. // Science. - 1981. - Vol. 213., № 4503. - P. 220-222.

6. Tygesen, H. Heart rate variability measurement correlates with sympathetic nerve activity in congestive heart failure [Text] / H. Tygesen, G. Eisenhofer, M. Elam et al. // Eur. Heart J., 1997. - Vol. 18. - P. 592.