Введение к работе
Актуальность темы. Сократительная функция сердца определяется комплексом физиологических процессов и свойств миокарда Миокард характеризуется неоднородностью, в том числе архитектоники рабочего миокарда (Torrent-Guasp F et al, 2004) и проводящей системы (Meylmg Н, Borg Н, 1957), регионального сокращения стенки (Mor-Avi V et al, 2001, Pislara С et al, 2001), биомеханики сокращения (Markhasm V et al, 2003), изменения толщин стенок при сокращении (Sengupta Р et al, 2005), распределения напряжения в стенке сердца (Кантор Б Я , 1992) и т д
В желудочках сердца млекопитающих показано разное расположение терминалей проводящей системы у хищных, приматов и человека -субэндокардиально (Truex R, Smythe М, 1965), у копытных - по всей стенке миокарда от субэндокарда до субэпикарда (Abramson D, Margolin S , 1936) В процессе эволюции у млекопитающих сформировались разные типы деполяризации желудочков (Рощевский М П , 1972) для копытных животных характерен вспышечный (Рощевский МП, 1965, 1978), для приматов (Spach М, 1990) последовательный, аналогично человеку (Durrer D, 1970) Сравнительно-физиологические исследования архитектоники рабочего миокарда выявили различия организации волокон в желудочках сердца человека и животных (Streeter D et al, 1969, Sanchez-Quintana D et al, 1993, Суслонова О В , Рощевская И М, 2005, Гуляева А С , Рощевская И М , 2005)
В качестве модельных животных при исследовании заболеваний сердечно-сосудистой системы, характерных для человека, широко используются обезьяны, свиньи и кролики (Hasenfuss G, 1998, Brown J et al, 1998, Allott С et al, 1999) Активно обсуждается вопрос о пересадке сердца свиньи человеку (Ashton-Chess J et al, 2003, Lunkenheimer P et al, 2004, Schmida P et al, 2005), так как строение клапанного аппарата сердца человека и свиньи схоже, однако существует значительная разница в анатомии и морфологии желудочков (Crick S et al, 1998)
Поскольку существует региональная неоднородность миокарда (De Anda A et al, 1998, Шевченко Ю Л, 2002, Kanzaki Н et al, 2004), для оценки сократительной способности миокарда необходимо анализировать динамику движения стенок, изменение геометрии разных участков левого желудочка На начальных стадиях заболеваний сердца возникают локальные изменения миокарда (Pislara С et al, 2001, Mor-Avi V et al, 2001) Для оценки регионального сокращения и расслабления миокарда левого желудочка применяют трехмерную эхокардиографию (Krennmg В et al, 2003, Ruan Q, Nagueh S , 2005), методами математического моделирования восстанавливают трехмерную динамику движения стенки (Nash М, Hunter Р, 2000, Watanabe
H, 2004), для визуализации камер сердца используют магнитно-резонансную томографию (Smusas A et al, 2001) Детальное представление о строении сердца и его функции можно получить с помощью двухмерной эхокардиографии при использовании нескольких сечений (Шиллер Н, Осипов М А, 1993)
Исследования сократительной функции миокарда левого желудочка у млекопитающих проводят в основном на уровне митрального клапана эхокардиографическим методом (Denslow S et al, 1999, Marian A et al, 1999) Более подробно изучено сердце собаки (De Anda A , 1998) и лошади (Bilal Т, Meral Y, 2000) Нет полного представления о сократительной функции миокарда и морфометрических параметрах левого желудочка в продольном и поперечном направлениях у млекопитающих
Для оценки динамики сокращения сердца необходимо изучение морфометрических и функциональных характеристик левого желудочка на разных уровнях в течение сердечного цикла Сравнительно-физиологическое исследование сократительной функции у млекопитающих позволит наиболее полно выявить в процессе эволюции закономерности сокращения
Цель работы - проведение сравнительного эхокардиографического исследования морфометрических характеристик и сократительной функции левого желудочка сердца приматов, копытных и зайцеобразных
Задачи:
-
Изучение морфометрических параметров левого желудочка сердца обезьян, кроликов и свиней в продольном, и на трех уровнях в поперечном направлениях в течение сердечного цикла
-
Исследование изменения геометрии полости левого желудочка в диастолу и систолу у обезьян, кроликов и свиней
-
Изучение взаимосвязи морфометрических параметров с функциональными свойствами левого желудочка сердца млекопитающих
-
Выявление сравнительно-физиологических особенностей морфометрических и функциональных характеристик левого желудочка сердца обезьян, кроликов и свиней
Научная новизна Сравнительно-физиологическое исследование морфометрических и функциональных параметров левого желудочка в продольном, и на трех уровнях в поперечном направлениях у животных позволило выявить изменение геометрии полости левого желудочка и оценить сократительную функцию в течение сердечного цикла у обезьян, кроликов и свиней Впервые выявлена неравномерность изменения толщины миокарда и
полости левого желудочка на разных уровнях измерения в течение сердечного цикла у обезьян, кроликов и свиней
Впервые показано, что форма полости левого желудочка в течение сердечного цикла у обезьян сохраняется неизменной в виде эллипсоида, у кроликов изменяется от эллипсоида до эллиптического параболоида, у свиней - от эллипсоида к сфере
Впервые выявлено, что ударный объем левого желудочка у разных видов животных определяется разной степенью соотношения кровенаполнения и сократимости миокарда
Впервые с помощью корреляционного анализа толщины задней стенки левого желудочка и межжелудочковой перегородки в диастолу и систолу на разных уровнях измерения левого желудочка у животных выявлена неравномерность сокращения миокарда
Научно-практическая значимость Сравнительно-физиологическое исследование динамики движения стенок левого желудочка, сократительной способности миокарда в течение сердечного цикла у разных видов животных вносит вклад в понимание развития в процессе эволюции динамики сокращения сердца
Морфо-функциональные характеристики левого желудочка сердца животных, полученные эхокардиографическим методом, совместно с электрокардиологическими, томографическими, гистологическими данными, могут быть использованы для построения математической и биофизической модели миокарда
Результаты исследования могут быть применены для разработки новых неинвазивных методов кардиодиагностики Для оценки неоднородности сокращения и изменения геометрии левого желудочка в течение сердечного цикла может быть предложено к применению исследование морфометрических и функциональных характеристик левого желудочка на разных уровнях в поперечном направлении
Результаты исследования могут быть использованы в программе обучения студентов биологических ВУЗов в лекционных курсах «Нормальная физиология» и «Физиология человека и животных»
Основные положения, выносимые на защиту 1 Степень систолического укорочения поперечного диаметра полости
левого желудочка на разных уровнях измерения отличается у животных
у обезьян наибольшее уменьшение диаметра наблюдается в основании
(27±3%), у кроликов - в верхушечной области (38±4%), у свиней - в
средней части (29±4%)
-
Степень систолического утолщения задней стенки левого желудочка на разных уровнях измерения отличается у животных у обезьян наибольшее увеличение толщины происходит в основании (63±10%), у кроликов - в основании (21 ±8%), у свиней - в средней части (26±4%)
-
Ударный объем левого желудочка у обезьян и кроликов в равной степени зависит от сократимости миокарда и кровенаполнения, у свиней в большей степени определяется кровенаполнением, а не сократимостью
-
Сравнительно-физиологическое исследование левого желудочка в систолу и диастолу показало неравномерность изменения геометрии левого желудочка в поперечном направлении у обезьян, кроликов и свиней
Апробация работы Результаты исследований доложены автором на Международном VI симпозиуме по сравнительной электрокардиологии (г Сыктывкар, 2004), на XIX съезде физиологического общества им ИП Павлова (г Екатеринбург, 2004), на III Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г Санкт-Петербург, 2004), на VIII Республиканской студенческой конференции «Человек и окружающая среда» (г Сыктывкар, 1998), VI молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии», проходящей в рамках XIII Коми Республиканской молодежной научной конференции (г Сыктывкар, 1999), XIV Коми Республиканской молодежной научной конференции (г Сыктывкар, 2000), III Молодежной научной конференции «Физиология человека и животных от эксперимента к клинической практике», проходящей в рамках XV Коми Республиканской молодежной научной конференции (г Сыктывкар, 2004) Материалы представлены на III съезде физиологов Урала (г Екатеринбург, 2006)
Работа выполнена в соответствии с планами НИР Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Формирование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в зависимости от структурно-функциональной организации сердца» (№ ГР 012 00 107402) и «Морфо-физиологические основы электрокардиотопоскопии животных и человека» (№ ГР 012 00 602861) Исследования проведены при поддержке грантов научной школы академика МП Рощевского НШ-759 2003 4 и НШ-5118 20064 , гранта РФФИ 05-04-49296, РФФИ 05-04-08086-офи_а, Программы Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине»
Публикации По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемом журнале
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав (обзора литературы, объекты и методы, результаты исследования и обсуждение результатов), выводов и списка литературы (156 источников) Диссертация содержит 31 иллюстрацию
