Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ОЦЕНКА КАРДИОТОКСИЧНОСТИ НЕКОТОРЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДИКИ РЕГИСТРАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ ИЗОЛИРОВАННЫМ СЕРДЦЕМ КРЫСЫ

Заложных Е.А. 1 Пискунова К. А. 1 Гордиенко Т. О. 1
1 Воронежская государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко

Регистрация поглощения ионов кальция изолированным сердцем крысы позволяет оценить работу систему Nа+-Ca2+ обмена в изолированном сердце крысы.

В настоящее время установлена важная роль Nа+-Ca2+ обмена в развитии патологий сердца. Например, в возникновении сердечной недостаточности, гипертрофии миокарда, последствий гипоксии и ишемии сердца.

Последнее время активно изучаются способы воздействия на натрий-кальциевый обмен при сердечных заболеваниях. Было установлено, что ряд лекарственных препаратов, влияя на процесс Nа+-Ca2+ обмена способны ослаблять нарушения обмена веществ и физиологического состояния сердечной мышцы. Следует, однако, отметить, что исследования, посвященные изучению влияния веществ на систему натрий-кальциевого обмена в целостном миокарде пока единичны. В связи с вышеизложенным возникла идея использовать методику регистрации поглощения ионов кальция миокардом для оценки кардиотоксичности некоторых лекарственных препаратов.

Цель работы: оценить возможность использования методики регистрации поглощения ионов кальция изолированным сердцем крысы для определения кардиотоксичности некоторых лекарственных препаратов.

Материалы и методы. Эксперименты проводились на изолированных сердцах белых крыс линии Wistar, перфузированных по методу Лангендорфа, оксигенированным (t = 370 С) раствором Рингера-Локка (мМ): NaC1-140, NаНСО3 – 2,0; КС1- 5,0; трис-ОН (рН = 7,4)- 5; СаС12 - 0,6, глюкозы-11.

Концентрацию Са2+ в оттекающем от сердца перфузионном растворе непрерывно измеряли в течение всего периода опыта. С помощью перистальтического насоса перфузионный раствор смешивали с металлоиндикатором на Са2+ – Арсеназо-III. Образовавшийся окрашенный продукт реакции пропускали через проточную кварцевую микрокювету, помещенную в регистрационный блок спектрофотометра СФ-46. Интенсивность окраски определяли при длине волны 660 нм.

Инициацию натрий-зависимого поглощения Са2+ изолированным сердцем крысы осуществляли путем замены 140 ммоль/л хлорида натрия на 140 ммоль/л хлорида аммония.

Гипонатриевый перфузионный раствор пропускали через сердце в течение 5 минут. Были изучены вещества: хлорид никеля (0,5 ммоль/л); верапамил (10 мкмоль/л); доксорубицин (4 мкмоль/л); новатрон (4 мкмоль/л); ноотропил (1 мкмоль/л); кордарон (10мкмоль/л).

Исследуемые вещества добавляли в растворы содержащие хлорид натрия и в растворы его не содержащие. Выбор концентраций изучаемых веществ определялся данными, полученных из литературных источников.

Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики. В работе обсуждаются данные, в которых показатель р < 0,05.

Результаты и их обсуждения. Проведенные исследования показали, что активирование натрий-кальциевого обмена путем снижения внеклеточной концентрации хлорида натрия и заменой его на хлорид аммония сопровождается интенсивным поглощением ионов кальция изолированным сердцем из перфузионной среды. Максимальная скорость поглощения составила 75,6 нмоль/мин.г сырого веса ткани. Максимальное количество кальция за пять минут перфузии безнатриевой средой составило 274 нмоль/ г (табл.1).

Добавление в перфузионные растворы специфического ингибитора Nа+-Ca2+ обмена – хлорида никеля (0,5 мМ) значительно ослабляло накопление кальция изолированным сердцем крысы (табл.1). Таким образом, отсутствие реакции сердца на уменьшение трансмембранного градиента натрия в присутствии ионов никеля указывает на непосредственное участие в этом процессе системы Nа+-Ca2+ обмена.

Таблица 1

Влияние лекарственных веществ на процесс Nа-Са2+ обмена в изолированном сердце крысы

препарат

скорость поглощения Са2+

(нмоль/мин-г)

количество поглощенного Са2+ за 5 минут (нмоль/г)

контроль (n=22)

75,6 +7,8

274 +34

хлорид никеля

(0,5 ммоль/л) (n=8)

8 + 1,3

р<0,001

40 + 6,7

р<0,001

верапамил

(10 мкмоль/л) (n=8)

17,7+1,6

р <0,001

66,2 +6,3

р<0,001

ноотропил

(1 мкмоль/л) (n=5)

17,6 + 2,2

р <0,001

71,7 +10

р<0,01

доксорубицин

(4 мкмоль/л) (n=10)

9 + 2.7

р <0,001

36.3 +12.2

р<0,001

новотрон

(4 мкмоль/л) (n=5)

70 ± 15,3

р > 0,5

250,4 ± 59,2

р > 0,5

кордарон

(10 мкмоль/л) (n=10)

63 ± 12,2

р > 0,5

214 ± 35

р > 0,5

Известно, что верапамил обладает свойством влиять на поступление Са2+ внутрь клеток миокарда.

Проведенные нами исследования показали, что в концентрации, примерно соответствующей концентрации в крови, верапамил в четыре раза ослабляет интенсивность поглощения Ca2+ сердечной мышцей, снижая скорость его транспорта во время натрий-зависимого обмена по сравнению с контролем (табл. 1).

Среди лекарственных средств, активно взаимодействующих с мембранами клеток является ноотропил (пирацетам). Этот препарат обладает широким спектром действия на обменные процессы, в особенности на биоэнергетику тканей.

В этой связи было изучено влияние ноотропила на процесс Nа+-Ca2+ обмена в сердце крыс. При этом была установлена довольно большая чувствительность сердечной мышцы к изучаемому препарату. В присутствии ноотропила аккумуляция Ca2+ во время натрий-кальциевого обмена понижалась примерно в 4 раза (табл.1).

Одним из главных побочных эффектов широко применяемого в онкологической практике цитостатика - доксорубицина является его значительная кардиотоксичность.

Предполагается, что в основе его токсического проявления лежит его способность угнетать выход Са2+ из саркоплазматического ретикулума во время сокращения мышцы. Имеются также косвенные данные о его влиянии на процесс Nа+-Ca2+ обмена. В этих опытах влияние доксорубицина изучали на изолированных кардиомиоцитах или на полосках мышц в концентрациях от 5 до 10 мкмоль/л.

Исследования показали, что в концентрации 4 мкмоль/л доксорубицин в 8 раз ослабляет ответную реакцию миокарда на снижение натрия во внеклеточной среде (табл.1).

В этой связи было интересно сравнить его влияние на Nа+-Ca2+ обмен с другим противоопухолевым препаратом, обладающим слабым токсическим действием на сердечную мышцу. Таким свойством обладает цитостатик – новатрон. Согласно инструкции по применению новатрона, могут наблюдаться изменения ЭКГ и аритмии только при его передозировке.

Проведенные нами исследования показали слабое влияние новотрона на процесс Nа+-Ca2+ обмена в сердце крысы (табл.1).

Небольшие отклонения от контроля оказались недостоверными. Согласно полученным результатам можно предположить, что цитостатическое действие препарата обусловлено иным механизмом, не связанным с его влиянием на систему Nа+-Ca2+ обмена.

В следующих экспериментах было изучено влияние антиаритмического средства – кордарона. Согласно литературным данным этот препарат в опытах на изолированных кардиомиоцитах в концентрациях 7-50 мкмоль/л обладает свойством ослаблять зависимый от натрия поток Ca2+ в изолированных клетках миокарда

Следует при этом отметить, что в работах этой же группы авторов не удалось отметить явления ингибирования Nа+-Ca2+ обмена при введении кордарона подопытным животным in vivo.

Проведенные нами исследования на изолированных сердцах крыс показали, что кордарон в концентрации 10 мкмоль/л не снижает аккумуляцию Ca2+, при активировании Nа+-Ca2+ обмена (табл.1).

Отсутствие эффекта можно объяснить свойством препарата влиять на ионообменник с внутренней стороны сарколеммы кардиомиоцитов. Об этом качестве лекарственного средства предполагали в своих исследованиях цитируемые выше авторы работ.

Выводы: Исследования показали, что используемая модель регистрации поглощения кальция изолированным сердцем позволяет проводить оценку влияния лекарственных препаратов на работу сердечной мышцы.

Изучение состояния системы Nа+-Ca2+ обмена при воздействии известных лекарственных кардиотропных препаратов можно проводить на целом, интактном сердце животных. При этом используемая нами модель исследования дает возможность соотносить эффекты изучаемых лекарственных средств с физиологическим состоянием сердца в реальном масштабе времени.

Установлено, что ряд лекарственных веществ, обладающих определенной кардиотоксичностью, существенно ослабляют зависимый от натрия транспорт кальция в сердечной мышце. В этой связи токсичность некоторых кардиотропных средств можно обьяснить с позиций понимания роли Nа+-Ca2+ обмена в эдектромеханическом сопряженим миокарда, в котором этот процесс играет ключевую роль.


Библиографическая ссылка

Заложных Е.А., Пискунова К. А., Гордиенко Т. О. ОЦЕНКА КАРДИОТОКСИЧНОСТИ НЕКОТОРЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДИКИ РЕГИСТРАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ ИЗОЛИРОВАННЫМ СЕРДЦЕМ КРЫСЫ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 4-2.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=16077 (дата обращения: 17.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252