Вплив карведилолу на ультраструктуру міокарда щурів зі спонтанною артеріальною гіпертензією.

Одним із препаратів, які активно застосовують у кардіології, є карведилол – неселективний b- (блокує b1-, b2-рецептори) і селективний b1-адреноблокатор. Карведилол виявляє різнобічну клініко-фармакологічну активність, широко застосовується для лікування артеріальної гіпертензії (АГ), ішемічної хвороби серця (ІХС), хронічної серцевої недостатності (ХСН) [2, 7, 8, 20, 28, 37].

У наукових дослідженнях немає даних про особливості дії карведилолу на ультраструктуру міокарда щурів зі спонтанною артеріальною гіпертензією (САГ) при тривалому застосуванні. САГ є моделлю, що широко використовується в наукових дослідженнях для вивчення впливу лікарських засобів на рівень артеріального тиску та морфологічні зміни в органах тварин.

Мета роботи – вивчення впливу карведилолу на рівень артеріального тиску та ультраструктуру міокарда щурів з цією патологією.

Матеріал і методи

Дослідження проведені відповідно до рекомендацій Гельсінської декларації (1964), включаючи перегляд EC-GCP. Протокол досліджень схвалено Комітетом нагляду за дослідженнями на тваринах і дозволено Національним медичним університетом ім. О.О. Богомольця. В експерименті використовували щурів різної статі із САГ лінії НІСАГ та щурів контрольної лінії WKY (normotensive Wistar-Kyoto rats).

Досліди провели на 11 контрольних щурах лінії Вістар та 18 щурах із САГ масою 230–250 г. Тварин включали в дослідження через 3 міс після народження. Протягом 3 міс експерименту щурів утримували на стандартному харчовому раціоні в умовах вільного доступу до їжі і води. Експериментальних тварин розподілили на 3 групи: 1-ша (n=11) – контрольні інтактні щури, 2-га (n=9) – щури із САГ, 3-тя (n=9) – щури із САГ, які отримували карведилол (корвазан, «Київмедпрепарат», Україна) у дозі 20 мг/кг при додаванні до їжі.

Артеріальний тиск вимірювали на хвостовій артерії тварин за допомогою спеціального приладу (плетизмографа) та реєстрували у міліметрах ртутного стовпчика. Тварин розподіляли на групи методом випадкового вибору з використанням таблиці рандомізованих номерів. Перед пероральним введенням лікарських засобів тварини голодували при вільному доступі до води. Після перорального введення тварин допускали до їжі через 4 год. Частота введень: одноразово (щоденно). Шлях введення: пероральний. Розчинник – вода. Тварин розміщували окремо в спеціалізованих клітках з термопластику з металевою решіткою з постійним доступом до скляної автопоїлки, акліматизували до умов кімнати для проведення випробувань.

Матеріалом для електронномікроскопічних досліджень був міокард лівого шлуночка (ЛШ) серця, який після подрібнення фіксували у 1 % розчині OsO4 за Колфільдом та обробляли згідно із загальноприйнятими для електронномікроскопічних досліджень методиками. Щурів виводили з експерименту під легким ефірним наркозом.

Результати та їх обговорення

Детально описувати електронномікроскопічну структуру міокарда ЛШ досліджених нормотензивних щурів лінії Вістар недоцільно, оскільки вона аналогічна такій у нормотензивних щурів, викладеній у багатьох монографіях, атласах та статтях.

Морфо-функціональна характеристика міокарда ЛШ серця щурів із САГ описана у попередній статі [21]. Головною ознакою змін у міокарді при АГ у щурів є стан скоротливого апарату кардіоміоцитів: перескорочені міофібрили чергуються з ділянками їх дилатації (розходження) та лізису. Ультраструктура саркомерів свідчить про дискоординацію скорочень як у межах однієї клітини, так і в сусідніх кардіоміоцитах. Недостатність скоротливої функції посилюється розладами в енергетичному апараті – мітохондріях, в яких наявна підвищена електронна щільність матриксу і крист, лізис матриксу, внутрішніх та зовнішніх мембран, зменшення кількості крист. Ще однією характерною особливістю міокарда щурів із САГ є набряк, що поширюється на всі структурні компоненти: кардіоміоцити, ендотеліальні клітини, мікросудини, інтерстиційний простір. Це призводить до порушення проникності у міокарді, що погіршує функцію серцевого м’яза.

Електронномікроскопічний аналіз показав, що через 3 міс лікування карведилолом у міокарді ЛШ щурів із САГ суттєво зменшується мозаїчність ультраструктурних змін кардіоміоцитів. Це відбувається, в першу чергу, внаслідок того, що у тварин цієї групи практично немає змінених за контрактурним типом кардіоміоцитів, які у великій кількості виявляли у щурів, що не отримували лікування. Лише в окремих клітинах спостерігаються ділянки перескорочення міофібрил. Переважна частина кардіоміоцитів містить міофібрили, організовані у типові саркомери. Разом з тим, повного відновлення скоротливого апарату не відбувається, про що свідчать поширені ділянки розходжень та лізису міофібрил.

Позитивним є вплив карведилолу і на енергетичний апарат кардіоміоцитів. Мітохондрії, серед яких спостерігаються органели як правильної (округлі, дещо витягнуті), так і неправильної форми, – з різної глибини інвагінаціями зовнішньої мітохондріальної мембрани. Остання скрізь зберігає свою цілісність. Електронна щільність матриксу залишається дещо підвищеною, а кристи щільно прилягають одна до одної, і частина органел має вакуолізований міжкристний простір. Спостерігаються мітохондрії, в яких вакуолізація міжкристного простору набуває більшої вираженості. Поодинокі органели на заключних стадіях набряку мали вигляд пухирів з лізованим матриксом та залишками крист.

Слід відзначити, що хоча після лікування карведилолом спостерігаються окремі набряклі мітохондрії, підсарколемальний та навколоядерний набряк не має такої поширеності як у кардіоміоцитів щурів із САГ.

Ядра кардіоміоцитів щурів із САГ, яким застосовували карведилол, мають звивисту каріолему, внаслідок чого збільшується їх поверхня. Хроматин у вигляді незначних за розмірами скупчень досить рівномірно заповнює електроннопрозору каріоплазму. Така будова ядра на фоні дещо збільшеного представництва рибосом, полісом, комплексу Гольджі свідчить про активацію біосинтетичних процесів у кардіоміоцитах щурів із САГ, яким призначали карведилол.

Під впливом карведилолу змінюється ультраструктура гемомікроциркуляторного русла міокарда. Просвіт більшості гемомікросудин розширений, люмінальна поверхня ендотеліоцитів у цих мікросудинах стоншена, що спрямовано на зменшення відстані транспорту речовин. Цьому сприяє й незначна відстань між стінкою мікросудини і кардіоміоцита, що стало можливим унаслідок зникнення периваскулярного набряку при застосуванні карведилолу.

У результаті проведених досліджень встановлено, що у щурів із САГ, які одержували протягом 3 міс карведилол, спостерігається статистично достовірне зниження тиску. До початку експерименту артеріальний тиск у щурів із САГ був підвищеним – 165–175 мм рт. ст. Карведилол при щоденному застосуванні в дозі 20 мг/кг маси протягом 90 днів приводив до зменшення артеріального тиску до 135–145 мм рт. ст.

У міокарді ЛШ, який найбільше страждає при АГ, проявом зниження тиску на ультраструктурному рівні в усіх групах щурів, які отримували лікування, є суттєве зменшення ділянок перескорочення міофібрил, що свідчить про нормалізацію скоротливої функції кардіоміоцитів. Це відбувається як наслідок властивості карведилолу блокувати адренорецептори і впливати на активність симпатичної вегетативної нервової системи, запобігаючи тим самим підвищенню активності клітин Пуркіньє пучка Гіса та розвитку периферійної вазоконстрикції.Позитивний вплив карведилолу на ультраструктуру міокарда щурів із САГ зумовлений не тільки антигіпертензивним ефектом, а й антиоксидантними властивостями завдяки наявності карбазольної структури в молекулі препарату. Також встановлено властивість карведилолу пригнічувати пероксидацію ліпідів мембран за рахунок зменшення рівня малонового діальдегіду і збільшення вмісту SH-груп в органах серцево-судинної системи [12]. Карведилол при застосуванні у дозі 50 мг/добу протягом 8 тиж покращував функцію ендотелію судин, що проявлялося підвищенням ендотелійзалежної вазодилатації на 54 % [6].

Концентрація карведилолу корелює з рівнем оксиду азоту в плазмі крові, що свідчить про вплив препарату на процес синтезу та вивільнення NO, який має антиоксидантні властивості [3, 18, 22].

Заслуговують на увагу експериментальні дослідження, що проводяться останнім часом з метою вивчення властивості карведилолу знижувати портальний тиск при цирозі печінки. Механізм цього ефекту пов’язують із зниженням гепатоцелюлярного опору, зменшенням портального тиску, об’єму портального кровообігу та підвищенням системного та портального судинного опору [27, 29, 33].

В експерименті на щурах В.L. Tual та співавтори показали, що карведилол зменшував гіпертрофію правого шлуночка та знижував тиск у легеневій артерії [35]. До позитивних властивостей карведилолу необхідно віднести його тривалу антигіпертензивну дію: препарат нормалізує варіабельність артеріального тиску та частоти скорочень серця протягом доби [14, 16].

Карведилол зумовлює зниження артеріального тиску і покращує скоротливу активність міокарда [2]. Препарат достовірно зменшує гіпертрофію ЛШ та лівого передсердя, зменшуючи електричну нестабільність міокарда [9, 31, 32].

Згідно з результатами великомасштабного дослідження CAPRICORN встановлено добру переносність карведилолу й його виражений антиремодулюючий вплив на серцевий м’яз, що сприяло зниженню ризику виникнення смерті у пацієнтів, які перенесли інфаркт міокарда (ІМ). Результати проведеного дослідження свідчать про виражений вплив карведилолу на зворотний розвиток ремоделювання міокарда в пацієнтів з хронічною серцевою недостатністю (ХСН) й ішемічною хворобою серця та підтверджують необхідність більш раннього призначення препарату при ішемії міокарда [28].

Встановлено, що при ІМ клітинами міокарда шлуночків продукується натрійуретичний пептид типу В, концентрація якого в крові хворих корелює з важкістю дисфункції ЛШ та вираженістю патологічних змін у серцевому м’язі. Застосування карведилолу протягом 1 міс знижувало рівень натрійуретичного пептиду типу В у хворих на ІМ з клінічними ознаками ХСН [6].

Активація симпатоадреналової системи (САС) є одним з головних патогенетичних механізмів розвитку ХСН. Завдяки властивості пригнічувати активність САС, b-адреноблокатори є перспективним класом препаратів, ефективних як для профілактики, так і для лікування ХСН [4, 30].

Нами також проведено клінічне дослідження з метою вивчення у хворих з ХСН та АГ ефективності карведилолу порівняно з метопрололом. Какведилол виявися ефективним та безпечним препаратом для лікування хворих з ХСН на тлі АГ: у хворих з ХСН ІІА і ІІБ та АГ при застосуванні протягом 50 днів знижував як систолічний, так і діастолічний артеріальний тиск, зменшував частоту скорочень серця. Також було виявлено тенденцію до збільшення фракції викиду ЛШ. В результаті проведених квантово-фармакологічних властивостей карведилолу зроблено висновок, що найбільша електронна щільність за показниками зарядів на атомах у молекулі препарату локалізована навколо атомів кисню, незначний надлишок електронів – біля атомів азоту. Карведилол можна віднести до м’яких реагентів, що зумовлює можливість його молекули взаємодіяти з лужними біолігандами мембрани (амінокислоти, ароматичні речовини) [11].

Узагальнюючи результати власних досліджень та дані літератури [4, 10, 11, 25, 31, 32, 34, 36], слід констатувати, що карведилол поряд з основними властивостями, які притаманні класу a-, b-адреноблокаторів, має додаткові переваги: проявляє антигіпертензивну, антиангінальну, антиоксидантну дію, покращує чутливість тканин до інсуліну та функцію ендотелію судин, знижує тиск у легеневій артерії та системі venae portae, а також значно зменшує негативні зміни в міокарді щурів із САГ.

Таким чином, впровадження в медичну практику блокаторів адренергічних рецепторів різної хімічної структури сприяло значному покращанню лікування АГ, ішемічної хвороби серця, аритмій та ХСН. Одним із факторів позитивної дії b-адреноблокаторів є властивість нормалізувати морфо-функціональні негативні зміни в міокарді хворих з АГ.

Відомо, що негативні зміни в міокарді (фіброз, дилатація та інші) є основним фактором розвитку серцевої недостатності, яка призводить до частої госпіталізації хворих, розвитку незворотних змін як у міокарді, так і в інших органах. Виникає «зачароване коло» у функціонуванні серцево-судинної системи, органів травлення, вегетативної і центральної нервової системи, зумовлюючи передчасну інвалідизацію людини та летальний наслідок. Тому запобігання за допомогою b-адреноблокаторів негативним змінам, які відбуваються в організмі під впливом при АГ, сприяє значному покращанню лікування цієї патології.

Література

1.Березин А.Е. Стратегические подходы к профилактики и лечению артериальной гипертензии // Укр. мед. часопис. – 2007. – Т. 60, № 4. – С. 18-24.

2.Берко Г.К., Сєркова В.К., Монастирський Ю.І. Застосування карведилолу у хворих на гіпертонічну хворобу у поєднанні з ішемічною хворобою серця // Лікарська справа. – 2006. – № 1/2. – С. 81-84.

3.Білецький С.С. Ендотелійпротекторні властивості карведилолу у хворих з гострим інфарктом міокарда // Укр. кардіол. журн. – 2007. – № 2. – С. 81-84.

4.Воронков Л.Г., Богачова Н.В., Гавриленко Т.І. та ін. Клініко-гемодинамічні ефекти лікування карведилолом у хворих з хронічною серцевою недостатністю: зв’язок лабораторних показників і параметрів вегетативної регуляції ритму серця // Укр. кардіол. журн. – 2004. – № 1. – С. 93-96.

5.Глаголева В.В., Чечулин Ю.С. Ультраструктурная основа нарушения функции сердечной мышцы. – М.: Наука, 1968. – 275 с.

6.Голікова І.П., Деяк С.І., Слободський В.А. Вплив лікування карведилолом на показники функції ендотелію та системного запалення в плазмі крові у хворих зі стабільною стенокардією // Укр. ревматол. журн. – 2006. – № 3. – С. 42-44.

7.Дзяк Г.В. Опыт применения корвазана у больных с хронической сердечной недостаточностью ишемической этиологии и синусовым ритмом // Здоров’я України. – 2005. – № 15- 16. – С. 34-35.

8.Довженко М.И. Бета-адреноблокаторы в практике врача-кардиолога: фокус на Бетаксол // Consilium medicbm. – 2008. – № 1. – С. 8-10.

9.Ена Л.М., Кондратюк В.Е. Влияние длительной терапии карведилолом на показатели векторкардиограммы и электрокардиограммы высокого разрешения у больных с артериальной гипертензией среднего и пожилого возраста // Укр. кардіол. журн. – 2003. – № 2. – С. 44-51.

10.Ждан В.Н., Стародубцев С.Г., Иваницкий И.В. Эффективность корвазана в лечении артериальной гипертензии у больных сахарным диабетом II типа // Новости медицины и фармации. – 2006. – № 18 (200). – С. 1-3.

11.Загородний М.І. Квантово-фармакологічні властивості корвазану (карведилолу) // Доповіді НАН України. – 2007. – № 6. – С. 183-187.

12.Мерай И., Апанова О.И., Павликова Е.П. Эффекты карведилола на антиоксидантную активность и переносимость физической нагрузки у больных стабильной стенокардией и артериальной гипертонией // Клин. фармакология и терапия. – 2006. – № 3. – С. 52-55.

13.Непомнящих Л.М. Патологическая анатомия и ультраструктура сердца. – Новосибирск: Наука, 1981. – 324 с.

14.Поливода С.Н., Черепок А.А., Соловьюк А.О. Коррекция симпатоадреналовой дисфункции у больных с гипертонической болезнью: потенциальные возможности карведилола // Укр. кардіол. журн. – 2004. – № 1. – С. 86-92.

15.Свищенко Е.П., Коваленко В.Н. Артериальная гипертензия. Практическое руководство / Под. ред. В.Н. Коваленко. – К.: Морион, 2001. – 528 с.

16.Свищенко Е.П., Овдиенко Т.Н., Ярынкина Е.А. и др. Особенности влияния карведилола на суточный профиль артериального давления, показатели вариабельности ритма сердца и функцию эндотелия у больных с мягкой артериальной гипертензией // Укр. кардіол. журн. – 2003. – № 6. – С. 36-43.

17.Свіщенко Є.П. Керівництво Європейського кардіологічного товариства та Європейського товариства з вивчення гіпертензії (редакція 2007 року) щодо ведення пацієнтів із артеріальною гіпертензією // Мистецтво лікування. – 2008. – Т. 47, № 1. – С. 29-35.

18.Ситникова М.Ю., Шляхто Е.В. Эндотелиальная протекция у больных с выраженной сердечной недостаточностью на фоне длительной терапии карведилолом // Клин. медици-на. – 2003. – Т. 81, № 7. – С. 44-47.

19.Сіренко Ю.М. Артеріальна гіпертензія: виявлення та стратифікація ризику // Практична ангiологiя. – 2005. – № 1. – С. 62-66.

20.Стаднюк Л.А., Приходько В.Ю. Артеріальна гіпертензія у хворих старших вікових груп: особливості патогенезу, клініки, лікування // Мистецтво лікування. – 2008. – Т. 47, № 1. – С. 9-14.

21.Стеченко Л.О., Загородний М.І., Довгань Р.С. та ін. Морфо-функціональні особливості ультраструктури міокарда серця щурів із спонтанною артеріальною гіпертензією // Вісник морфології. – 2007. – Т. 12, № 2. – Р. 255-260.

22.Хет А. Введение в экспериментальные основы современной патологии сердечной мышцы. – М.: Медицина, 1978. – 503 с.

23.Цагарели З. Ультраструктурный анализ деятельности сердца в норме и при различных гипоксических состояни- ях. – Тбилиси: Ганатлеба, 1977. – 166 с.

24.Чекман И.С., Горчакова Н.А., Французова С.Б. и др. Кардиопротекторы. – К.: 2005. – 204 с.

25.Чекман И.С., Посохова Е.А., Берегова Е.Г. Микросомальная ферментная система организма. – К., Запорожье, 1996. – 80 с.

26.Afonso R.A., Patarrao R.S., Macedo M.P. et al. Carvedilol action is dependent on endogenous production of nitric oxide // Amer. J. Hypertension. – 2006. – Vol. 19, № 4. – P. 419-425.

27.Banares R., Moitinho E., Matilla A. et al. Randomised comparison of long-term carvedilol and propranolol administration in the treatment of portal hypertension in cirrhosis // Hepatology. – 2002. – Vol. 36, № 6. – P. 1367-1373.

28.Dargie H.J. Effect of carvedilol on outcome after myocardial infarction in patients with left-ventricular dysfunction: the CAPRICORN randomised trial // Lancet. – 2001. – Vol. 357. – P. 1385-1390.

29.Han-Chien Lin, Yi-Tsau Huang, Hung-Chi Wei et al. Hemodinamic effects of one week of carvedilol administration on cirrhotic rats // J. Gastroenterology. – 2006. – Vol. 41, № 4. – P. 361–358.

30.Maggioni A. Review of the new ESC quidelines for the pharmacological management of chronic heart failure // Eur. Heart J. – 2005. – № 7. – P. 115–121.

31.Poole-Wilson P.A., Swedberg K., Cleland J.G. et al. Comparison of carvedilol and metoprolol on clinical outcomes in patients with chronic heart failure in the Carvedilol or Metoprolol European Trial (COMET): randomised controlled trial // Lancet. – 2003. – Vol. 362. – P. 7-13.

32.Senior R., Basu S., Kinsey C. et al. Carvedilol prevents remodeling in patients with left ventricular dysfunction after acute myocardial infarction // Amer. Heart. J. – 1999. – Vol. 137, № 4. – P. 646-652.

33.Stanley A.J., Therapondos G., Helmy A. et al. Acute and chronic haemodynamic and renal effects of carvedilol in patients with cirrhosis // J. Hepatol. – 1999. – Vol. 30, № 3. – P. 479-484.

34.Stroe A.F., Gheorghiade M. Carvedilol: b-blockade and be-yond // 2004. – Rev. Cardiovasc. Med. – 2004. – Vol. 5 (Suppl. 1). – P. 18-27.

35.Tual L., Morel O.E., Favret F. et al. Carvedilol inhibits right ventricular hypertrophy induced by chronic hypobaric hypoxia // Pflugers. Arch. – 2006. – Vol. 452, № 4. – P. 371-379.

36.Witte K., Thackray S., Clark A. et al. Clinical trials update: IMPROVEMENT-HF, COPERNICUS, МUSTIC, ASPECT-II, APRICOT and HEART // Eur. J. Heart Failure. – 2000. – № 2. – P. 455-460.

37.Yue T.L., Cheng H.Y., Lysko P.G. et al. Carvedilol, a new vasodilator and beta- adrenoceptor antagonist, is an antioxidant and free radical scavenger // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 1992. – Vol. 26. – P. 92-98.

М.І. Загородний, Т.П. Куфтирева, Л.О. Стеченко, А.С. Свінціцький.

Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, м. Київ.