1.1. Стресс и сердечно-сосудистая патология

Cтрессорные кардиомиопатии (первичное стрессорное повреждение сердца). Классификационные критерии и термин «стрессорные кардиомиопатии» были введены в клиническую практику М. Цебелином и Ц. Хиршем в 1980 г. после обнаружения признаков дегенеративного поражения пересокращенных миофибрилл сердечной мышцы при ретроспективном обследовании погибших от эмоционального стресса жертв террористических актов, которые не имели травм внутренних органов и каких-либо заболеваний сердца в анамнезе [192]. В отличие от ишемического повреждения при инфаркте миокарда, которое характеризуется коагуляционным некрозом миофибрилл без выраженных полос пересокращения, когда клетки сердечной мышцы гибнут в состоянии расслабления, стрессорное повреждение документируется гиперсокращением участков миокарда с выраженными полосами сокращения миофибрилл и появлением гранулярности, т. е. миофибриллярной дегенерацией [308]. Указанные контрактурные повреждения являются следствием мощного адренергического воздействия на сердце при введении больших доз катехоламинов или электростимуляции зон гипоталамуса, ответственных за симпатическую, но не парасимпатическую регуляцию сердца [306]. Для воспроизведения необратимой альтерации клеточных структур миокарда достаточно 3-часовой экспозиции электростимуляции отрицательных (оборонительных) эмоциогенных центров гипоталамуса (вентромедиальные ядра) у иммобилизованных кроликов (модель острого эмоционального стресса) [153].

Электронномикроскопическими признаками дезинтеграции ультраструктуры кардиомиоцитов в принятых условиях являются резкий внутриклеточный отек и деструкция митохондрий. Структура органелл резко изменена: большинство крист разрушено или фрагментировано, матрикс гомогенизирован. Наружные оболочки разорваны или растворены. Наряду с тотально разрушенными встречаются отдельные митохондрии, полностью или частично сохранившие кристы, находящиеся, очевидно, в разных стадиях процесса разрушения, растворения и гомогенизации содержимого. Миофибриллы в мышечных клетках находятся в состоянии релаксации и пересокращения. Пучки миофибрилл разволокнены, контуры их размыты, наблюдается гомогенизация миофиламентов, стирание геометрически правильной организации их расположения, диски контурируются нечетко. Форма ядер сердечных миоцитов причудлива, хроматин располагается под оболочкой. Трубочки и цистерны саркотубулярной системы расширены до размера крупных вакуолей. Отмечается расхождение вставочных дисков, мембраны их фрагментированы, местами размыты, широкие промежутки, повторяют зигзагообразную форму диска. Все это указывает на явления острой сердечной недостаточности как на причину гибели части животных при указанном воздействии [109].

Д. Миллер и С. Малов [270] оценивали степень повреждения сердечной мышцы при электроболевом стрессе по выходу из кардиомиоцитов ферментов-маркеров повреждения клеточных мембран и по включению в структуры миокарда меченного технецием радиоактивного пирофосфата. При этом оказалось, что выход ферментов после 4—16 ч электроболевого раздражения был увеличен в 2–3 раза, а величина включения технеция зависела от экспозиции стресса: чем длительнее было стрессорное воздействие, тем больше было включение, а следовательно, и повреждение миокарда.

Изучение механизмов развития стрессорной кардиомиопатии активно проводилось в 70—80-е годы ХХ в. в комплексных физиологических, биохимических и цитологических исследованиях на животных с использованием модели эмоционально-болевого стресса, сходного с «неврозом тревоги» у человека, и иммобилизационного стресса – стресса «неволи, лишения свободы», где было четко показано, что при увеличении интенсивности и экспозиции раздражения адаптивные эффекты стресс-реакции могут превращаться в повреждающие [98,132].

Формирование патогенетической цепи первичного стрессорного повреждения сердца происходит следующим образом. Многократное увеличение действующей на сердце концентрации катехоламинов и других стресс-гормонов стимулирует вхождение Са2+ в кардиомиоциты, мобилизацию резервов гликогена и фосфокреатина, а также реализацию «липидной триады» (активация перекисного окисления липидов, липаз, фосфолипаз и накопление свободных жирных кислот). Именно «липидная триада», продуцирующая гидроперекиси липидов, длинноцепочечные дериваты жирных кислот, лизофосфолипиды, т. е. факторы, обладающие детергентным действием, вызывает лабилизацию лизосом и освобождение протеолитических ферментов. В результате липотропного эффекта, действия лизосомальных протеолитических ферментов и нарушений в системе гликолиза развиваются повреждения мембран сарколеммы, саркоплазматического ретикулума и нарушение функционирования катионных насосов, ответственных за транспорт Са2+. Блокируются также Na+, K+, Ca2+-насос, Na+/Са2+-ионообменник и Са2+-насос саркоплазматического ретикулума (СПР). При этом угнетение Na+, K+-насоса увеличивает внутриклеточное содержание Na+, что препятствует удалению Са2+ и способствует, подобно сердечным гликозидам, увеличению его содержания в клетке. Торможение функции Са2+-насоса СПР уменьшает захват Са2+ в СПР и также способствует росту его уровня в саркоплазме. В совокупности с увеличением вхождения Са2+ в клетку это приводит к его избытку в кардиомиоцитах и связанным с этим последствиям – активации «липидной триады» (см. выше) и «кальциевой триады» (собственное повреждающее действие катиона: контрактура миофибрилл, нарушение функции перегруженных кальцием митохондрий, активация протеаз в миофибриллах и фосфолипаз в митохондриях), которые замыкают порочный круг [98].

Оценивая эти факты, следует иметь в виду, что влияние стресса на сердце является по существу адренергическим и реализуется через накопление Са2+ в кардиомиоцитах. Данный феномен играет важную роль в положительном инотропном эффекте катехоламинов и при умеренном стрессе оказывается транзиторным, так как благодаря нормальному функционированию мембранных механизмов ионного транспорта избыток Са2+ быстро удаляется из саркоплазмы. При чрезмерной по длительности стресс-реакции, повреждении мембран и катионных насосов удаление Са2+ из саркоплазмы может оказаться нарушенным, что закономерно приведет к «кальцификации» кардиомиоцитов.

Действительно, исследование кардиомиоцитов гисто-химическими и электронномикроскопическими методами показало, что стресс существенно увеличивает количество пироантимоната Са2+ в субсарколеммальной области, саркоплазме и вокруг митохондрий [132]. Это согласуется с известными данными, что повреждение сердца большими дозами катехоламинов сопровождается увеличением накопления в миокарде Са2+ [98]. Кстати, «кальцификация» миокарда характерна не только для повреждающего адренергического эффекта, но составляет общее звено патогенеза самых различных повреждений сердечной мышцы – от наследственных кардиопатий до недостаточности гипертрофированного сердца [102].

Увеличение содержания Са2+ в кардиомиоцитах может способствовать чрезмерной активации гликолиза, разобщению окисления и фосфорилирования в митохондриях, нарушению процесса расслабления миофибрилл, вплоть до развития их контрактурного повреждения [98]. Так, эмоционально-болевой стресс сопровождается активацией фосфорилазной системы (переходом В-формы фосфорилазы в А-форму) и снижением на треть резерва гликогена в миокарде [319], разобщением окислительного фосфорилирования [89] и снижением активности креатинфосфокиназы [45]. В совокупности эти сдвиги катионного и энергетического метаболизма закономерно приводят к целому комплексу нарушений электрической стабильности и сократительной функции сердца, который слагается из снижения порога фибрилляции сердца и аритмий [262], нарушения растяжимости сердечной мышцы, ее постстрессорной ригидности [40], депрессии силы сокращения, а также значительного повышения контрактурной реакции миокарда на избыток Са2+ и гипоксию [98]. Важно, что стрессобусловленные изменения биоэнергетики и сократительной функции, охватывающие миокард в целом, для большинства кардиомиоцитов оказываются обратимыми и постепенно исчезают в течение 3–4 суток. Лишь в ограниченных группах клеток они прогрессируют и приводят к разрушению структур. Соответственно морфологические изменения после перенесенного стресса у животных обычно носят очаговый характер, достигая максимума через 48 ч раздражения, и проявляются при поляризационной микроскопии контрактурой групп мышечных клеток, которая в некоторых местах приводит к формированию микронекрозов, а затем фибробластических гранул и очагов кардиосклероза [98].

Исходя из того, что спектр стрессорных повреждений миокарда аналогичен изменениям, развивающимся в сердце под влиянием больших доз катехоламинов или их синтетического аналога изопротеренола, и может быть в обоих случаях нивелирован большими дозами β-адреноблокатора пропранолола, можно заключить, что альтерация кардиомиоцитов при стрессе по сути дела является адренергической.

При СКМ повреждаются не только миокардиальные клетки, но и проводящая система сердца, где 6-часовой эмоционально-болевой стресс приводит к наиболее выраженным дегенеративным изменениям в синусовом узле, умеренным – в атриовентрикулярном узле и наименьшим – в волокнах Пуркинье [159]. Эти повреждения несомненно играют ключевую роль в возникновении постстрессорной электрической гетерогенности миокарда, постстрессорных нарушений электрической стабильности сердца и аритмий. Многодневное периодическое раздражение отрицательных эмоциогенных центров гипоталамуса вызывает у иммобилизованных кроликов появление различных сердечных аритмий: желудочковой экстрасистолии, пароксизмальной желудочковой тахисистолии, стойких приступов мерцания и трепетания предсердий [158]. Все эти нарушения сердечного ритма прекращались после введения 0,5–2,0 мг/кг блокатора β-адренорецепторов – пропранолола. Атропин (блокатор н-холинорецепторов) и фентоламин (блокатор α-адренорецепторов) не устраняли этих нарушений. У нескольких животных в первые дни стимуляции наступала внезапная смерть от фибрилляции желудочков сердца. Развитию фибрилляции предшествовало появление одиночных или групповых желудочковых экстрасистол [158].

Б. Лоун и соавторы [262] у иммобилизованных собак вырабатывали условный рефлекс на электроболевое воздействие. После этого только воспроизведение иммобилизационного стресса (помещение животных в станок) приводило к существенному снижению порога аритмий и фибрилляции сердца, т. е. повышало уязвимость сердца к аритмогенным факторам.

Параллельно показано, что аритмогенные эффекты стресса предупреждаются удалением звездчатых симпатических узлов или адреноблокаторами. В то же время стимуляция симпатических сердечных нервов и симпатических узлов репродуцирует аритмогенные эффекты стимуляции среднего мозга даже в условиях стабилизированных АД и ЧСС [262].

Приступы аритмии у людей всегда сопровождаются гиперэкскрецией катехоламинов, а также увеличением продукции цАМФ и уменьшением продукции цГМФ [55]. Поэтому не вызывает сомнений, что возбуждение симпатических нервных центров и адренергическое влияние на сердце играют ключевую роль в патогенезе нейрогенных аритмий. Одновременно выяснилось, что анти-аритмические кардиопротекторные препараты (этмазин, норпайс) не только подавляют активность эктопических очагов в миокарде и снимают сердечные аритмии, но синхронно влияют на биоэлектрическую активность коры лобных долей головного мозга у людей и животных, снижая амплитуду медленных потенциалов в этой зоне. При этом оба эффекта хорошо коррелируют друг с другом [318].

При одновременной регистрации биоэлектрической активности сердца и фронтальной коры при аритмиях, вызванных стрессом, было установлено, что действие стрессора сопровождается возбуждением определенной зоны фронтальной коры. Это означает, что вся цепь последующих «событий», приводящих к фибрилляции сердца, является кортикально обусловленной [77, 318]. Клинической иллюстрацией к этому положению служат данные о том, что у людей с повреждением (выключением) лобных долей головного мозга полностью отсутствуют вегетативные реакции на психологически значимые стимулы (т. е. на эмоциональные стрессоры); эти люди вообще не подвержены стрессу [334].

Согласно [132], механизм аритмогенного действия стресс-реакции можно представить следующим образом. Сигнал о внешнем стрессоре воспринимается соответствующими рецепторами и по таламокортикальной системе передается в таламус и далее в воспринимающие нейроны основной коры больших полушарий, отвечающих за «вход» в кору. Там сигнал «переключается» и поступает во фронтальную кору. Из фронтальной коры начинается кортикостволовой путь, который соединяет фронтальную кору с таламусом, гипоталамусом и ядрами ствола мозга, непосредственно связанными с регуляцией сердца. Основным звеном этого пути является гипоталамус, который «собирает» информацию от вышележащих отделов головного мозга, а также с периферии и в том числе от сердца. Из гипоталамуса информация при участии стволовых ядер – синего пятна, n. ambiguus и др. поступает в нейроны ядер продолговатого мозга, осуществляющих симпатическую и парасимпатическую иннервацию сердца. При этом именно преобладание симпатического «выхода» на сердце создает аритмогенную ситуацию. Электрическая стимуляция или

функциональная блокада этого триггерного пути вызывает соответственно либо фибрилляцию сердца, либо ее предотвращение (при эмоционально-болевом стрессе) [261]. Холодовая блокада подкорковой зоны и амигдалы вызывает предупреждение возникновения аритмий при эмоциональном стрессе, а также предупреждает возникновение фибрилляции сердца и гибель животных при острой ишемии сердца. Интрацеребральное введение β-адреноблокаторов может воздействовать непосредственно на механизм инициации активности в триггерном пути либо предупреждать переключение центральной информации в триггерном пути на вегетативный «выход», либо и то и другое. Существенно, что этот механизм, первично обусловленный стрессорным воздействием, может «закрепиться» благодаря формированию патологической доминанты (по А. Ухтомскому), или патологической системы «застойно» возбужденных центров [77], или за счет «длительного циклического движения процессов возбуждения» между кортиколимбическими структурами [153].

Следует подчеркнуть роль адренергического эффекта стресс-реакции как фактора, приводящего к возникновению сердечных аритмий. Во-первых, усиление симпатической составляющей в хронорегуляции сердечных сокращений при стрессе создает преобладание адренергического влияния над холинергическим и тем самым вызывает анахронизм в работе водителей ритма. Уже одно это может вызвать аритмии сердца вплоть до фибрилляции желудочков. Во-вторых, однократное мощное стрессорное воздействие экстремальной ситуации, а тем более ее повторные эпизоды за счет усиления адренергического влияния на сердце вызывают первичное стрессорное повреждение микроструктур сердечной мышцы и очаговые микронекрозы [132].

У кроликов с выраженными нарушениями ритма ультраструктура клеток миокарда значительно отличалась от нормы. У большинства опытных животных обнаруживаются очаги пересокращения. В этих участках миофибриллы теряли четкость протофибрилл и становились более электронноплотными. Длина саркомера таких миофибрилл была меньше минимальной и не одинаковой на протяжении данного участка. Саркоплазматическая сеть местами значительно расширена. Большинство митохондрий имели разную степень разрушения наружной мембраны и кристного аппарата. Иногда органеллы полностью теряли эту мембрану, а деструкция крист заходила настолько далеко, что митохондрии представляли собой сплошную гомогенную массу повышенной электронной плотности [109]. Все эти изменения миокарда присущи мерцательной аритмии, однако наиболее характерными изменениями при стойких нарушениях ритма являются повреждения саркотубулярной системы (резкое расширение трубочек и цистерн), играющей важную роль в распространении возбуждения по миокардиальной клетке, которые могут привести к замедлению проведения импульса и возникновению блоков проведения, т. е. к прогрессированию возникшей в миокарде фибрилляции [122]. Этот комплекс изменений знаменует собой нарушение функционирования мембранного аппарата кардиомиоцитов, который осуществляет генерацию и проведение возбуждения, и может играть существенную роль в возникновении эктопических очагов, из которых исходят «преждевременные» импульсы.

Клиническое значение вышеприведенных фактов состоит в том, что выраженные стрессорные повреждения проводящей системы сердца, энергетическое истощение, дисфункция энергопотребляющего (миофибриллы) и энергообразующего (митохондрии) аппарата кардиомиоцитов, а также нарушение саркотубулярной системы могут сопровождаться различными блоками проведения, например блокадой правой ножки пучка Гиса у ранее практически здоровых людей после перенесенного стресса, что может считаться главной причиной фибрилляции желудочков и внезапной сердечной смерти.

Ишемическая болезнь сердца. Многообразные нарушения регуляции гомеостаза, формирующие патогенетическую цепь ишемической болезни и ее исход, нередко даже летальный, часто детерминированы чрезмерной по силе и длительности стресс-реакцией организма.

Последняя в сочетании с основными этиологическими факторами ИБС (наследственные, алиментарные и стрессорные нарушения липидного обмена – гиперхолестеринемия и гиперлипидемия) лимитирует патогенетические сдвиги, непосредственно приводящие к ишемии миокарда: стенозирующий атеросклероз коронарных артерий, спазм коронарных артерий и нарушение реологических свойств крови, вплоть до тромбозов коронарных артерий [98].

Стресс и гиперхолестеринемия. Главные этиологические факторы ИБС – избыток холестерина в пище и генетически обусловленные дефекты механизмов захвата и элиминирования излишков холестерина в печени в совокупности вызывают атерогенную дислипопротеидемию и способствуют развитию стенозирующего коронарного атеросклероза. Ярким примером здесь является «семейная» гиперхолестеринемия, приводящая к коронарному атеросклерозу в связи с генетическим дефектом механизма захвата и катаболизма атерогенных липопротеидов низкой плотности в печени [134]. В то же время негативное стрессорное «давление» окружающей среды на организм может давать свой вклад в развитие дислипопротеидемий. Известно, что нейрогенный, по существу стрессорный атеросклероз у животных можно получить частой сменой («сшибкой») условно-рефлекторных стереотипов, с помощью эмоционального возбуждения, вызываемого прерывистым голоданием или длительной электростимуляцией вентромедиального гипоталамуса, а также созданием психосоциального стресса [195].

При эпидемиологических исследованиях четко установлен факт, что случаи возникновения коронарного атеросклероза, ИБС и связанного с ИБС инфаркта миокарда особенно часто встречаются у людей, чья профессия или образ жизни сопряжены с эмоциональным стрессом [252]. Трудная психосоциальная ситуация вызывает у людей дислипидопротеидемию, т. е. увеличение в крови уровня холестерина во фракции липопротеидов низкой плотности и рост индекса атерогенности [125]. Показано, что стрессорная ситуация на работе приводит к нарушению функции печени [244].

Интенсивное разноэкспозиционное эмоционально-болевое раздражение животных приводит к атерогенной дислипопротеидемии, которая при хроническом стрессе сопровождается развитием коронарного атеросклероза [195], что может быть следствием стрессорного поражения печени и развития «печеночной» гиперхолестеринемии за счет нарушения в органе процессов окисления холестерина, превращения его в желчные кислоты и выведения из организма [101].

На повреждение печени прямо указывает снижение в крови опытных животных лецитинхолестеринацетил-трансферазы, которая синтезируется в гепатоцитах, и резкое повышение содержания в ней другого фермента – фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы – специфического маркера альтерации печеночных клеток, что, очевидно, обусловлено чрезмерной активацией перекисного окисления липидов в этом органе. Действительно, появлению в крови фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы всегда сопутствует накопление малонового альдегида в печени на фоне снижения в ней активности антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы [155].

Отсюда следует, что гиперхолестеринемия и атерогенная дислипопротеидемия обусловлены глубокими стрессорными нарушениями структуры и функции печени и нарушениями процесса удаления холестерина из организма. В результате этого, даже при отсутствии избытка холестерина в пище, стресс может приводить к развитию стенозирующего коронарного склероза и играет важную роль в развитии ИБС [132].

Стресс и коронароспазм. С помощью коронарографии было доказано, что сильный адренергический компонент стресс-реакции может приводить к спазму гладкой мускулатуры анатомически интактных коронарных артерий, и этот достаточно стойкий спазм становится причиной вторичного ишемического поражения миокарда. На первый взгляд, превращение адаптивного эффекта увеличения коронарного кровотока в повреждающий представляется маловероятным, так как показано, что в сердце β-адренергический эффект катехоламинов может

стимулировать коронародилятацию и «рабочую гиперемию» миокарда [178]. Однако при большой длительности стресса, особенно при эмоциональном стрессе, высокие концентрации в крови адреналина, вазопрессина и гистамина могут приводить к десентизации β-адренергических рецепторов и реализации эффектов катехоламинов через констрикторные α-рецепторы. В экспериментах такой спазм коронарных сосудов был показан при действии вазопрессина [161] и норадреналина [178]. Коронароспазм под влиянием сильного стресса зафиксирован у практически здоровых людей [359]. Отмечено, что при внутривенном введении катехоламины проявляют фазовый характер действия: вначале в ответ на норадреналин коронарный кровоток увеличивался, затем возвращался к исходному уровню, после чего сопротивление коронарного русла возрастало вдвое, кровоток снижался и 48 ч спустя развивалось ишемическое повреждение сердца. На фоне блокатора α-адренорецепторов фентоламина коронароспазм и ишемизация миокарда не возникали [316].

Считается, что важную роль в регуляции коронарного кровотока играет оксид азота (NO) – мощный вазодилятатор. Известно, что умеренный стресс увеличивает продукцию NO, и это, очевидно, обусловливает развитие «рабочей гиперемии». При длительном и интенсивном раздражении генерация NO снижается, и этот факт, очевидно, может быть одной из решающих причин возникновения стрессорного коронароспазма [90]. Поэтому при стенокардии помогают нитроглицерин и другие NO-доноры.

Стресс и коронаротромбоз. Стрессиндуцированный выброс катехоламинов в кровь потенцирует свертывание крови и тромбоз коронарных сосудов [231]. Следствием возникающей при этом агрегации тромбоцитов является выделение из них мощных вазоактивных веществ, особенно тромбоксана А2 [209], серотонина и гистамина, которые заведомо усиливают спазм и в сочетании с тромбозом делают его более опасным в плане развития ишемии и инфаркта миокарда. Холтер-мониторирование ЭКГ у 126 больных, страдающих коронарной болезнью,

показало, что эмоциональный («ментальный») стресс вызывал у них резкие ишемические изменения электрокардиограммы [276]. При этом важную роль в роковом усугублении коронарной болезни играет стрессиндуцированный тромбоз [181, 252]. Показано, что у военных летчиков один ответственный полет на истребителе вызывает повышение активности тромбина в 2 раза [181]. В связи с этим необходимо отметить, что гормоны коры надпочечников, участвующие наряду с катехоламинами в формировании стресс-реакции, также влияют на реологические свойства крови – сокращают время свертывания, уменьшают фибринолитическую активность [98], что может резко ухудшать микроциркуляцию в миокарде и интенсифицировать тромбообразование во всех отделах коронарной системы.

Стресс и ишемия миокарда. Ишемия миокарда, сопровождающаяся выключением дыхательной цепи митохондрий, закономерно вызывает боль и усиливает стресс-реакцию, увеличивая через стимуляцию адренергической системы продукцию катехоламинов в организме [132]. Эти сдвиги, если они не устраняются эндогенными механизмами поддержания гомеостаза или своевременной терапией, приводят к ингибированию цикла трикарбоновых кислот и дефициту АТФ, что, в свою очередь, вызывает активацию и последующее торможение гликолиза, нарушение окисления жирных кислот и их накопление в сердечной мышце [98]. Одновременно происходят ингибирование медленного канала электрогенного вхождения Са2+ в кардиомиоциты и мгновенная обратимая депрессия сократительной активности сердца, что играет важную роль, с одной стороны, в нарушении его насосной функции, а с другой – в ограничении энергетических потребностей ишемизированного миокарда и предупреждении его необратимого повреждения [138].

Вслед за кратковременным торможением медленного Са2+-канала развивается обратимая блокада АТФ-зависимых катионных насосов и, как следствие, – избыток Са2+ в саркоплазме, что в свою очередь может привести к развитию уже малообратимых изменений в липидном бислое мембран миокардиальной клетки – так называемой «липидной триаде» повреждения мембран, которая потенцируется главным образом избытком катехоламинов и слагается из активации липаз и фосфолипаз, детергентного действия повышенного содержания жирных кислот и лизофосфолипидов на мембраны и из активации перекисного окисления липидов. Развитие липидной триады приводит к лабилизации лизосом, повреждению сарколеммы и миофибрилл, саркоплазматического ретикулума и митохондрий, а также к увеличению проницаемости этих мембранных структур для Са2+ [102].

Обратимость или, напротив, необратимость этих повреждений определяется степенью их выраженности. При длительной ишемии повреждения мембранных структур прогрессируют и предопределяют развитие финального процесса – некробиоза. Избыток Са2+, возникший в результате повреждения сарколеммы, приводит к контрактуре миофибрилл и разрушению их миофибриллярными протеазами, вызывает дополнительную активацию липидной триады и стимулирует таким образом разрушение мембран саркоплазматического ретикулума и митохондрий [100]. В итоге необратимо поврежденными оказываются все основные органеллы кардиомиоцита, что приводит к гибели этих клеток и прекращению сократительной функции ишемизированного участка сердечной мышцы [245].

Таким образом, стресс-реакция является чрезвычайно важным фактором возникновения, течения и исхода ИБС.

Артериальная гипертензия. Важная роль длительного «эмоционального перенапряжения» в этиологии и патогенезе артериальной гипертензии сейчас никем не оспаривается, поскольку давно замечено, что причины и усугубление ее течения в значительной степени связаны с воздействием стрессогенных жизненных ситуаций [12]. Умеренные, но социально значимые стрессоры способны инициировать постоянные «всплески» подъема артериального давления (АД), что может вызывать структурные изменения (утолщение) сосудистой стенки и приводить далее к стойкой гипертонии [219]. Развитие хронической гипертензии наблюдали у исходно нормотензивных крыс при психосоциальном стрессе [236].

Cтрессорная гипертензия. Значение эмоционального стресса и лимитирующая роль катехоламинов и кортикостероидов в генезе артериальной гипертензии четко продемонстрированы в опытах на адреналэктомированных кроликах с электростимуляцией вентромедиальных ядер гипоталамуса и введением стрессорных гормонов [4]. Проведенные эксперименты показали следующее: двусторонняя адреналэктомия приводит к падению среднего артериального давления, а компенсаторное введение гормонов адреналэктомированным животным восстанавливает его исходный уровень. Многочасовая стимуляция отрицательных эмоциогенных центров у адреналэктомированных кроликов обеспечивает первую транзиторную фазу гипертензии (повышение АД на 40–50 мм рт. ст.). Раздельное подкожное введение гидрокортизона или адреналина таким животным увеличивает начальное повышение АД в ответ на стимуляцию вентромедиальных ядер гипоталамуса; затем оно снижалось до исходного уровня. Только после комбинированного применения обоих гормонов электрораздражение отрицательных эмоциогенных центров вызывало вторичное устойчивое повышение АД. Следовательно, для формирования устойчивой артериальной гипертензии эмоционального происхождения необходимо совместное включение в патогенетический процесс гормонов коркового и мозгового слоев надпочечников. Мишенью аддитивного действия стрессорных гормонов, очевидно, является ретикулярная формация среднего мозга, поскольку раздельные и совместные микроинъекции адреналина и гидрокортизона в эту область перед электростимуляцией вентромедиальных ядер гипоталамуса у адреналэктомированных кроликов вызывали такие же гипертензивные эффекты, как и при подкожном введении [153]. Показано, что при двусторонней коагуляции ретикулярной формации на уровне моста мозга (разрушались вентральные и дорсальные части передних сетчатых ядер моста) раздражение вентромедиального ядра гипоталамуса адреналэктомированных животных после введения им гидрокортизона и адреналина уже не приводило к артериальной гипертензии 4]. Отсюда следует, что активация гормоносинтеза в корковой и хромаффинной ткани адреналовых желез при эмоциональном стрессе обеспечивает вторую фазу развития гипертензии и это происходит за счет вторичного тонизирующего действия кортикостероидов и катехоламинов на ретикулярную формацию. Вследствие этого усиливаются тонические влияния на сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что обусловливает стойкое преобладание прессорных влияний на периферические артериальные сосуды и развитие устойчивой артериальной гипертензии. Создается своеобразный порочный круг, когда первично возникающее под влиянием острого эмоционального стресса возбуждение лимбико-ретикулярных структур мозга вторично устойчиво поддерживается обратным («восходящим») действием на них гормонов надпочечников. Это в свою очередь порождает непрерывные тонические нисходящие влияния на сосуды, в результате чего формируется устойчивая артериальная гипертензия [153].

Клеточный ресетинг. Важную роль в реализации стрессорного повышения АД играют нарушения внутриклеточного гомеостаза Са2+. Согласно мембранной концепции Ю. Постнова, основой патогенеза первичной гипертензии является нарушение ионтранспортной функции клеточных мембран, проявляющееся снижением их способности поддерживать в цитоплазме клеток нормальные величины градиента концентрации важнейших ионов (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) по отношению к внеклеточной среде [129]. Ключевым следствием мембранного дефекта, проявляющегося изменением функционирования некоторых ионтранспортных систем плазматической мембраны и аккумулирующей способности кальциевых депо (эндоплазматического ретикулума, митохондрий), является смещение пределов регуляции стационарной концентрации свободного кальция цитоплазмы в сторону более высоких, чем в норме, значений с последующим развитием клеточного ресетинга – функциональной адаптации клетки к кальциевой перегрузке.

Сохранение специфической функции лимитируется взаимодействием клетки – носителя дефекта (клеточной мишени) – с гормонами и медиаторами, а через них с системами, осуществляющими в организме интегративную функцию. Примером такой адаптивной перестройки клетки служит изменение мембранной сигнальной системы β2-адренорецептор – аденилатциклаза (уменьшение чувствительности к норадреналину), обнаруженное в мембранах липоцитов жировой ткани крыс SHR со спонтанной гипертензией [131], в лимфоцитах [128], а также в жировых клетках [130] больных с эссенциальной гипертензией. Важно отметить, что во всех этих случаях катехоламинорезистентность проявлялась, несмотря на значительное увеличение числа рецепторов, отличающимся, однако, от нормы более низким сродством к лиганду. Совершенно очевидно, что адекватный ответ клетки (т. е. полная компенсация ее функции при ресетинге) будет достигаться в этих условиях при существенно более высоком уровне адренергического влияния (симпатической активности). Таким образом, кальциевая мембранопатия эффекторных клеток воздействует на симпато-ад-реналовую систему как бы изнутри, т. е. со стороны обширной клеточно-тканевой мишени, возбуждая гиперактивацию биосинтеза катехоламинов. То же касается и стероидогенеза. Как показали опыты на адреналэктомированных крысах SHR, клеточный ресетинг при первичной гипертензии достигается с обязательным участием кортикостероидов [127]. Возрастающее потребление стероидных гормонов тканями составляет, по-видимому, одну из причин гипертрофии (гиперфункции) коры надпочечников, которая постоянно наблюдается при первичной гипертензии, особенно на начальных стадиях ее развития до возникновения структурно-морфологических изменений в органах и сердечно-сосудистой системе. При широкой распространенности экспрессии мембранных нарушений влияние со стороны клеточной мишени является также причиной инсулинорезистентности и гиперинсулинемии, характерных для гипертензии [60]. Таким образом, есть основания полагать, что основное проявление метаболического синдрома при первичной гипертензии, определяющее развитие сахарного диабета II типа, – повышенная резистентность тканей к инсулину – органически связано с кальциевой перегрузкой клеток как следствия недостаточности мембранной регуляции внутриклеточного распределения этого катиона. Феномен гиперинсулинемии рассматривается при этом как мера компенсации высокой резистентности тканей к инсулину в целях сохранения клеточной функции [128].

С последовательным развитием «переключения» (ресетинга) почечного баростата, поддерживающего АД на уровне, обеспечивающем достаточную экскрецию, достигается функциональное равновесие между главными системами регуляции водно-солевого гомеостаза организма – плазматической мембраной клеток и почкой. Стабилизация гипертензии и ее необратимость обеспечиваются развитием структурно-морфологических изменений в артериальной части сосудистого русла (включая сосуды почек) и почечной медулле. Мощным фактором стабилизации и «хронизации» гипертензии являются необходимость обеспечения достаточного перфузионного давления для осуществления ауторегуляции мозгового кровообращения при возросшем церебрососудистом сопротивлении [206], а также ресетинг систем, контролирующих уровень системного АД (синокаротидная барорецепция, ренин-ангиотензиновая система и др.) [127].

Такова общая конструкция патогенеза первичной гипертезии, составляющая основу мембранной концепции. Она показывает, что артериальная гипертензия – это естественное и непременное качество конкретного организма, обусловленное особенностями клеточного метаболизма, и делает понятным, почему действие известных лекарственных гипотензивных средств всегда транзиторно, а высокое давление неминуемо возвращается к прежнему уровню после их отмены.

Однако в представленном виде концепция не рассматривает роль инсулина в ресетинге клеток, а значит, и в патогенезе гипертензии, что требует уточнения.

По сути дела инсулин является фактором, противодействующим ресетингу, поскольку он блокирует не только механизм его инициирования за счет снижения содержания Са2+ в цитозоле клеток-мишеней [71], но и механизм его стабилизации, снижая содержание катехоламинов [355] и кортикостероидов [177] в крови при стрессе. Если, несмотря на это, ресетинг является фактом и тем более воспроизводится на фоне гиперинсулинемии [128], то последнее означает, что антиресетинговое действие инсулина в принятых условиях не проявляется. Очевидно, при экспрессии мембранных нарушений в первую очередь и главным образом повреждаются инсулиновые рецепторы, что обусловлено смещением пределов регуляции гомеостаза Са2+, определяемым геномом [128]. В литературе рассматривается возможность влияния на тканевую чувствительность к инсулину избытка свободного цитозольного Са2+ [284] и сниженного внутриклеточного содержания Mg2+ [189] как результата генетически обусловленного нарушения функции инсулиновых рецепторов или, более вероятно, пострецепторного дефекта [272].

Перечисленные выше факторы интересны, прежде всего, в контексте первичного нарушения чувствительности к инсулину. Но на нее влияют и многочисленные вторичные факторы, такие, как ожирение, голодание, высокий уровень свободных жирных кислот в крови, гипергликемия, лихорадка, повышенная концентрация в крови контринсулярных гормонов (кортикостероиды, катехоламины, глюкагон), старение оргнизма, наличие антител к рецепторам инсулина и самому инсулину и многие другие [60]. В этом смысле примечателен патогенез стероидного диабета [5]. Показано, что у крыс глюкокортикостероиды вызывают гипергликемию через подавление утилизации глюкозы в тканях, повышают скорость ее новобразования в глюконеогенезе, активируют липолиз с повышенным поступлением свободных жирных кислот в кровь. Развивается выраженная инсулинорезистентность [221]. В ответ на это компенсаторно повышается продукция инсулина поджелудочной железой, о чем свидетельствуют высокий уровень ИРИ в крови и гистоструктурные изменения (гиперплазия) островкового аппарата [191]. При длительном введении высоких доз глюкокортикостероидов наступает истощение компенсаторных механизмов, морфологически проявляющееся гидропической дегенерацией β-клеток [356].

Подобный сценарий поэтапного развития устойчивого стероидного диабета вполне реален для АГ, которая практически всегда сопровождается хроническим гиперкортицизмом. При первичной гипертензии крыс (SHR) еще в начале 1970-х годов была обнаружена редукция островков Лангерганса с морфологическими проявлениями снижения секреторной активности β-клеток [296]. Позже эти результаты были подтверждены в опытах с использованием абсолютного генетического контроля к SHR – нормотензивных крыс линии WKY. Морфологическая характеристика эндокринной части поджелудочной железы у крыс SHR позволяет сделать заключение о наличии у них атрофии или, возможно, гипоплазии островкового аппарата. Основанием для такого заключения служат данные о почти 50 %-ном уменьшении массы островковой ткани и почти 40 %-ном уменьшении числа островков у крыс SHR по сравнению с WKY. Кроме того, у SHR сами β-клетки обладают сниженной способностью к секреции инсулина [8].

Если исходить из того, что артериальная гипертензия часто сочетается с явным инсулинодефицитом (сахарный диабет I типа), а инсулинорезистентность (даже при наличии гиперинсулинемии) при сахарном диабете II типа документирует факт выпадения инсулинового звена регуляции гомеостаза, то эта констатация ставит под сомнение роль инсулина в развитии АГ. Строго говоря, бытующее представление об этиологической роли инсулиннезависимого сахарного диабета в генезе АГ [60] является не более чем гипотезой, поскольку имеющиеся экспериментальные и клинические данные о возможной причинной (или патогенетической) связи между инсулинорезистентностью, гиперинсулинемией и гипертензией достаточно противоречивы [60]. Нет и убедительных доказательств прямого гипертензивного действия инсулина при хронической гиперинсулинемии у человека [225]. Напротив,

у больных сахарным диабетом ІІ типа инсулинотерапия улучшает эндотелийзависимую и эндотелийнезависимую вазодилятацию [346]. В то же время известно, что первичная гиперинсулинемия с вторичной инсулинорезистентностью у больных с опухолями островкового аппарата поджелудочной железы (инсулиномами) к АГ не приводит [310], а у больных с первичной артериальной гипертензией без признаков ожирения и не имеющих в семейном анамнезе инсулиннезависимого сахарного диабета состояние инсулинорезистентности обычно не выявляется [266].

Генетическая предрасположенность. Генетически обусловленная предрасположенность к стрессорным нарушениям регуляции сосудистого тонуса является важным фактором этиологии и патогенеза артериальной гипертензии. По мнению Г. Ф. Ланга, гипертония возникает не у всех людей, а только у тех, у которых есть «некие качества», которые предрасполагают к этому заболеванию, и среди них важное место занимают «конституциональные особенности нервной системы» [83]. Нолл с соавторами [283] изучали реакцию на эмоциональный стресс и гипоксию у людей с нормальным АД, родители которых были также «нормотензивными», и у людей с нормальным АД, родители которых страдали эссенциальной гипертонией. Реакция на гипоксию была одинаковой у всех испытуемых, а чувствительными к ментальному стрессу оказались только пациенты с отягощенным анамнезом: у них в ответ на раздражение резко увеличивались показатели активности симпатической системы (АД, уровень норадреналина и эндетелина в крови, имульсация мышечных симпатических нервов). Следовательно, у людей, родители которых страдали гипертонией, имела место генетически обусловленная повышенная реактивность симпатического звена нервной системы к стрессу.

Ярким примером генетической обусловленности гипертензивного эффекта стресса является реакция на различного рода эмоциональные стрессоры у крыс с наследственной спонтанной гипертензией (линия SHR). При сопоставлении сдвигов АД на стрессоры у SHR и крыс линии Вистар показано, что у крыс Вистар в ответ на стрессоры увеличение АД составляло в среднем 15 мм рт. ст., а у SHR – 40–50 мм рт. ст., при этом максимально достижимое АД составляло у Вистар 165 мм рт. ст., а у SHR – более 200 мм рт. ст. [210].

Таким образом, существует предрасположенность к стрессорному повышению АД и развитию стойкой гипертензии, в основе которой лежит лабильность (повышенная возбудимость) сосудосуживающих нейрогуморальных систем. Резистентность к стрессорной гипертензии определяется состоянием стрессреализующих и стресслимитирующих систем. Показано, что у крыс SHR врожденная увеличенная активность симпато-адреналового звена стрессреализующей системы [357] связана с врожденным дефицитом активности стресслимитирующих систем: ГАМК-ергической [232], опиоидергической [208], инсулинергической [8, 296] и др.

Показана также роль NO-ергической стресслимитирующей системы [90] в поддержании нормального уровня АД. Хроническое ингибирование NO-синтазы и соответственно уменьшение продукции NO приводит у крыс к активации прессорных систем – адренергической и ренин-ангиотензиновой, что выражается в повышении содержания в крови адреналина, норадреналина, ренина и развитии стойкой гипертензии [360].

Из вышеизложенного следует, что важную роль в механизме устойчивости организма к стрессорным повреждениям и соответственно в патогенезе стрессорной патологии играют активность и реактивность стрессреализующей и стресслимитирующих систем. Естественные медиаторы стресслимитирующих систем или их активаторы повышают устойчивость организма к стрессорным повреждениям и оказывают профилактическое и терапевтическое действие при стрессорных воздействиях главным образом за счет ограничения чрезмерной или «застойной» стресс-реакции. В связи с этим способы профилактики и коррекции стрессорных повреждений принципиально ясны – это применение методов и средств, повышающих эффективность естественных стресслимитирующих систем.

1.2. Перспективы витаминокоррекции кардиопатологии

Исходя из экспериментальных и клинических данных, кажется совершенно очевидным, что альтернатива осуществления специфического (коферментного) механизма действия витаминов сохраняется только для гиповитаминозного состояния [18]. В случае, когда позитивный эффект витаминотерапии проявляется при нормальном и тем более повышенном исходном содержании соответствующих коферментов в тканях, вероятно, можно говорить лишь о каком-то опосредованном действии экзогенного витамина, что автоматически ставит вопрос о целесообразности его применения в данной ситуации. Действительно, зачем применять витамин, если тот же лечебный результат можно получить с помощью иных средств, возможно, еще более эффективных? С другой стороны, знание особенностей конкретного механизма опосредования витаминного действия позволяет оценить его недостатки или преимущества перед альтернативными способами лечения, что дает возможность обоснованно и целенаправленно эксплуатировать его «побочные» эффекты для устранения патологии, не связанной с развитием вторичных гиповитаминозов [17, 18].

Тиамин. Согласно существующим представлениям, витамин В1 играет важную роль в энергообеспечении сократительной функции сердечной мышцы и обновлении ее клеточных структур [144]. Эти представления базируются на допущении, что ТДФ через стимуляцию окисления субстратов в пируват– и α-кетоглютаратдегидрогеназных реакциях ЦТК способен усиливать генерацию энергии в сердце, а через транскетолазу может контролировать синтез рибозо-5-фосфата и восстановительных эквивалентов в ПФП, необходимых для удовлетворения пластических нужд миокарда [112, 145]. Отсюда, на первый взгляд, кажется совершенно логичным предложение использовать тиамин прежде всего для профилактики недостаточности сердца в ситуациях, сопровождающихся компенсаторной гипертрофией миокарда, когда в органе резко усиливаются процессы энергопотребления и пластики. Диапазон лечебного применения витамина здесь мог быть чрезвычайно обширным, так как клиническим эквивалентом подобного состояния являются различные пороки сердца, сопровождающиеся сужением клапанных отверстий, стеноз аорты, компенсаторная гиперфункция миокарда вследствие выключения части органа из акта сокращения при инфаркте и т. д.

Хорошо известно, что необходимой предпосылкой проявления специфического действия витамина на уровне витаминзависимых ферментов является состояние гиповитаминоза, т. е. дефицит кофермента в тканях. Если это условие выполняется, то показания к применению тиамина становятся очевидными. Оказывается, что в процессе развития компенсаторной гипертрофии мышцы сердца уровень ТДФ в ней не уменьшается, а увеличивается. Такие данные получены при экспериментальном стенозе аорты [145], инфаркте миокарда [112] и др. Отмечено увеличение содержания витамина в скелетных мышцах и сердце животных, совершавших усиленную работу [162]. При этом скорость накопления тиамина в сердце с самого начала опыта соответствует темпу нарастания его массы и продолжает повышаться в течение некоторого времени даже после того, как мышца сердца уже перестает увеличивать свои размеры [145]. По всей вероятности, этот процесс обеспечивается за счет осуществления механизма перераспределения тиамина из других тканей. Последнее обстоятельство заставляет усомниться в необходимости дополнительного введения витамина в тех случаях, когда собственные каналы витаминной регуляции метаболизма в сердце полностью задействованы «эндогенным» коферментом. Рассчитывать на возможность реализации специфической активности экзогенного тиамина в принятых условиях, очевидно, не приходится, поскольку транскетолаза и, вероятно, витаминзависимые дегидрогеназы ЦТК в гипертрофирующемся сердце уже и без того активированы [358].

Кроме того, нужно иметь в виду, что сама исходная посылка о возможности поддержания тиамином пластики и энергообразования в сердце встречает возражения. Дело в том, что в этом органе ПФП в силу своей сравнительно малой мощности, очевидно, не может рассматриваться как единственный, а тем более основной поставщик пентоз, необходимых для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Ранее мы уже обращали внимание на это обстоятельство, подчеркивая, что миокард, по-видимому, удовлетворяет свои потребности в пентозах за счет других органов и (или) пищи. Отсюда, вряд ли правильно будет связывать с тиамином какие-то особые надежды в смысле эффективной реализации его кардиотропной активности в принятых условиях. Установлено, что при гипертрофии сердца без нарушения кровообращения всегда отмечается значительная гипертрофия коры надпочечников. Это может свидетельствовать о том, что в ответ на изменение работы сердца в стадии компенсаторной перестройки функции миокарда одной из приспособительных реакций является гиперактивация надпочечников [79].

В последней связи важно подчеркнуть, что компенсаторная гипертрофия сердца, т. е. активация синтеза сократительных белков в миокарде, имеет место на фоне гиперкортицизма. Хорошей иллюстрацией данного тезиса является повышение удельного содержания белка в сердце крыс в период весеннего всплеска стероидогенеза. Не исключено, что кортикостероиды способствуют притоку в сердце не только энергетических субстратов (за счет активации липолиза в жировой ткани и глюконеогенеза в печени), но также компонентов синтеза нуклеиновых кислот и белка (аминокислот, рибозо-5-фосфата и др.), освобождающихся при деструкции лимфоидной ткани. Известно, что энергия, необходимая для поддержания активированного протеиносинтеза в гипертрофирующемся сердце, освобождается при окислении различных субстратов [144]. Так, при гипертиреозе увеличение белковой массы сердца происходит на фоне преимущественной утилизации липидов [43], а в аварийную стадию компенсаторной гипертрофии при стенозе аорты миокард использует в основном продукты распада углеводов [96].

Кроме того, для этих целей в какой-то степени пригодны лактат, пируват и кетоновые тела [172]. Степень использования сердцем различных субстратов определяется, главным образом, их концентрацией в крови и уровнем оксигенации миокарда [287]. Благодаря высокой степени васкуляризации мышца сердца всегда снабжается кислородом адекватно ее работе [172]. При усилении сократительной функции сердечной мышцы кровоток в ее сосудах увеличивается в 4–5 раз [96, 172], в результате чего транспорт кислорода обычно перекрывает возросшие потребности в нем дыхательных систем миокарда. Об этом говорит снижение артериовенозной разности гипертрофирующегося миокарда по кислороду [96]. В случае выраженной гипертрофии сердце действует как «кислородная ловушка», способная захватывать до 27 % (!) всего потребляемого организмом кислорода [258]. Гарантированный функциональный аэробиоз сердечной мышцы позволяет ей утилизировать любые субстраты с максимальным энергетическим выходом. Поэтому переключение на преимущественное окисление того или иного субстрата, очевидно, не имеет принципиального значения для энергообеспечения пластики миокарда, при условии достаточного снабжения его кислородом. Отсюда ясно, что изменение субстратного профиля крови в результате витаминного (в том числе опосредованного гормонами) воздействия само по себе вряд ли способно как-то повлиять на пластику гипертрофирующегося сердца, которое в принятых условиях адекватно обеспечено энергией.

Для поддержания интенсифицированного протеино-синтеза здесь, по-видимому, более важен усиленный приток с кровью строительного материала – компонентов белкового и нуклеотидного обменов. Показано, что увеличение концентрации [14С]-аминокислот в среде инкубации значительно стимулирует включение метки в белки различных тканей [304]. Следовательно, для пластики миокарда будут иметь определенное значение все факторы, способствующие мобилизации тканевых аминокислот и нуклеотидных фрагментов. Не исключено, что в этом отношении позитивную роль могут играть, прежде всего, кортикостероиды. Давнее представление о катаболическом действии этих гормонов на мышечную ткань, базирующееся в основном на результатах исследования азотистого баланса организма, а также мочевой экскреции аминокислот и других продуктов белкового происхождения при гиперкортицизме, сейчас оспаривается многими авторами. Однако ни один из этих фактов, ни их совокупность не могут служить основанием для подобного утверждения, так как не исчерпывают сути вопроса и не исключают возможности выделения аминокислот из других тканей. Изотопными методами прямо показано, что глюкокортикоиды не влияют на скорость катаболизма мышечных белков и не высвобождают тканевые метаболиты из поперечнополосатой мускулатуры [110].

Таким образом, основным мобильным источником свободных аминокислот при гиперкортицизме остаются лимфоидная и соединительная ткани, подвергающиеся деструкции под влиянием гормонов коры надпочечников. Причем первая в этом случае может рассматриваться как главный поставщик не только предшественников биосинтеза белка, но и нуклеотидов, поскольку удаление селезенки резко снижает выделение с мочой метаболитов нуклеиновых кислот в ответ на нагрузку кортикостероидами [238]. Принципиальная возможность утилизации миокардом экстракардиальных компонентов белкового и нуклеинового обменов в условиях гиперкортицизма доказывается четкой временной корреляцией уменьшения содержания пуриновых нуклеотидов и кислоторастворимых соединений рибозы в селезенке с накоплением их в сердечной мышце после введения гидрокортизона [154]. По-видимому, сердечная мышца способна наилучшим образом использовать ситуацию гиперкортицизма, который имеет место в период резкого увеличения ее сократительной функции. Следовательно, можно думать, что все средства, снижающие стероидогенную реакцию в принятых условиях, будут в какой-то степени препятствовать компенсаторной перестройке структурной организации миокарда в ответ на увеличение объема его работы.

Все это в полной мере относится и к тиамину. В свете известных фактов о гипертрофии сердца у авитаминозных по витамину В1 животных [269] регуляторная роль тиамина в пластике миокарда представляется весьма проблематичной. Наиболее ярко взаимосвязь уровня физиологической функции миокарда с активностью протеино-синтеза в нем продемонстрирована опытами [286] с перфузией изолированных сердец морской свинки смесью аминокислот в условиях искусственной перегрузки левого желудочка (дозированное сужение аорты). Уже через 1 ч после начала перегрузки рибосомы, выделенные из мышцы левого желудочка, обладают резко увеличенной способностью включать в белок меченые аминокислоты (лизин, фенилаланин и лейцин) in vitro. Особая доказательность последних данных в смысле предметного «привязывания» регуляторных координат эффекта состоит в том, что они получены при моделировании процесса гипертрофии миокарда на изолированном сердечно-сосудистом препарате.

Интенсивность функционирования структур того или иного органа играет важную роль в регулировании новообразования белка его клетками. Считается, что количество выполняемой специализированной функции является одновременно детерминантой активности генетического аппарата и физиологической константой, сохраняющейся на постоянном уровне, благодаря своевременным изменениям работы белоксинтезирующей системы. Ф. Меерсон сформулировал представление о том, что взаимосвязь «ИФС ⇔ активность генетического аппарата клетки» составляет основу механизма компенсаторной гипертрофии миокарда, где роль возбуждающего геном фактора отводится так называемым «метаболитам изнашивания» функциональных структур, которые предположительно способны дерепрессировать соответствующие гены [96].

Таким образом, анализ вышеприведенного материала позволяет заключить, что сердечная мышца в условиях адекватного кислородного обеспечения сравнительно легко адаптируется к изменению объема ее специфической функции. Необычайно обширный диапазон приспособительных возможностей сердца к функциональным перегрузкам, очевидно, обеспечивается его удивительной способностью к утилизации любых энергетических субстратов [330]. Ввиду последнего обстоятельства попытки вмешаться в данный процесс с целью его коррекции (в частности, витаминами) выглядят недостаточно обоснованными. А если взять противоположную ситуацию, когда сердце или какая-то его часть находятся на голодном кислородном пайке – будет ли в этом случае применение тиамина или никотиновой кислоты целесообразным? Клиническим эквивалентом такого состояния являются разные формы ишемической болезни сердца.

Известно, что при ишемии сердца субстратная ориентация пораженной ткани изменяется. В эксперименте на собаках показано, что после перевязки малых ветвей основных стволов коронарных артерий потребление глюкозы в ишемизированных участках миокарда увеличивается по отношению к потреблению свободных жирных кислот, гликоген распадается, а лактат постепенно перестает утилизироваться [288]. Поскольку аэробные процессы полностью не блокировались (продолжалось окисление глюкозы и частичное окисление свободных жирных кислот), можно полагать, что при таком варианте воспроизведения ишемии в пораженном участке миокарда имела место не полная, а частичная гипоксия. Высокий уровень насыщения кислородом венозной крови, оттекающей от зоны ишемии, относительно удовлетворительный уровень напряжения кислорода в субэпикардиальных (но не субэндокардиальных) слоях также говорят за то, что непосредственные изменения метаболизма в области ишемии обусловлены именно гипо-, а не аноксией. При ужесточении ситуации (моделированием аноксии) в миокарде осуществляется полный переход от аэробного метаболизма с использованием глюкозы и жирных кислот в качестве энергетического материала к анаэробным процессам гликолиза [212]. В острый период инфаркта миокарда уровень свободных жирных кислот и глюкозы [200] в плазме резко возрастает. По идее, увеличение концентрации энергетических субстратов в крови, омывающей участки ишемированной ткани, должно способствовать выживанию клеток этой зоны. Однако у некоторых больных эта реакция обычно настолько выражена, что перестает быть оптимальной.

Гиперлипемия и гипергликемия при инфаркте миокарда являются следствием развития неспецифического адаптационного синдрома – стресса, протекающего на фоне выраженного инсулинового дефицита. Снижение секреции инсулина в остром периоде инфаркта миокарда было обнаружено с помощью нагрузок глюкозой и пробой с внутривенным введением толбутамида [335]. Степень инсулиновой недостаточности, выявляемая этими пробами, положительно коррелирует с тяжестью заболевания и наличием признаков кардиогенного шока [335]. Исходя из того, что при дефиците инсулина экстракция сердечной мышцей глюкозы из крови в целом снижена, можно легко допустить, что ишемизированные участки миокарда в этом случае испытывают существенный субстратный голод, так как в отличие от неповрежденных частей сердца не могут утилизировать в полной мере липиды. Отсюда понятно, почему в остром периоде инфаркта миокарда рекомендуют вводить инсулин вместе с глюкозой [116]. С этих же позиций удовлетворительное объяснение находят попытки использовать в указанных целях инсулиноподобное действие тиамина [162].

Поскольку потребление сердечной мышцей липидов является функцией их концентрации в крови [43], т. е. фактически не ограничено механизмами транспорта, а потребление глюкозы лимитируется напряженностью процесса ее трансмембранного переноса, становится очевидным, что in vivo скорее всего имеет место экспоненциальное соотношение между увеличением пропорции свободные жирные кислоты: глюкоза в плазме и поступлением первых в саркосомы. Реципрокные взаимоотношения между утилизацией субстратов липидного и углеводного происхождения на уровне периферических тканей регламентируются идеей существования глюкозо-жирно-кислотного цикла, предложенной Рэндлом и др. [299]. В этом смысле сердце, очевидно, не является исключением, так как имеются данные, что свободные жирные кислоты подавляют гликолиз и окисление глюкозы в миокарде [299]. У собак при распространенной ишемии миокарда, несмотря на снижение коронарного кровотока, наблюдается пропорционально большее поглощение свободных жирных кислот по сравнению с поглощением глюкозы и пирувата и потреблением миокардом кислорода [301]. Совершенно очевидно, что в принятых условиях свободные жирные кислоты будут скорее накапливаться, чем окисляться. Жировая инфильтрация ишемизированного и инфарктного миокарда уже давно описана [116], а в настоящее время экспериментально доказано, что между степенью повышения концентрации свободных жирных кислот в артериальной крови и накоплением триглицеридов в гипоксическом миокарде существует прямая зависимость.

Считается, что депонирующиеся жирные кислоты отрицательно влияют на ишемизированную сердечную мышцу, снижают ее тонус, уменьшают коронарный кровоток [116], ухудшают окислительный метаболизм в митохондриях [96], нарушают сократительную функцию миокарда [188] и т. д. Характерно, что кардиотропные эффекты глюкозы при ишемии сердца, как правило, имеют противоположное направление. Глюкоза улучшает питание миокарда, предотвращает потерю калия ишемизированными тканями и уменьшает возможность развития аритмии, может поддерживать потенциал действия и т. д. [116]. Имеются данные, что после нагрузки глюкозой уровень свободных жирных кислот в крови больных острым инфарктом миокарда снижается, а функция сердца улучшается [282]. Если реципрокные взаимоотношения между субстратами липидного и углеводного происхождения в сердце действительно могут регулироваться их концентрацией в крови [116], то легко допустить, что все факторы, способствующие утилизации глюкозы, должны иметь благоприятный эффект [98], а все факторы, увеличивающие потребление свободных жирных кислот, будут оказывать повреждающее действие на ишемизированный миокард. В соответствии с этими рассуждениями терапевтическая эффективность лечебных мероприятий (в частности, при инфаркте миокарда) зависит, прежде всего, от того, как они влияют на субстратный профиль крови. С учетом этого обстоятельства применение тиамина, снижающего уровень гликемии и повышающего плазматическую концентрацию свободных жирных кислот [85], в принятых условиях метаболически вряд ли оправдано.

Таким образом, несмотря на более чем 100-летний опыт использования тиамина в кардиологии, до сих пор нет удовлетворительного объяснения его несомненной терапевтической эффективности. Совершенно очевидно, что ввиду несостоятельности специфической (коферментной) или общеметаболической аргументации стратегия витаминокоррекции сердечно-сосудистой патологии должна строиться на патогенетической основе конкретных заболеваний.

Считается, что стресс, ишемия и сочетание этих факторов играют главную роль в возникновении основных заболеваний сердца [98]. Поэтому понятно, что программа борьбы с заболеваниями сердечно-сосудистой системы предусматривает развитие исследований, направленных на изучение патогенеза и обоснование принципов профилактики стрессорных и ишемических повреждений сердца. Стресс-реакция не просто предшествует ишемическому повреждению сердца, но и предопределяет его развитие, а боль и страх смерти, которые сопровождают приступы стенокардии, могут не только потенцировать дальнейшее прогрессирование ишемии за счет чрезмерного усиления и своеобразной «фиксации» нормального адренергического эффекта, но и стать причиной некоронарогенного адренергического повреждения неишемизированных отделов миокарда. Экспериментально установлено, что катехоламины вызывают сокращение круговых гладких мышц коронарных артерий, опосредованное через альфа-адренорецепторы. Чрезмерно длительное и значительное сужение артерий, первоначально являющееся причиной перераспределения крови, перерастает в контрактурный спазм, который может стать основой некроза миокарда. Обусловленная избытком катехоламинов активация липаз, фосфoлипаз, перекисного окисления липидов, достигая чрезмерного уровня, приводит уже не к интенсификации обновления и физиологически выгодным изменениям состава липидного бислоя мембран, а к его повреждению и, как следствие, нарушению функционирования липидзависимых ферментов, рецепторов и каналов ионной проницаемости. Активация гликолиза, которая может повысить резистентность органов и тканей к гипоксии при действии высоких концентраций катехоламинов, приводит к уменьшению резерва гликогена и снижению резистентности органов к гипоксии. Это значит, что при затянувшемся во времени стрессе адаптивные адренергические сдвиги превращаются в повреждение путем перехода количества в качество [98].

Детальное изучение адренергического механизма в развитии стрессорных кардиопатий фактически оставило вне поля зрения исследователей не менее важную этиологическую и патогенетическую роль коры надпочечников. Были подробно рассмотрены модуляторные системы организма, которые в естественных условиях блокируют определенные звенья патогенетической цепи адренергических повреждений сердца и ограничивают сами повреждения. Это дало возможность сформулировать принцип «подражания» этим модуляторным системам и показать, что на практике использование метаболитов этих систем и их химических аналогов во многих случаях обеспечивает эффективную защиту сердца от стрессорных и ишемических повреждений. Громадным творческим наследием школы Ф. Меерсона убедительно показано, что поиск средств профилактики и коррекции тяжелых кардиологических осложнений стресса «внутри» организма вполне оправдан. Следовательно, логично пытаться найти их и «снаружи», т. е. в окружающей среде среди незаменимых факторов питания организма.

В этой связи перспективным представляется исследование кардиотропности витамина В1, являющегося антистрессором, который способен снижать актуальность стрессорного воздействия через активацию стресслимитирующих систем [13]. Соответственно тиамин целесообразно использовать при хроническом стрессе, когда накапливающиеся относительно стойкие повреждения от одного стрессорного эпизода к другому могут играть роль в постепенном развитии первичного некоронарогенного кардиосклероза и хронической сердечной недостаточности, которые составляют важный механизм изнашивания сердца.

Аскорбиновая кислота. Уже в процессе выполнения работы, когда обнаружилось защитное антиишемическое действие витамина В1 при остром раздражении (эмоционально-болевой стресс) и появилась необходимость исследовать его собственную вазодилятаторную активность, последняя неожиданно проявилась у еще одного витамина – аскорбиновой кислоты, что предопределило включение ее в перечень исследуемых потенциальных кардиопротекторов. Поэтому следует рассмотреть еще один вид стресса – окислительный и связанные с ним NO-зависимые механизмы вазоконстрикции и вазодилятации.

«Окислительным стрессом» Г. Зисс называет повреждение биологически важных молекул (нуклеиновые кислоты, белки, липиды, углеводы) реактивными формами кислорода [315]. Витамин С считается главным антиоксидантом межклеточных жидкостей в организме, а также важным фактором внутриклеточной антиоксидантной защиты. Благодаря сильно выраженным восстановительным свойствам аскорбиновая кислота может легко взаимодействовать с О2-, Н2О2, ОН, НОСl, перекисными соединениями и синглетным кислородом, защищая компоненты вне– и внутриклеточной среды организма от окислительных повреждений.

Супероксидрадикал – это важнейший индуктор перекисного окисления липидов, резкая активация которого, а также фосфолипаз, плюс детергентное действие жирных кислот лизофосфатидов (липидная триада) являются основным патогенетическим механизмом повреждения кардиомиоцитов при стрессе [98].

Продукты взаимодействия О2- с белками, лейкотриены и другие обладают свойствами лейкотаксинов, стимулирующих миграцию лейкоцитов в зону ишемии. Уже через 1 ч после окклюзии коронарной артерии наблюдается адгезия нейтрофилов к эндотелию сосудов ишемизированной зоны. С началом реперфузии лейкоциты легко проникают в ткань миокарда, во множестве скапливаясь вокруг поврежденных клеток [277]. В активированных лейкоцитах резко повышается количество молекул индуцибельной синтетазы окиси азота за счет экспрессии соответствующего гена и начинается обвальный синтез больших (наномолярных) концентраций окиси азота из аргинина [274]. Поскольку активированные полиморфноядерные лейкоциты и макрофаги сами продуцируют значительные количества супероксиданиона, NO и О2- реагируют между собой с образованием еще более агрессивных радикалов ОNOO- и OH-, являющихся сильнейшими окислителями, которые определяют их валовый цитотоксический эффект [222].

Вновь образованный пероксинитрит (ОNOO-) подвергается протонированию (ONOOH) и через свои кислотные формы творит много вреда в клетке-мишени, нитрируя или окисляя ее биологически важные структуры. Единственной защитой клеток от агрессии является наличие в них достаточного количества быстрореагирующих SH-групп, которые способны нейтрализовать пероксинитрит через образование метаболически инертных S-нитрозотиолов. В случае дефицита тиолов пероксинитрит наносит удар и разрушает ткани, как это происходит при инфаркте миокарда, отеке легких или инсульте мозга [49].

Инфильтрация ишемизированного миокарда лейкоцитами и сопутствующая этому процессу лейкоцитарная деструкция поврежденных ишемией клеток миокарда, опосредованная супероксиданионом и пероксинитритом, способствует интенсификации ПОЛ. Важная роль свободнорадикальных процессов в развитии стрессорных кардиопатий уже сама по себе предопределяет наличие мощного кардиопротекторного потенциала у природных антиоксидантов [46].

Известно, что кардиотоксический эффект катехоламинов сопряжен с развитием окислительного стресса, когда чрезмерная генерация активных форм кислорода превышает физиологические возможности систем антиоксидантной защиты. Образование супероксиданиона имеет место при распаде (аутоокислении) самих катехоламинов в сердце, при активации ими цАМФ-зависимого свободнорадикального окисления в митохондриях или Са2+-зависимой трансформации ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу [193].

Исходя из идеологии окислительного стресса, т. е. отталкиваясь от очевидной необходимости нейтрализации активных форм кислорода, применение витамина С для коррекции и профилактики адренергических повреждений миокарда обосновано патогенетически. Но в связи с NO можно предполагать и другие возможности реализации кардиотропной активности аскорбиновой кислоты, обусловленные тем, что окись азота выступает в качестве активного компонента эндотелиального фактора релаксации сосудов, образующегося в эндотелиальных клетках сосудов и вызывающего их расслабление [196, 274].

В системе кровообращения непрерывное образование физиологических (пикомолярных) концентраций NO конституитивной нитрогеноксидсинтетазой в сосудистом эндотелии поддерживает тканевую перфузию на соответствующем уровне и регулирует артериальное давление крови [175]. NO легко диффундирует в соседние гладкомышечные клетки, где связывается с железопорфиринами, т. е. с простетической группой (гем или железосерные кластеры) соответствующих ферментов, вызывая их активацию или ингибирование [341]. При этом акцепция NO гемовой частью гуанилатциклазы ведет к стимуляции синтеза цГМФ – медиатора вазодилятации [230].

Источником NO в организме могут быть и нитратсодержащие лекарства. Органические нитраты (нитроглицерин, изосорбиддинитрат и его однонитратный метаболит – изосорбид-5-мононитрат) вызывают диастолу гладких мышц [336]. В малых дозах, главным образом, они являются фактором, расширяющим вены, а в больших —

расширяют как вены, так и артерии [93]. Механизм действия нитратов, инициирующий релаксацию гладких мышц, известен и связан с выделением окиси азота. Так, нитроглицерин и другие органические нитраты превращаются в неорганические нитраты и окись азота под влиянием восстановителей, например сульфгидрильных групп цистеина [215]. Среди витаминов сильным восстановителем является аскорбиновая кислота, поэтому было интересно использовать ее для потенцирования антиангинального действия NO-доноров.

2.1. Стрессорные кардиопатии

Стрессорная альтерация миокарда – причина гибели животных при иммобилизационном стрессе по Г. Селье. При моделировании иммобилизационного стресса одни авторы относят фатальный исход экспериментов за счет гиперпродукции стрессреализующих гормонов (катехоламины, кортикостероиды) [141], другие – стресслимитирующих (инсулин) [121].

В наших опытах отмечалась гибель 56 % крыс к 72 ч иммобилизации [27, 30], что не расходится с данными литературы. Практически в 100 % случаев наиболее вероятной причиной гибели животных при иммобилизационном стрессе является постепенно нарастающая стрессорная альтерация сердечной мышцы, приводящая к ее функциональной несостоятельности и развитию недостаточности кровообращения. Об этом свидетельствуют морфологические, а также биохимические признаки (нарушение окислительного фосфорилирования, активация ПОЛ, повышение текучести митохондриальных и микросомальных мембран кардиомиоцитов).

Тиамин, оптимизируя стресс-реакцию организма на действие неспецифических раздражителей, предотвращает гибель животных при иммобилизационном стрессе.

Из рис. I-1 видно, что у контрольных животных в стадии тревоги иммобилизационного стресса (1—12 ч) наблюдается резкий подъем содержания 11-ОКС в крови, который сохраняется на высоком уровне в течение 24 ч нервно-мышечного раздражения с последующим снижением в конце периода резистентности. В фазе истощения (48–72 ч) наблюдается новая волна стероидогенеза.

Рис. I-1. Стероидогенная реакция надпочечников в динамике хронического стресса до (черные столбики) и после (серые столбики) введения тиамина. Контроль – белые столбики. По оси абсцисс – срок наблюдения; по оси ординат – содержание 11-ОКС в крови, мкМ/л.

* Достоверные изменения – p < 0,05

Рис. I-2 демонстрирует динамику уровня ИРИ в крови тех же животных: существенный спад содержания гормона спустя 1 ч иммобилизации (стадия тревоги), затем стабилизация его на относительно низком уровне между 12–24 ч опыта с заметным уменьшением в конце стадии резистентности (24–48 ч) и резкий подъем к 72 ч (стадия истощения).

Длительность стадий иммобилизационного стресса определена в соответствии с данными [140]. Фазовая градация стресса традиционно приводится в терминах Г. Селье, хотя об истощении надпочечников при активации гормоносинтеза в корковом слое адреналовых желез при отсутствии тотальной деструкции кортикоцитов [16] в терминальную стадию раздражения говорить не приходится. Динамика 11-ОКС в течение 72 ч иммобилизационного стресса подтверждается результатами аналогичного эксперимента, проведенного ранее [6], а динамика ИРИ при хроническом истощающем раздражении – данными [121].

Если абстрагироваться от уровня нормы (интактные животные) и за точку отсчета взять стадию резистентности, то можно заметить, что начиная с 24 ч опыта содержание обоих гормонов в крови крыс изменяется однонаправленно. Это указывает на подчиненность инсулинового ритма кортикостероидному и находится в соответствии с известными данными о том, что гормоны коры надпочечников способны лимитировать инсулиногенез [13]. Реципрокное соотношение 11-ОКС и ИРИ в стадии тревоги (1—12 ч) свидетельствует о том, что инсулинотропное влияние кортикостероидов в первую и большую часть второй фазы иммобилизационного стресса, очевидно, нивелируется катехоламинами, которые подавляют секрецию инсулина, связываясь с α-рецепторами β-клеток поджелудочной железы [58]. Таким образом, не исключено, что при длительной иммобилизации животных динамика ИРИ в крови de facto определяется динамикой стресс-гормонов.

Рис. I-2. Содержание ИРИ (пкМ/л) в крови крыс в динамике хронического стресса до (черные столбики) и после (серые столбики) введения тиамина. Контроль – белые столбики. По оси абсцисс – срок наблюдения, по оси ординат – единицы измерения. * Достоверные изменения – p < 0,05

По мнению Л. Панина, при хроническом истощающем стрессе в фазу резистентности «продукция катехоламинов и глюкокортикоидов стремится к максимуму, а продукция инсулина к минимуму. Организм работает на пределе своих адаптационных возможностей и быстро переходит в стадию истощения, где происходит срыв регуляторных механизмов, в результате чего продукция инсулина может резко возрастать, развивается сильнейшая гипогликемия и организм погибает» [121].

Однако К. Судаков [153] считает, что в принятых условиях гибнут, прежде всего, стрессчувствительные животные от стрессорных кардиопатий – острой сердечной недостаточности или инфаркта миокарда. Так, в его опытах из 40 изученных беспородных крыс устойчивыми к иммобилизационному эмоциональному стрессу оказались 26, из них у 6 вообще не обнаружили изменений артериального давления, у 12 наблюдалось первичное его повышение с последующей стабилизацией. 14 крыс этой группы оказались предрасположенными к эмоциональному стрессу и погибли, проявляя различную динамику изменений артериального давления. У них при вскрытии были обнаружены массивные участки инфаркта миокарда [153].

Согласно Г. Селье, при длительной иммобилизации у животных нарушается Na+/K+ баланс в организме (развивается гипокалиемия), что предрасполагает к возникновению под влиянием продолжающейся стрессорной нагрузки неинфарктных некрозов сердечной мышцы, подобных тем, которые вызываются глюкокортикостероидами на фоне десенсибилизации с помощью ортофосфата натрия [141].

Следовательно, сегодня фактически существуют 3 гипотетических сценария гибели животных в терминальной фазе истощающего стресса: 1) срыв адаптации из-за функционального истощения надпочечников [140]; 2) фатальная гипогликемия, обусловленная нарушением (разбалансировкой) гуморальной регуляции, приводящей к гиперпродукции инсулина [121] и 3) несовместимые с жизнью стрессорные кардиопатии, обусловленные гиперактивностью симпато-адреналовой системы [153].

Первое допущение проверяли исследованием морфофункционального состояния кортикоцитов в течение всего периода иммобилизации животных, второе – измерением уровня глюкозы и ИРИ в крови крыс, а третье – электронномикроскопическим изучением альтерации кардиомиоцитов при непрерывном хроническом раздражении и применением тиамина, способного снижать продукцию кортикостероидов и катехоламинов при стрессе [17] и в силу этого являющегося потенциальным кардиопротектором. В последнем случае предполагалось, что если стрессорные кардиопатии на самом деле являются причиной гибели животных, то тиамин, как и любой антистрессор, должен увеличивать процент их выживания.

Результаты проверки показали, что на самом деле 3-суточная иммобилизация для значительной части животных (56 %) заканчивается фатально [16, 17, 27, 30]. При этом уровень 11-ОКС в строгом соответствии со сменой фаз ИС изменяется синусоидально: подъем – плато – снижение, т. е. до 48 ч опыта (начало фазы истощения) все происходит так, как предсказывает традиционная схема ОАС. А вот далее наблюдающийся подъем уровня 11-ОКС в предагональном состоянии (72 ч) ей явно противоречит.

Проведенные параллельно электронномикроскопические исследования ультраструктуры кортикоцитов позволяют понять, за счет чего это происходит. Действительно, как и предполагал Г. Селье, в фазу истощения в коре НП увеличивается количество изношенных секреторных клеток. На электронограммах видно, что в кортикоцитах, прилегающих к запустевшим, спавшимся или забитым продуктами микроклазматоза капиллярам, начинается краевая деструкция внутриклеточных структур, ответственных за различные этапы стероидогенеза: митохондрии разрушаются (рис. I-3), эндоплазматический ретикулум исчезает, цитозоль гомогенизируется (рис. I-4); хотя в дистальных отделах клетки органеллы еще сохраняют интактную ультраструктуру.

Наконец процесс дезинтеграции захватывает нуклеоплазму, ядерный хроматин фрагментируется, происходит кариорексис ядра (рис. I-5) и клетка перестает существовать как самостоятельная функциональная единица. Однако валовый рост деструкции клеточных элементов коры НП в терминальной стадии ИС (72 ч) не превышает 10 %, остальные 90 % кортикоцитов имеют совершенно нормальный вид.

Рис. I-3. Деструкция митохондрий кортикоцитов при 72-часовом иммобилизационном стрессе. × 71 000

Рис. I-4. Дезорганизация цитозоля кортикоцитов при 72-часовом иммобилизационном стрессе. × 71 000

Более того, к началу фазы истощения (48 ч) в клеточном спектре пучково-сетчатой зоны коры НП (рис. I-6) преобладают темные и очень темные кортикоциты с мощным регенераторным потенциалом, создающим громадный и легко мобилизуемый функциональный резерв стероидогенеза. К концу фазы истощения (72 ч) их количество несколько снижается за счет последовательной трансформации очень темных клеток в темные, затем в полутемные и наконец в секретирующие светлые клетки, которые и обеспечивают искомый прирост 11-ОКС в терминальной фазе стресса (рис. I-6).

Следовательно, ни о каком функциональном истощении НП здесь речь идти не может, так же как и том, что этот феномен может быть причиной гибели животных при ИС.

Рис. I-5. Кариорексис ядер кортикоцитов при 72-часовом иммобилизационном стрессе: выход гетерохроматина. × 71 000 Рис.

I-6. Клеточный спектр пучковой зоны коры надпочечника крысы при 72-часовом стрессе: очень темные и просветленные кортикоциты. × 71 000

То же относится и к стресслимитирующей системе, роль которой в принятых условиях выполняет инсулин. В аварийную фазу ИС уже в первые часы уровень ИРИ в крови резко падает (рис. I-2) в результате прекращения инсулиногенеза при блокаде α-рецепторов β-клеток поджелудочной железы катехоламинами [58]. Развивается так называемый «транзиторный диабет напряжения», который в фазу резистентности (24 ч) плавно переходит в типичный стероидный диабет благодаря перераздражению инсулоцитов повышенным уровнем 11-ОКС, что не исключает развитие вторичной инсулярной недостаточности, т. е. истощение гормонобразовательной функции островкового аппарата к 48 ч опыта. Однако никакого истощения здесь тоже нет, поскольку в предагональном состоянии животных (72 ч) наблюдается достоверное повышение уровня ИРИ в крови. Такой всплеск инсулиногенеза Л. Панин считает результатом разбалансировки в системе гормональной регуляции гомеостаза, которая имеет фатальные последствия из-за развивающейся инсулиновой гипогликемии [121]. Измерение уровня глюкозы в крови с помощью ферментных электродов показало, что рост инсулинемии в терминальной стадии ИС (72 ч) сопровождается не гипо-, а гипергликемией. Несмотря на резкое повышение инсулинемии в фазу истощения (от 48 до 72 ч опыта – рост в 4 раза), содержание глюкозы в крови крыс в этот период достоверно не снижается (опыт 48 ч – 6,2 мМ/л (р>0,05); опыт 72 ч – 7,1 мМ/л (р>0,05); контроль – 8,1 мМ/л). Аналогичные данные были получены в эксперименте на крысах с применением летальной дозы ионизирующей радиации [123], где в предагональном состоянии (72 ч опыта) при всплеске инсулинопродукции (увеличение в 3–5 раз) содержание сахара в крови существенно возрастало (более чем в 1,5 раза) по сравнению с начальным периодом развития лучевой болезни (6 ч опыта) и в 1,3 раза по отношению к предыдущему сроку наблюдения (48 ч опыта). Следовательно, гибель половины животных к 72-му часу иммобилизации происходит не от гиперинсулинемии и сопутствующей гипогликемии, а от каких-то других причин.

Что касается гиперсекреции инсулина в терминальную фазу раздражения (рис. I-2), то скорее всего – это не разбалансировка в системе гуморальной регуляции гомеостаза [121], а признак начала функционирования инсулярного аппарата поджелудочной железы, освобождающейся к этому времени от катехоламинового блока. Восстановление же эндогенного (физиологического) механизма инсулиногенеза не может приводить к фатальной гипогликемии в принципе. Факт нормализации биологического ритма секреции инсулина в принятых условиях документируется тиаминовыми эффектами. В частности, на фоне введения тиамина уровень ИРИ в крови животных при иммобилизационном стрессе обнаруживает четкий 48-часовый ритм (рис. I-2), что соответствует данным литературы о 2-суточных осцилляциях содержания глюкозы в крови интактных крыс [117].

Экстраполируя эти результаты на динамику 11-ОКС, можно заметить, что кривая 1 (стресс) на рис. I-1 фактически демонстрирует развитие стероидогенной реакции на фоне «выключенного» инсулиногенеза (катехоламиновый блок β-клеток поджелудочной железы), а кривая 2 (стресс + тиамин) – ту же реакцию, но на фоне активированного гормоносинтеза в инсулоцитах. Как видно, разница существенная и по амплитуде стероидогенной реакции (снижение), и по ее шагу (сдвиг влево).

Тиамин, активируя инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы [13], обеспечивает более раннее выхождение пика ИРИ в крови крыс при истощающем стрессе – сдвиг влево по временной шкале опыта с 72 ч на 48 ч иммобилизации (рис. I-2).

Синхронизация, т. е. удовлетворительное совпадение кривых 2 (стресс + тиамин) на рис. I-1 и I-2, свидетельствует о том, что при активированном инсулиногенезе стрессорный ритм 11-ОКС лимитируется уровнем ИРИ в крови крыс. Одновременно это означает, что антистрессорное действие тиамина, очевидно, опосредовано инсулином, который способен тормозить образование гормонов как в мозговом [355], так и корковом слое [177] надпочечников. Этим же объясняется и факт отсутствия гибели животных, получавших тиамин, при 3-суточной экспозиции иммобилизационного стресса, поскольку инсулин является мощным кардиопротектором [116]. Комбинацию инсулина с глюкозой давно используют в клинике для реабилитации больных с ишемическими повреждениями миокарда [82].

Таким образом, есть веские основания считать, что роль «киллеров» при истощающем стрессе выполняют стресс-гормоны (катехоламины и кортикостероиды), длительная гиперпродукция которых закономерно приводит к функциональной несостоятельности основной системы жизнеобеспечения – сердечно-сосудистой. Инсулину же здесь явно принадлежит хелперная функция поддержания жизнедеятельности. Данная констатация диктует стратегию выживания – применение антистрессорных средств, в том числе тиамина, оптимизирующего процессы гормоносинтеза в кортикальной и хромаффинной тканях надпочечников через механизм их инсулинового контроля.

Ультраструктура кардиомиоцитов. Поскольку при гистологическом исследовании сердец погибших животных, инфарктов или внеинфарктных некрозов миокарда не удалось обнаружить, основное внимание было уделено клеточному составу, морфологическим критериям нативности митохондриального и сократительного аппарата кардиомиоцитов, состоянию их саркоплазматического ретикулума, а также изменениям капиллярного русла во всех фазах развития стрессорной реакции, так как любые изменения функции сопровождаются морфологическими сдвигами [137].

В каждом случае оценивали ультраструктуру преобладающего типа клеток.

Контроль. Электронномикроскопически у интактных крыс в левом желудочке сердца выявляются кардиомиоциты двух типов: разносокращенные электронопрозрачные и равноплотные во всех частях светлые клетки (30 %) и релаксирующие полутемные клетки (70 %) с инвагинированным гиперхромным ядром, содержащим многочисленные впячивания нуклеолеммы и подстилающей широкой полосы маргинального гетерохроматина, слабоосмиофильными саркорплазмой, контрактильным аппаратом и очень темными митохондриями. Первые, которые находятся в явном меньшинстве, очевидно, осуществляют сократительную функцию миокарда в период относительного покоя, а вторые служат их функциональным резервом, легко мобилизуемым при рабочих нагрузках. По сравнению со светлыми клетками количество митохондрий в полутемных кардиомиоцитах заметно больше, а их площадь меньше. Мембраны всех органелл и их кристы практически не деструктированы, митохондриальный матрикс мелкозернист, одинаково темен и плотен. Все это свидетельствует о том, что энергообразовательный аппарат резервных клеток находится в спокойном состоянии и не участвует в сократительном акте (рис. I-7).

Митохондрии располагаются между миофибриллами в виде цепочек, иногда они образуют небольшие скопления. Большинство митохондрий имеют овальную, угловатую или вытянутую форму, двухконтурную наружную мембрану и значительное количество параллельно расположенных крист, пересекающих органеллы в поперечном направлении. Миофибриллы в полутемных клетках имеют типичное строение. На продольном срезе в них отчетливо дифференцируются диски А, I, полоса Н, мезофрагма М, иногда полосы N. Латентное состояние сократительного аппарата документируют отсутствие полос сокращения и одинаковая длина контрактильных элементов.

Границы саркомеров, ограниченные дисками Z, соседних миофибрилл совпадают друг с другом, сообщая кардиомиоцитам равномерную параллельную исчерченность. Канальцы Т-системы и гладкого саркоплазматического ретикулума без особенностей. Просвет капилляров расширен. Почти всегда в нем обнаруживаются эритроциты. Одни капилляры близко примыкают к кардиомиоцитам, другие отделены от них широким перикапиллярным пространством, которое плавно переходит в межклеточную щель. Эндотелий истончен, темен, содержит пиноцитозные пузырьки. Сморщенные гиперхромные ядра эндотелиальных клеток, отграниченные тонким ободком цитоплазмы и клеточной мембраной, выступают в просвет капилляра.

Фаза напряжения (1—12 ч опыта). В аварийную стадию иммобилизационного стресса в клеточном спектре левого желудочка преобладают светлые кардиомиоциты (80 %), резко снижается количество полутемных (18 %) и появляются единичные темные клетки (2 %).

Незначительная часть светлых кардиомиоцитов левого желудочка в эту фазу обнаруживает явную тенденцию к равномерному потемнению (переходные клетки), т. е. имеет признаки пересокращения, крайней формой которого является образование темных клеток. Большинство же светлых клеток находятся в состоянии умеренного сокращения или даже релаксации (рис. I-8). Все они имеют ядра вытянутой или округлой формы с уменьшенным количеством хроматина и просветленной нуклеоплазмой. Маргинация хроматина не выражена. Сохраняется двухконтурность ядерной мембраны. Канальцы Т-системы и саркоплазматического ретикулума несколько расширены.

Рис. I-7. Миокард левого желудочка интактной крысы. Полутемные кардиомиоциты. × 71 000

Рис. I-8. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза напряжения (1 ч опыта). Светлые кардиомиоциты. × 71 000

Миофибриллы слегка отечны, местами волокнисты. Диски Z хорошо видны. Вставочные диски утолщены, имеют расширенные щели, границы их несколько расплывчаты. Между миофибриллами расположены двухконтурные митохондрии, имеющие овальную или вытянутую форму. Наблюдается повсеместное набухание органелл и самих клеток. Электронная плотность митохондрий, саркоплазмы, нуклеоплазмы и миофибрилл кардиомиоцитов выравнивается. В светлых клетках по сравнению со всеми остальными количество митохондрий найменьшее, площадь их – найбольшая, кристы сильно деструктированы, матрикс просветлен, пятнисто вымыт или вакуолизирован. Все эти особенности позволяют оценить наблюдаемую картину как отражающую состояние гиперфункции митохондриального аппарата.

Просвет большинства капилляров сужен как за счет набухания собственного эндотелия, так и сдавливания их тесно прилегающими гипертрофированными кардиомиоцитами. Перикапиллярные пространства и межклеточные щели как самостоятельные объемные образования между светлыми клетками не выявляются.

Фаза резистентности (24 ч опыта). В эту стадию развития стрессорной реакции кардиомиоциты в левом желудочке примерно поровну (по 40 %) представлены двумя типами клеток: переходными и светлыми. Причем первые от вторых отличаются меньшим отеком саркоплазмы и снижением степени набухания митохондрий, т. е. уплотнением их матрикса (рис. I-9, I-10). Количество митохондрий значительно превышает их число не только в светлых, но и в полутемных клетках. Встречаются очень большие скопления митохондрий. Большинство органелл имеют округлую форму и сохраняют наружную мембрану, двухконтурность которой в некоторых участках теряется. Матрикс митохондрий плотный, мелкогранулярный, в местах отсутствия крист гомогенизирован. Гомогенизация матрикса в различных органеллах колеблется от незначительных участков до всей митохондрии. Кристы несколько извилисты, но, как правило, они сохраняют параллельность и пересекают органеллы, соединяясь с наружной мембраной противоположных сторон. Почти во всех митохондриях часть крист разрушена и эти участки гомогенизированы.

В переходных клетках активируется процесс репродукции митохондрий. Он осуществляется путем деления и почкования органелл. О том, что митохондрии делятся, не сливаются, свидетельствует факт точного пространственного совпадения противолежащих крист соседних органелл. При почковании возникают перетяжки, истончение которых приводит к слиянию наружных мембран, а последующий их разрыв – к появлению дочерних митохондрий. Миофибриллы находятся в состоянии умеренного сокращения без очагов дезорганизации миофиламентов. В миофибриллах нередко увеличен диск I. Извитость вставочных дисков заметно увеличивается. Ядра кардиомиоцитов округлые, содержат повышенное количество хроматина, который концентрируется под нуклеонемой.

Рис. I-9. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза резистентности (24 ч опыта). Слабо сокращенные переходные кардиомиоциты. × 71 000 Рис.

I-10. То же, что и на рис. I-9. Фаза резистентности (24 ч опыта). Сильно сокращенные переходные кардиомиоциты. × 71 000

Капилляры отделены от сарколеммы кардиомиоцитов широкими прекапиллярными пространствами, переходящими в межклеточные щели различной ширины. Просветы большинства капилляров резко расширены и, как правило, заполнены свободно циркулирующими эритроцитами. Эндотелий капилляров уплощен, клетки – умеренной электронной плотности. Пиноцитоз выражен незначительно. Ядра овальной формы, нуклео-плазма просветлена в центре.

Судя по всему, переходные клетки – это интенсивно работающие кардиомиоциты, которые вместе со светлыми обеспечивают сократительную функцию сердца в фазу резистентности иммобилизационного стресса. Одновременно они накапливают регенераторный потенциал (деление митохондрий) и обнаруживают признаки перехода в другое функциональное состояние (обезвоживание и равномерное увеличение электронной плотности цитоструктур), т. е. трансформации в темные клетки (20 %). На рис. I-9, I-10 отчетливо видна динамика этого процесса. Степень обезвоживания клеток можно оценить по изменению сарколеммы, которая вначале имеет ровный пузыревидный контур, отграничивающий разбухшие кардиомиоциты, а в конце процесса по мере сокращения отечности саркоплазмы и выпячивания в межклеточные щели конгломератов митохондрий сарколемма принимает вид аркад, дублирующих контуры прилегающих органелл.

Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Морфологически (по клеточному составу и состоянию сосудистого русла) начало и конец фазы истощения четко различаются. К 48 ч опыта в клеточном спектре левого желудочка сердца явно преобладают темные кардиомиоциты, а к 72 ч – светлые, с множественными явлениями деструкции митохондриального и сократительного аппарата.

Темные клетки (рис. I-11), по сути, это пересокращенные переходные, которые характеризуются максимальной осмиофилией всех субклеточных образований. Сарколемма в темных клетках образует крутые аркады, в которых располагаются митохондрии, а саркоплазма практически не выявляется. В тех участках, где митохондрии прилежат к сарколемме, последняя теряет двухконтурность. Повышенная электронная плотность темных миокардиальных клеток зависит как от структуры органелл, так и от топографии последних.

Темные кардиомиоциты содержат компактные гиперхромные ядра с преобладанием конденсированного хроматина, часто имеющие изрезанные контуры. Количество митохондрий в них значительно больше, чем в светлых клетках, и они располагаются не параллельными с миофибриллами рядами, а в виде скоплений в различных участках клетки. Между миофибриллами можно видеть крупные митохондриальные агломераты, занимающие нередко все поле зрения. Причем органеллы здесь настолько тесно расположены, что другие структуры клетки почти незаметны (рис. I-11). Большое количество митохондрий располагается также в околоядерной зоне, под сарколеммой вблизи капилляров, у межклеточных щелей. Большинство митохондрий находится в конденсированном состоянии, матрикс их плотный, нередко частично гомогенизирован. Разные органеллы содержат различное количество крист. Многие митохондрии увеличены в размерах, но это увеличение не имеет характера набухания: матрикс таких органелл не просветлен, межкристные пространства не расширены, а кристы не только не деформированы и не разрушены, а напротив, их становится больше и они как бы более плотно упакованы в теле митохондрии. Во многих миофибриллах наблюдаются полосы пересокращения и различной величины участки гомогенизации миофиламентов. В субсарколемной зоне иногда возникают небольшие участки расплавления миофибрилл.

Увеличение количества темных клеток в миокарде при 48-часовой нагрузке растяжением животных можно рассматривать как одну из компенсаторных реакций сердца в ответ на повреждающий фактор. Появление в этих условиях темных кардиомиоцитов с резко увеличенным числом митохондрий подтверждает известную точку зрения на темные клетки как источники материальных и энергетических ресурсов, которые возникают в связи с напряженной попеременной деятельностью сократительных элементов и активацией в них процессов внутриклеточной регенерации [137].

Другой важной особенностью, характеризущей данный период стресса, является повышение гетерогенности клеточного пула левого желудочка.

Рис. I-11. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Темные кардиомиоциты. × 71 000

Если в фазу напряжения иммобилизационного стресса практически не выявлялись переходные и темные клетки, в фазу резистентности – полутемные, то к началу фазы истощения клеточный спектр кардиомиоцитов представлен всеми типами клеток (темные – 50 %, светлые – 30 %, переходные – 10 %, полутемные – 10 %). Усиленная трансформация одних клеток в другие свидетельствует о повышении скорости оборачиваемости клеточного цикла, что, очевидно, также имеет в принятых условиях приспособительное значение. Процесс «просветления» темных кардиомиоцитов сопровождается постепенным нарастанием количества свободной саркоплазмы и разобщением структурных компонентов. В ядрах происходит превращение гетерохроматина в диффузный хроматин. В саркомерах появляются изотропные диски, а протофибриллы располагаются более рыхло. Становится заметной саркотубулярная система. Так возникают полутемные клетки, которые по мере продвижения по клеточному циклу трансформируются в светлые с ортодоксальными митохондриями и просветленным матриксом. Указанные структурные сдвиги свидетельствуют о вступлении «покоящихся» темных и полутемных кардиомиоцитов в фазу повышенной функциональной активности.

Сократительную функцию миокарда в конце фазы резистентности и начале стадии истощения иммобилизационного стресса (48 ч опыта) обеспечивают главным образом светлые и отчасти переходные клетки. В данный период по сравнению с фазой напряжения (1—12 ч опыта) количество светлых клеток в левом желудочке существенно снижено. Соответственно падающая на них рабочая нагрузка пропорционально увеличивается, что приводит к повышенному износу контрактильного и митохондриального аппарата светлых кардиомиоцитов. Увеличению степени деструкции сократительных элементов левого желудочка способствует ухудшение их кислородного обеспечения в результате спазма интрамуральных артериол, вызванного сокращением гладкомышечного слоя сосудистой стенки (рис. I-12). Волна нарушения микроциркуляции захватывает и капиллярное русло.

Рис. I-12. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Спазм интрамуральных артериол. × 71 000

Рис. I-13. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Сдавливание капилляров пересократившимися темными клетками. × 71 000

Повсеместно наблюдаются явления гемостаза, обусловленные сдавливанием капилляров пересократившимися темными клетками (рис. I-13) и гипертрофированными перицитами, которые в сложной связи своих отростков охватывают эндотелиальную трубку в виде своеобразной муфты (рис. I-14). Свой вклад в сужение просвета капилляров в данный срок опыта вносят и сами эндотелиальные клетки, способные к периодическому набуханию под влиянием нервных импульсов. В схеме двигательной иннервации кровеносных капилляров важная роль отводится перицитам, где находятся окончания симпатических нервов, которые воспринимают, трансформируют и далее передают нервный импульс через свои отростки на эндотелиальную клетку по типу электрического синапса [168]. Если принять гипотезу электрического синапса, то из рис. І-15 видно, что последний может возникать и без посредничества перицитов, поскольку нервные терминали непосредственно граничат с эндотелиальными клетками.

Рис. I-14. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Сдавливание капилляров гипертрофированными перицитами. × 71 000

Рис. I-15. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Окончания нервных терминалей. × 71 000

Согласно гипотезе, нервный импульс, направленный в сторону эндотелиальной клетки, вызывает деполяризацию ее плазмалеммы, что может способствовать потере или накоплению клеткой жидкости, которая, по всей вероятности, проникает через микропоры в плазмалемме [168]. По мнению автора гипотезы, на электронномикроскопических снимках и при прижизненных наблюдениях можно обнаружить набухшие эндотелиальные клетки, которые полностью закрывают просвет капилляра. Вслед за набуханием эндотелиальной клетки через несколько секунд можно видеть ее спадение. Такая периодичность, ведущая в первом случае к сужению просвета кровеносного капилляра и освобождению просвета для движения крови во втором случае, физиологически оправдана и не может быть осуществлена без участия нервной системы.

Фаза истощения (72 ч опыта). В терминальной стадии иммобилизационного стресса типовая гетерогенность кардиомиоцитов практически исчезает. Как и в самом начале развития стрессорной реакции, в левом желудочке в этот период доминируют светлые клетки (90 %; 10 % составляют полутемные клетки), что, очевидно, является результатом длительной перегрузки ультраструктурных элементов сердца. Однако в отличие от фазы напряжения (1—12 ч опыта), где светлые клетки были в основном однородными и различались только по степени набухания, здесь отмечается их выраженная внутрипуловая гетерогенность, обусловленная различной выраженностью деструкции митохондриального и контрактильного аппарата. В сарколемме таких кардиомиоцитов появляются множественные дефекты. На отдельных участках, особенно в тех, к которым близко прилежат капилляры, сарколемма становится размытой. В большинстве мышечных клеток отмечается отек саркоплазмы, особенно в субсарколемной зоне. Наряду с набухшими, но сохранившими нативную ультраструктуру кардиомиоцитами (30 %) – светлые клетки 1-го типа (рис. I-16) – появляются светлые клетки 2-го типа, в которых почти все митохондрии разрушены (20 %). Миофибриллы в них в основном фрагментированы на уровне дисков I, но имеются и большие участки гомогенизации, разволокнения и разрыва миофиламентов. Многие диски Z смещаются по отношению друг к другу в лежащих рядом миофибриллах (рис. I-17). В светлых клетках 3-го типа (40 %) большинство митохондрий в состоянии либо выраженного, либо умеренного набухания, матрикс их очагово просветлен. Резко уменьшено количество крист, имеющиеся кристы фрагментированы, хаотично расположены, в центре митохондрий они превращаются в гомогенную слабоосмиофильную массу. Наружные мембраны митохондрий теряют двухконтурность либо на всем протяжении, либо на значительных участках. Немало митохондрий полностью гомогенизированных, а также резко набухших, лишенных матрикса и крист.

Рис. I-16. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты первого типа. × 71 000

Рис. I-17. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты второго типа. × 71 000

Примечательна мозаичность изменения митохондрий: в одной и той же клетке имеются митохондрии с различной степенью изменений – от умеренного набухания и неравномерного расположения крист до полной деструкции органелл (рис. I-18). В миофибриллах отмечается появление множественных участков деструкции. На продольных срезах отчетливо видно, что вначале происходит расплавление тонких миофиламентов. Затем возникают очаги их деструкции на протяжении нескольких саркомеров. Разделительные диски Z исчезают. В этих участках сохраняются лишь обрывки толстых миофиламентов и остатки дисков I (рис. I-18). В других участках происходит гомогенизация миофибрилл. В очагах гомогенизации заметны обрывки миофиламентов, которые затем подвергаются расплавлению. Наблюдается значительная вариабельность в степени повреждения между различными мышечными клетками этого типа. В некоторых кардиомиоцитах в областях разрушения миофибрилл видна гомогенная масса миофиламентов, в то время как другие области имели нормальный или почти нормальный вид. В очагах тяжелого повреждения клетки спектр изменения был довольно широким – от конденсации до полного лизиса миофибрилл.

Рис. I-18. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты третьего типа. × 71 000

Рис. I-19. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Лизис кардиомиоцитов. × 71 000

На периферии таких поврежденных участков миофибриллы часто пересокращены и подвержены процессу гомогенизации и лизиса (рис. I-19). Сопряжение кардиомиоцитов нарушается за счет расхождения плазматических мембран, образующих вставочные диски и их фрагментации (рис. I-19), что характерно для декомпенсации сердца, сопровождающейся развитием фибрилляции желудочков [122]. Показателем функциональной перегрузки светлых кардиомиоцитов 3-го типа является резкое расширение канальцев саркоплазматического ретикулума вплоть до образования крупных вакуолей и цистерн (рис. I-18). Повреждения саркотубулярной системы, играющей важную роль в распространении возбуждения по миокардиальной клетке, могут привести к замедлению распространения импульса и возникновению блоков проведения, т. е. к прогрессированию возникшей в миокарде фибрилляции [122]. Кроме того, перерастяжение и частичное разрушение канальцев саркотубулярной системы может стать основой ослабления сократительной силы сердца, так как приходящее в миофибриллы возбуждение не будет реализовываться их сокращением. Такой механизм может лежать в основе развития сердечной недостаточности. Существуют три основные причины, обусловливающие сердечную недостаточность: 1) нарушение функции саркоплазматического ретикулума поглощать, накапливать и отдавать Са2+, участвующий в акте сокращения, 2) дефицит энергии и 3) функциональная несостоятельность контрактильного аппарата кардиомиоцитов [164]. Морфологически сочетание действия этих негативных факторов в принятых условиях документируется резким расширением канальцев саркоплазматического ретикулума, деструкцией митохондрий и миофибрилл (рис. I-17, I-18). По сути дела тот же сценарий развития стрессорных кардиопатий, предложенный Ф. Меерсоном, заложен в механизме «кальциевой триады»: накопление Са2+ в кардиомиоцитах из-за неполадок в системе внутриклеточного транспорта катиона может привести к недостаточности сердца в результате возникновения кальциевых контрактур, активации фосфолипаз и особенно протеаз, разрушающих диски миофибрилл, и нарушения окислительного фосфорилирования в нагруженных Са2+ митохондриях [98].

Действительно, как видно из рис. I-18, в светлых кардиомиоцитах 3-го типа налицо типичные признаки кальциевого повреждения ультраструктуры: имеются контрактурные полосы пересокращения миофибрилл с гомогенизацией содержимого, лизис саркомеров, начинающийся с Z дисков, накопление в межкристном пространстве сильно набухших митохондрий осмиофильных включений ортофосфата кальция. Считается, что перегрузка миокардиальных клеток кальцием является главной причиной альтеративных сдвигов не только при классических кальциевых (адреналиновых, изопротереноловых) некрозах, но и при гиперфункции, гипертрофии, ишемии (неглубокой), гипоксии, стрессорных повреждениях, большинстве некоронарогенных болезней сердца [246].

Повреждения сарколеммы и изменения саркоплазматического ретикулума могут приводить к сбоям в работе кальциевой помпы и Na-Ca-ионообменного механизма [97], т. е. к прогрессирующему накоплению содержания катиона в кардиомиоцитах в результате проникновения избыточного Са2+ внутрь клетки из межклеточного пространства через образовавшиеся дефекты в плазмалемме [246], блокирования процесса откачки кальция из клетки и слабости механизмов его внутриклеточной утилизации. В итоге в клетках образуется массивная кальциевая перегрузка [239], которая морфологически проявляется накоплением в матриксе митохондрий электронноплотных гранулированных осадков фосфата кальция [239], появлением участков пересокращения саркомеров и расширением канальцев саркоплазматического ретикулума [167]. С указанными изменениями связывают затруднение в проведении нервных импульсов, нарушения ионного транспорта, развитие незавершенной диастолы [97] и снижение сократимости миокарда при хроническом дефиците насосной функции сердца [311]. Независимо от конкретной причины накопления избыточного Са2+ в саркоплазме этот процесс неизбежно приводит к одному и тому же эффекту – несостоятельности энергообеспечения кардиомиоцитов за счет снижения генерации энергии в митохондриях, гиперактивации Са-зависимых АТ-Фаз и истощению АТФ в местах его использования [218], что составляет патогенетическую основу развития сердечной недостаточности.

Ядра светлых кардиомиоцитов всех 3 типов – округлые, без признаков маргинации хроматина, которую обычно расценивают как показатель ухудшения дренажной функции саркоплазмы [109]. В межклеточных и перикапиллярных пространствах возле светлых клеток всегда много однооболочечных митохондрий с гомогенизированным матриксом, разнокалиберных первичных и вторичных лизосом, которые служат морфологическим маркером стресс-реакции [251].

В завершающей стадии иммобилизационного стресса (72 ч опыта) в миокарде левого желудочка встречаются три типа капилляров. Просветы капилляров первого типа широкие, содержат эритроциты (рис. I-16). Цитоплазматические отростки эндотелиальных клеток гофрированы, пиноцитоз умеренный. Просветы капилляров второго типа, тесно прилегающих к разрушающимся кардиомиоцитам, почти полностью закрыты набухшими эндотелиальными клетками или эритроцитарными тромбами (результат гемостаза), в их ядрах количество хроматина увеличено (рис. I-19). Наконец, третий тип капилляров отличается тем, что эндотелиальные клетки здесь образуют длинные цитоплазматические клапаны, куда часто смещаются гиперхромные ядра. Эти отростки достигают противоположной стенки капилляра и делят его просвет на несколько полостей. Вокруг таких капилляров очень много поврежденных митохондрий, различного типа лизосом, эритроцитов (рис. I-20). Базальный слой капилляров первого и третьего типа не изменен, а второго – сужен.

По сравнению со стадией относительного покоя (контрольные животные), где в клеточном спектре левого желудочка сердца преобладают полутемные кардиомиоциты, содержанием каждой стадии иммобилизационного стресса является некий главный (определяющий энергетику) процесс, который лимитирует появление преобладающего типа клеток: в фазу напряжения – набухание (светлые); в фазу резистентности – деление (переходные) и регенерация (темные); в фазу истощения – деструкция (деструктивные клетки). Трансформация одного типа клеток в другой в рамках замкнутого жизненного цикла кардиомиоцитов: светлые – переходные – темные – полутемные – светлые является проявлением механизма стабилизации энергетики при прогрессировании гиперфункции сердца в условиях непрекращающегося раздражения. Деструктивные светлые клетки – это необратимо поврежденные кардиомиоциты, сошедшие с орбиты жизненного цикла.

Набухание митохондрий в первой стадии стресса (1– 12 ч опыта) является наиболее быстрой реакцией этих органелл на те требования, которые предъявляются к клетке новыми условиями функционирования. Быстрая трата энергии приводит к изменению соотношения компонентов адениловой системы внутри митохондрий, что, в свою очередь, обусловливает изменение ионного баланса по обе стороны митохондриальных мембран и степень гидратации митохондрий. Поступление в них воды вызывает увеличение объема митохондрий, расправление крист и общее увеличение энергообразующей поверхности. Выработка энергии усиливается и происходит восстановление нарушенного энергетического гомеостаза клетки [160]. Следовательно, набухание митохондрий можно расценивать как показатель их гиперфункции. Если оно превышает критический уровень, выход энергии резко снижается в результате перерастяжения внутренних митохондриальных мембран и пространственного разобщения энергообразующих комплексов. Чрезмерное набухание митохондрий в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч опыта) следует расценивать как переход адаптивно-приспособительной реакции, мобилизующей для контрактильных элементов миокарда дополнительные энергетические резервы, в патогенетическую, приводящую к необратимым нарушениям структурной целостности органелл и их гибели (рис. І-17).

Степень набухания митохондрий регулируется прежде всего уровнем оксигенации клетки. У стрессированных животных площадь капиллярного русла миокарда заметно снижается в начальную (1 ч – фаза тревоги) и терминальную (72 ч – фаза истощения) стадию иммобилизационного стресса. В эти же сроки на начальном и завершающем пиках содержания стресс-гормонов в крови (катехоламинов [121] и 11-ОКС [16]) в кардиомиоцитах наблюдается набухание митохондрий, особенно выраженное в фазу истощения, что указывает на аварийную гиперфункцию органелл в условиях дефицита кислорода, когда осуществляется энергообеспечение только специализированной функции сократительных клеток.

Рис. I-20. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Перегородки (клапаны) в просвете капилляра. × 71 000

Деление и регенерация митохондрий во второй стадии стресса возникают тогда, когда нагрузка, падающая на миокард, не устранена и нарастающее действие повреждающего фактора приводит к усилению морфологических изменений в миокарде. Вначале на первый план выступают явления, связанные прежде всего с восстановлением количества митохондрий в кардиомиоцитах (24 ч опыта), а затем основными становятся процессы регенерации митохондрий, утративших кристный материал (48 ч опыта). Однако при непрерывном раздражении животных это восстановление никогда не бывает полным. Даже при увеличении общего количества митохондрий и содержания в них крист в каждой отдельной митохондрии количество крист не достигает исходного уровня, что является причиной постоянной гиперфункции органелл и их ускоренного разрушения [122].

Нарастающий энергетический дефицит вызывает необходимость включения в каждый цикл функционирования кардиомиоцита все большего количества митохондрий и тем самым прогрессивно сокращается возможность их полноценной регенерации. Таким образом, несмотря на усиление процессов регенерации митохондрий, во второй стадии одновременно увеличивается и процесс изнашиваемости органелл. Эффективность генерации энергии в митохондриях отдельных кардиомиоцитов постепенно снижается, и для поддержания насосной функции сердца в каждом цикле его сокращения включается все большее количество миокардиальных клеток, в которых

при этом начинают накапливаться деструктивные изменения. Дефектное энергообеспечение увеличивает дисбаланс между деструктивными и биосинтетическими процессами, что, в свою очередь, приводит к постепенному исчезновению компенсаторно-приспособительных реакций и нарастанию изменений, обусловливающих в последующем развитие сердечной недостаточности.

Деструкция митохондрий и миофибрилл кардиомиоцитов в третьей заключительной стадии стресса – это срыв приспособительных механизмов, а прогрессивно нарастающее нарушение биоэнергетических процессов в сердце, приводящее к появлению деструктивных светлых клеток, можно рассматривать как коллапс энергетики миокарда. Энергетическое истощение лежит в основе развития и так называемого комплекса изнашивания гипертрофированного сердца [96], поскольку хроническая недообеспеченность миокардиальных элементов приводит их к гибели. На этой основе закономерно возникает сердечная недостаточность, а явления укорочения эффективного рефрактерного периода миокарда создают предпосылки для возникновения различных нарушений ритма сердца – от экстрасистолии до смертельной фибрилляции желудочков [96].

Таким образом, судя по морфологическим сдвигам ультраструктуры кардиомиоцитов, непосредственной причиной гибели животных в терминальной фазе истощающего иммобилизационного стресса, по всей вероятности, является сердечная недостаточность, развивающаяся на фоне фатальной несостоятельности энергообеспечения сердечной мышцы.

Биоэнергетика сердца. Отражением стрессорной реакции на метаболическом уровне может быть прежде всего адаптационная перестройка энергетического обмена, а именно изменение функционирования систем генерации и потребления энергии [121]. Общее представление о состоянии энергообразовательной функции митохондрий сердца при стрессе можно получить уже исходя из данных сравнительного исследования дыхания органелл с помощью стандартной полярографической техники.

Обработка полярограмм включала определение скорости дыхания митохондрий после последовательных добавок 10 мМ сукцината (V0), 100 мкМ АДФ (V3 и V4), 400 мкМ динитрофенола (V5). Рассчитывались также величины дыхательного контроля ДКл и ДКч по Ларди – Вельману (V3/V2) и по Чансу – Уильямсу (V3/V4).

Полученные результаты приведены в табл. I-1. Истощающий иммобилизационный стресс по Г. Селье [140] отчетливо повышает скорость дыхания митохондрий сердца во всех метаболических состояниях. Причем увеличение окислительной активности митохондрий сопровождается ухудшением энергетической регуляции дыхания. Динамические параметры дыхательной цепи при стрессе, например коэффициент усиления, отражающий эффективность сопряжения дыхания и фосфорилирования (ДКл), и дыхательный контроль в отрегулированном состоянии, отражающий степень восстановления энергизации митохондрий после рабочей нагрузки (ДКч), существенно снижены по сравнению с нормой, что характеризует работу органелл в режиме утомления с прогрессирующим переходом к низкоэнергетическому состоянию

[70]. Явными проявлениями низкоэнергетического сдвига в принятых условиях являются: ослабление энергетической регуляции дыхания (рост дыхания в состоянии покоя (V0) и снижение ДКл), рост дыхания в состоянии V2 и признаки повреждения митохондрий: относительное снижение окисления сукцината в активном состоянии (V3), в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч), которое in vitro не устраняется глютаматом, и снижение ДКч больше, чем ДКл, во все сроки опыта.

Иммобилизационный стресс на фоне тиамина не сопровождается признаками повреждения митохондрий сердца: скорость окисления сукцината в терминальной фазе стресса (72 ч) продолжает нарастать без резкого ухудшения энергетической регуляции дыхания (имеет место относительный рост ДКл, а также одинаковое увеличение ДКл и ДКч), которое наблюдается у стрессировавшихся крыс. Скорее всего, в принятых условиях тиамин действует как антистрессор: витаминзависимое снижение амплитуды стероидогенной реакции (рис. I-1) автоматически ограничивает степень активации сукцинатдегидрогеназы стрессорными гормонами [39]. Поскольку добавка ЩУК-устраняющего субстрата (глютамата) in vitro повышает скорость окисления ЯК митохондриями, выделенными из сердца животных, получавших тиамин во все фазы стресса, здесь возможно и другое объяснение.

Таблица I-1.

Влияние тиамина (Т) на окислительную и фосфорилирующую функцию сердца крыс в динамике ИС

* Достоверные изменения – p < 0,05.

Согласно Г. Селье, существует 2 типа адаптационных механизмов – кататоксические, ответственные за активное сопротивление раздражителю, и синтоксические, обеспечивающие пассивную устойчивость и сосуществование с патогенным воздействием [312]. Примером перехода от кататоксических реакций к синтоксическим является тиаминзависимое ограничение окисления сукцината митохондриями сердца крыс (V3) в динамике истощающего иммобилизационного стресса (табл. I-1). Фактически это ограничение представляет собой синтоксическую реакцию, которая и обеспечивает сосуществование с раздражителем, повышая пассивную устойчивость за счет снижения активных реакций.

Для иммобилизационного стресса показано, что на уровне митохондрий ЩУК-обусловленное ограничение дыхания выполняет функцию синтоксической реакции, предупреждая кататоксическую гиперактивацию окисления сукцината [70]. Известно, что увеличение доли ЯК в общем окислении обеспечивает повышенные энергетические запросы при активности. Однако эта компенсаторная реакция подобно адаптационным реакциям на уровне организма может становиться чрезмерной и повреждающей. В условиях повышенного содержания жирных кислот и ионов Са2+, характерных для стресса, повышается проницаемость мембран митохондрий и возрастает интенсивность окисления субстратов. При этом активируется сукцинатдегидрогеназа и гиперактивное окисление сукцината становится источником дальнейшего повреждения мембраны [69]. На энергизованных митохондриях печени сукцинат обычно оказывает стабилизирующее действие [15], а повреждение органелл при его окислении наблюдается на интенсивно метаболизирующих низкоэнергизованных объектах, таких, как митохондрии сердца голубя и митохондрии патологического сердца человека [148]. Считается, что повреждающее действие ЯК, проявляющееся снижением или потерей дыхательного контроля, обусловлено накоплением протонов и гиперактивным транспортом ионов кальция в митохондрии.

Кальцификация тканей характерна для стресса, и она базируется на гиперактивном окислении сукцината. Интенсификация окисления этого субстрата и транспорта Са2+ в митохондрии наблюдается в ткани сердца человека при тяжелых формах сердечной недостаточности [148]. Залповый импорт кальция в кардиомиоциты после ишемизации сердца ответствен за повреждение миокарда [98]. В таких условиях блокирование дыхательной цепи цианидом предотвращает чрезмерное поступление внешнего кальция в кардиомиоциты и их повреждение [69]. Поскольку тотальное ингибирование дыхательной цепи не может быть использовано в целостном организме для in vivo профилактики повреждения митохондрий сердца крыс, при длительной иммобилизации животных некоторые авторы применяли введение антагониста катехоламинов – серотонина, который снижает дыхание тканевых препаратов [81] предположительно за счет индукции ЩУК-механизма ограничения окисления сукцината и тем самым обеспечивает защиту органелл от стресса [69]. Это допущение согласуется с повышением уровня серотонина в организме при таких типичных проявлениях хронического стресса, как язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, раздражении электротоком, возбуждении, хирургических операциях и других стрессобусловленных патологических состояниях [81]. Не исключено, что инициация ЩУК-ограничения окисления сукцината митохондриями сердца при стрессе является характерным моментом действия любого антистрессора, в том числе и тиамина.

В присутствии динитрофенола, вызывающего полное разобщение дыхания и фосфорилирования, потребление кислорода митохондриями животных в терминальной фазе истощающего стресса (72 ч опыта) снижено в 1,75 раза (табл. I-1). Это означает, что изменения, выявляемые в митохондриях, изолированных из сердца животных при длительной иммобилизации, выражаются не только в нарушении сопряжения окисления с фосфорилированием, но и в нарушении самого окисления, т. е. транспорта электронов в дыхательной цепи. В соответствии с современными представлениями такие нарушения могут быть обусловлены повреждением липидного бислоя митохондриальных мембран продуктами перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также чрезмерной активацией фосфолипаз сердечной мышцы и детергентного действия избытка жирных кислот, возникающего при стрессе в результате повышения секреции катехоламинов [98]. Как видно из табл. І-2, с увеличением экспозиции иммобилизации крыс содержание в сердце продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид) неуклонно возрастает (с максимумом к 72 ч опыта), а уровень антиоксидантной защиты кардиомиоцитов (активность каталазы, супероксиддисмутазы и содержание эндогенного токоферола) пропорционально падает, т. е. имеет место прогрессирующее нарушение исходной сбалансированности между ферментными системами генерирования и детоксикации липопероксидов за счет стрессзависимого снижения антиоксидантного статуса организма [138].

Предварительное введение нетоксичных доз природных и синтетических антиоксидантов (токоферол, ионол) предупреждает типичную для тяжелого ЭБС активацию ПОЛ в мышце сердца, мозге и других органах. В результате ингибирования ПОЛ не развивается повреждений мембран кардиомиоцитов, нарушения работы Санасоса, окислительного фосфорилирования в митохондриях, избыточной потери миокардом ферментов, транзиторного повреждения и последующей репарации ДНК; предотвращаются депрессия сократительной функции миокарда и постстрессорное снижение устойчивости сердца к гипоксии. Эти факты свидетельствуют о том, что активация ПОЛ действительно составляет ключевое звено патогенетической цепи стрессорной альтерации кардиомиоцитов. Блокирование ПОЛ, устраняющее возможность накопления гидроперекисей липидов в мембранных структурах кардиомиоцитов, очевидно, приводит к стабилизации их липидного бислоя и этот мембранотропный эффект составляет суть кардиопротекторного действия антиоксидантов [98]. В механизме снижения уровня ПОЛ под влиянием антиоксидантов, содержащих гидроксильные группы фенольного типа, наряду с осуществлением их скевенджерной функции «ловушек» супероксидных радикалов важную роль может играть и собственная антистрессорная активность препаратов.

Предварительное введение ионола (2-6-дитретбутил-4-метилфенола) заметно уменьшает амплитуду стрессорной реакции в ответ на эмоционально-болевое воздействие: убыль катехоламинов в надпочечниках у стрессированных животных уменьшается в 2 раза, а подъем концентрации кортикостерона в плазме, обычно наблюдаемый после ЭБС, практически отсутствует [98].

Отсюда не исключено, что в спектре защитного действия любого стресслимитирующего фактора должны присутствовать мембранопротекторные эффекты, реализуемые через снижение уровня ПОЛ, пропорциональное степени индуцированной резистентности организма к данному виду стресса.

Действительно, как видно из табл. І-2, тиамин, который не содержит гидроксильных групп фенольного типа и практически не обладает антиоксидантными свойствами [149], но способный эффективно снижать уровень гормоносинтеза в секреторных клетках коры надпочечников [13] и хромаффинных клетках мозгового вещества адреналовых желез [17] в условиях развития реакции напряжения, тем не менее существенно ограничивает степень активации ПОЛ в миокарде при иммобилизации крыс. Истощающий стресс на фоне тиамина приводит к заметно меньшему приросту продуктов ПОЛ (ДК, МДА) в сердце и соответственно меньшему снижению антиоксидантного потенциала кардиомиоцитов (активности каталазы, супероксиддисмутазы и содержания токоферола), чем у животных, не получавших витамин В1. Поскольку аналогичное действие на антиоксидантный статус организма в принятых условиях оказывает адреналэктомия (табл. I-2), есть все основания считать, что ограничение ПОЛ под влиянием тиамина лимитируется соответствующим снижением уровня стрессорных гормонов в крови крыс, т. е. по сути является антистрессорным эффектом.

Таблица I-2.

Влияние тиамина (Т) на про– и антиоксидантный статус кардиомиоцитов в динамике ИС

* Достоверные изменения – p < 0,05.

Существуют различные варианты гипотезы перекисной гибели клеток. В модели Ф. Меерсона, адаптированной к кардиомиоцитам, важная роль отводится «липидной триаде», элементы которой при стрессе формируют своеобразный порочный круг с взаимным усилением друг друга: активация ПОЛ – лабилизация лизосом кардиомиоцитов – освобождение лизосомальных фосфолипаз – гидролиз встроенных в мембрану фосфолипидов – образование свободных жирных кислот (ЖК) и лизофосфатидов – нарушение упорядоченности бислойных мембран – увеличение проницаемости их мембран для Са2+ – активация фосфолипаз, что в конечном итоге приводит к необратимому повреждению сарколеммы и внутриклеточных мембранных структур и апоптозу [98].

Известно, что эффективность функционирования биологических мембран существенно зависит от физического состояния их липидов. Одним из информативных методов оценки физического состояния липидов биологических мембран является метод флуоресценции, с использованием флуоресцентных зондов [52]. Мы изучали физические свойства (микровязкость) свободных (липидный бислой) и связанных с белками (анулярных) липидов мембран митохондрий и эндоплазматического ретикулума кардиомиоцитов сердца крыс при иммобилизационном стрессе до и после введения тиамина.

Использование гидрофобного флуоресцентного зонда пирена, инкорпорированного в зону жирнокислотных цепей фосфолипидов, позволяет оценить физические свойства мембраны в местах локализации зонда.

Причем перекрывание спектров поглощения зонда и эмиссии триптофанилов дает возможность селективно, за счет индуктивно-избирательного переноса энергии (ИРПЭ), возбуждать молекулы пирена, расположенные в непосредственной близости к мембранным белкам (анулярные липиды). Возбуждение непосредственно самой молекулы пирена позволяет характеризовать состояние бислойных или свободных липидов [114].

Как видно из табл. I-3, микровязкость свободных липидов (липидного бислоя) микросомальных мембран кардиомиоцитов при хроническом стрессе уменьшается. Минимальное значение регистрируется уже после первого часа иммобилизации и остается на таком уровне до 24 ч опыта. В области анулярных липидов микровязкость также уменьшается, но минимум достигается после 12-часового стрессирования. Микровязкость бислойных липидов митохондриальных мембран изменяется аналогичным образом.

Уменьшение микровязкости окружения зонда, встроенного в липиды микросомальных и митохондриальных мембран, свидетельствует об увеличении их текучести. Повышение текучести мембран мозга и сердца [72] наблюдается при старении и гипокинезии. Одной из причин этого явления может быть изменение состава фосфолипидов. Показано, что причиной увеличения текучести липидного бислоя мембран саркоплазматического ретикулума кардиомиоцитов является увеличение количества длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов [68].

Таким образом, иммобилизационный стресс приводит к изменению физических свойств липидного матрикса мембран эндоплазматического ретикулума и митохондрий сократительных клеток миокарда. Текучесть липидного бислоя и анулярных липидов увеличивается в течение 72-часового стрессирования и более выражена для митохондриальных мембран (табл. I-3). Вероятно, эти изменения могут привести к нарушению функциональных свойств мембран, в частности транспорта ионов кальция [75].

Приведенные в табл. І-3 результаты свидетельствуют, что у животных, не получавших тиамин, микровязкость свободных липидов микросомальных мембран в миокарде после одного часа стрессирования уменьшается в 4 раза, а у витаминизированных – только в 1,5 раза. В дальнейшем на протяжении всего эксперимента она остается практически на одном уровне.

Таблица І-3.

Влияние тиамина (Т) на физические свойства липидов митохондриальных мембран кардиомиоцитов крыс при ИС

* Достоверные изменения – р < 0,05.

Аналогичные изменения микровязкости наблюдаются для анулярных липидов микросом, свободных и анулярных липидов митохондрий. Во все сроки иммобилизации тиамин снижает текучесть липидов микросомальных и митохондриальных мембран (для анулярных липидов максимальное снижение наблюдается через 1 ч и 48 ч опыта). Очевидно, его введение приводит к стабилизации флуктуаций жирных кислот в составе фосфолипидов изучаемых мембран за счет снижения их фосфолипазного расщепления [84].

Фосфолипидам митохондрий обычно отводят роль материала, скрепляющего глобулы белков, которые образуют структурную основу митохондриальной мембраны. Разрушение комплекса белок – фосфолипид – белок будет иметь следствием снижение той жесткости мембраны, которая необходима для поддержания высокого гидростатического давления в матриксе и препятствует осмотическому набуханию органелл [350]. Предполагается, что молекулы фосфолипидов-«скрепок» составляют ту небольшую часть фосфолипидного фонда митохондриальных мембран, которая специфически подвержена

действию фосфолипазы митохондрий [202]. Гидролиз одной из сложноэфирных связей между глицерофосфатом и жирной кислотой, катализируемой этой фосфолипазой, приводит к распаду тройного комплекса, расхождению исходно фиксированных белковых глобул, уменьшению жесткости мембраны в целом и набуханию митохондрий [350].

Таким образом, повышение текучести мембран митохондрий кардиомиоцитов при длительной иммобилизации крыс (табл. І-3) свидетельствует о набухании органелл, а тиамин, уменьшая текучесть, препятствует набуханию во все сроки опыта за счет повышения резистентности организма животных к стрессу и соответственно снижения его мембранотропного влияния.

В последней связи важно было выяснить, как тиаминзависимая стабилизация митохондриальных мембран отражается на функциональной активности органелл. Для этого оценивали скорость потребления кислорода суспензией митохондрий в разобщенном ДНФ (V5) и активном (V3) состояниях при использовании в качестве субстрата окисления сукцината. Оказалось, что при одночасовой и двухсуточной экспозиции иммобилизационного стресса (сроки, где проявлялось максимальное мембраностабилизирующее действие тиамина – табл. І-3) по абсолютным значениям показателей V5 и V3 митохондрии сердца крыс, получавших тиамин, и митохондрии контрольных животных не отличались друг от друга (табл. I-1). Не исключено, что в принятых условиях гарантом стабилизации мембран основных цитоплазматических структур сократительных клеток миокарда является антистрессорное действие тиамина, которое обусловливает снижение актуальности раздражения для кардиомиоцитов, т. е. уменьшает «падающую» на них рабочую нагрузку при иммобилизационном стрессе.

Медиатором высокоамплитудного набухания митохондрий кардиомиоцитов при иммобилизационном стрессе может быть Ca2+, который через активацию митохондриальных фосфолипаз [98] способен лабилизировать мембраны органелл, увеличивая их проницаемость для молекул воды. Оценивая полученные результаты (табл. І-3) с позиций этого допущения, следует иметь в виду, что действие стресса на сердце является по существу адренергическим и через систему адренорецепторов приводит к увеличенному вхождению Ca2+ в кардиомиоциты [138]. Последнее играет важную роль в положительном инотропном эффекте катехоламинов и при умеренном стрессе оказывается транзиторным, так как благодаря нормальному функционированию мембранных механизмов ионного транспорта избыток Ca2+ быстро удаляется из саркоплазмы. При истощающем стрессе, сопровождающемся повреждением мембран и катионных насосов, удаление Ca2+ из саркоплазмы может оказаться нарушенным. Чрезмерное накопление Ca2+ в кардиомиоцитах имеет два следствия. Во-первых, он может активировать совокупность процессов, составляющих липидную триаду [98], и таким образом замыкает порочный круг, углубляющий повреждение миокарда. Во-вторых, избыток Ca2 обладает собственным повреждающим действием, которое приводит к разобщению окисления и фосфорилирования в митохондриях, активации митохондриальных фосфолипаз и миофибриллярных протеаз, угнетению процесса расслабления миофибрилл вплоть до развития необратимых контрактур и некробиоза [100]. Нарушение поглощения, депонирования и выброса кальция кардиомиоцитами считается важнейшей причиной развития сердечной недостаточности [164].

Из материалов опытов следует, что процесс приспособления сердца к иммобилизационному стрессу протекает в жестких временных рамках развития общего адаптационного синдрома: фаза напряжения (1—12 ч), фаза резистентности (12–48 ч), фаза истощения (48–72 ч) [15]. Синфазность стероидогенной (рис. I-1) и кардиогенной (табл. І-1, І-2, І-3) составляющих реакции напряжения указывает на их взаимообусловленность. Смысловая адекватность фазовой динамики стресса и гормональноиндуцированной кардиопатии, а также возможность логической экстраполяции характеристик одного процесса на другой подчеркивают фундаментальную патогенетическую общность обоих состояний.

Стабилизирующие эффекты тиамина в отношении окислительного фосфорилирования в митохондриях кардиомиоцитов (табл. І-1) и текучести их мембран (табл. І-3) наблюдаются на пике содержания стрессорных гормонов в крови животных (рис. І-1), т. е. в фазе напряжения (1 ч) и фазе истощения (48 ч) иммобилизационного стресса. Это подтверждает стрессобусловленность отмеченных сдвигов и антистрессорный характер действия витамина В1. В принятых условиях тиамин понижает потолок реагирования организма на чрезвычайные раздражители, переводя основные системы жизнеобеспечения (в том числе гипофизадреналовую и сердечно-сосудистую) с гиперергического на более низкий уровень перекрестной адаптации, отвечающий степени раздражителя. Патофизиологически это проявляется оптимизацией морфофункциональных параметров мембранных структур кардиомиоцитов и увеличением выживаемости животных при длительном иммобилизационном стрессе.

2.2. Инфаркт миокарда

Витаминопрофилактика стрессорного инфаркта миокарда. Исследования последних лет конкретизировали знание патогенеза стрессорных кардиопатий, что позволило Ф. Меерсону сформулировать общий принцип метаболической защиты сердца, в основу которого было заложено подражание естественным антистрессорным и антиишемическим системам организма путем введения in vivo метаболитов этих систем или их синтетических аналогов, т. е. химических агентов, прицельно действующих на отдельные звенья патогенетической цепи стрессорных повреждений сердечной мышцы [98]. Ингибирование возбуждения центров головного мозга, детерминирующих стресс-реакцию, с помощью транквилизаторов, блокада индералом адренорецепторов сердца, через которые реализуется кардиотоксический эффект катехоламинов (спазм коронарных сосудов), блокада липидной триады (повреждение лизосомальных мембран и выход протеолитических ферментов, детергентное действие избытка жирных кислот и активация ПОЛ) ингибиторами ПОЛ, фосфолипаз и липаз, ингибирование лизосомальных ферментов (дезинтеграция инфраструктуры кардиомиоцитов) и блокада вхождения Са2+ в клетки верапамилом (избыток Са2+ вызывает необратимые контрактуры и некробиоз миофибрилл, нарушает сокращение и расслабление миокарда) – эти 5 групп факторов могут предупредить или ограничить стрессорные повреждения сердца [98].

Поскольку ИМ является закономерным исходом стрессорной альтерации сердца [98], необходимо было убедиться в эффективности подобной схемы его защиты в принятых условиях. Как известно, в результате ИМ сохранившийся миокард оказывается в состоянии гиперфункции. Последняя является причиной морфофункциональных сдвигов, составляющих существо долговременного этапа адаптации [96]. Именно поэтому представляет интерес наблюдение за динамикой стереометрических показателей, характеризующих объемные соотношения в системе кардиомиоцит – капилляр в левом желудочке сердца.

В табл. І-4 приведены значения тех стереометрических показателей неишемизированного миокарда левого желудочка, которые обнаружили изменения в результате ИМ и динамику в постинфарктном периоде. Приведенные данные объективно свидетельствуют о том, что перенесенный ИМ, вызванный временным сдавливанием левой коронарной артерии [256], вносит существенные изменения в объемные соотношения компонентов «интактного» миокарда. В первую очередь они касаются изменений микроциркуляторного русла. Не приходится сомневаться, что изменения эти являются следствием стрессорного повреждения. Дело в том, что ранее аналогичные изменения были описаны нами и при сильном эмоционально-болевом стрессе (ЭБС) [347]. Микроциркуляторные нарушения в миокарде, документируемые уменьшением диаметра капилляров, обусловлены, очевидно, снижением их кровенаполнения из-за контрактурного спазма артериол [98]. Примечательно, что у контрольных животных эти сдвиги сохраняются до 30 сут постинфарктного периода.

Таблица І-4.

Стереометрические показатели ишемизированного миокарда в постинфарктном периоде после применения верапамила, ионола, индерала, вольпроата, празозина, тиамина и никотинамида

* p < 0,05 при сравнении с показателями ложнооперированных крыс.

Важными представляются и изменения объемной плотности интерстициальной соединительной ткани (физический смысл показателя сводится к тому, что относительный объем миокарда принимается равным 1, а доля в этом объеме интерстициальной соединительной ткани – некой дробной величине). Возрастание этой величины может объясняться двумя причинами: диффузным кардиосклерозом или отеком. Обратимость сдвигов указывает на вероятность второго процесса. Начиная с 15 сут у контрольных животных увеличиваются хорда сечения и минимальный диаметр кардиомиоцитов, что является следствием либо внутриклеточного отека, либо компенсаторной гипертрофии. Несовпадение динамики этих показателей с динамикой интерстициального отека указывает на вероятность гипертрофии.

Разобравшись с принципиальной динамикой стереометрических показателей в контроле, нетрудно дать оценку изменениям, привнесенным лекарственными препаратами. Основное благоприобретенное изменение, присущее всем препаратам, – нормализация диаметра капилляров не позднее 30 сут постинфарктного периода, а в случае применения верапамила – уже к 15-му дню. При применении верапамила полностью предотвращается интерстициальный отек миокарда (см. показатели объемной в табл. І-4) и значительно позднее, чем в контроле и при использовании других кардиопротекторов, появляются достоверные признаки компенсаторной рабочей гипертрофии неишемизированного миокарда. Очевидно, это связано с тем, что при существенном ограничении объема некроза сердечной мышцы соответственно уменьшается относительная перегрузка неинфарцированного миокарда.

Таким образом, верапамил (блокатор транспорта кальция вводили внутрь за 30 мин до ИМ в дозе 5 мг/кг), ионол (антиоксидант – 50 мг/кг внутрибрюшинно за 15 мин до ИМ), индерал (β-блокатор – 1 мг/кг аналогично), вольпраат (транквилизатор – 200 мг/кг внутрь за 30 мин до ИМ) и празозин (блокатор α-рецепторов – 1 мг/кг внутрибрюшинно за 15 мин до ИМ) способны в значительной степени предотвращать стрессорные повреждения неишемизированной мышцы сердца за счет усиления васкуляризации сохранившегося миокарда в постинфарктном периоде.

Идентичность кардиопротекторного действия всех использованных фармакологических препаратов (судя по данным стереометрического анализа – табл. І-4) предполагает и общий механизм реализации защиты, который, в силу своей универсальности, должен срабатывать не только в сердце, но и в других органах. Действительно, кардиопротекторы (ГОМК, индерал, верапамил) способны существенно ограничивать и даже полностью предупреждать развитие язвенных поражений слизистой оболочки желудка, обусловленных адренергическим спазмом артериол при ЭБС [98].

Поскольку язвообразование в желудочно-кишечном тракте является классическим проявлением стресса, элементом знаменитой еще со времени Г. Селье морфологической стрессорной триады: язвы слизистой желудка, инволюция тимуса, гипертрофия надпочечников – можно полагать, что обнаруженные сдвиги свидетельствуют об антистрессорном механизме защиты (кардиопротекции) в принятых условиях.

Считается, что, несмотря на структурные отличия указанных выше кардиопротекторов, все они действуют на развитие одного и того же приспособительного процесса, только на разных его уровнях, например, участвуя в оформлении доминантного сигнала адаптации в мозговых центрах либо в ограничении или выключении детерминирующего функцию сигнала на периферии, т. е. в органах-мишенях [100]. Из минимальной схемы общей стрессреализующей системы ЭБС: кора мозга (возбуждение эмоциогенных центров) – гипоталамус (синтез рилизинг-факторов) – гипофиз (синтез АКТГ) – надпочечники (синтез стресс-гормонов) – орган-мишень (рецепция стресс-гормонов) видно, что блокировкой любого звена этой цепи с помощью прицельно действующих фармакологических средств можно остановить дальнейшее развертывание стресс-реакции и, следовательно, предотвратить ее негативные органоспецифические проявления в миокарде. Поскольку при стрессе в мозгу увеличивается количество тормозных медиаторов (ГАМК, глицин, дофамин, серотонин и т. п.), активируется мобилизация жирных кислот, блокирующих вход в клетки Са2+ через медленные каналы, а в сердце повышается концентрация аденозина и простагландинов, выключающих адренорецепторы, не исключено, что широко используемые в медицинской практике кардиопротекторы в значительной мере дублируют естественные механизмы саморегуляции, функционирующие в рамках эндогенных стресслимитирующих систем сердца и организма в целом [98].

Экспериментально установлено, что при многократном действии стрессорных раздражителей активация гипофизадреналовой системы, контролируемая гомеостатическими механизмами, с каждым разом становится все меньше [121, 271]. Следовательно, существует принципиальная возможность профилактики кардиогенных осложнений избыточного стресса за счет собственных защитных ресурсов организма путем стимуляции стресслимитирующих систем дозированным неспецифическим раздражением (тренингом). Ранее было показано, что мягкий стресс и гипоксия способны существенно уменьшить объем повреждения миокарда (некpоз) в зоне ишемии, вызываемый окклюзией левой коpонаpной артерии [103]. Поскольку внеинфарктный миокард, как и миокард зоны ишемии, становится объектом стрессорной альтерации, было интересно оценить возможность его защиты предварительной адаптацией к действию стресса, гипоксии и физической нагрузки.

Примененный нами метод изучения соотношений кардиомиоцит – капилляр дает возможность формализованной количественной оценки скорости диффузии кислорода через мембрану капилляров (V1), интерстициальное пространство (V2), сарколемму (V3), и саркоплазму (V4). Следует иметь в виду, что здесь оценивается не истинная скорость, а лишь сердечная компонента соответствующего механизма. Практически истинные значения скоростей транспорта кислорода были бы пропорциональны величине коэффициентов K при допущении, что внесердечные факторы, лимитирующие диффузию, остаются постоянными. Подобный формализованный эксперимент соответствует условиям опыта, в котором скорости диффузии кислорода определяются при очередной трансплантации сердец в один и тот же организм с абсолютно жестким поддержанием гомеостатических параметров, влияющих на диффузию кислорода.

Данные табл. І-5 подтверждают наличие нарушений транспорта кислорода в системе кардиомиоцит – капилляр внеинфарктной зоны. При этом скорости диффузии кислорода через суммарные мембраны капилляров и интерстиций остаются сниженными только в течение 5 сут после ИМ. Снижение V1 обусловлено уменьшением артериального притока в результате контрактурного спазма артериол. Уменьшение V2 может быть связано с преходящим интерстициальным отеком. V3 и V4 остаются сниженными в течение всего срока наблюдения. Приняв во внимание, что уже к 15 сут поступление артериальной крови и, следовательно, кислорода нормализуется, уменьшение V3 и V4 объясняется гипертрофией кардиомиоцитов. Очевидно, рост новообразующихся сосудов отстает от скорости гипертрофии клеток сердечной мышцы. Иными словами, пластическое обеспечение гипертрофированного миокарда в принятых условиях явно недостаточно.

Динамика исследованных стереометрических показателей миокарда у животных, адаптированных к стрессу и бегу, отличается от описанной лишь тем, что скорости диффузии кислорода через саркоплазму и сарколемму нормализуются не позднее 15 сут. Эти несомненно положительные изменения могут интерпретироваться следующим образом: V3 и V4 зависят от двух факторов – гипертрофии миоцитов и артериального притока.

Поскольку объем некроза у животных адаптированных, в частности, к стрессу, почти в 2 раза меньше, чем в контроле, – соответственно у них пропорционально менее выражена и гипертрофия сохранившегося миокарда. Поэтому рост капилляров уже к 15 сут создает адекватное пластическое обеспечение. В контроле это соотношение не нормализовалось и спустя 30 сут. Совершенно иная картина наблюдалась у животных с предоперационной барокамерной подготовкой. В этой группе лишь V2 через 5 сут достоверно снижался по сравнению с контролем.

Таблица І-5.

Значения переменного коэффициента K условной скорости диффузии кислорода (Vi = Kα · T–1 ) через мембрану капилляров (V1 ), интерстициальное пространство (V2 ), мембрану кардиомиоцитов (V3 ) и саркоплазму (V4 )

* p < 0,05 при сравнении с показателями ложнооперированных крыс.

Сосудистое русло животных, адаптированных к гипоксии, оказалось в наибольшей степени подготовленным к постстрессорным изменениям. Благодаря компенсаторному росту коронарных капилляров в процессе адаптации возможные патологические изменения в микроциркуляторном русле оказались практически нивелированными. Этим гарантируется адекватное пластическое обеспечение гиперфункционирующего внеинфарктного миокарда не позднее, чем к 5-му дню после ИМ.

Таким образом, представленные в табл. І-5 данные свидетельствуют, что предварительная адаптация к стрессу, физической нагрузке и гипоксии способствует ограничению альтерации внеинфарктного миокарда левого желудочка в результате стресса, сопутствующего наступлению циркуляторного некроза. Однако механизм защитного действия использованных вариантов тренинга различен. Адаптация к стрессу (иммобилизация животных на спине длительностью 15 мин – 1-й день, 30 мин – 2-й день, 45 мин – 3-й день и далее 5 раз по 1 ч через день) и физической нагрузке (принудительный бег в трет-бане по известной методике [2]) уменьшает повреждение за счет цитопротекторного действия, т. е. ограничения стрессреализующего механизма, а в случае адаптации к гипоксии (путем постепенного «подъема» животных в барокамере на высоту 5000 м над уровнем моря на 6 часов в день 5 раз в неделю на протяжении 6 недель) защита реализуется за счет заблаговременного усиленного роста коронарных коллатералей.

Выяснив, что защитное действие любых кардиопротекторов (в том числе неспецифического тренинга) при ИМ может реализоваться только двумя способами: через антистрессорные (цитопротекция) и собственно антиишемические (вазопролиферация) механизмы, было интересно использовать для этих целей витамины, известные как антистрессорными (витамин В1), так и сосудистыми (витамин РР) эффектами [13, 14]. Вероятность осложнений ИМ определяется величиной зоны некроза [116]. Размер некротического участка в миокарде детерминируется размерами зоны ишемии [103, 240], которые в решающей степени определяются чисто анатомическими факторами. Из этого следует, что лечебная коррекция здесь исходно затруднена [98]. А вот регуляция противоишемической устойчивости кардиомиоцитов, как показывает опыт (см. выше), представляется более доступной целью. Кроме того, исход ИМ в значительной мере определяется состоянием так называемого «неповрежденного» миокарда. Эти обстоятельства следует учитывать при оценке данных, характеризующих изменение размеров зон экспериментального ИМ (табл. І-6).

Таблица І-6.

Стереометрическая характеристика зон инфаркта миокарда у экспериментальных животных

* Различия достоверны в сравнении с показателями контрольной группы – р < 0,05.

Отсутствие изменений удельного объема зоны ишемии (VVи) между контролем и опытом свидетельствует против активации коронарного кровообращения и усиленного развития артериальных коллатералей под влиянием тиамина и никотинамида. Наряду с этим оба препарата обнаруживают непосредственный цитопротекторный эффект, который документируется снижением доли зоны повреждения (некроза) в зоне ишемии (VVп /VVи) и адекватным повышением относительного объема зоны защиты (VVз), характеризующей размеры неинфарцированного миокарда в зоне ишемии. Совершенно очевидно, что ограничение исходного ИМ должно было привести и к уменьшению размеров рубца. Именно об этом свидетельствуют данные табл. І-4. На всем протяжении постинфарктного периода объемная доля зоны повреждения (ИМ и замещающего его рубца) оказывается меньшей, чем в контроле, что отражает кардиопротекторное действие Т (200 мг/кг подкожно за 2 ч до ИМ) и НА (50 мг/кг подкожно 12 раз с интервалом 48 ч). В табл. І-7 представлены также цифры, свидетельствующие о том, что у животных, получавших Т и НА перед моделированием ИМ, соотношение объемных плотностей коллагеновых волокон и продуцирующих их фибробластов увеличивается через 15 и 30 сут после операции, что свидетельствует о стимуляции фибробластической деятельности. При расчете коэффициентов корреляции между величинами относительного объема зоны повреждения и фибробластическим индексом была установлена жесткая обратная коррелятивная связь между ними (коэффициент колебался от –0,77 до –0,84). Из этого следует, что стимуляция созревания рубцовой ткани в инфарктной зоне достигается опосредованно, путем ограничения размеров самой зоны повреждения.

В результате защиты сердца Т и НА были отмечены положительные сдвиги в околоинфарктном миокарде (табл. І-4). В неповрежденном миокарде у контрольных животных наблюдается запустевание капилляров, что проявляется в уменьшении их диаметра. Подобная картина раньше была отмечена нами в миокарде животных, перенесших сильный стресс [169, 347]. Это явление следует объяснить снижением кровотока в результате контрактурного спазма артериол. То же самое имеет место и в «неповрежденном» миокарде под влиянием Т или НА. Разница в том, что у животных, получавших любой из витаминов, этот период короче.

Нарушения микроциркуляции в «неповрежденном» миокарде проявляются также и увеличением объемной плотности интерстициальной ткани (VVп). В основе этого явления лежит интерстициальный отек миокарда. Правда, ни Т, ни НА предотвратить его не могут. Возрастающие в постинфарктном периоде значения хорды сечения миоцитов (Lм) и меньшего их диаметра (Дм) могут объясняться либо внутриклеточным отеком, либо гипертрофией (см. выше). Методом интерферентометрии мы установили, что концентрация сухого вещества в кардиомиоцитах не уменьшается (что свидетельствовало бы об отеке), а остается практически постоянной, чем доказывается гипертрофия кардиомиоцитов. Причем процесс этот более выражен у контрольных животных, нежели у тех, которые получали Т или НА.

Таблица І-7.

Значения относительных объемов зоны повреждения (V Vп ), показатели фибробластической активности в рубце (ФИ), весовая доля жидкости в легочной ткани ( ΔР/Р) в течение постинфарктного периода

Примечания: 1) значения ΔР/Р даны в процентах; 2) * p < 0,05 при сравнении с контролем, а ΔР/Р – с показателем ложнооперированных крыс, который равен 73,1 ± 3,0.

В контроле достоверные признаки гипертрофии имеются уже к 15-му дню после ИМ, в то время как у крыс, получавших Т или НА, – только к тридцатому. По-видимому, больший объем ИМ у контрольных животных требует соответственно и большей гипертрофии миоцитов, при которой наступает нормализация относительной рабочей нагрузки на миокард.

Представленные выше данные показывают, что с помощью Т и НА нам удалось существенно ограничить размер инфарктного повреждения и оптимизировать некоторые морфофункциональные параметры неповрежденного миокарда. Эти сдвиги не могли положительно не сказаться на общей гемодинамике. В табл. І-7 показано, что у контрольных крыс отчетливо проявляется тенденция к накоплению жидкости в легочной ткани, что может являться признаком хронической левожелудочковой недостаточности. У животных, получавших витамин, этого не наблюдается, т. е. применявшееся у них лечение позволяет если не предотвратить, то по крайней мере отсрочить проявление такого грозного осложнения.

В связи с этим необходимо подчеркнуть, что несомненный эффект витаминотерапии в принятых условиях является следствием ограничения избыточной стрессорной реакции, которая имеет место во время развития острого ИМ [25]. Однотипные сдвиги были получены с помощью витаминов, влияющих на реализацию стресса прямо противоположным образом. Один из них (Т) действует как антистрессор [13], в то время как другой (НА) фактически является типичным стрессором [14]. Следовательно, механизмы действия обоих препаратов различны. При применении Т защита сердца достигается за счет оптимизации стресс-реакции, т. е. ограничения ее амплитуды [347], а в случае с НА мы, по существу, имеем дело с адаптацией к стрессу за счет создания относительно слабых повторяющихся фармакологических раздражений,

что и приводит к стимуляции стресслимитирующих систем [23].

Из табл. І-4 видно, что по кардиопротекторным свойствам Т не уступает самому эффективному из использованных нами фармакологических препаратов – блокатору медленного канала закачки внешнего Са2+ в клетку – верапамилу. Известно, что цитозольный Са2+ необходим для реализации действия стресс-гормонов на органы-мишени [156]. Ранее было показано, что метаболическая активность тиамина в тканях опосредуется антистрессорным гормоном инсулином [13]. Действие инсулина на клетку сопоставимо с эффектами атрактилозида – ингибитора выхода АТФ из митохондрий. Под влиянием атрактилозида органеллы становятся ареактивными к опосредуемым АДФ сигналам из цитозоля и работают только на себя. В результате вопреки катастрофическому уменьшению содержания адениловых нуклеотидов в цитозоле внутри митохондрий возрастает их сумма и отношение АТФ/АДФ или уровень ГТФ, что способствует тысячекратной активации синтеза белков митохондрий [71].

Инсулин активирует гликолиз [113] и сопряженную с гликолизом [98] работу внешней кальциевой помпы, откачивающей Са2+ из клетки [275]. Кроме того, он стимулирует внутриклеточный транспорт Са2+ в митохондрии [157], что в итоге приводит к снижению уровня цитозольного кальция и блокированию активности клетки. Под его воздействием с клеточной поверхности «снимаются» рецепторы, через которые осуществляется действие гормоновстимуляторов [71]. При дефиците Са2+ в цитозоле клетка становится ареактивной к адреналиновым, глюкагонным и глюкокортикоидным сигналам. Одновременно инсулин повышает вход глюкозы в клетку и стимулирует синтез из нее гликогена, липидов и аминокислот. Подобно атрактилозиду, инсулин, выключив функцию, активирует рост клеток, т. е. не только устраняет кардиотоксическое действие стресс-гормонов, но и осуществляет формирование «структурного следа адаптации» – компенсаторную гипертрофию неинфарцированного миокарда.

Кардиопротекторные свойства инсулина уже давно отмечены клиницистами, и начиная с 1950-х годов комбинация инсулина с глюкозой применяется для реанимации сердца после более или менее длительной остановки кровообращения, а также при сердечно-сосудистой недостаточности любого происхождения [82]. Четкий цитопротекторный эффект это средство оказывает на инфарцированный миокард [116]. Оно широко используется при лечении шоковых состояний, вызванных инфарктом миокарда [82]. Роль инсулина в развитии компенсаторной гипертрофии сердца [60, 62, 207] убедительно иллюстрируется хорошо известным в клинике отягчающим [60, 303, 332, 333], а нередко роковым влиянием инсулярной недостаточности на развитие основных заболеваний сердца: 70 % больных сахарным диабетом в США умирают от сердечной патологии [96]. Поэтому существует необходимость тщательного выявления и коррекции даже небольших нарушений функции инсулярного аппарата у сердечно-сосудистых больных [53, 60, 61, 302, 320, 329]. Способность Т активировать инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы [13] определяет его кардиопротекторные свойства и соответственно перспективы использования в кардиологической практике.

Из табл. І-6 видно, что НА более чем на треть (39 %) уменьшает объем зоны некроза и более чем в 2 раза (216 %) увеличивает объем зоны защиты инфарцированного миокарда у животных, подвергавшихся острой окклюзии коронарной артерии. Аналогичные результаты (39 и 211 %) ранее были получены нами после адаптации животных к иммобилизационному стрессу [103]. В обоих случаях антинекротическое действие реализуется одинаково по цитопротекторному, а не антиишемическому механизму, т. е. без изменения стереометрических параметров зоны ишемии, как это имело место после адаптации к гипоксии [103].

Адаптация к гипоксии ограничивает первичную ишемию за счет предшествующего роста коронарного русла [247]. Рост коронарного русла, по современным представлениям, определяется на молекулярном уровне специальными, генетически детерминированными факторами,

образующимися в увеличенном количестве при дефиците кислорода [98]. Этот антиишемический эффект адаптации сопровождался сравнительно небольшим повышением стабильности структур ишемизированной зоны к повреждению. Достигнутое в итоге значительное уменьшение размеров некроза было обусловлено, главным образом, антиишемическим (вазопролиферативным) эффектом [103].

При однократном введении большой дозы НА (200 мг/кг), вызывающем высокоамплитудную стрессорную реакцию [14], защитный кардиопротекторный эффект витамина не воспроизводится [24]. Для его реализации необходимо было существенно уменьшить дозу препарата (до 50 мг/кг), количество инъекций увеличить до 10–12 и выдерживать 48-часовой интервал между ними, т. е. перевести регуляторные системы организма в тренировочный режим адаптации к повторяющемуся мягкому фармакологическому раздражению.

Стресс по Г. Селье отражает только одну из сторон взаимоотношений организма со средой, а именно тот случай, когда сила постороннего влияния превышает нормальные физиологические границы. Из приведенных фактов следует, что существуют и неспецифические приспособительные реакции на слабые и умеренные раздражители. Согласно Л. Гаркави и др. [42], триада реакций «тренировка – активация – стресс» охватывает весь возможный диапазон раздражений, начиная с порога чувствительности и кончая предельными по силе воздействиями. «Реакция тренировки», как и стресс, последовательно проходит три стадии. Вначале организм как бы анализирует слабые воздействия, оценивает их. Защитные системы остаются при этом невредимыми, а возбудимость гипоталамуса и общая чувствительность организма уменьшаются (стадия ориентировки). Если интенсивность раздражения постепенно нарастает, деятельность нервной и эндокринной систем, а также обмен веществ постепенно перестраиваются. Стадию «перестройки» сменяет третья стадия – «тренированности», в которой заметно повышается активность защитных систем. В этом состоянии организм приобретает первичную резистентность к повреждающим агентам, причем не только тем, которыми его тренировали, но и многим другим.

Если же сила раздражителя заметно превышает «тренировочную», но при этом не достигает стрессового уровня, в ответ на него организм формирует неспецифическую «реакцию активации». В ее развитии тоже есть определенная последовательность. В стадии первичной активации в центральной нервной системе возникает умеренное возбуждение. Повышается возбудимость гипоталамуса, оживляется деятельность желез внутренней секреции, заметно ускоряется обмен веществ. Однако процессы эти хорошо уравновешены, а эндокринная система функционирует без патологии. Регулярное повторение такого среднего раздражения вызывает следующую фазу «стойкой активации». В это время организм успешно сопротивляется самым различным внешним и внутренним неблагоприятным воздействиям [20]. Поскольку речь идет о неспецифических реакциях организма, то совершенно очевидно, что спектр раздражителей, с помощью которых достигается защитный эффект, здесь, как и при стрессе, может быть достаточно широким и альтернативным. Полученные данные показывают, что НА является эффективным средством, обеспечивающим в терминах концепции Ф. Меерсона «совершенную адаптацию к стрессу», которая реализуется четким кардиопротекторным эффектом при окклюзионном ИМ.

В целом различия, обнаруженные в механизмах кардиопротекторного действия трех использованных адаптагенов (тиамина, никотинамида и гипоксии), весьма существенны, так как в перспективе создают возможность их рационального сочетания.

2.3. Механизмы кардиотропности тиамина

Антистрессорные механизмы кардиопротекторного действия витамина В1 . Применение тиамина или его коферментной формы – кокарбоксилазы в клинике для профилактики и лечения заболеваний сердца традиционно опирается на постулат о коферментном механизме

действия вводимых витаминных препаратов [119]. Между тем открытие тканевых факторов, лимитирующих проявление специфической активности вводимых витаминов (наличие тканевого депо легкодоступных коферментов и отсутствие свободных апоферментов), позволяет радикально пересмотреть прежние представления о принципах современной витаминотерапии и витаминопрофилактики [13, 14, 19]. Этот вопрос актуален и для кардиологии, где кокарбоксилаза до сих пор считается эффективным кардиотропным средством. Поэтому целью работы было выяснение реального механизма корригирующего действия тиамина при экспериментальной патологии сердца, на основе которого можно было бы строить рациональную стратегию использования витамина B1 в кардиологической практике.

По существующим представлениям стресс и ишемия играют главную роль в возникновении основных заболеваний сердца [98, 166, 250], генез которых хорошо описывается моделью с «зацикливанием» возбуждения в системе порочных кругов, в которую оказываются вовлечены гипоталамус, надпочечники, ретикулярная формация среднего мозга и сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что порождает непрерывные тонические нисходящие влияния на сердечно-сосудистый аппарат, приводящие к острой ишемии миокарда и сердечной недостаточности [124].

Адекватность такой схемы стрессорной альтерации сердца демонстрируется данными табл. І-8, из которой следует, что асинхронное раздражение крыс электрическим током [205] приводит к нарушению капиллярного кровообращения в сердечной мышце. Об ишемизации миокарда свидетельствуют снижение объемной и поверхностной плотности капилляров, уменьшение их диаметра и соответственно повышение относительной поверхностной плотности капилляров. Функциональным следствием этих сдвигов является достоверное снижение скорости диффузии кислорода через капиллярную стенку (табл. І-9). В совокупности приведенные данные, даже при неизменных скоростях диффузии кислорода через интерстициальное пространство между капилляром и кардиомиоцитом, сарколемму и цитоплазму мышечной клетки (табл. І-9), документируют кислородный дефицит в миокарде в результате ЭБС.

Таблица І-8.

Стереометрические показатели миокарда левого желудочка у экспериментальных животных (M±m)

* Различия достоверны (р < 0,05) с контрольной группой.

Таблица І-9.

Скорость диффузии кислорода через мембрану капилляров (V 1 ), интерстициальное пространство между капилляром и кардиомиоцитом (V 2 ), сарколемму (V 3 ) и цитоплазму мышечной клетки (V 4 ) в миокарде экспериментальных животных (М ± m) в условных единицах

* Различия достоверны (р < 0,05) с контрольной группой.

При воспроизведении ЭБС у крыс по методу О. Десидерато [205] подкожное введение 200 мг/кг тиамина за 2 ч до раздражения оказывает отчетливое противострессорное действие (рис. І-21, І-22) и одновременно нормализует вызванные стрессом нарушения капиллярного кровообращения в миокарде (табл. І-8 и І-9). В соответствии с вышеизложенным взаимообусловленность этих эффектов представляется достаточно очевидной.

Рис. І-21. Содержание свободных 11-ОКС (%) в плазме крови крыс при эмоционально-болевом стрессе: белые столбики – контроль, черные столбики – ЭБС, серые столбики – тиамин + ЭБС. По оси абсцисс – время (стрелкой обозначена экспозиция стресса)

Для экстраполяции полученных данных в кардиологическую практику, где применение тиамина в виде его коферментной формы – кокарбоксилазы имеет давнюю историю и большой позитивный опыт, необходимо было оценить эффективность кардиопротекторного действия витамина на моделях, имеющих четкий клинический эквивалент. Таким требованиям вполне отвечает модель экспериментального инфаркта миокарда у крыс, вызванного временным сдавливанием левой коронарной артерии [256].

Варианты защитного действия любого кардиопротектора могут быть следующими. Прежде всего возможны активация коронарного кровообращения и усиленное развитие артериальных коллатералей [229].

Этот механизм способствует уменьшению зоны повреждения миокарда, даже если непосредственная устойчивость кардиомиоцитов к ишемии не изменяется. Подобный эффект документируется снижением удельного объема зоны ишемии (VVи). Другой защитный механизм может быть связан с собственно цитопротекторным действием, реализующимся через повышение устойчивости кардиомиоцитов к ишемии (VVп/VVи) и соответственно через адекватное повышение относительного объема зоны защиты (VV3).

Рис. І-22. Содержание общих 11-ОКС (%) в плазме крови крыс при эмоционально-болевом стрессе. Обозначения те же, что и на рис. І-21

Полученные данные показывают, что тиамин в принятых условиях опыта является эффективным кардиопротектором, защитное действие которого осуществляется за счет второго механизма. Об этом свидетельствуют достоверные изменения Vп/Vи (0,593±0,043 против 0,761±0,041; p < 0,05) и VV3 (0,405±0,021 против 0,240±0,019; p < 0,05) при статистически несущественных отличиях VVи (0,312± 0,076 против 0,321±0,072; р > 0,5) во всех группах опытов (цифры слева) по сравнению с соответствующими контролями (цифры справа).

Таким образом, при отсутствии специфической кардиотропности у тиамина из-за наличия в органе буферного депо кофермента, емкость которого примерно втрое выше потребности тиаминзависимых ферментов (рис. І-23), фактически исключается возможность реализации специфического действия введенного витамина in vivo. Поэтому объяснять многочисленные факты несомненной терапевтической эффективности кокарбоксилазы у кардиологических больных нужно как-то иначе, например за счет механизма расцикливания порочных кругов при реализации антистрессорного действия витамина.

Рис. І-23. Содержание ТДФ (светлая кривая) и активность транскетолазы (темная кривая) в цитоплазматической фракции сердца крыс (6 мг белка в 1 мл 0,15 М KCl, содержащем 0,5 М дитиотреитол) через различные промежутки времени после начала диализа (1 мл/500 мл 0,1 М К-фосфатного буфера, содержащего 0,5 мМ дитиотреитол). Исходный уровень ТДФ, принятый за 100 %, составлял 8,1 мкг на 1 г ткани, активность транскетолазы 25,4 мкмоль С-7-Ф в час на 1 г ткани

Для понимания механизма кардиопротекторного действия тиамина принципиальной является проблема дифференциации специфических (коферментных) и неспецифических (опосредованных) эффектов экзогенного витамина. Существует ряд общих ограничений для проявления специфического действия витамина B1: 1 – отсутствие дефицита тиамина в исследуемой ткани; 2 – отсутствие апоформ витаминзависимых ферментов; 3 – наличие тканевого депо ТДФ [13]. Все эти ограничения действуют в принятых условиях опыта. При развитии компенсаторной гипертрофии сердца (КГС) и инфаркта миокарда обеспеченность сердца тиамином не уменьшается, а увеличивается. В опытах с моделированием КГС (стеноз аорты) или инфаркта миокарда (перевязка коронарных артерий) показано, что тканевое содержание тиамина и его фосфорных эфиров резко увеличивается не только в неповрежденных участках сердечной мышцы [145], но и в предынфарктной зоне и наиболее сильно (в 1,5–2 раза) непосредственно в зоне инфаркта [162]. Синхронно увеличивается и активность транскетолазы (ТК), достигая максимальных значений именно в этой зоне [67]. При развитии КГС темпы накопления ТДФ в сердце значительно опережают темпы нарастания мышечной массы органа [145]. Поэтому рассчитывать на проявление специфического (коферментного) действия дополнительно введенного витамина в этих условиях, очевидно, не приходится. Здесь важно не только то, что исходно ТК уже активирована, но и особенности образования холоформы ТК. Дело в том, что в тканях, содержащих депо ТДФ, нет свободного апофермента ТК. Включение кофермента в белок ТК происходит уже на рибосомах, с которых «сходит» готовый холофермент [22]. Связанный в составе ТК кофермент в дальнейшем ею прочно удерживается: время полужизни белковой и простетической частей фермента равны [47]. Это препятствует появлению в системе свободной апотранскетолазы на посттрансляционных этапах. Факт отсутствия свободной апотранскетолазы практически исключает саму постановку вопроса о коферментном действии вводимого витамина на уровне транскетолазы, поскольку здесь исходно устранена возможность акцепции новообразованного ТДФ предсуществующим апоферментом, в чем, собственно, и состоит его смысл.

В условиях насыщения тканей эндогенным коферментом это ограничение справедливо и для остальных витаминзависимых ферментов. Поскольку ТДФ не является индуктором синтеза специфического ферментного белка (это исключено наличием мощного тканевого депо кофермента), реализация биологического действия вводимого витамина с этого уровня невозможна и по формальным причинам. В отношении ТК известно, что ее период полужизни составляет 140–160 ч, а в сутки обновляется примерно 6–8 % молекул ферментного белка

[48]. Следовательно, в принятых условиях экспозиции действия тиамина (8 ч) при моделировании ЭБС внутриклеточный пул ТК мог обновиться не более чем на 2 %. Даже если не учитывать эквивалентную скорость естественной деградации ферментного белка, то все равно очевидно, что этот сдвиг не может быть основой каких-либо биологических эффектов. Кроме того, логически трудно себе представить, как коферментное действие вводимого тиамина на уровне витаминзависимых ферментов в сердце может реализоваться здесь же изменением микроциркуляции, т. е. через сосудистые реакции, управляемые дистанционно с помощью нервной или гуморальной регуляции. Поэтому объяснение кардиопротекторных эффектов тиамина следует искать не в специфическом механизме действия вводимого витамина на метаболизм сердечной мышцы [119], вероятность которого в силу указанных выше ограничений близка к нулю, а в возможности влияния его на универсальные экстракардиальные механизмы регуляции физиологических процессов. Для этого вполне пригодны существующие традиционные варианты интерпретации стрессорной кардиопатии, например схема, разработанная К. Судаковым. В опытах на кроликах с предварительным вживлением нихромовых электродов в область базальных ядер гипоталамуса им было показано, что при длительной непрерывной стимуляции отрицательных эмоциогенных центров развивается острый эмоциональный стресс с характерным нарушением деятельности сердечно-сосудистого аппарата [67]. Если электрораздражение гипоталамуса производить у адреналэктомированных животных, то гипертензивный эффект, приводящий к острой ишемии миокарда и сердечной недостаточности, обычно вызвать не удается, и, напротив, он легко воспроизводится, когда такое раздражение подкрепляется микроинъекциями гидрокортизона и адреналина в область ретикулярной формации среднего мозга [153]. Отсюда ясен механизм формирования своеобразного порочного круга, когда первично возникающие в условиях острого эмоционального стресса возбуждения лимбико-ретикулярных структур мозга вторично устойчиво поддерживаются обратным действием на них гормонов надпочечников.

Проникая через гематоэнцефалический барьер и взаимодействуя с β-адренергическим субстратом ретикулярной формации среднего мозга, они оказывают на него вторичное тонизирующее действие. Вследствие этого усиливаются тонические влияния на сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что обусловливает стойкое преобладание прессорных эффектов на периферические артериальные сосуды с нарушением кислородного обеспечения сердечной мышцы [153].

Опыты с адреналэктомией показывают, что любая попытка корректировки ситуации, очевидно, возможна лишь через разрыв этого порочного круга. В последней связи можно полагать, что нормализация тиамином нарушенного капиллярного кровообращения в сердечной мышце при ЭБС (табл. І-9) является результатом противострессорного действия витамина (рис. І-21), которое предотвращает развитие контрактурного спазма гладких мышц артериол миокарда, имеющего место при стрессе [98].

Оптимизация ЭБС тиамином не определяется его аналгезирующими свойствами (синаптоанестезией), так как противострессорное действие витамина отчетливо выявляется при различных вариантах моделирования стресс-реакции, в том числе и без применения болевых раздражений, например при введении АКТГ [13].

Поскольку в принятых условиях тиамин действует лишь как антистрессор, его кардиопротекторные эффекты не являются специфичными и могут быть воспроизведены при любом способе оптимизации стресса.

Развитие стрессорной кардиопатии зависит от функционального соотношения стрессреализующих и стресслимитирующих систем организма [98, 214, 220, 237]. Одним из важных эндогенных стресслимитирующих факторов является инсулин, который не только уравновешивает многочисленные метаболические эффекты стресс-гормонов, но и тормозит их образование в надпочечниках [177]. Введение инсулина с глюкозой вызывает четкий противоишемический эффект на инфарцированном миокарде [116]. Тиамин активирует инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы, повышает уровень иммунореактивного инсулина в крови при стрессе и оказывает выраженное инсулиноподобное действие на обмен веществ, в том числе и в отношении процессов, являющихся маркерными на действие инсулина [13]. Поэтому есть все основания связывать кардиопротекторное действие тиамина с антистрессорными эффектами инсулина. Это полностью отвечает концепции витаминно-гормональных связей [13, 14].

3.1. Ишемическая болезнь сердца

Аддитивность антистрессорных эффектов тиамина и анаприлина при ишемической болезни сердца. Поскольку в основе ИБС и ее наиболее частого проявления – стенокардии лежит несоответствие между потребностью кардиомиоцитов в кислороде и его поступлением в них, все лечебные мероприятия должны быть направлены на уменьшение этого дисбаланса. Показано, что стрессорная стимуляция β-адренорецепторов сердца невыгодна для больного ИБС, поскольку положительный хронотропный, инотропный и батмотропный эффекты катехоламинов повышают потребность миокарда в кислороде и тем самым усугубляют тяжесть коронарной недостаточности. Блокада β-адренорецепторов, выключающая симпатическую активацию сократительной функции миокарда и резко уменьшающая его потребность в кислороде, оказалась весьма благоприятной для таких больных. Поэтому появление β-адреноблокаторов, и в частности пропранолола, явилось эпохой в лечении ИБС [54, 349].

Однако парциальное торможение адренергического механизма при длительном использовании больших доз β-адреноблокаторов нарушает соотношение нейроэффекторных регулирующих воздействий на миокард, что может усугубить его повреждение при коронарной недостаточности [281]. Дело в том, что при региональной ишемии реципрокно усиливаются не только симпатические, но и парасимпатические влияния на сердце, когда выключение первых может привести к стойкому преобладанию вторых [54, 351].

Несбалансированная активация холинэргического механизма управления сердечной деятельностью может быть причиной гиподинамии, а затем и функциональной недостаточности сердца, что очень опасно при ИБС [118]. Для профилактики этого грозного осложнения вместо пропранолола часто применяют такие антагонисты катехоламиновых рецепторов, которые обладают и некоторой собственной агонистической активностью (например, вискен), что позволяет значительно уменьшить негативные эффекты β-адреноблокаторов [298].

В этом отношении перспективными могут оказаться средства, обладающие антивагусным действием и не имеющие противопоказаний к совместному применению с β-адреноблокаторами. Еще в 1950-е годы А. Муральт установил, что при раздражении блуждающего нерва в перфузат сердца лягушки выделяется не только ацетилхолин, но и его антагонист – «второе вагусное вещество» [280], которое позднее было идентифицировано Е. Гаутиером как тиамин [226]. Поскольку тиамин обладает выраженными антистрессорными свойствами [13] и практически не имеет противопоказаний к применению в кардиологии [57], было интересно использовать его совместно с пропранололом для оптимизации лечебного эффекта β-адреноблокатора.

Стресс и локальная обратимая ишемия миокарда играют главную роль в развитии острой коронарной недостаточности, клиническим проявлением которой является приступ стенокардии, характеризующийся равноэкспозиционным (до 10–20 мин) ангинальным синдромом. В основе современных представлений о патогенезе стено-кардий лежит катехоламиновый механизм развития ишемической болезни сердца.

Действие адреналина при введении в организм связано с его влиянием на α– и β-адренорецепторы и во многом совпадает с эффектами возбуждения симпатических нервов [342]. Он вызывает сужение сосудов, повышение артериального давления, тахикардию (хронотропный эффект) и усиливает сократительную активность миокарда. Причем в основе инотропного действия лежит его

способность снижать отношение K/Na на клеточной мембране и, таким образом, повышать возбудимость клеток миокарда, а также увеличивать в них концентрацию ионов кальция, от которой прямо зависит сила сокращения мышечного волокна. Значительное увеличение содержания адреналина в миокарде левого желудочка сердца при его локальной ишемии может служить инициирующим фактором и в механизме развития аритмий.

В упоминавшихся выше опытах с перевязкой левой венечной артерии в первые 5—10 мин острой ишемии миокарда аритмии наблюдались у 95 % животных, из них у 56 % зарегистрирована фибрилляция желудочков [87].

Поскольку α-адреноблокаторы не выключают стимулирующее действие адреналина на сердце, наиболее патогенетически обоснованным для этих целей является применение β-адреноблокаторов.

По химической структуре эти препараты имеют элементы сходства с основным β-адреностимулятором изопропилнорадреналином: они содержат в боковой цепи изопропиламинный (или третбутильный) радикал, что, по-видимому, обеспечивает возможность их связывания β-адренорецепторами. Однако в связи с особенностями их структуры и физико-химических свойств в целом они оказывают на β-адренорецепторы не стимулирующее, а блокирующее действие, т. е. для последних служат ложными эффекторами [325].

В Институте кардиологии имени А. Мясникова (г. Москва) установлено, что среди различных β-адре-ноблокирующих средств наиболее эффективным препаратом при лечении стенокардии напряжения является пропранолол (синонимы: обзидан, индерал, анаприлин). Ослабляя влияние симпатической импульсации на β-ад-ренорецепторы сердца, пропранолол существенно снижает силу и частоту сердечных сокращений, блокирует положительный хроно– и инотропный эффект катехоламинов, уменьшает величину сердечного выброса, сократительную способность миокарда и его потребность в кислороде [170]. Назначение пропранолола наиболее целесообразно при сочетании ишемической болезни сердца с артериальной гипертензией, протекающей с увеличением сердечного выброса при невысоком периферическом сопротивлении, а также с экстрасистолической формой аритмии [142].

Изучение гемодинамики в конце периода наблюдения, проведенное у больных 1-й группы и больных 2-й группы, выявило четкую дозозависимость отрицательного хроно– и инотропного действия пропранолола. У большинства больных 1-й группы, получавших суточную дозу пропранолола 160 мг, достоверно снижались частота сердечных сокращений (в среднем на 17 %; р < 0,001), среднее артериальное давление (на 14 %; p < 0, 01) и сердечный индекс (на 30 %; p < 0, 01) при тенденции к увеличению общего периферического сопротивления (табл. І-10).

Урежение сердечного ритма и снижение минутного объема при длительном применении больших доз β-адре-ноблокаторов [309] создает потенциальную опасность развития сердечной недостаточности [173]. Отсюда осторожность при введении больших доз пропранолола [142].

Используемые в клинике и эксперименте дозы колеблются от 0,005 до 2–5 мг/кг и даже более 10 мг/кг, а выводы авторов о степени влияния этих доз на функцию сердца противоречивы: наряду с данными о депрессивном действии пропранолола на сердце имеются утверждения об отсутствии гемодинамических эффектов [51].

Действительно, у больных 2-й группы, получавших в два раза меньшую дозу пропранолола (80 мг), по исследованным функциональным критериям не было обнаружено его влияния на исходную повышенную работоспособность сердечной мышцы (табл. І-10).

Ранее в опытах на собаках было показано, что если животным ввести одинаковую небольшую дозу пропранолола (0,05 мг/кг) до и после функциональной нагрузки сердца, то в первом случае отрицательный хроно– и инотропный эффект, а также гипотензивное действие препарата выявляются отчетливо, а во втором – нет. Дело в том, что стимуляция сердца сопровождается дополнительным выбросом катехоламинов, которые конкурируют с пропранололом за β-адренорецепторы сердца, снижая степень выраженности его кардиотропного действия [51].

Таблица І-10.

Показатели центральной гемодинамики у больных ИБС до и после лечения

* p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001.

Следовательно, для того чтобы в клинике получить отрицательный хроно– и инотропный эффект от более низкой дозы пропранолола (80 мг в сутки), необходимо понизить уровень исходной катехоламиновой стимуляции сердца, которая имеет место в принятых условиях. Известно, что микроинъекции стрессорных гормонов (адреналина и гидрокортизона) в область ретикулярной формации ствола мозга вторично поддерживают высокий уровень симпатической гипердинамии сердца [153]. Это означает, что любые антистрессорные мероприятия должны оказывать пермиссивное действие в отношении кардиотропных эффектов β-адреноблокаторов.

Из табл. І-10 видно, что на фоне введений тиамина (3-я группа) четко выявляется отрицательный хроно– и инотропный эффект даже от небольшой дозы пропранолола (80 мг/сут). Наблюдаемое в этих условиях урежение сердечного ритма и снижение минутного объема является наиболее характерным результатом торможения стрессорной (симпатической) гипердинамии сердца за счет выигрывания пропранололом конкуренции у катехоламинов за β-адренорецепторы.

Данные гемодинамические сдвиги, очевидно, не могут быть индуцированы самим тиамином. Как и другие соединения, содержащие четвертичный атом азота, он обладает ганглиоблокирующими свойствами. В опытах с перфузией сердца показано, что тиамин является антагонистом ацетилхолина [179]. Этот антагонизм проявляется уже при относительно небольшой концентрации витамина В1 в перфузате (10—5М) и возрастает при ее увеличении [211].

Установлено, что в механизме антагонизма тиамина с ацетилхолином при их воздействии на сердце имеют место: конкуренция за места связывания, угнетение синтеза медиатора и усиление его распада за счет активации холинэстеразы в сердце, причем решающую роль здесь играет тиаминовый блок н-холинорецепторов [271]. Нейтрализуя гиподинамическое действие парасимпатической системы на сердце, тиамин по идее должен вызывать гипердинамический эффект, т. е. учащение серцебиений и усиление сердечного выброса. В то же время, как и любой ганглиоблокатор, он выключает не только парасимпатические, но и симпатические узлы, вызывает синаптоанастезию [105], угнетение каротидных клубочков и хромаффинной ткани надпочечников, что приводит к уменьшению секреции катехоламинов и ослаблению рефлекторных прессорных влияний [95]. При внутривенном введении большие дозы тиамина оказывают выраженное депрессивное влияние на разных уровнях нервной системы: подавление возбудимости чувствительных нервных окончаний, блокирование проведения нервных импульсов через нервно-мышечные синапсы и ганглии, угнетение вазомоторных и других центров в центральной нервной системе, депрессию в ретикулярной формации [203]. Эти данные в значительной мере объясняют факт пермиссивного действия тиамина в отношении антикатехоламиновых эффектов пропранолола при ишемии сердца, но не исчерпывают всех вариантов. Дело в том, что ИБС часто сочетается с явным или неявным диабетом [300]. Скрытые нарушения углеводного обмена наблюдаются у 55 % больных [44]. Показано, что в основе этих нарушений лежит усиление активности контринсулярных гормонов, обусловливающих снижение чувствительности тканей к инсулину [44, 216].

Причем у больных ИБС с интактными коронарными сосудами отсутствие выраженной реактивной гиперинсулинемии в ответ на нагрузку глюкозой свидетельствует о снижении активности инсулярного аппарата (диабет I типа), а у больных с наличием коронарного атеросклероза основной причиной нарушения углеводного обмена является снижение сродства специфических рецепторов к инсулину, сопровождающееся компенсаторной гиперинсулинемией (диабет II типа) [216, 320].

Функциональная инсулярная недостаточность резко увеличивает чувствительность организма к стрессу [143] и, следовательно, является важным патогенетическим фактором развития ИБС. Активация тиамином гормоносинтеза в инсулоцитах [13] увеличивает мощность стресслимитирующих систем, что само по себе снижает актуальность стрессорных раздражений, приводящих к спазму коронарных сосудов. Несомненно, что при этом антикатехоламиновая эффективность β-адреноблокаторов должна существенно увеличиваться и будет гемодинамически проявляться отрицательным хроно– и инотропным эффектом от их более низких доз (табл. І-10).

Антистрессорный характер пермиссивного действия тиамина в принятых условиях документируется фактом его нивелирования при дополнительной стрессорной нагрузке. Из табл. І-10 видно, что введение больным 4-й группы фармакологического стрессора – никотиновой кислоты [14] устраняет гемодинамические сдвиги от небольшой дозы пропранолола, выявляющиеся на тиаминовом фоне.

По всей вероятности, дополнительная порция адреналина, которая выделяется из мозгового слоя надпочечников при добавочной стрессорной нагрузке в фазу тревоги (alarm reaction), подавляет активность β-клеток поджелудочной железы [295] и тем самым нивелирует пермиссивный эффект тиамина в отношении инотропного действия β-блокаторов. Известно, что инсулин является синергистом ацетилхолина в части урежения ритма и снижения силы сердечных сокращений [82, 253]. И тот, и другой обладают антикатехоламиновыми свойствами – уменьшают тканевое соотношение цАМФ/цГМФ [13], что обеспечивает высокую резистентность сердца к факторам его ишемического повреждения. Следовательно, благодаря гормональной составляющей в действии тиамина [13] он проявляет не только антагонизм по отношению к ацетилхолину как ганглиоблокатор [280], но опосредованно (через инсулин) является его синергистом. В этом смысле очевидна аналогия с вискеном, который одновременно является антагонистом катехоламинов как β-адренобло-катор и агонистом β-адренорецепторов [95].

Способность тиамина усиливать кардиопротекторные эффекты пропранолола служит основанием к их совместному применению для адекватной коррекции инотропного механизма регуляции функции сердца при ишемии [17,18]. По сути дела, оба препарата являются эффективными антистрессорными средствами: тиамин ограничивает биосинтез [13], а пропранолол блокирует рецепцию стрессорных гормонов (катехоламинов) в сердце, что патогенетически обосновывает их сочетание в комплексном лечении ИБС. Аддитивность действия обоих препаратов, которая усиливает отрицательные хроно– и инотропные эффекты пропранолола, дает возможность существенно уменьшить эффективные лечебные дозировки последнего и соответственно вероятность развития сердечной недостаточности.

Судя по сравнительно небольшому изменению артериального давления (табл. І-10), тиамин, очевидно, лишен мощного гипотензивного действия ганглиоблокаторов, вызывающих генерализованное снижение тонуса артериол и вен, в результате чего резко уменьшается масса циркулирующей крови за счет ее депонирования в расширенных венах брюшной полости и конечностей [105].

Замечено, что снижение артериального давления под влиянием тиамина имеет место только при наличии исходной гипертензии [135]. Этот факт свидетельствует об антистрессорном характере действия витамина В1. Известно, что стрессчувствительные крысы являются гипертониками [295]. Стресс, вызываемый иммобилизацией животных, приводит у них к дополнительному повышению кровяного давления. Отсюда легко допустить, что этот прирост обусловлен действием стрессорных гормонов. Действительно, введение в кровь животным препаратов, нарушающих гормональную продукцию надпочечников, препятствует возрастанию артериального давления [65].

Поэтому совместное применение пропранолола и тиамина заслуживает внимания как ценный терапевтический подход в комплексном лечении ИБС.

3.2. Стенокардия

Потенцирование аскорбиновой кислотой лечебного эффекта NO-доноров (нитроглицерина) при стенокардии. Сильный адренергический компонент стресс-реакции может приводить к стойкому спазму гладкой мускулатуры анатомически неизмененных коронарных артерий с последующим развитием вторичных ишемических повреждений миокарда [98]. Транзиторный спазм венечных сосудов выявляется примерно у каждого четвертого больного при проведении коронарографии, что указывает на важную роль этого звена в патогенезе ишемической болезни сердца (ИБС) [124]. Вазоконстрикторное действие катехоламинов реализуется с уровня α-адренорецепторов сосудов при участии цАМФ [95].

Как и в поперечнополосатой мышце, транзиторный спазм гладкой мускулатуры сосудов может приводить к их контрактуре с развитием очаговых поражений сердца и других органов, типичных для стресса [98]. Например, обнаруженные Г. Селье стрессорные язвы желудка есть не что иное, как ишемические некрозы слизистой оболочки, вызванные адренергическим спазмом сосудов [140].

Современные методы исследования позволяют наблюдать развитие спазма коронарных артерий у больных ИБС визуально [268]. В литературе описан случай, когда введение нитроглицерина при проведении экстренной коронароангиографии у 4 из 36 больных с типичной клинической картиной инфаркта миокарда привело к тому, что первичная картина полной коронароокклюзии одной из крупных коронарных артерий сменилась контрастированием сосуда на всем протяжении [124]. Данный факт может служить обоснованием и одновременно зримым результатом эффективности патогенетической терапии стрессорного спазма сосудов сердца с помощью этого классического вазодилятатора, который известен медикам уже 150 лет [107, 292, 307].

Считается, что вазоспазм коронарных артерий при приступе стенокардии объективно отражает депрессия сегмента ST на ЭКГ [111]. Разработаны схемы ежечасной дозированной провокационной велоэргометрии и синхронного электрокардиографического мониторинга этого показателя, используемые как для диагностики стенокардии, так и для оценки эффективности антиангинозных препаратов и разработки индивидуального суточного регламента их применения [3]. Антиишемический эффект в каждой временной точке исследования определяют по уменьшению выраженности депрессии сегмента ST в процентах от исходного уровня (ST %) по данным компьютерного мониторинга ЭКГ, фиксирующего любое его смещение с точностью до 0,1 мм. Из сравнительного анализа профилей временной динамики изменений этого показателя, описывающих начало, продолжительность и выраженность эффекта, выявляют преимущества тех или иных вазодилятаторов [104].

В отличие от дозированной велоэргометрической нагрузки при проведении острой фармакологической пробы (внутримышечная инъекция 600 мг компламина – [163]) более информативным ЭКГ-критерием развития транзиторной ишемии миокарда является изменение положения электрической оси сердца [21]. Поэтому для выявления факта наличия или отсутствия потенцирующего действия витамина С в отношении антиангинозных эффектов нитратов мы использовали информативность сочетания провоцирующих ишемию миокарда нагрузок и электрокардиографического мониторинга, только вместо повторяющейся велоэргометрии применили однократное введение компламина, а ежечасный режим измерений заменили ЭКГ-исследованием (в 12 основных отведениях) с компьютерной обработкой данных через 5, 10 и 15 мин, когда четко фиксировалось изменение положения электрической оси сердца (∆ < α) в ответ на острую фармакологическую пробу.

В результате проведения компламиновой пробы у одних и тех же больных стабильной стенокардией напряжения II и III ФК до (5-я группа) и после введения витамина С (6-я группа) выявлено изменение ряда клинических и ЭКГ показателей.

Боль. У 2 больных (ФК II + постинфарктный кардиосклероз) после введения компламина на 5-й и 10-й минутах появилась загрудинная боль стенокардического характера, которая прошла самостоятельно. При повторном введении компламина на фоне предшествующего однократного введения 500 мг аскорбиновой кислоты за 2–3 ч до исследования болевого синдрома не было.

У 1 больного, которому днем вводили компламин, вечером и ночью возникли кратковременные приступы стенокардии, купированные сублингвальным приемом нитроглицерина. На следующий день, когда компламиновую пробу проводили через 2–3 ч после введения аскорбиновой кислоты, болевого синдрома не наблюдалось.

ЧСС. В нашем исследовании ЧСС через 5 мин после введения компламина увеличилась у 8 больных, у 2 уменьшилась и у 2 не изменилась. В этот же период времени после аналогичной фармакологической нагрузки на фоне предшествующего введения витамина С ЧСС увеличилась только у 4 больных, а уменьшилась у 8 больных. Через 10 мин в обеих группах увеличение ЧСС выявлено у 8 пациентов, а через 15 мин – у 8 и 9 (соответственно в 5-й и 6-й группах).

Нарушение сердечного ритма. После введения компламина у 2 пациентов возникли суправентрикулярная экстрасистолия и у 1 – синусовая аритмия. На следующий день, когда компламиновая проба проводилась на фоне предварительного введения витамина С, суправентрикулярная экстрасистолия возникла только у одного пациента.

Анализ II, aVF, V1 и V5 отведений. Во II, aVF, V1 и V5 отведениях общепринятой системы ни в одном случае не выявлено ишемических изменений сегмента ST по сравнению с исходными данными.

Критерии ЭКГ картирования. В данном исследовании мы применили анализ суммарных показателей ЭКГ в 6 грудных отведениях общепринятой системы (Σ ST, Σ R). Использованы следующие критерии ишемической реакции: а) суммарный подъем сегмента ST более 1,2 мм;

б) суммарная депрессия сегмента ST более 1,2 мм; в) суммарное повышение амплитуды зубца R более 2 мм; г) локальное суммарное снижение амплитуды зубца R более 10 мм в одном или двух прекордиальных отведениях [21].

По критериям ЭКГ картирования достоверных отличий между обследуемыми группами больных не обнаружено.

Положение электрической оси сердца. Выполнен анализ изменений положения электрической оси сердца

в исследуемых группах путем определения разницы величины угла α (∆ < α) в исходном состоянии, а также через 5, 10 и 15 мин после ишемической нагрузки. Из 12 пациентов у 9 при повторном обследовании угол α в исходном состоянии (до введения компламина) не изменился или изменился только на 1°, что свидетельствует о высокой воспроизводимости метода и обоснованности его применения для оценки ишемических реакций.

Как видно из табл. І-11, на высоте ишемической нагрузки (5, 10 и 15 мин действия компламина) положение электрической оси сердца изменилось соответственно на 6, 8 и 6 градусов. Если у тех же больных компламиновая проба проводилась после введения витамина С, то во все сроки исследования положение электрической оси сердца оставалось на исходном уровне.

Таблица І-11.

Изменение угла α (арифметическая разница в градусах между исходным положением электрической оси сердца и ее положением через 5, 10 и 15 мин после введения препаратов) в исследуемых группах

* Достоверное отличие между группами – p < 0,05.

Таким образом, данные клинического обследования (боль, ЧСС, нарушения сердечного ритма) и ЭКГ-мониторинга (стабилизация положения электрической оси сердца) показывают, что аскорбиновая кислота существенно усиливает антиангинальные вазодилятаторные эффекты нитратов и тем самым предотвращает развитие ишемической реакции миокарда в ответ на введение компламина.

Инкубация в анаэробных условиях раствора аскорбиновой кислоты с NO-донорами (нитрит натрия, нитроглицерин) или с кровью больных ИБС, длительно лечившихся нитровазодилятаторами пролонгированного действия, приводит к выделению в сосудике Варбурга пузырьков газа, идентифицированного нами по реакции нитрозилирования гемоглобина как NO (рис. І-24). После смешивания и инкубации аскорбиновой кислоты с NaNO2 в сосуде Варбурга в анаэробных условиях при 37° наблюдали выделение NO, выход которого количественно регистрировали по образованию нитрозоНв. Из сосуда Варбурга оксид азота дифундировал в кювету, содержащую раствор дезоксиНв. Содержание кюветы перемешивали с помощью магнитной мешалки для ускорения растворения газа. Постепенно дезоксиНв превращался в нитрозоНв, что сопровождалось характерными изменениями в спектре поглощения. Полоса Соре исходного дезоксиНв при 429 нм смещалась до 418 нм, а широкая асимметричная полоса поглощения с максимумом при 555–560 нм заменялась двумя полосами с максимумами при 545 и 574 нм, принадлежащими нитрозоНв (рис. І-25). В спектре поглощения гемоглобина наблюдали наличие изобестических точек при 548,5 и 565,5 нм, молярные коэффициенты поглощения (М—1 см—1) которых были равны соответственно 12 300 и 11 700 (рис. І-26) и использовались для количественных расчетов концентраций форм гемоглобина.

Рис. І-24. Кинетика образования нитрозогемоглобина (спектры поглощения) при взаимодействии аскорбиновой кислоты с плазмой крови больного стенокардией напряжения II ФК, получавшего нитроглицерин пролонгированного действия. Концентрация в 0,05 М натрий-фосфат– ном буфере, рН 7,4: плазмы ≈ 1,2⋅10–4, аскорбиновой кислоты – 1,2⋅10–4 М. Объем: 3,8 мл (в сосуде Варбурга), 5 мл Hв (10–4 М). Время: 1 – 0′, 2 – 15′, 3 – 30′, 4 – 45′, 5 – 60′, 6 – 1,5 ч, 7 – 2 ч, 8 – 4 ч, 9 – 6 ч, 10 – 10 ч

Рис. І-25. Образование нитрозоНв из дезоксиНв (2·10–5М) при выделении NO в результате взаимодействия аскорбиновой кислоты (3·10–3М) и нитрита натрия (3,7·10–2М) в анаэробных условиях. Реакция запускалась после переливания нитрита натрия (0,4 мл) из бокового отростка в центральную часть сосуда Варбурга, содержащего раствор аскорбиновой кислоты (1 мл). Спектры поглощения гемоглобина записывали через: 0 (1), 3 (2), 6 (3), 10 (4), 15 (5), 25 (6) мин после смешивания при 37 °C в натрий-фосфатном буфере, рН 7,4

Как известно, NO с высоким сродством связывается с дезоксиНв. Равновесная константа связывания NO с Нв равна 1,4×1012 М–1 с–1, что более чем в 2000 раз превышает равновесную константу связывания СО с Нв.

Причем сродство NO одинаково как для α-, так и β-субъединиц [285]. Исходя из значения равновесной константы ассоциации, можно предположить, что, уже начиная с таких, практически следовых концентраций NO, как 10–10 М, в основном весь NO будет связан с дезоксиНв. Исходя из того, что в условиях наших опытов образование нитрозогемоглобина происходило в течение нескольких минут, а равновесие устанавливается даже при концентрациях NO 10–12 М в течение миллисекунд, то можно считать, что измеренное количество нитрозоНв отражает конечную концентрацию NO.

Рис. І-26. Зависимость образования NO (регистрация по НвNO) в реакции взаимодействия нитрата натрия с аскорбиновой кислотой от концентрации витамина С. Концентрации в 0,05 М натрий-фосфатном буфере, рН 7,4: нитрита натрия – 5,7 · 10–2, аскорбиновой кислоты – 1,5 · 10–1 М (1), 7,5 · 10–2 М (2), 3 · 10–2 М (3), 3 · 10–3 М (4), 1,2 · 10–3 М (5), 6 · 10–4 М (6), 310–4 М (7). Объем: 1,4 мл (в сосуде Варбурга), 5 мл Нв (10–4 М)

На основании полученных данных можно заключить, что витамин С принимает активное участие в обмене NO. Являясь сильным восстановителем, аскорбиновая кислота in vitro защищает оксиНв от окисления нитритом натрия и дозозависимо усиливает выделение NO из состава NaNO2, что зафиксировано с помощью реакции нитрозилирования дезоксигемоглобина (рис. І-26), которая сопровождается характерными изменениями в его спектре поглощения (рис. І-25). Факт влияния витамина С на выделение NO из широко используемых в клинике антиангиозных препаратов in vitro доказан спектрофотометрически.

При смешивании нитроглицерина с раствором аскорбиновой кислоты происходит медленное выделение NO2- (NO).

Рис. І-27. Спектры поглощения дезоксигемоглобина после откачки воздуха и смешивания в сосуде Варбурга аскорбиновой кислоты (3·10—1М) в 0,8 мл 0,05 М натрий-фосфатного буфера с аликвотой (0,8 мл) того же буфера. Изменение спектров записывали через 0 (1), 0,5 (2), 1 (3), 1,5 (4), 2 (5), 3 (6), 4 (7), 24 (8) часов при 37 °C

Связывание NO2- (NO) дезоксигемоглобином легко фиксируется по возрастанию оптической плотности раствора гемоглобина в районе 460–510 нм и ее падению при 555 нм, что свидетельствует об образовании мет– и нитрозогемоглобина в процессе длительной инкубации (рис. І-27, І-28).

Известно, что у больных с сердечной недостаточностью уровень нитритов в плазме крови более высок, чем у здоровых субъектов [215]. Причина этого не выяснена. Дополнительный нитрат может возникать эндогенно, например, в результате более быстрого образования NO в сосудах или активации макрофагов. Альтернативно, большие уровни нитрата в плазме больных могут быть обусловлены предыдущим внутривенным введением больших доз нитровазодилятаторов.

Инкубация аскорбиновой кислоты с плазмой крови больных ишемической болезнью сердца приводит к выделению NO, которое уменьшается после предварительного отделения низкомолекулярных соединений с помощью гельфильтрации через сефадекс. In vitro максимальный выход NO наблюдали при взаимодействии аскорбиновой кислоты с плазмой крови больных, получивших нитратсодержащие препараты, до ее пропускания через колонку с сефадексом G-25 (рис. І-29).

Рис. І-28. Спектры поглощения дезоксигемоглобина после откачки воздуха и смешивания в сосуде Варбурга аскорбиновой кислоты (3·10–1 М) в 0,8 мл 0,05 М натрийфосфатного буфера с 15 таблетками нитроглицерина (0,0005 мг каждая). Изменение спектров записывали через 0 (1), 0,5 (2), 1 (3), 1,5 (4), 2 (5), 3 (6), 4 (7), 24 (8) часов при 37 °C

Предполагаемый механизм взаимодействия витамина С с нитритом натрия in vitro может быть следующим:

AKH2 + 2NO2- + 2H+ → AK + 2NO + 2H2O,

т. е. аскорбиновая кислота восстанавливает NO2- в NO со стехиометрией 1: 2.

Этот процесс протекает очень эффективно, что доказано нами по образованию нитрозоНв. Гораздо менее эффективно в присутствии аскорбиновой кислоты происходит гидролиз алкилнитратов, являющихся лекарственными соединениями, судя по регистрируемому изменению поглощения в области 470 нм.

Рис. І-29. Инициируемое аскорбиновой кислотой выделение NO из плазмы больного ишемической болезнью сердца, получавшего нитритсодержащие препараты, отделенной от низкомолекулярных соединений на колонке с G-25 (2) и неотделенной (1). Кривая 3 – выделение NO из плазмы больного ИБС до лечения (без гельфильтрации через сефадекс). Концентрации в 0,05 М натрий-фосфатном буфере, рН 7,4: плазмы ~ 1,2 · 10–4 М, аскорбиновой кислоты – 4,2 · 10–2 М. Объем: 3,8 мл (в сосуде Варбурга), 5 мл Нв (10–4 М)

Здесь выход NO был примерно на 2 порядка меньшим, чем для неорганического нитрита (NO2-). Однако в плазме крови возможны реакции обмена между тиольными соединениями, аскорбиновой кислотой и органическими нитратами, которые могут существенно ускорять процесс освобождения NO:

R – CH2 – O – NO2 + GSH → RCH2 – OH + GS – NO2

GS – NO2 + AKH2 → GSH + NO2- + AK + H+

Исходя из этого механизма, не исключено, что аскорбиновая кислота может потенцировать действие нитровазодилятаторов in vivo при совместном применении.

Учитывая способность аскорбиновой кислоты в аэробных условиях восстанавливать трехвалентное железо до двухвалентного и роль последнего в образовании и распаде транспортных форм NO (S-нитрозотиолы ⇔ ДНКЖ), можно допустить, что витамин С in vivo способен высвобождать фактор релаксации сосудов из эндогенного депо, например из динитрозильного комплекса железа с цистеином (ДНКЖ). Считается, что при воздействии восстановителей стабильные диамагнитные d6 (Fe2+) – комплексы ДНКЖ переходят в неустойчивое состояние с парамагнитной конфигурацией железа d7 (Fe+), что приводит к их распаду и высвобождению NO [10].

В организме есть и другие потенциальные NO-доноры. Это нитриты и нитраты, которые накапливаются в нем при нарушениях обменных процессов [324] или в результате избыточного поступления с пищей, питьевой водой, медикаментами. Проблема в том, как превратить временно депонируемые в организме невазоактивные нитросоединения в источник оксида азота, необходимый для купирования или профилактики стенокардии. И в этом смысле витамин С может играть самостоятельную роль [260]. При обследовании мужчин одного из районов Киева, проведенном НИИ кардиологии имени Н. Стражеско и НИИ гигиены питания (г. Киев), обнаружено, что при низком потреблении витамина С с пищей достоверно повышается частота ИБС (в 2,3 раза) и факторов риска: артериальной гипертензии (в 2,9 раза), гиперлипопротеидемии (в 2,4 раза), избыточной массы тела (в 2,8 раза) [50].

Известно, что при длительном использовании эффективность лечебного действия нитратов снижается. Добавление витамина С в дозе 1 г 3 раза в сутки предупреждает прогрессирование повышения активности тромбоцитов, отмечаемого во время развития толерантности к нитратам при их непрерывном приеме. Предполагается, что в этом случае проявляется антиоксидантное действие аскорбиновой кислоты, поскольку повышенное образование кислородных радикалов и пероксинитрита играет доминирующую роль в развитии толерантности к нитратам [106]. С другой стороны, при повышении содержания супероксида в толерантных сосудах снижается активность гуанилатциклазы. Поэтому ослабление внутриклеточной продукции цГМФ рассматривается как важный механизм развития толерантности к нитратам.

В последней связи интересные результаты были получены в перекрестном рандомизированном исследовании. Применение витамина С снижает риск возникновения коронарной болезни [305], компенсирует эндотелиальную дисфункцию эпикардиальных коронарных артерий у больных с гипертензией [321], уменьшает количество осложнений острого ИМ [254] и его размеры [194], предотвращает рестеноз после коронарной ангиопластики [340] и снижает толерантность к нитратам [353].

У больных, получавших аскорбат (2 г 3 раза в сутки), с помощью плетизмографии предплечья определяли венодилятирующий эффект в ответ на принятый сублингвально нитроглицерин (0,5 мг) – до и через 5 мин. В пробах крови измеряли содержание цГМФ в тромбоцитах. Препарат предупреждал ослабление продукции цГМФ, вызываемое продолжительным применением трансдермального нитроглицерина (0,4 мг/ч, 2 раза в сутки, через каждые 12 ч в течение 3 дней) и был способен поддерживать венодилятацию [353]. По нашим данным, активация аскорбиновой кислотой эндогенных NО-доноров и потенцирование ею антиангинальных эффектов экзогенного нитроглицерина позволяет существенно увеличить эффективность нитратотерапии и нитратопрофилактики стенокардии.

3.3. Артериальная гипертензия

Повышение ангиопротекторного действия небилета витаминами В1 и С при артериальной гипертензии. В этиологии артериальной гипертензии (АГ), фактором риска которой является инсулинозависимый сахарный диабет [339], увеличивающий чувствительность к стрессу [63], важную роль играют стрессорный адренергический спазм сосудов [98] и дисфункция их эндотелия, приводящая к нарушению продукции NO, что сопровождается вазоконстрикцией [92]. Поэтому патогенетически при АГ обосновано применение антистрессора небиволола (небилета), который представляет собой смесь D– и L-изомеров: первый устраняет адреноспазм через блокаду β-адренорецепторов, а второй устраняет дефицит NO через стимуляцию его высвобождения из депо [201, 328].

Исходя из того, что тиамин является модулятором синтеза инсулина [13], снижающего образование кортикостероидов и катехоламинов в надпочечниках [355], а аскорбиновая кислота способна самостоятельно высвобождать оксид азота из NO-доноров [37], было интересно использовать сочетанное применение небилета и тиамина, а также небилета и аскорбиновой кислоты в лечении АГ. Целью исследования была сравнительная оценка влияния небилета и его сочетаний с витаминами В1 и С на уровень артериального давления (АД), центральную гемодинамику (ЦГД) и агрегацию тромбоцитов с последующей расшифровкой механизмов обнаруженных сдвигов.

В результате 7-дневного лечения больных АГ небилетом произошло снижение систолического АД (САД) на 15,8 % (р < 0,05), причем более выраженное антигипертензивное действие препарата реализовалось к концу 2-й недели от начала лечения – 20,5 % (р < 0,05). Диастолическое АД (ДАД) в эти же сроки снижалось соответственно на 11,0 % (р > 0,05) и 14,0 % (р < 0,1 > 0,05).

Гипотензивный эффект в конце монотерапии небилетом был хорошим у 6 больных (40 %), удовлетворительным у 5 (33 %), неудовлетворительным у 4 (27 %). Нормализация АД (до величины ниже 140/90 мм рт. ст.) была зафиксирована в среднем у 73 % пациентов.

При сочетанном применении небилета и аскорбиновой кислоты к концу первой недели лечения САД снижалось на 16,4 % (р < 0,05), к концу второй – на 24,0 % (р < 0,05), а ДАД – соответственно – на 15,0 % (р < 0,05) и 18,0 % (р < 0,05). Гипотензивный эффект в конце комбинированного лечения был отличным у 2 больных (13 %), хорошим – у 8 (53 %), удовлетворительным – у 4 (27 %) и неудовлетворительным – у 1(7 %). Нормализация АД (ниже 140/90 мм рт. ст.) была зафиксирована у 93 % пациентов.

Аналогичные результаты были получены при сочетанном применении небилета и тиамина (табл. І-12).

Из данных, представленных в табл. І-12, следует, что витамины В1 и С существенно увеличивают эффективность антигипертензивного действия небилета. Показательным в этом отношении является нормализующий эффект комбинированного лечения АГ на уровень ДАД, чего фактически не обеспечивает монотерапия небилетом.

Таблица І-12.

Изменение систолического АД (САД) и диастолического АД (ДАД) при лечении больных АГ небилетом (Н) в сочетании с аскорбиновой кислотой (АК) и тиамином (В 1 )

* Достоверное отличие между группами – р < 0,05.

Гипотензивный эффект во всех случаях был обусловлен снижением общего периферического сосудистого сопротивления и сопровождался позитивной динамикой основных параметров насосной функции сердца (снижение ЧСС, МРС, УРС – табл. І-13), а также оптимизацией реологических свойств крови (снижение скорости и степени агрегации тромбоцитов – табл. І-14).

Таким образом, комбинация небилета с витаминами В1 и С заметно улучшила результаты лечения больных с АГ.

При назначении небилета у здоровых лиц продемонстрировано снижение сосудистой резистентности (артериальных и венозных сосудов), что не было связано с β-блокирующим эффектом препарата, о чем свидетельствует снижение кровотока [197] после введения этим лицам ингибитора NO-синтетазы (L-NMMA). В то же время вазодилятация, вызванная введением нитропруссида натрия (донор NO), не ингибировалась с помощью L-NMMA. Последнее доказывает, что небилет вызывает вазорелаксацию, воздействуя на систему L-аргинин – NO. Механизм активации NO-синтетазы небилетом пока неизвестен, однако он не связан с блокадой β-адренорецепторов, 5-НТIA-рецепторов, в то же время не исключено его антиоксидантное действие на стабилизацию NO [197].

Таблица І-13.

Изменение центральной гемодинамики при лечении больных артериальной гипертензией небилетом (Н) в сочетании с аскорбиновой кислотой (АК) и тиамином (Т)

Таблица І-14.

Изменение агрегации тромбоцитов при лечении больных артериальной гипертензией небилетом (Н) в сочетании с аскорбиновой кислотой (АК) и тиамином (Т)

* Достоверные сдвиги – р < 0,05.

Главный фактор, инактивирующий NO, ограничивающий его миграцию и снижающий его концентрацию, – это супероксидный радикал О2 [183]. В кровеносной системе увеличение продукции О2 фагоцитирующими или эндотелиальными клетками (в период перехода от ишемии к реперфузии) провоцирует спазм. Предотвращение инактивации NO супероксидом объясняет способность супероксиддисмутазы улучшать микроциркуляцию при воспалительных процессах и нормализовать кровоток после тромбозов, вазоспазма и других нарушений кровообращения [64]. Поскольку одной из причин снижения продукции эндотелиального NO может быть усиленная генерация свободных радикалов [174], не исключено, что введение аскорбиновой кислоты, повышая мощность антиоксидантной защиты, также способно предупредить это явление. Прием антиоксидантов (витамин С) способствует восстановлению функции эндотелия и тормозит утолщение интимы сонной артерии [257], снижает деградацию NO перекисными радикалами у больных с гиперхолестеринемией [338], сахарным диабетом [337], курением [235], ишемической болезнью сердца [257] и артериальной гипертонией [321].

Кроме того, супероксид может влиять на эффективность вазодилятаторного действия NO. Двукратное повышение активных форм кислорода обнаружено в аорте кролика с интактным эндотелием при развитии толерантности к экзогенным донорам NO (нитратам) после наложения им пластыря с нитроглицерином [279]. Исходя из значения окислительного стресса в развитии толерантности к нитратам [176], обращают на себя внимание обнадеживающие результаты применения антиоксидантов для ее профилактики. В экспериментах аскорбиновая кислота полностью предупреждала развитие толерантности к нитратам на уровне эпикардиальных отделов коронарных артерий и в венозной системе [278]. При длительном применении нитратов она предупреждает развитие апрегуляции (повышение плотности рецепторов) активности тромбоцитов, проявляющейся повышением содержания внутриклеточного иона калия, стимулированного тромбином, и повышением микровязкости мембран тромбоцитов. А у больных с коронарной болезнью сердца, получавших трансдермальные пластыри с нитроглицерином, витамин С предотвращал повышение содержания в моче нитротирозина, вызываемого продукцией пероксинитрита, который является промежуточным продуктом метаболизма в организме оксида азота [108].

Являясь сильным восстановителем, аскорбиновая кислота in vitro дозозависимо усиливает выделение NO из состава NaNO2,, нитроглицерина и крови больных ИБС, что зафиксировано с помощью реакции нитрозилирования дезоксигемоглобина, которая сопровождается характерным изменением его спектра поглощения. Это означает, что витамин С может использоваться в клинике для усиления лечебного действия NO-доноров [37].

Известно, что продукты неферментативного гликозилирования белков крови, накапливающиеся при гипергликемии, связывают NO и препятствуют нормальному функционированию механизмов ауторегуляции кровотока [151]. Предполагается, что блокирование этих механизмов окисленными липопротеинами вносит вклад в развитие гемоциркуляторных нарушений при сахарном диабете [217]. В снижении эндотелийзависимой вазодилятации участвуют усиление образования супероксидных радикалов и чрезмерная активность протеинкиназы С, что, по-видимому, также связано с гипергликемией. Реакция периферических артерий у больных инсулинзависимым сахарным диабетом на введение метахолина восстанавливается на фоне инфузии витамина С, что подтверждает роль супероксидных радикалов в нарушении функции эндотелия [339]. Инсулин восстанавливает функцию эндотелия у больных сахарным диабетом [59], причем это может происходить не без участия аскорбиновой кислоты.

Существует гипотеза об определяющей роли витамина С в развитии диабетической ангиопатии [265]. По мнению авторов, инсулин участвует в механизмах, обеспечивающих поступление аскорбиновой кислоты в клетки некоторых тканей. При недостаточности инсулина развивается местный авитаминоз, который обусловливает появление сосудистой патологии. В свою очередь, АК, повышая освобождение оксида азота из тканевых депо, где он запасается в форме динитрозильных комплексов железа и нитрозотиолов [11], восстанавливая за счет устранения дисфункции эндотелия базальный синтез NO [174, 257], а также предотвращая его последующее разрушение супероксидными радикалами [337], очевидно, может активировать инсулиногенез в β-клетках поджелудочной железы по NO-зависимому механизму. Показано, что субстрат (аргинин) и продукт (оксид азота) NO-синтетазной реакции являются мощными индукторами биосинтеза инсулина [197, 198]. Отюда не исключено, что ангиопротекторный механизм действия АК может обусловливать потенцирование NO-составляющей антигипертензивной активности небилета, который, как и инсулин, фактически является антистрессором: первый блокирует рецепцию катехоламинов [343], а второй – их новообразование [355].

При оценке влияния различных стрессоров на продукцию NO разные авторы обнаруживали как ее увеличение, так и снижение [90]. Увеличение генерации NO, как правило, имело место при кратковременном или умеренном раздражении, а уменьшение – при хроническом повреждающем стрессе. Поэтому не исключено, что фазовый характер отмеченных сдвигов NO-синтазы отражает соответствующую динамику развития стрессорной реакции, когда в фазу напряжения и резистентности биосинтез NO повышается, а в фазу истощения – снижается [90]. Поскольку развитие сердечно-сосудистых заболеваний, включая АГ, где стресс играет важную патогенетическую роль, сопровождается снижением мощности систем генерации NO [291], сочетанное применение активаторов NO-синтазы (небилет), а также средств, увеличивающих высвобождение депонированного NO и предохраняющих только что новообразованный и отмобилизованный оксид азота от разрушения супероксидными радикалами (аскорбиновая кислота), представляется целесообразным.

Общепринято, что сосудорасширяющее действие оксида азота связано с активацией растворимой гемсодержащей гуанилатциклазы за счет образования комплекса нитрозил – гем, который является истинным активатором фермента [139], и с накоплением цГМФ. В процессе расслабления сосуда под действием цГМФ ключевую роль играют цГМФ-зависимая протеинкиназа, а также ингибирование высвобождения Са2+, стимуляция обратного захвата клеточного кальция и гиперполяризация мембраны за счет открытия калиевых каналов [38]. Тождественные сдвиги в мышечной ткани вызывает инсулин в физиологических концентрациях. Он увеличивает в клетках-мишенях содержание цГМФ и активирует цГМФ– зависимые реакции [241], блокирует Са2+-насос [294] и стимулирует обратный захват кальция митохондриями [71], вызывает гиперполяризацию скелетных мышц [361] и увеличивает транспорт внеклеточного калия в миоциты [275].

Изменение трансмембранного потенциала под влиянием инсулина происходит очень быстро – уже через 1 с после нанесения гормона на мышечное волокно [361]. В связи с этим предполагается, что гиперполяризация мембран, индуцируемая инсулином, является первым звеном в цепи последовательных сигналов, следующих от гормон-рецепторных комплексов к эффекторным системам и ведущих к монополизации регуляторных механизмов, вследствие чего развивается ареактивность клеток к конринсулярным стрессорным гормонам. Интересны результаты сравнения инсулининдуцируемых сдвигов с действием блокатора β-рецепторов адреналина – пропранолола. Оказалось, что по внешнему эффекту они практически неотличимы: инсулин полностью снимал чувствительность к адреналину, что может быть обусловлено снижением уровня цАМФ и стимуляцией входа кальция в митохондрии. Благодаря этому понижается уровень кальция в цитозоле, а его присутствие необходимо для реализации ионного эффекта при активации аденилатциклазы [71].

Исходя из того, что гормонообразование в инсулоцитах лимитируется синтезом дисульфидных связей [354], а NO является мощным катализатором образования дисульфидных мостиков [56], становятся понятными причины его инсулинотропности [64]. Сопоставляя эти факты с вышеизложенным, можно допустить, что инсулин, очевидно, способен «взять на себя» реализацию значительной доли спектра биологической активности оксида азота в том числе и в части обеспечения вазодилятации и стресслимитирующей функции NO.

Отсюда применение небилета, модулирующего генерацию NO, а через него и синтез инсулина, получает еще одно патогенетическое обоснование. То же самое относится и к аскорбиновой кислоте. В экспериментах на аллоксандиабетических крысах показано, что двухнедельное применение АК в больших дозах (1–1,5 г/кг) нормализует нарушения углеводного и липидного обмена, обусловленные дефицитом инсулина [313]. Защитное действие АК, очевидно, связано с реабилитацией инсулиногенеза через восстановление SH-групп в островках Лангерганса поджелудочной железы, заблокированных аллоксаном [81]. Инсулинотропная активность АК широко используется в терапии сосудистых нарушений, обусловленных инсулярной недостаточностью. Реакция периферических артерий у больных инсулинзависимым сахарным диабетом на введение метахолина восстанавливается на фоне инфузии витамина С, что подчеркивает, во-первых, роль супероксидных радикалов в нарушении функции эндотелия, а во-вторых, инсулиногенную составляющую в действии АК, поскольку инсулин также восстанавливает функцию эндотелия у этих больных [59].

В отличие от аскорбиновой кислоты тиамин не обладает выраженными антиоксидантными свойствами и не способен инициировать освобождение NO из депо [150]. Более того, есть данные, что он является антагонистом ацетилхолина – признанного эндогенного модулятора NO-синтазы [271]. В связи с этим потенцирование тиамином антигипертензивного действия небилета может быть обусловлено, прежде всего, бесспорной собственной инсулинотропной активностью витамина, т. е. реализуется через механизм гормонального опосредования [13].

Антиагрегационные свойства оксида азота лимитируются активацией растворимой гуанилатциклазы, новообразованием цГМФ и цГМФ-зависимым торможением накопления Са2+ в тромбоцитах [204]. Однако учитывая, что все циркулирующие клетки крови, в том числе тромбоциты, содержат рецепторы инсулина [91], легко допустить его участие и в дезагрегационном процессе, поскольку тромбоциты больных сахарным диабетом I типа характеризуются повышенной способностью к агрегации [139].

Считается, что антигипертензивные и антиагрегационные свойства оксида азота обусловлены в конечном итоге транзиторной цГМФ-зависимой «декальцификацией» миоцитов и тромбоцитов. Однако не исключено, что последняя в значительной степени может быть опосредована также прямым действием инсулина, способного снижать концентрацию Са2+ в цитозоле эффекторных клеток за счет повышения его захвата митохондриями [71], а также через увеличение обмена внутриклеточного Са2+ на внеклеточный Na+[85].

Роль гормонального опосредования становится более очевидной, если принять во внимание факты, противоречащие цГМФ-зависимому механизму антигипертензивного действия NO. Дело в том, что не все авторы разделяют мнение об цГМФ как медиаторе расслабления гладкомышечных клеток. Есть и такие, кто придерживается прямо противоположных взглядов на цГМФ как на фактор их сокращения. Первые указания на изменения в системе циклических нуклеотидов при спонтанной генетической гипертонии были получены в опытах на полосках гладкомышечных клеток сосудов, где было выявлено уменьшение содержания цАМФ в гомогенате аорты крыс SHR. В дальнейшем было показано, что у крыс SHR и у животных со стресс-формой генетической гипертензии наряду с уменьшением содержания цАМФ в гомогенате аорты наблюдается увеличение концентрации цГМФ [131]. На основании полученных данных была сформулирована гипотеза о ведущей роли нарушений системы циклических нуклеотидов (уменьшение соотношения цАМФ/цГМФ) в становлении нарушений контрактильности, реактивности и чувствительности клеток гладкой мускулатуры сосудов при артериальной гипертензии. При этом исходили из того, что в ряде случаев агенты, увеличивающие содержание цАМФ, приводят к расслаблению гладкой мускулатуры, а увеличивающие уровень цГМФ, – напротив, к ее сокращению [233].

Аналогичная гипотеза существует и в отношении сердечной мышцы, где цГМФ рассматривается как локальный медиатор возбуждения (сокращения), а цГМФ – расслабления (покоя) [249]. Ее экспериментальное подтверждение тоже не заставило ждать. Был обнаружен антагонизм в действии цГМФ и цАМФ на сердце, показано сокращающее действие цГМФ (дибутирильной формы, легко проникающей через мембрану) на мышцу подвздошной кишки [331] и препятствующее сокращению или расслабляющее действие цАМФ на мышечные препараты аорты или прямой кишки [242].

Не все ясно и в вопросе о влиянии цГМФ на функционирование Са2+-насоса в мышцах, поскольку одни авторы считают, что «накапливающийся цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу, а также Са2+-АТ-Фазу, участвующую в дефосфорилировании легких цепей миозина, что приводит к выходу Са2+ из мышечных клеток и в конечном счете к вазодилятации» [139]. Другие, наоборот, утверждают, что цГМФ блокирует Са2+-АТФазу: «в процессе расслабления сосуда под действием цГМФ ключевую роль играют цГМФ-зависимая протеинкиназа, а также ингибирование высвобождения кальция» [38].

На этом фоне «разнобоя» мнений предпочтительнее выглядит представление о том, что антигипертензивное действие NO in vivo в значительной степени может быть опосредовано инсулином, стимулирующим транспорт Са2+ в митохондрии [71], которые, являясь мощными депонентами цитозольного катиона, способны лимитировать процесс расслабления гладких мышц [86]. Благодаря антистрессорному действию инсулина [15] и способности этого гормона оптимизировать внутриклеточный гомеостаз Са2+ [275] его антигипертензивная активность может быть объяснена исходя из мембранной концепции патогенеза АГ. Известно, что в ее основе лежит представление о нарушении структуры и ионтранспортной функции клеточных мембран, проявляющееся снижением их способности (недостаточности) поддерживать в цитоплазме клеток нормальные величины градиента концентраций важнейших ионов (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) по отношению к внеклеточной среде [130]. Ключевым по значимости следствием мембранного дефекта является кальциевая перегрузка клетки, которая для сохранения своей функции вынуждена работать в новом режиме клеточно-гормональных отношений, названном «перенастройкой», или ресетингом, клетки. Вследствие этого вся совокупность перенастроенных клеток, составляющих ткани, воздействует на системы нейрогормональной интеграции как бы изнутри – со стороны клеточной мишени, изменяя активность симпатической нервной системы, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и вызывая инволюцию инсулярного аппарата [130]. Поскольку развитие АГ характеризуется преобладанием стрессреализующих систем над стресслимитирующими, сочетанное применение модуляторов антистрессорных механизмов (небилет и АК, небилет и тиамин) для лечения гипертензии представляется оправданным и патогенетически обоснованным.