Средство, стимулирующее работу сердца в эксперименте

 

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной кардиологии, и может быть использовано в качестве средства, стимулирующего работу сердца. Цель изобретения - повышение работоспособности утомленного сердца, выражающееся в повышении сократительной способности и насосной функции миокарда, устранении аритмий и увеличении продолжительности работы изношенного сердца. Это достигают применением водного экстракта биомассы сине-зеленой микроводоросли Spirulina platensis (Nordst. ) CALU - 835. 3 табл.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной кардиологии, и может быть использовано в качестве средства, стимулирующего работу сердца.

Известны средства, которые применяются с целью повышения работоспособности утомленного сердца, насосная функция которого не обеспечивает должный уровень гемодинамики: гликозиды, гормоны. Однако эти средства недостаточно эффективны и обладают побочными действиями. При применении сердечных гликозидов отмечается выраженное снижение частоты сердечных сокращений, возникновение экстрасистол и другого вида аритмий, увеличение артериального давления. При применении гормонов (адреналина, норадреналина, глюкагона) наблюдается кратковременный инотропный эффект в сочетании с тахикардией, аритмией и быстрое истощение сердца.

Целью изобретения является повышение работоспособности утомленного сердца, выражающееся в повышении сократительной способности и насосной функции миокарда, устранении аритмий и увеличении продолжительности работы изношенного сердца.

Поставленная цель достигается введением водного экстракта биомассы синезеленой микроводоросли Spirulina platensis (Nordst. ) Geitl. CALU-835 в перфузат работающего изолированного сердца.

Изучение патентной и научно-технической документации не позволило установить использование биомассы спирулины в качестве кардиотропного средства вообще и стимулирующего работу сердца в частности, что соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

Водный экстракт биомассы спирулины (ВЭБС) получают культивированием указанного штамма на минеральной питательной среде следующего состава: NaNO₃ - 2,5; NaHCO₃ - 16,0; Na₂HPO₄ - 0,2; NaCl - 1,0; MgSO₄ x 7H₂O - 0,2; K₂SO₄ - 1,0; H₃BO₃ - 0,005; KI - 0,0005; CaCl₂ - 0,04 (г/л); FeEDTA - 1,0 мл; раствор микроэлементов N 1 - 10,0 мл/л NaEDTA - 0,885; MnSO₄ x 7H₂O - 0,310; MoO₃ - 0,046; ZnSO₄ x 7H₂O - 0,044; CuSO₄x x 5H₂O - 0,010 (г/л); раствор микроэлементов N 2 - 1,0 мл/л NH₄VO₃ - 0,023; K₂Cr₂(SO₄) x 24H₂O - 0,096; NiSO₄ x 7H₂O - 0,048; Na₂WO₄ x 2H₂O - 0,18; Ti(SO₄)₃ - 0,04; Co(NO₃)₂ x 6H₂O - 0,04 (г/л); при постоянном освещении 9-15 тыс. эрг/см² ˙с, периодическом перемешивании и температуре 35 ±2^оС. При достижении плотности 1,5-1,6 г/л сухого вещества, обычно на 5 сутки, биомассу отделяют фильтрованием, промывают физиологическим раствором и ресуспендируют в дистиллированной воде из расчета получения суспензии плотностью 10 г/л сухого вещества. Далее полученную концентрированную суспензию спирулины обрабатывают ультразвуком 22 кГц в течение 30 с пятикратно с интервалом 60 с, который обеспечивает полную дезинтеграцию клеток спирулины. Разрушенную ультразвуком биомассу центрифугируют в рефрижераторной центрифуге при 10.000 g в течение 20 мин. Полученный супернатант, представляющий собой прозрачную жидкость, декантируют, разливают по флаконам, хранят при температуре -20^оС в течение 6 месяцев (срок наблюдения) и используют по мере необходимости.

Применение ВЭБС оказывает стимулирующее действие на работоспособность утомленного сердца, повышая его сократительную и насосную функцию, а также улучшая процесс расслабления миокарда во время диастолы и увеличивая продолжительность работы изношенного сердца.

Исследование проводят на изолированном работающем сердце крысы. Используют крысы-самцы линии Вистар массой 200-220 г. Животному под уретановым наркозом производят вскрытие грудной клетки, извлекают сердце и перфузируют его через канюли, ввязанные в левое предсердие и аорту, раствором Кребса, аэрированном карбогеном при 37^оС, рН 7,4 по методике Neely - Rovetto. Полость левого желудочка соединяют с тензометрическим датчиком Gould Statham P 23 в аппарате Lineacorder MARK WR 3101 для регистрации систолического давления (СД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), минимального и конечного диастолического давления (КДД). Параметры насосной и сократительной функций рассчитывали: минутный объем (МО) = сумма коронарного протока и аортального выброса (АВ); интенсивность сердечной функции (ИСФ) - произведение аортального давления и ЧСС х 10^-3; диастолическая упругость желудочка - отношение прироста давления за диастолу к приросту его объема, т. е. к ударному объему. Исходные величины давления сопротивления и наполнения - 80 и 15 см вод. ст. Перфузируют сердце в течение 15 мин и при стабильной его работе повышают давление в аорте до 95 см вод. ст. , т. е. создают нагрузку сопротивлением. Через 50-60 мин наступает выраженная депрессия насосной функции и сократительной способности миокарда, характеризующаяся уменьшением АВ, ЧСС, СД, ИСФ, увеличением КДД, ДУЖ и возникновением в 50% случаев аритмий. При снижении АВ до 1 мл/мин производят перфузию сердца ВЭБС до его остановки. Физиологические показатели регистрируют каждые 20 мин в течение часа.

П р и м е р 1. Исследование проводят на изолированном работающем сердце крысы. Используют крысы-самцы линии Вистар массой 200-220 г. Животному под уретановым наркозом производят вскрытие грудной клетки, извлекают сердце и перфузируют его через канюли, ввязанные в левое предсердие и аорту, раствором Кребса, аэрированном карбогеном при 37^оС, рН 7,4 по методике Neely - Rovetto. Полость левого желудочка соединяют с тензометрическим датчиком Gould Statham P 23 в аппарате Lineacorder MARK WR 3101 для регистрации систолического давления (СД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), минимального и конечного диастолического давления (КДД). Параметры насосной и сократительной функций рассчитывали: минутный объем (МО) = сумма коронарного протока и аортального выброса (АВ); интенсивность сердечной функции (ИСФ) - произведение аортального давления и ЧСС х 10^-3; диастолическая упругость желудочка - отношение прироста давления за диастолу к приросту его объема, т. е. к ударному объему. Исходные величины давления сопротивления и наполнения - 80 и 15 мм вод. ст. Перфузируют сердце в течение 15 мин и при стабильной его работе повышают давление в аорте до 95 см вод. ст. , т. е. создают нагрузку сопротивлением. Через 50-60 мин наступает выраженная депрессия насосной функции и сократительной способности миокарда, характеризующаяся уменьшением АВ, ЧСС, СД, ИСФ, увеличением КДД, ДУЖ и возникновением в 50% случаев аритмий. При снижении АВ до 1 мл/мин производят перфузию с постоянным воздействием на сердце 2 мкл/мин ВЭБС до его остановки. Полученные результаты приведены в табл. 1.

Первоначально проявляется антиаритмический эффект ВЭБС. Электросистолия типа бигеминии или тригеминии, пароксизмы тахи- и брадиаритмий устраняются на первых минутах (1-3) действия ВЭБС на миокард и начинает увеличиваться ЧСС, которая к 20 мин достигает 179±14. К этому времени существенно улучшается насосная и сократительная функции сердца. АВ возрастает почти в два рада, МО - на 22% . На 40 и 60 мин перфузии АВ увеличивается соответственно в 3,6 и 2,6 раз, а МО на 31 и 25% . Увеличение сердечного выброса обеспечивается улучшением сократительной активности кардиомиоцитов: систолическое давление (СД) к 40 и 60 мин перфузии превышает первоначальное значение на 16% и 12% соответственно. Увеличивается и интегративный показатель работы сердца - ИСФ: к 20 мин - на 13% , к 40 мин - на 25% . Уменьшаются КДД и ДУЖ - показатели, характеризующие степень растяжения миокарда во время его наполнения. После третьего измерения физиологических параметров, сердце при постоянном воздействии на нем 2 мкл ВЭБС работало до остановки еще 140±10 мин.

Из изложенного следует, что постоянное воздействие 2 мкл/мин ВЭБС на сердце стимулирует его работоспособность при утомлении, повышая и поддерживая на длительный период насосную функцию и сократительную способность, оказывая антиаритмический эффект и положительное влияние на процесс расслабления миокарда в диастоле.

П р и м е р 2. Схема опыта аналогична примеру 1. На сердце постоянно воздействует 4 мкл/мин ВЭБС.

Полученные результаты приведены в табл. 2.

Первоначально проявляется антиаритмический эффект ВЭБС. Экстрасистолия, пароксизмы тахи- и брадиаритмий устраняются уже на первой минуте действия ВЭБС на миокард, и достоверно начинает увеличиваться ЧСС, которая к 20 минуте достигает 210 ±18, т. е. увеличивается больше, чем при действии 2 мкл/мин ВЭБС, когда ЧСС к 20 мин достигает только 179 ±14 уд. /мин.

К этому времени существенно улучшается насосная функция и сократительная способность миокарда. АВ возрастает почти в четыре раза, МО - на 42% , что в два раза выше прироста АВ и МО в случае воздействия на сердце 2 мкл/мин ВЭБС. На 40 и 60 мин воздействия 4 мкл/мин ВЭБС АВ и МО увеличиваются еще в большей степени: в 6,4 и 6 раз и на 70 и 68% соответственно. Увеличение насосной функции обеспечивается улучшением сократительной способности сердечной мышцы: систолическое давление (СД) к 40 и 60 мин почти на 30% превышает первоначальое значение до введения ВЭБС. Значительно повышается и ИСФ: к 20 мин действия 4 мкл/мин ВЭБС на миокард - в 1,5 раза, на 40 и 60 мин более чем в 1,7 раза, тогда как этот показатель при действии 2 мкл/мин ВЭБС повышается в значительно меньшей степени - КДД и ДУЖ, как критерии растяжения миокарда при его наполнении, уменьшаются. КДД к 20 мин уменьшилось на 20% , к 40 и 60 мин - почти на 36% . ДУЖ на 40 и 60 мин воздействия 4 мкл/мин ВЭБС уменьшилась на 54% и 50% соответственно по сравнению с уровнем до введения ВЭБС. В случае воздействия на сердце 2 мкл/мин ВЭБС ДУЖ уменьшалась в значительно меньшей степени. После третьего измерения физиологических параметров сердце при постоянном воздействии на него 4 мкл/мин ВЭБС работало до остановки еще 220 ±20 мин, что на 57% продолжительнее работы сердца при действии на него 2 мкл/мин ВЭБС.

Таким образом, воздействие 4 мкл/мин ВЭБС на утомленное сердце оказывает более выраженный стимулирующий эффект на его работоспособность, чем при воздействии 2 мкл/мин ВЭБС, увеличивая в большей степени сократительную способность и насосную функцию миокарда, его растяжимость при наполнении во время диастолы, а также продолжительность работы изношенного сердца. Улучшает электромеханическое сопряжение в кардиомиоцитах и обладает выраженным антиаритмическим воздействием.

П р и м е р 3. Схема опыта аналогична примеру 1, но на сердце постоянно воздействуют 6 мкл/мин ВЭБС.

Полученные результаты приведены в табл. 3.

Первоначально проявляется антиаритмический эффект ВЭБС. Экстрасистолия, пароксизмы тахи- и брадиаритмий устраняются на первых минутах (1-3) воздействия ВЭБС на миокард, и начинает увеличиваться ЧСС, которая к 20 мин достигает 174 ±16 уд/мин, т. е. увеличивается примерно в такой же степени как и в случае действия 2 мкл/мин ВЭБС, но значительно в меньшей степени, чем при действии 4 мкл/мин ВЭБС. К 20 мин действия 6 мкл/мин ВЭБС на утомленное сердце улучшается его насосная функция. АВ возрастает в 1,8 раза, МО - на 20% , что примерно одинаково приросту АВ и МО при действии 2 мкл ВЭБС, но в два раза ниже прироста АВ и МО при действии на сердце 4 мкл/мин ВЭБС. На 40 и 60 мин воздействия ВЭБС 6 мкл/мин АВ увеличивается в 3 и 2,6 раза, а МО - на 28 и 23% соответственно, что примерно одинаково приросту АВ и МО при действии 2 мкл/мин ВЭБС, но значительно ниже прироста этих показателей при действии 4 мкл/мин. Увеличение насосной функции изношенного сердца обеспечивается улучшением его сократительной способности: систолическое давление (СД) повышается к 40 и 60 мин на 17 и 12% и практически соответствует СД при действии 2 мкл/мин ВЭБС (16 и 12% ), но значительно меньше уровня СД при действии 4 мкл/мин ВЭБС, когда СД на 40 и 60 мин превышает исходное значение до введения ВЭБС почти на 30% . Повышается и ИСФ: к 20, 40 и 60 мин соответственно на 13, 29 и 22% по сравнению с исходным значением до введения 6 мкл/мин ВЭБС. Этот прирост ИСФ практически не отличается от прироста ИСФ при действии 2 мкл/мин ВЭБС, но значительно ниже прироста ИСФ в случае действия 4 мкл/мин ВЭБС. КДД и ДУЖ при воздействии 6 мкл/мин ВЭБС уменьшается. ДУЖ уменьшилась к 40 и 60 мин на 23 и 20% почти в такой же степени, что и при воздействии 2 мкл/ВЭБС, но выше уровня ДУЖ при воздействии на сердце 4 мкл/мин ВЭБС.

После третьего измерения физиологических параметров сердце работало до остановки еще 120±10 мин, что мало отличается от продолжительности работы сердца при действии 2 мкл/мин, но значительно меньше продолжительности работы сердца после третьего измерения физиологических параметров при действии 4 мкл/мин ВЭБС.

Таким образом, воздействие 6 мкл/мин ВЭБС на утомленное сердце оказывает стимулирующий эффект на его работоспособность, увеличивая сократительную способность и насосную функцию миокарда, его растяжимость при наполнении во время диастолы, а также продолжительность работы изношенного сердца; при этом полученный положительный эффект аналогичен таковому, полученному при действии на сердце 2 мкл/мин ВЭБС, но значительно ниже эффекта, полученного при действии 4 мкл/мин ВЭБС.

При воздействии на утомленное сердце ВЭБС в дозах меньше 2 мкл/мин и больше 6 мкл/мин отмечено отсутствие положительного эффекта.

Анализируя полученные результаты, следует заключить, что воздействие ВЭБС на утомленное изолированное сердце крысы существенно стимулирует его работу, повышая сократительную способность и насосную функцию миокарда, улучшая электромеханическое сопряжение кардиомиоцитов и обладая выраженным антиаритмическим воздействием, положительно влияя на процессы расслабления сердечной мышцы, и значительно удлиняет работу изношенного сердца. Оптимальное проявление изложенных эффектов наблюдается при действии на сердце 4 мкл/мин ВЭБС.

Применение предлагаемого средства обеспечивает более выраженный стимулирующий эффект по сравнению с известными средствами и позволяет расширить ассортимент средств, стимулирующих работу сердца. (56) Машковский М. Д. Лекарственные средства М. , 1987, ч. 1, с. 390-391. Авторское свидетельство СССР N 1347204, кл. A 01 H 13/00, 1991.

Формула изобретения

Применение водного экстракта сине-зеленой микроводоросли Spirulina platensis (Nordst) в качестве средства, стимулирующего работу сердца в эксперименте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3