Ключевые слова каннабиноиды, постинфарктный кардиосклероз, аритмии | Key words cannabinoids, post-infarction cardiac fibrosis, arrhythmias |
Аннотация Обнаружен антиаритмический эффект селективного агониста каннабиноидных рецепторов HU-210 в условиях коронароокклюзии и реперфузии. Кроме того, данный каннабиноид устраняет электрическую нестабильность сердца в условиях уже сформировавшегося постинфарктного кардиосклероза | Annotation It has been found antiarrhythmic effect of selective cannabinoid receptor agonist HU-210 at coronary artery occlusion and reperfusion. The HU-210 increased the ventricular fibrillation threshold in rats with post-infarction cardiac fibrosis. |
Автор Крылатов, А. В., Ужаченко, Р. В., Маслов, Л. Н., Бернацкая, Н. А., Подоксенов, Ю. К., Пертви, Р. Г., Макрияннис, А. | Номера и рубрики ВА-N29 от 15/12/2002, стр. 52-55 /.. Экспериментальные исследования |
Известные на сегодняшний день антиаритмические препараты, к сожалению, не всегда оказывают необходимый лечебный эффект [2]. К тому же, они обладают рядом побочных эффектов, в том числе отрицательным инотропным и собственным проаритмогенным действиями, что, несомненно, снижает их терапевтическую ценность [2]. Так, препараты III класса, способны индуцировать ранние постдеполяризации и триггерную активность миокарда [1].
Передозировка этими препаратами приводит к развитию полиморфной желудочковой тахикардии типа «пируэт» (torsade de points), которая, в свою очередь, легко переходит в желудочковую фибрилляцию [1]. Следует отметить, что побочное действие антиаритмиков III класса в экспериментальных условиях обычно моделируют при помощи блокатора потенциалзависимых К+-каналов CsCl, удлиняющего реполяризацию кардиомиоцитов и индуцирующего ранние последеполяризации и триггерную активность миокарда [6].
Учитывая вышесказанное, очевидно, что разработка эффективных и лишенных побочных эффектов антиаритмических препаратов остается актуальной задачей современной аритмологии. В этом отношении, на наш взгляд, достаточно перспективными являются агонисты каннабиноидных (СВ) рецепторов, поскольку, как нами было установлено ранее, один из каннабиноидов HU-210 обладает высокой антиаритмической активностью на модели адреналиновых аритмий [3]. Вместе с тем, оставалось неизвестным, будет ли этот фармакологический агент оказывать антиаритмический эффект на других моделях нарушений сердечного ритма, обладает ли он собственной проаритмогенной активностью.
Целью настоящего исследования явилось: изучить влияние синтетического агониста СВ1 и СВ2 рецепторов HU-210 на устойчивость сердца к аритмогенному действию острой коронароокклюзии, реперфузии, постинфарктного кардиосклероза и CsCl.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Эксперименты были выполнены на крысах-самцах линии Вистар массой 200-250 г, наркотизированных кетамином (5 мг/кг внутрибрюшинно). Нарушения сердечного ритма моделировали путём наложения лигатуры на левую коронарную артерию (10 мин) с последующим восстановлением коронарного кровотока (реперфузия 10 мин) [12], а также при помощи блокатора потенциалзависимых К+-каналов CsCl [6]. Используемая нами доза CsCl (500 мг/кг внутривенно) была подобрана в ходе предварительных экспериментов и обеспечивала возникновение жизнеугрожающих желудочковых нарушений ритма у 90 – 95% экспериментальных животных. В течение всего эксперимента животные находились на искусственной вентиляции, которую осуществляли при помощи аппарата РО-2 (Санкт-Петербург, Россия).
Запись ЭКГ производилась во втором грудном отведении в течение 10 мин острой ишемии и 10 мин реперфузии, а в случае моделирования аритмий при помощи CsCl – 10 мин после инъекции препарата. При анализе ЭКГ принимали во внимание число животных без желудочковых аритмий (БЖА), со множественными желудочковыми экстрасистолами (МЖЭ), эпизодами желудочковой тахикардии (ЖТ), полиморфной желудочковой тахикардии типа «пируэт» (torsade de points) и фибрилляцией желудочков (ЖФ). Запись и обработку данных ЭКГ осуществляли при помощи усилителя биопотенциалов (УБФ4-03, Россия) и компьютера IBM 486 c использованием оригинального пакета прикладных программ.
В отдельной серии опытов у экспериментальных животных моделировали постинфарктный кардиосклероз [5]. Крысам под эфирным наркозом вскрывали грудную клетку, пересекая два ребра (четвертое и пятое). Затем осуществляли перикардиотомию и перевязку левой передней нисходящей коронарной артерии. Далее рану послойно ушивали, предварительно удалив воздух из грудной полости [5]. Выживших крыс использовали для определения порога фибрилляции желудочков (ПФЖ) через 6 недель после коронароокклюзии, когда, согласно данным литературы, завершается формирование постинфарктного кардиосклероза [5]. Оценку электрической стабильности миокарда осуществляли по величине ПФЖ, за который принимали минимальную силу тока (mА), необходимую для возникновения ФЖ [10].
В настоящей работе нами были использованы следующие лиганды СВ рецепторов: синтетический агонист СВ1 и СВ2 рецепторов HU-210 ((6aR)-trans-3-(1,1-Dimethylheptyl)-6a,7,10,10a-tetrahydro-1-hydroxy-6,6-dimethyl-6H-dibenzo[b,d]pyran-9-methanol) [11], селективный антагонист СВ1-рецепторов SR141716A (N-[piperidin-1-yl]-1-[1,2-dichlorophenyl]-4-methyl-1H-pyrazole-3-caboxamid HCl) [9] и селективный антагонист СВ2-рецепторов SR144528 (N-(1S)-endo-1,3,3-trimethylbicyclo [2.2.1]hepta-2-yl]-5-(4-chloro-3-methylphenyl)-1-(4-methyl-benzyl)-pyrazole-3-carboxamide) [4]. Препарат HU-210 был любезно предоставлен компанией «Tocris Cookson Ltd.» (Bristol, U.K.). Антагонисты каннабиноидных рецепторов были синтезированы др. V. Parker из Research Triangle Institute (Research Triangle Park, США). Хлористый цезий был приобретен в компании ICN Biomedicals Inc., а кетамин закуплен на Московском эндокринном заводе.
Все лиганды каннабиноидных рецепторов растворяли ex tempore в смеси этанол : Cremaphore EL : 0,9% раствор NaCl в соотношении 1:1:18. Препарат HU-210 (100 мкг/кг) вводили внутривенно за 15 мин до нанесения аритмогенного воздействия, а SR141716A (3 мг/кг), SR144528 (1 мг/кг) - в бедренную вену за 25 мин до острой ишемии миокарда. В отношении используемых доз лигандов СВ рецепторов, способа их растворения и тактики введения мы руководствовались данными литературы об антиноцицептивной и кардиоваскулярной активности этих препаратов [4, 9]. Контролем служила группа животных, которым перед коронароокклюзией внутривенно вводили cмесь, состоящую из этанола, Cremaphore EL и 0,9% раствора NaCl в соотношении 1:1:18. Полученные результаты обрабатывали статистически, используя метод c2 и t-критерий Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В результате проведенных экспериментов было установлено, что 10-минутная коронароокклюзия вызывает появление в 77% случаев МЖЭ, при этом у 54% особей наблюдались эпизоды жизнеугрожающих аритмий (ЖТ и ЖФ). Лишь у 15% животных полностью отсутствовали какие-либо нарушения ритма сердца (табл. 1). Реперфузия увеличивала частоту встречаемости отдельных форм желудочковых аритмий. Так, МЖЭ наблюдались в 88% случаев, а ЖТ и ЖФ обнаруживались у 77% экспериментальных животных. Только у 12% особей вообще отсутствовали нарушения сердечного ритма (табл. 1).
Таблица 1. Влияние лигандов СВ-рецепторов на ишемические и реперфузионные аритмии.
|
ИШЕМИЯ 10 мин |
РЕПЕРФУЗИЯ 10 мин | ||||
БЖА n (%) |
МЖЭ n (%) |
ЖТ n (%) |
БЖА n (%) |
МЖЭ n (%) |
ЖТ n (%) | |
Контроль (n=26) |
4 (15%) |
20 (77%) |
14 (54%) |
3 (12%) |
23 (88%) |
20 (77%) |
HU-210 (0,1мг/кг) (n=14) |
12 (86%)** |
1 (7%)** |
1 (7%)** |
10 (64%)** |
4 (36%)** |
1 (7%)** |
SR-141 (3мг/кг) (n=14) |
2 (14%) |
12 (86%) |
8 (57%) |
2 (14%) |
12 (86%) |
11 (79%) |
SR-144 (1мг/кг) (n=14) |
2 (14%) |
11 (79%) |
7 (50%) |
2 (14%) |
12 (86%) |
10 (71%) |
HU-210+SR-141 (n=14) |
12 (86%)** |
2 (14%)** |
2 (14)* |
12 (86%)** |
2 (14%)** |
2 (14%)** |
HU-210+SR-144 (n=14) |
3 (21%) |
11 (79%) |
7 (50%) |
2 (14%) |
12 (86%) |
10 (71%) |
HU-210 (0,1мг/кг) (n=13)1 |
4 (31%) |
9 (69%) |
8 (62%) |
3 (23%) |
10 (77%) |
8 (62%) |
где, n-количество животных, БЖА - без желудочковых аритмий, МЖЭ - множественные желудочковые экстрасистолы, ЖТ - желудочковая тахикардия, 1 - за две минуты до реперфузии, *p<0,01; **p<0,001 по отношению к контролю, в скобках указан процент животных (от общего количества крыс в группе) с нарушениями ритма или без аритмий
Смешанный агонист СВ1 и СВ2 рецепторов HU-210 уменьшал частоту встречаемости желудочковых аритмий как при кратковременной ишемии, так и при реперфузии миокарда (табл. 1). В частности, во время коронароокклюзии МЖЭ и ЖТ встречались всего у 7% крыс, а полностью отсутствовали нарушения ритма сердца в 86% случаев. При реперфузии у 36% животных наблюдалось возникновение МЖЭ, 7% - ЖТ, а для 64% выборки было показано полное отсутствие желудочковых аритмий (табл. 1).
Следующим этапом исследований стало изучение вклада каждого из подтипов каннабиноидных рецепторов в реализацию антиаритмического эффекта HU-210. Высокоселективный антагонист СВ1 рецепторов SR141716A не влиял на защитное действие изучаемого нами препарата, в то время как избирательная блокада СВ2 рецепторов при помощи SR144528 полностью нивелировала противоаритмический эффект HU-210 (табл. 1). Необходимо отметить, что сами антагонисты СВ рецепторов в наших опытах не оказывали достоверного влияния на частоту возникновения желудочковых аритмий при коронароокклюзии и реперфузии миокарда (табл. 1).
Для того, чтобы выяснить, способен ли HU-210 оказывать избирательное защитное действие в отношении реперфузии уже после ишемического повреждения, активатор каннабиноидных рецепторов вводили за 2 мин до восстановления коронарного кровотока. В этих условиях антиаритмическое действие каннабиноида отсутствовало (табл. 1).
В следующей серии экспериментов, мы изучали влияние исследуемого каннабиноида на электрическую стабильность сердца при постинфарктном кардиосклерозе. На рис. 1 видно, что порог ПФЖ у интактных крыс составлял 13,7±1,2 mА. Постинфарктный кардиосклероз вызывал достоверное снижение величины ПФЖ до 8,1±0,4 mА. Препарат HU-210, введенный внутривенно за 15 мин до кардиостимуляции, повышал значение ПФЖ на 64% по сравнению с группой контроля, представленной крысами с постинфарктныйм кардиосклерозом (p<0,001), приближая, таким образом, ПФЖ к величине выборки интактных особей (рис. 1).
Кроме того, оставался невыясненным тот факт, будет ли оказывать каннабиноид защитное действие на модели CsCl-индуцируемых аритмий, связанных с нарушением К+-тока и, соответственно, процесса реполяризации [6]. В результате проведенных исследований было показано, что блокатор потенциалзависимых K+-каналов CsCl при внутривенном введении индуцирует у 100% крыс возникновение МЖЭ (рис. 2). При этом у 93% животных возникала ЖТ, 14% - транзиторная ЖФ. Следует отметить, что у 64% крыс наблюдались полиморфные ЖТ типа torsade de points (рис. 2). Препарат HU-210 в дозе 0,1 мг/кг, при которой СВ-агонист оказывал антиаритмический эффект при ишемии, реперфузии и постинфарктном кардиосклерозе, достоверно не влиял на частоту встречаемости CsCl-индуцируемых желудочковых аритмий (рис. 2).
В результате проведенных экспериментов было показано, что синтетический СВ1- и СВ2-агонист HU-210 оказывает антиаритмический эффект при острой коронарокклюзии и реперфузии и способен повышать ПФЖ в условиях уже сформировавшегося рубца при постинфарктном кардиосклерозе. Вместе с тем, HU-210 не оказывает влияния в отношении CsCl-индуцируемых желудочковых аритмий. Защитный эффект каннабиноида при ишемии и реперфузии миокарда связан со стимуляцией СВ2 рецепторов, поскольку их блокада с помощью SR144 полностью устраняла выявленный эффект.
Каков механизм антиаритмического действия каннабиноида HU-210? Известно, что каннабиноиды способны снижать содержание цАМФ в различных клетках путем ингибирования аденилатциклазы [11]. Поскольку избыточное накопление этого циклонуклеотида в кардиомиоцитах в условиях ишемии и реперфузии является одной из причин возникновения желудочковой тахикардии и фибрилляции [8], то можно предположить, что угнетение аккумуляции цАМФ в миоплазме, опосредованное активацией СВ рецепторов, будет способствовать повышению резистентности сердца к аритмогенному действию коронароокклюзии и реперфузии. Косвенным подтверждением этого предположения могут служить опубликованные нами ранее данные о высокой антиаритмической активности HU-210 в условиях стимуляции аденилатциклазы экзогенным адреналином [3].
В заключении хотелось бы подчеркнуть, что каннабиноид HU-210 способен не только предупреждать аритмии, вызванные кратковременной коронароокклюзией и последующей реперфузией, но и устранять электрическую нестабильность в условиях уже сформировавшегося «рубцового миокарда» при постинфарктном кардиосклерозе и при этом не усиливать аритмогенный эффект CsCl. Антиаритмический эффект HU-210 связан с активацией периферических СВ2 рецепторов. Эти факты говорят о перспективности поиска новых антиаритмических препаратов среди селективных агонистов СВ2 рецепторов, лишенных центральных психотропных эффектов.
ВЫВОДЫ
1. Внутривенное введение каннабиноида HU-210 перед коронароокклюзией повышает устойчивость сердца к аритмогенному действию острой ишемии и реперфузии по СВ2-рецептор-зависимому механизму.
2. Инъекция препарата HU-210 после коронароокклюзии за 2 мин до возобновления коронарного кровотока не влияет на частоту реперфузионных аритмий.
3. Каннабиноид HU-210 устраняет электрическую нестабильность сердца в условиях уже сформировавшегося постинфарктного кардиосклероза.
4. СВ-агонист HU-210 не влияет на частоту возникновения CsCl-индуцируемых аритмий.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, гранта Министерства образования РФ и гранта Регионального общественного фонда содействия отечественной медицине. Авторы выражают признательность др. Kevin Gormley (NIDA, США) за предоставленные антагонисты СВ рецепторов и член-корр. РАМН Ю.Б. Лишманову за обсуждение полученных данных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кушаковский М.С. Аритмии сердца, Спб: Фолиант, 1998.
2. Мазур Н.А., Абдалла А. Фармакотерапия аритмий. М.: Изд-во «Оверлей», 1995. 224с.
3. Угдыжекова Д.С., Маймескулова Л.А., Давыдова Ю.Г. Каннабиноид HU-210 увеличивает устойчивость сердца к аритмогенному действию адреналина и аконитина. Вестник аритмологии. 2000; N19. С.68-71.
4. Bouaboula M., Desnoyer N., Carayon P., Combes T., Casellas P. Gi protein modulation induced by a selective inverse agonist for the peripheral cannabinoid receptor CB2: Implication for intracellular signalization cross-regulation. Molecular Pharmacol. 1999; 55: 473-480.
5. Hale S.L.,Kloner R.A. Left ventricular topographic alterations in the completely healed rat infarct caused by early and late coronary artery reperfusion. Am. Heart J. 1988; 116: 1508-1513.
6. Isenberg G. Cardiac Purkinje fibers: Cesium as a tool to block inward rectifying potassium currents. Pflugers Archiv.Eur.J.Physiol. 1976; 365: 99-106.
7. Jones R.T. Cardiovascular effects of cannabinoids In: Marihuana 84, Harvey D.J. ed. Oxford: IRL Press. 1984; 325-334.
8. Lubbe W.F., Podzuweit T., Opie L.H. Potential arrhytmogenic role of cyclic adenosine monophosphate (AMP) and cytosolic calcium overload: Implications for prophilactic effects of beta-blockers in myocardial infarction and proarrhytmogenic effects of phosphodiesterase inhibitors. J. Am. Coll. Cardiol. 1992; 19(7): 1622-1633.
9. Mansbach R.S., Rovertti C.C., Winston E.N., Lowe J.A. Effects of the cannabinoid CB1 receptor antagonist SR141716A on the behavior of pigeons and rats. Psychopharmacology 1996; 124: 315-322.
10. Maslov L.N., Lishmanov Yu.B. The antiarrhythmic effect of D-Ala2, Leu5, Arg6-encephalin and its possible mechanism. Int. J. Cardiology 1993; 40: 89–94.
11. Pertwee R.G. Pharmacology of cannabinoid receptor ligands. Current Medical Chemistry 1999; 6: 635-664.
12. Schultz J.E.J., Hsu A.K., Nagase H., Gross G.J. TAN-67, a d1-opioid receptor agonist, reduces infarct size via activation of Gi/o proteins and KATP channels. Am.J.Physiol. 1998; 274: H909-H914.