Эпилептический статус (ЭС) — одно из наиболее тяжелых жизнеугрожающих неврологических нарушений, так как возникающие при этом эпилептические припадки столь часты и продолжительны, что каждый последующий из них происходит до того, как пациент успевает полностью выйти из предыдущего приступа. Нарушения, возникающие после ЭС, не ограничиваются изменениями в мозге, вызывая тяжелые вегетовисцеральные расстройства, провоцирующие в том числе сложный комплекс сердечно-сосудистых дисфункций [1—4]. Ситуация усугубляется тем, что повышенная мышечная активность при ЭС сильно увеличивает нагрузку на сердце, функциональные возможности которого в значительной степени зависят от состояния систем регуляции [2, 4], поэтому их нарушение может приводить к декомпенсации.

Согласно клиническим исследованиям и данным ВОЗ риск внезапной сердечной смерти у людей, страдающих эпилепсией, в 2—3 раза выше, чем у населения в целом [5]. Учитывая, что реорганизация нейрональных сетей ЦНС продолжается длительное время после ЭС [6, 7], в этот период следует ожидать характерные изменения вегетативной регуляции сердца и его функциональных возможностей. Хотя причинно-следственная связь между мозгом и сердцем стала давно очевидным фактом [2, 4, 8, 9], механизмы, провоцирующие нарушения вегетативной регуляции сердца и его функциональных возможностей в разные периоды после ЭС, а также их роль в возникновении риска жизнеугрожающих аритмий остаются изученными мало. Так как ЭС является нарушением, требующим экстренной терапии, то купирование судорожной активности без учета особенностей вегетативной регуляции сердца и его функциональных возможностей в иктальный и постиктальные периоды может стать одной из серьезных причин усугубления цереброкардиальной дисфункции [10—13].

Цель исследования — изучить постиктальные изменения вегетативной регуляции ритма сердца и его функциональных возможностей в разные периоды после ЭС, а также оценить риск возникновения жизнеугрожающих аритмий.

Исследования проведены в осенне-зимний период на белых крысах-самцах линии wistar, массой 300—320 г. Животные были размещены в виварии по 5 в клетке, при естественных условиях освещения (день/ночь), со свободным доступом к воде и пище. Все исследования проведены в тихом помещении при температуре 20—22 °С в строгом соответствии с основными биоэтическими «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» и «Правилами лабораторной практики в Российской Федерации» (приказ МЗ РФ № 267 от 19.06.03).

Моделирование ЭС. ЭС у животных вызывали внутрибрюшинным введением нарастающей субконвульсивной дозы пентилентетразола (ПТЗ, коразола, «Sigma», США). Нужную продолжительность ЭС достигали введением препарата сначала в дозе 40 мг/кг, через 10 мин 20 мг/кг, а затем 10 мг/кг, и эту дозу вводили каждые 10 мин до возникновения ЭС [14, 15]. Процедура позволила поддерживать ЭС в течение 2 ч. Он характеризовался длительными периодически повторяющимися эпизодами тонико-клонических приступов, прерывающимися короткими фазами постикальной депрессии, потерей постурального контроля, без возврата к естественной позе и сознанию. После этого судорожную активность купировали паральдегидом (0,6 мл/кг 10% раствора, внутрибрюшинно), который обычно используется для немедленного вмешательства при лечении эпилепсии. Животные контрольной группы получали эквивалентные объемы физиологического раствора. ПТЗ и паральдегид не оказывают прямого влияния на сердечно-сосудистую систему [16]. Действие ПТЗ связано с уменьшением активности ГАМК_А-рецепторного комплекса, что вызывает усиление возбуждения нейронов [14, 17]. Уровень судорожной готовности в разное время после 2-часового ЭС определяли по средней продолжительности спайк-волновых разрядов (SWD) за час, а также по индексу пик-волновой активности, который отражает процент времени, занятый пик-волновыми разрядами в течение записи электроэнцефалограммы (ЭЭГ) [18]. Все исследования проводили после имплантации контрольным и экспериментальным животным трансмиттеров для телеметрической online-регистрации видео-электрокардиографии (ЭКГ)-ЭЭГ. Животных исследовали через 5 и 10 сут после ЭС. В каждой экспериментальной и контрольной группе было не менее 12 животных. Среди экспериментальных крыс наблюдали 11,7% случаев летальности.

Синхронную запись видео-ЭКГ-ЭЭГ проводили у свободно передвигающихся животных в режиме online c помощью беспроводной телеметрической системы ML880B106 («ADInstruments», Австралия), позволяющей проводить многодневный мониторинг без малейшего беспокойства и стрессирования животных. Сигнал передавал трансмиттер (TR40BB), имплантированный в брюшную полость крысы. Телеметрический трансмиттер имплантировали каждому экспериментальному и контрольному животному за 2 нед до его исследования. Для записи ЭКГ один из электродов первой пары трансмиттера фиксировали к мечевидному отростку, другой — к грудино-подъязычной мышце, что соответствует III стандартному отведению. Для мониторирования суммарной электрической активности неокортекса один из электродов второй пары имплантировали эпидурально над сенсомоторной областью коры, а второй (референтный) размещали над мозжечком. Учитывали только те спайк-волновые комплексы, продолжительность которых была не менее 3 с. Операцию проводили под общей анестезий смесью золетил, рометар (внутрибрюшинно в дозе 20 и 10 мг/кг соответственно), соблюдая правила асептики и антисептики. После операции каждое животное содержали в отдельной клетке. В течение первых 7 дней животным вводили гентамицин и кетонал.

Регистрацию, запись и анализ параметров ЭКГ и ЭЭГ осуществляли с помощью программы LabChart 7 для крыс. При изучении вариабельности сердечного ритма (ВСР) проводили: 1) временной анализ: частота сердечных сокращений (HR), среднее квадратичное отклонение NN-интервалов (SDNN), среднеквадратичное различие между длительностью соседних NN-интервалов (RMSSD); 2) спектральный анализ: общая мощность спектра (TP), спектральная мощность высокочастотного (HF), низкочастотного (LF) и сверхнизкочастотного (VLF) компонентов с диапазоном частот 0,75—3 Hz, 0,02—0,75 Hz, <0,02 Hz соответственно, а также симпатовагальный индекс (LF/HF), индекс централизации (IC); 3) метод вариационной пульсометрии: стрессовый индекс (SI). Точность измерения интервалов R-R составила 1 мс, частота дискретизации — 1024 Гц. Кроме того, по ЭКГ анализировали длительность интервалов реполяризации левого желудочка (QTc, TpeakTend).

Функциональный тест. Через 5 и 10 сут после ЭС у животных определяли функциональные возможности миокарда, используя общепринятый стресс-ЭхоКГ-тест с добутамином [19]. Его вводили в состоянии легкой седации внутривенно капельно с помощью инфузомата («Braun Perfusor Compact», Германия) по протоколу введения 10→20→30→40→50→60→70 мкг/кг/мин. Продолжительность введения каждой дозы добутамина составляла 5 мин. В течение всего периода введения препарата (до регистрации на ЭКГ ишемии миокарда) регистрировали online ЭКГ и оценивали ВСР.

Статистический анализ результатов исследования проводили с помощью пакета прикладных программ STATIStICA 10. Применяли общепринятые методы параметрической и непараметрической статистики. В случае независимых выборок сравнение средних величин проводили по t-критерию Стьюдента, U-теста Манна—Уитни, Вальда—Вольфовица, а в случае зависимых — по критерию Вилкоксона. Кроме того, анализ различий между экспериментальной и контрольной группами проводили с использованием однофакторного дисперсионного анализа с последующей оценкой различий между группами с помощью критериев Ньюмена—Кейлса, Данна. Проверку принадлежности выборок к нормальному распределению осуществляли с помощью критерия Шапиро—Уилка. Результаты исследования представлены в виде М±SEM (среднее±стандартная ошибка среднего). Статистически значимыми считали результаты со степенью достоверности не ниже 95%.

Согласно клиническим данным 90% смертей, обусловленных кардиальной дисфункцией, возникающей на фоне ЭС, происходят не во время судорог или даже первых 24 ч, а в течение более 30 дней после ЭС [10—12]. Это дает основания полагать, что функциональные нарушения сердца, возникающие в период ЭС, могут длительно усугубляться после ЭС и увеличивать риск жизнеугрожающих аритмий — одной из основных причин внезапной сердечной смерти. В настоящее время нет единого мнения о фундаментальных механизмах этих нарушений. В связи с этим изучена вегетативная регуляция сердца и его резервные функциональные возможности в разные периоды после ЭС.

Одним из основных показателей судорожной активности у человека и животных является количество спонтанно возникающих генерализованных SWD, их общая продолжительность и пик-волновой индекс, которые служат ЭЭГ-маркером эпилепсии. Анализ результатов телементических исследований ЭЭГ показал, что через 5 сут после ЭС средняя продолжительность SWD за 1 ч составляет 362±28,1 с, а пик-волновой индекс — 9,67±0,74%. Через 10 сут после ЭС SWD-активность сохраняется, но она значительно ниже, чем через 5 сут. Так, средняя продолжительность SWD за 1 ч составляет 177±16,7 с (р<0,001), а пик-волновой индекс — 5,27±0,56% (р<0,001).

ВСР является унифицированным методом, позволяющим не только оценить вегетативную регуляцию сердца и его функциональное состояние, выявить резервы систем регуляции, но и проследить динамику патогенеза при тех или иных состояниях организма [20]. Согласно общепринятому мнению [2, 20, 21], вегетативный статус организма в значительной мере определяется вкладом каждого из трех функциональных показателей (HF, LF, VLF) в формирование общей ВСР с учетом абсолютной мощности спектров.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что ЭС приводит к нарушению вегетативной регуляции сердца, которое сохраняется длительное время после Э.С. Так, через 5 сут после ЭС происходит статистически значимое снижение общей мощность спектра и SDNN на 35% и 33% (табл. 1).

Одновременное уменьшение HF мс² волн и RMSSD на 38 и 48% соответственно отражает снижение активности парасимпатического звена вегетативной регуляции, способствующее смещению баланса вегетативной регуляции сердца в сторону преобладания симпатических влияний. Подтверждением этому служит увеличение более чем в 2 раза (по сравнению с контролем) симпатовагального индекса (LF/HF). Все это сопровождается повышением на 38% (р<0,01) индекса напряжения (SI).

Кроме того, дисбаланс вегетативной регуляции сердца, возникающий через 5 сут после ЭС, сопровождается статистически значимым увеличением интервалов QTc и TpeakTend (табл. 2),

Обращают на себя внимание результаты спектрального анализа ВСР через 10 сут после ЭС, которые выявили статистически значимые отличия уровня спектральной мощности высокочастотного (HF) компонента ВСР, а также уровня изменения симпатовагального индекса (LF/HF) от аналогичных показателей, имевших место через 5 сут после Э.С. Так, снижение SWD-активности через 10 сут сопровождается увеличением мощности спектра высокочастотного компонента (HFмс²) и RMSSD до контрольного уровня, что отражает повышение активности парасимпатического звена вегетативной регуляции. Несмотря на то что через 10 сут после ЭС симпатовагальный индекс LF/HF на 35% выше контроля, его величина на 38% (р<0,01) ниже, чем через 5 сут после ЭС, а количество интервалов QTc свыше 220 мс в 4,1 раза меньше. Увеличение доли высокочастотного компонента ВСР в вегетативной регуляции сердца через 10 сут после ЭС отражает повышение активности вагуса, что, по-видимому, свидетельствует о компенсаторной реакции.

Это согласуются с клиническими и экспериментальными исследованиями, обнаружившими защитное действие вагусной активности. Так, ваготония увеличивает коронарную перфузию, улучшает вегетативную регуляцию сердечного ритма и ослабляет сердечную недостаточность при судорожных состояниях [22, 23], тогда как снижение вагусной активности при эпилепсии коррелирует с повышением риска внезапной сердечной смерти [21, 24].

Однако обнаруженное через 10 сут после ЭС увеличение SI указывает на то, что компенсаторные процессы достигнуты ценой значительного напряжения механизмов регуляции. Снижение TP и SDNN, а также увеличение QTc и Tpeak—Tend свидетельствуют о том, что компенсаторные механизмы не могут не только увеличить уровень активности регуляторных систем и вегетативную регуляцию кровообращения, но и предотвратить возникновение фатальных желудочковых аритмий, являющихся предикторами внезапной сердечной смерти [25, 26]. Подтверждают это и результаты мониторинга количества интервалов QTc свыше 220 мс через 5 и 10 сут после ЭС, выявившие их многократное увеличение (в 15,4 и 3,7 раза соответственно). По мнению Р.М. Баевского [20], снижение уровня активности регуляторных систем (TP, SDNN), отражает низкие адаптационные возможности сердечно-сосудистой системы.

Полученные результаты позволяют предположить, что нарушения вегетативной регуляции сердца в исследованные постиктальные периоды могут предопределять изменения его функциональных возможностей. Поэтому, используя общепринятый стресс-тест с добутамином [19], мы изучили потенциальные возможности сердца через 5 и 10 сут после Э.С. Диагностическим критерием ишемии миокарда при стресс-нагрузке считали элевацию сегмента ST >2 мм в III стандартном отведении. Установлено, что у животных экспериментальных групп ишемия миокарда возникает при меньшей нагрузке, чем у контрольных, что отражает снижение компенсаторных механизмов после Э.С. Так, у животных контрольной группы ишемические изменения миокарда выявлены после функциональной нагрузки, соответствующей дозе добутамина 80±5,95 мкг/кг/мин, тогда как через 5 и 10 сут после ЭС ишемические изменения (см. рисунок)

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что ЭС запускает патогенетические механизмы, провоцирующие формирование нарушений вегетативной регуляции сердца, сохраняющиеся длительное время после ЭС, что значительно снижает его функциональные возможности. Это согласуется с современным представлением о роли пролонгированной гиперактивации симпатоадреналовой системы в патогенезе цереброкардиальных нарушений [8]. Так как изменения состояния сердечно-сосудистой системы, вызванные судорожными приступами, опосредуются через вегетативную область гипоталамуса [27], нарушения ВСР при ЭС могут быть связаны с длительными или хроническими изменениями в вегетативных центрах, которые продолжительно стимулируются или блокируются повторяющимися пик-волновыми разрядами. Так, клинико-морфологические исследования указывают на то, что ЭС в иктальный и постиктальный периоды может вызывать дегенерацию клеточных структур ЦНС, в том числе в вегетативной области гипоталамуса и стволовом отделе мозга, которые участвуют в регуляции функций сердечно-сосудистой системы [28, 29]. Исследования на разных моделях ЭС выявили в этих отделах мозга наиболее ранние постиктальные нарушения [30]. Несмотря на то что большинство дегенерирующих клеток погибает в течение первой недели, однако повреждение клеток мозга, как и генерализованные тонико-клонические судороги, у крыс наблюдали в течение 3—5 мес после ЭС [29]. Более того, трансплантация стволовых клеток, не подвергавшихся эффекту воздействия ЭС, повышает ГАМКергическую активность и подавляет спонтанные рецидивирующие судороги [6]. Все это дает основание полагать, что одной из главных причин пролонгирования нарушений вегетативной регуляции сердца и снижения его функциональных возможностей, обнаруженных в наших исследованиях, являются структурно-функциональные повреждения мозга, возникающие при Э.С. Они провоцируют кардиальную патологию, которая усугубляется после ЭС и способствует возникновению жизнеугрожающих аритмий даже на фоне низкой судорожной готовности или ее отсутствия. Это согласуется с мнением авторов о возможности хронического изменения симпатовагального баланса после ЭС [4].

Кроме того, следует отметить, что снижение резервных функциональных возможностей сердца животных после ЭС может быть связано со структурно-функциональными нарушениями кардиомиоцитов, которые, по мнению некоторых авторов, возникают из-за высокой симпатической активности [3]. Так, согласно результатам молекулярных исследований, ишемия и тахикардия, обусловленные при ЭС высокой симпатической активностью, приводят к повреждению кардиальных миофиламентов, при этом грубых структурных повреждений сердца не выявляется [3]. Эти результаты дают основание полагать, что пролонгированная кардиальная дисфункция, возникающая после ЭС, может быть обусловлена не только прямым влиянием на сердце нарушений вегетативной регуляции, но и опосредованным ею повреждением тонкой структурной организации сердечных миофиламентов. Поскольку молекулярная организация миофиламентов не всегда заметна на фоне макроструктурных изменениях сердца, то при описании патогенеза кардиоцеребральных нарушений на этом вопросе не всегда акцентируют внимание.

Таким образом, анализ результатов исследований свидетельствует о том, что высокий уровень судорожной готовности мозга при ЭС предопределяет постиктальные осложнения в виде пролонгированных нарушений вегетативной регуляции сердца, что повышает его уязвимость, лимитирует восстановительные возможности и может стать патогенетической основой для тяжелых цереброкардиальных нарушений. Кроме того, выявленные изменения вегетативной регуляции сердца после ЭС дали возможность оценить ее роль в формировании компенсаторных механизмов, недостаточность которых не позволяет предотвратить кардиальные дисфункции, снижающие функциональные возможности сердца и повышающие риск возникновения фатальных желудочковых аритмий.

Полученные результаты хорошо согласуются с концепцией Е.К. Сеппа, получившей дальнейшее развитие в работах В.А. Карлова [31, 32]. Она в известной степени отражает сущность нейрофизиологии эпилепсии, заключающуюся в том, что это сложный процесс борьбы противоположных тенденций — патогенных и компенсаторных.

Учитывая взаимообусловленность кардиальных и церебральных нарушений, лечение пациентов с ЭС должно акцентировать внимание врача не только на неврологическом состоянии, но также на выявлении и предупреждении спровоцированной ЭС кардиальной патологии, которая может быть причиной внезапной сердечной смерти даже после купирования судорожной активности. Поэтому для предупреждения прогрессирующих цереброкардиальных нарушений, провоцируемых ЭС, необходимо противосудорожную терапию проводить одновременно с кардиопротективной. Полученные результаты свидетельствуют об актуальности дальнейших исследований в этом направлении, поскольку именно судорожный ЭС является тяжелейшей стрессовой нагрузкой для организма.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Мамалыга Л.М. — https://orcid.org/0000-0002-3058-1331; e-mail: mamalyga_49@mail.ru

Мамалыга М.Л. — https://orcid.org/0000-0002-7444-9930; e-mail: mamalyga83@mail.ru

Автор, ответственный за переписку: Мамалыга Леонид Максимович — e-mail: mamalyga_49@mail.ru