Хронотропная функция сердца крыс, подверженных различным двигательным режимам

Ключевые слова: механизмы регуляции насосной функции сердца, брадикардия тренированности, частота сердечных сокращений, беговая тренировка, беговая дорожка.

Изучение закономерностей развития и становления механизмов регуляции насосной функции сердца посвящены работы ряда исследователей [2-5, 6, 8, 9]. Однако, как известно, из литературных источников крыс различного возраста, подвергали в основном мышечным тренировкам в виде плавания. В условиях беговой тренировки крысят закономерности функционирования сердца и механизмы его регуляции остаются мало изученными. Более того, в спортивной практике по многим видам спорта при мышечных тренировках применяются беговые нагрузки в гору и под гору. Нами была сделана попытка смоделировать такие беговые нагрузки в лабораторных условиях на беговой дорожке с изменением ее угла наклона и изучить частоту сердечных сокращений (ЧСС) крысят с 42 по 70 дней жизни, подверженных этим нагрузкам.

Целью нашей работы явилось исследование механизмов экстракардиальной регуляции частоты сердечных сокращений крыс, подверженных мышечным тренировкам на беговой дорожке с различным ее углом наклона.

Методика и организация исследования

Эксперименты были проведены на белых беспородных лабораторных крысятах 42 по 70-дневного возраста. Животных содержали в стандартных условиях вивария при естественном световом дне и свободном доступе к воде и пище. Для проведения исследований крысы с 42 дневного возраста были распределены на 4 экспериментальные группы: 1 группа – контрольная, которая содержалась в условиях неограниченной двигательной активности; 2 группа подвергалась мышечной нагрузке на тредбане под углом наклона беговой дорожки 0 градусов; 3 группа - под углом наклона беговой дорожки 5,5 градусов вверх и 4 группа - под углом наклона 5,5 градусов вниз.

Все манипуляции с животными проводились в соответствии с этическими нормами и рекомендациями по гуманизации работы с лабораторными животными [7], отраженными в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1985).

В эксперименте использовали беговую дорожку TORNEO фирмы KETTLER. Для выполнения мышечной нагрузки крыс размещали на поверхности движущейся ленты в специальных ячейках, изготовленных из оргстекла в виде каркаса-прямоугольника. Такая форма организации исследования позволяла единовременно подвергать мышечной нагрузке на беговой дорожке девять животных. Беговую тренировку начинали проводить с 42 – дневного возраста. По нашей методике, продолжительность выполнения беговой нагрузки в первый день тренировок составила 1 минуту. Каждый день продолжительность беговой нагрузки увеличивалась на одну минуту (табл. 1). К концу недели, то есть на седьмой день тренировок время было доведено до 7 минут. В конце тренировочного процесса крысята к 70 – дневному возрасту выполняли беговую нагрузку в течение 28 минут. Скорость движения ленты беговой дорожки составила 5 метров в минуту. Были использованы следующие углы наклона беговой дорожки: ноль градусов (горизонтальная плоскость); 5,5 градусов вверх и 5,5 градусов вниз для 2, 3 и 4 экспериментальных групп животных, соответственно. В каждой группе животных не зависимо от угла наклона беговой дорожки продолжительность выполнения мышечной нагрузки была одна и та же. Всего в экспериментах использовали 250 крыс.

Показатели частоты сердечных сокращений изучали с использованием метода тетраполярной импедансной реоплетизмографии по W.G.Kubicek (1966) в модификации Р.А. Абзалова (1987) [1]. Объемную и дифференцированную реаграмму регистрировали у наркотизированных уретаном (40 мг/кг массы тела) крысят при естественном дыхании с помощью реоплетизмографа РПГ–204, разработанного и изготовленного в экспериментально-производственных мастерских АМН России и АЦП MacLab/4e фирмы ADInstruments. Результаты анализировали с использованием программы Chart, Claris Works и Igor Pro на компьютере Power Macintosh и Statistica v6.0 SR. Статистическую обработку полученных данных производили в соответствии с общепринятыми методами вариационной статистики [7]. Достоверность различий внутри группы животных определяли по парному критерию Вилкоксона. Между группами животных достоверность различий определяли по парному t-критерию Стьюдента.

Для изучения экстракардиальных влияний на ЧСС животным вводили фармакологические препараты в бедренную вену через катетер в следующей последовательности: неизбирательный блокатор β-адренорецепторов – обзидан - 0,8 мг/кг массы тела и блокатор М-холинорецепторов атропин – 0,6 мг/кг массы тела.

Результаты исследования

Показатели частоты сердечных сокращений в покое до препаровки у 42- дневных крысят контрольной группы, т.е. находившихся в условиях неограниченной двигательной активности, составили 440,69±9,31 уд/мин (рис. 1). У крыс в 70-дневном возрасте контрольной группы эти показатели на 25 уд/мин меньше и составили 415,03±5,93 уд/мин (P<0,01). После 28 дней систематических тренировок у крыс, выполняющих беговую нагрузку на тредбане под углом дорожки ноль градусов, ЧСС в покое до препаровки, равнялась 347,64±3,69 уд/мин. У тренированных животных на беговой дорожке под углом наклона 5,5 градусов вверх ЧСС до препаровки составила 364,33±5,25 уд/мин, а у крыс подверженных мышечной нагрузке на тредбане под углом дорожки 5,5 градусов вниз – 337,81±4,3 уд/мин. Показатели ЧСС всех трех групп животных, подверженных мышечным тренировкам на беговой дорожке с различными углами ее наклона значительно ниже, чем данные крыс неограниченной двигательной активности. Следовательно, ЧСС крыс в покое после 28 дней систематических тренировок на тредбане урежается в разной степени в зависимости от изменения угла наклона беговой дорожки. Таким образом, показатели ЧСС у 70-дневных крыс, подверженных беговой тренировке на тредбане с углом наклона вниз, оказались самыми низкими по сравнению с данными животных других экспериментальных групп.

После препаровки, показатели ЧСС во всех исследованных нами группах крыс в 42- и 70-дневном возрастах несколько увеличиваются, однако эти изменения не достоверные (P>0,05). Введение обзидана у 42 – дневных крыс неограниченной двигательной активности вызывает снижение ЧСС на 90 уд/мин в сравнении с исходными показателями после препаровки (P<0,05). У 70-дневных крыс, контрольной группы, после обзидановой блокады снижение ЧСС составило 28 уд/мин (P<0,01). На 20 минуте после введения блокатора М-холинорецепторов атропина у 42-дневных крысят наблюдается увеличение ЧСС на 39 уд/мин по сравнению с данными после введения обзидана (P<0,001). У 70-дневных животных на 20 минуте при атропиновой блокаде произошло увеличение ЧСС на 22 уд/мин (P<0,01). В то же время показатели ЧСС у крыс 42- и 70-дневного возрастов на 20 минуте после введения атропина оказались ниже, чем исходные данные после препаровки (P<0,05). Выявлено, что частота сердечных сокращений, регистрированная на 40 минуте после введения атропина у крыс в 42 и 70 дней жизни контрольных групп, значительно выше, чем исходные данные до препаровки (P<0,01).

После введения обзидана у 70 –дневных тренированных крыс, на тредбане под углом наклона ноль градусов произошло снижение частоты сердечных сокращений на 18 уд/мин по сравнению с данными после препаровки (P<0,05). В третьей экспериментальной группе животных, в 70-дневном возрасте, после обзидановой блокады произошло снижение ЧСС на 27 уд/мин (P<0,01). В то же время разница ЧСС после препаровки и введения обзидана у крыс четвертой экспериментальной группы составила 22 уд/мин (P<0,01). После введения атропина на 20 минуте произошло увеличение показателей ЧСС во всех группах тренированных животных, по сравнению с данными после введения обзидана. Самая высокая реакция ЧСС, при этом, была зарегистрирована у крыс 3 экспериментальной группы (22 уд/мин, P<0,05). К 40 минуте после введения атропина продолжается увеличение показателей ЧСС, во всех исследованных нами группах животных. Они оказались выше, чем исходные данные до препарирования.

Выводы. Разработанная нами методика мышечных нагрузок с использованием беговой дорожки с различными углами наклона у крысят, начатые с 42-дневного возраста к 70 дням вызывает развитие брадикардии тренированности. У 70-дневных крыс, подверженных беговой тренировке на тредбане с углом наклона вниз, брадикардия тренированности выражена сильнее. Показатели ЧСС у крыс 70-дневного возраста, подверженных мышечной тренировке с углом наклона беговой дорожки вниз при блокаде β-адренорецепторов и м-холинорецепторов ниже, чем данные животных других экспериментальных групп. Реакция ЧСС у крыс, подверженных беговым нагрузкам, на введение обзидана и атропина меньше по сравнению с реакцией ЧСС животных 42-дневного возраста контрольной группы на эти же блокаторы. Следовательно, мышечная нагрузка, выполняемая на тредбане с углом наклона беговой дорожки вниз, является наиболее оптимальной для развития брадикардии тренированности у 70-дневных крыс по сравнению с другими беговыми нагрузками, которые были использованы в наших экспериментах.

Таблица 1.

Время выполнения беговой тренировки (мин)

Литература:

1. Абзалов Р.А. Развивающееся сердце и двигательный режим / Р.А.Абзалов, Ф.Г. Ситдиков. – Казань, 1998. – 95 с.

2. Абзалов Р.А. Особенности адренергической и холинергической регуляции сердечного выброса развивающегося организма / Р.А.Абзалов // Журн. эволюции физиологии и биохимии. – 2000. - №5. – 75 с.

3. Абзалов Н.И. Насосная функция сердца у крыс разного возраста при мышечных тренировках и гипокинезии / Н.И.Абзалов // Российский физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2000. – №12. – С. 1580-1586.

4. Зиятдинова А.И. Механизмы брадикардии тренированности / А.И.Зиятдинова, Р.А. Абзалов // Российский физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2004. – №8. – Ч. 2. - С. 193-194.

5. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф.Лакин. – М.: Высшая школа, 1990. – 350 с.

6. Нигматуллина Р.Р. Показатели сердечного выброса крыс разного возраста при блокаде альфа и бета – адренорецепторов / Р.Р.Нигматуллина // Бюлл. экспериментальной биологии и медицины. – 1999. - №6. – 75 с.

7. Кополадзе Р.А. Регламентация экспериментов на животных – этика, законодательства, альтернативы /Р.А. Кополадзе // Успехи физиологических наук. - 1998, № 4, том 29. – С.74-89.

8. Хурамшин И.Г. Ударный объем крови крысят при различных режимах двигательной активности/ И.Г.Хурамшин // Российский физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2005. – №8. – Ч. 2. – 261 с.

9. Чинкин А.С. Двигательная активность и сердце / А.С.Чинкин. – Казань: Изд-во КГУ, 1995. – 192 с.

Рис. 1. Частота сердечных сокращений 70-дневных крысят, подверженных различным двигательным режимам (уд/мин).

По оси ординат обозначения частоты сердечных сокращений (уд/мин).