Многочисленные исследования болезни Паркинсона (БП) свидетельствуют, что неврологические нарушения, возникающие при прогрессирующей дегенерации дофаминергических нейронов нигростриарной системы, не ограничиваются мозгом и часто вызывают тяжелые вегетовисцеральные дисфункции, нарушая в том числе регуляцию сердечно-сосудистой системы (ССС) [1, 2]. Дегенеративные нарушения в мозге сопровождаются реорганизацией нейрональных сетей в разных отделах мозга, в том числе гипоталамусе и стволовых структурах, осуществляющих регуляцию функций ССС [3—5]. Возникающие при этом расстройства вегетативной регуляции сердца часто приводят к угрожающим жизни аритмиям — одной из основных причин внезапной сердечной смерти (ВСС) [6]. Поэтому лечение пациентов с БП без учета состояния ССС может привести к возникновению или усугублению кардиальной патологии. Известно, что применение агонистов дофамина при лечении БП увеличивает риск возникновения сердечной недостаточности [7, 8], а использование дигидропиридинов при лечении пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями снижает риск возникновения БП [9]. Хотя функциональная взаимосвязь между мозгом и сердцем стала давно очевидным фактом [10], недостаточно изучена связь между циркадными механизмами вегетативной регуляции кардиальных функций и тяжестью прогрессирующей дегенерации дофаминергических нейронов нигростриарной системы при БП.

Поскольку при БП тяжесть неврологических нарушений в течение суток распределена неравномерно [11], то при разной степени дегенерации дофаминергических нейронов нигростриарной системы следует ожидать соответствующие циркадные дисфункции ритма сердца. Для решения этого вопроса необходимо понимание основных причин и закономерностей периодического усугубления в течение суток кардиальных дисфункций, а также выявление периодов, в которые сердце оказывается наиболее уязвимым. Полученные результаты могут служить фундаментальной основой для подбора эффективной тактики лечения пациентам с БП, которая должна быть обеспечена с учетом циркадных особенностей не только неврологических, но и кардиальных нарушений.

Цель исследования — изучить циркадную регуляцию ритма сердца на досимптомной и ранней симптомной стадиях БП и определить функционально наиболее неблагоприятные периоды, в течение которых может возникнуть риск развития угрожающих жизни аритмий.

Эксперименты проведены на мышах-самцах линии C57BL/6, массой 25—30 г в возрасте 2,5 мес. Животных содержали в стандартных условиях вивария (температура 20—22 °С, относительная влажность 40—60%) при естественных условиях освещения день/ночь (12:12 ч). Доступ к воде и корму был свободным. Все исследования проведены в строгом соответствии с 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 БП. Для моделирования досимптомной стадии БП животным 2-кратно, с интервалом 2 ч, подкожно вводили 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (МФТП, «Sigma», Германия) в дозе 12 мг/кг в 30 мкл изотонического раствора натрия хлорида [12—14]. Для воспроизведения ранней симптомной стадии ту же дозу нейротоксина вводили 4-кратно через каждые 2 ч. МФТП вызывает избирательное повреждение дофаминергических нейронов. Контрольным животным вводили тот же объем изотонического раствора натрия хлорида.

Видео-электрокардиографическое исследование. Запись видео-электрокардиограммы (ЭКГ) осуществляли у свободно перемещающихся животных в режиме online через 14 сут после введения соответствующих доз нейротоксина или изотонического раствора натрия хлорида. Для этих целей использовали беспроводную телеметрическую систему фирмы «ADInstruments» (Австралия), позволяющую проводить многодневную запись без малейшего беспокойства и стрессирования животных. Сигнал передавал трансмиттер (HD-X11 XSmall Implant), имплантированный подкожно на спине. Его электроды фиксировали к большим грудным мышцам, что соответствовало I стандартному отведению. Операцию проводили под общей анестезией смесью золетил, рометар (20 и 10 мг/кг соответственно), соблюдая правила асептики и антисептики. Послеоперационный период составлял 7 дней. В это время животным вводили гентамицин и кетонал.

Регистрацию и обработку ЭКГ осуществляли с помощью программы LabChart-7 для мышей. Весь 24-часовой период записи разбили на двенадцать 2-часовых периодов, в пределах которых проводили анализ вариабельности ритма сердца (ВРС). Точность измерения интервалов R—R составила 1 мс, частота дискретизации — 1024 Гц. При изучении ВРС проводили следующее: 1) временнóй анализ ритма сердца: частота сердечных сокращений (HR), среднее квадратичное отклонение (SDNN), квадратный корень из суммы квадратов разности величин последовательных пар интервалов R—R (RMSSD); 2) спектральный анализ: общая мощность спектра (TP), спектральная мощность высокочастотного (HF), низкочастотного (LF) и сверхнизкочастотного (VLF) компонентов вариабельности с диапазоном частот 1,5—4, 0,4—1,5, <0,4 Гц соответственно, мощность спектра в диапазоне высоких частот в нормализованных единицах (HFnu), мощность спектра в диапазоне низких частот в нормализованных единицах (LFnu), а также симпатовагальный индекс (LF/HF) и индекс централизации (IC). Кроме того, по ЭКГ анализировали параметры реполяризации левого желудочка: интервалы Q—T, Q—Tc, TpeakTend.

Статистическую обработку данных проводили при помощи компьютерной программы Statistica 10. 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 Колмогорова—Смирнова. Статистически значимыми считали различия при p<0,05.

БП — одно из наиболее распространенных, медленно развивающихся заболеваний ЦНС, обусловленное прогрессирующей дегенерацией дофаминергических нейронов нигростриарной системы и деафферентацией стриатума. Причем более чем у 50% пациентов с БП обнаруживаются нарушения вегетативных функций, в том числе регуляции ССС [15—17]. Поскольку при БП неврологическая симптоматика может проявляться через 20—30 лет после начала заболевания, когда дегенерируют 50—60% дофаминергических нейронов черной субстанции, то сопутствующие возникновение и усугубление кардиальной патологии нередко остаются незамеченными. Судя по результатам экспериментальных исследований, это обусловлено еще и тем, что в процессе ранних дегенеративных нарушений нейронов нигростриарной системы пластические ресурсы позволяют компенсировать дофаминергическую недостаточность и замедлить клинические проявления БП [13, 14, 18]. Следует отметить, что формирование нейропатологических процессов в нигростриарной системе влияет в том числе на вегетативную область гипоталамуса, ассоциированную с циркадными ритмами регуляции, и стволовый отдел мозга, осуществляющий регуляцию функций ССС [1, 3—5, 19—22].

В связи с этим возникает вопрос о сопряженности механизмов вегетативной регуляции сердца в разное время суток с уровнем дофаминергической недостаточности при прогрессирующей Б.П. Для решения данного вопроса проведен анализ ВРС, позволивший оценить циркадные изменения вегетативной регуляции сердца при разной степени дегенерации нейронов нигростриарной системы (рис. 1).

Согласно общепринятому мнению [23, 24], вегетативная регуляция сердца в значительной мере определяется вкладом каждого из трех функциональных показателей (HF, LF, VLF) в формирование общей ВРС с учетом абсолютной мощности спектров (TP). Поскольку критерием оценки парасимпатических влияний на сердце считается спектральная мощность HF, а симпатических влияний — низкочастотных LF-волн, то статистически значимое снижение LF на досимптомной стадии БП, возникающее на фоне отсутствия изменений HF, свидетельствует, что в ночное время у этих животных возникает ваготония, т. е. преобладание парасимпатического тонуса над симпатическим. Подтверждением этому служит снижение на 40% (p<0,001) среднего значения симпатовагального индекса LF/HF с 0 до 4 ч.

Хорошо известно защитное действие вагусной активности на сердце. Так, ваготония способствует увеличению коронарной перфузии, электрической стабилизации миокарда, тогда как снижение вагусной активности коррелирует с повышением риска ВСС. Поэтому снижение индекса LF/HF на фоне отсутствия изменений общей мощности спектра на досимптомной стадии БП, по-видимому, отражает компенсаторную реакцию вегетативной нервной системы. Аналогичного мнения придерживаются другие авторы [1, 25]. В пользу этого свидетельствуют результаты морфологических и цитохимических исследований, в которых на этой же модели изучили досимптомную стадию БП [12—14]. У мышей обнаружено уменьшение количества дофаминергических аксонов в стриатуме и концентрации дофамина, что подтверждает наличие дегенеративных изменений, однако увеличение содержания дофамина в сохранившихся нейронах черной субстанции отражает компенсаторное усиление его синтеза.

Изучая раннюю симптомную стадию БП, авторы этой модели выявили, как и на досимптомной стадии, компенсаторные перестройки дофаминергических нейронов [12—14]. Возникающие при ранней симптомной стадии нарушения двигательного поведения животных сопровождаются более выраженным снижением концентрации дофамина и количества дофаминергических аксонов в стриатуме. При этом сохранялось меньшее, чем на досимптомной стадии, количество нейронов черной субстанции, однако они также увеличивали синтез дофамина.

Исследования показали, что, несмотря на указанные компенсаторные изменения на ранней симптомной стадии, сохранившиеся нейроны черной субстанции большую часть суток сопровождаются значительным снижением спектральных составляющих ВРС (LF и HF), что свидетельствует о глубоких изменениях механизмов не только симпатической, но и парасимпатической регуляции функций сердца. При этом характер циркадных изменений на ранней симптомной стадии отличается от таковых на досимптомной стадии. Так, на ранней симптомной стадии статистически значимое снижение LF на 35—59% (p<0,01) происходит не только ночью (0—4 ч), но также ранним утром (6—8 ч), днем (14—16 ч) и вечером (18—20 ч). Кроме того, в отличие от досимптомной стадии на ранней симптомной стадии HF остается значительно ниже контрольного уровня в течение большей части суток. Наиболее высокий симпатовагальный индекс, отражающий преобладание симпатических влияний над парасимпатическими, обнаружен вечером и ночью (с 22 до 2 ч). Это хорошо согласуется с результатами клинических исследований, которые показали, что у длительно не леченных пациентов с БП наиболее выраженная дисфункция вегетативной регуляции ССС проявляется в ночное время [26]. Обращает на себя внимание, что циркадные изменения вегетативной регуляции сердца на ранней симптомной стадии сопровождаются снижением общей мощности спектра не только ночью и ранним утром (00—08 ч), но также днем и ранним вечером (14—20 ч).

Таким образом, на ранней симптомной стадии БП в отличие от досимптомной происходит сочетание симпатической и парасимпатической дисфункций вегетативной регуляции сердца, которые сопровождаются смещением симпатовагального баланса (LF/HF) в сторону увеличения симпатических влияний на сердце днем (12 ч), поздним вечером и ночью (с 22 до 2 ч). Выявленная дезорганизация механизмов вегетативной регуляции ритма сердца отражает усугубление кардиальной патологии. Подтверждением служат не только снижение ТР, но и значительное увеличение в течение суток интервалов Q—T и Q—Tc — предикторов угрожающих жизни аритмий и ВСС.

Полученные данные согласуются с результатами исследований, проведенных нами ранее [27]. Анализ среднесуточных значений ВРС показал, что дисбаланс вегетативной регуляции сердца и риск развития фатальных желудочковых аритмий возникают не только при ранних симптомных, но и досимптомных изменениях дофаминергических нейронов нигростриарной системы.

Повышение активности дофаминергической системы с помощью предшественника синтеза дофамина (L-ДОФА) эффективно восстанавливает структуру ВРС лишь при досимптомной стадии дегенерации дофаминергических нейронов нигростриарной системы. При этом амплитуда сегмента ST, регистрируемая в течение суток, позволила исключить преходящие ишемические повреждения, а отсутствие изменений длительности интервалов P—R, комплексов QRS и зубца Р свидетельствует о нормальной проводимости в предсердиях и желудочках на обеих стадиях Б.П. Однако снижение ВРС на ранней симптомной стадии свидетельствует об увеличении напряжения регуляторных систем и снижении их функциональных возможностей.

Полученные результаты согласуются с клиническими данными о нарушениях ВРС при ранних проявлениях экстрапирамидных расстройств [25, 28, 29]. Одна из причин такого нарушения может быть обусловлена дофаминергической дисфункцией высших вегетативных центров гипоталамуса, возникающих при БП [3—5]. Этого нельзя исключить и при индуцированной МФТП модели нигростриарной дофаминергической недостаточности.

Кроме того, анализ данных о прямом влиянии нейротоксина на симпатическую иннервацию сердца при индуцированной МФТП модели БП свидетельствует, что только высокие дозы препарата (53,8 мг/кг) [30] снижают ответ миоцитов на норадреналин и его содержание в сердце [31, 32]. Меньшие дозы МФТП (10 мг/кг) не изменяют уровень норадреналина и дофамина в сердце и надпочечниках [33].

Поскольку дофамин является одним из модуляторов циркадных ритмов в ЦНС [34—36], уровень его снижения при прогрессирующей БП может по-разному влиять на механизмы вегетативной регуляции кардиальных функций в разное время суток. В наших исследованиях этим может быть обусловлен разный характер циркадных изменений ВРС на досимптомной и ранней симптомной стадиях Б.П. Неоднозначный характер суточных изменений состояния ССС у больных БП, обнаруженный разными авторами, может быть связан с тем, что они исследовали разные стадии прогрессирующей БП, поскольку у пациентов сложно объективно оценить уровень дегенерации дофаминергических нейронов нигростриарной системы.

Таким образом, анализ полученных результатов свидетельствует о разном характере циркадных изменений структуры ритма сердца на досимптомной и ранней симптомной стадиях дегенерации дофаминергических нейронов нигростриарной системы. Это необходимо учитывать при разработке терапевтических мероприятий, направленных на предупреждение и лечение сопутствующей кардиальной патологии, усугубляющей неврологические нарушения при Б.П. Исследования показали, что на досимптомной стадии наиболее выраженные изменения вегетативной регуляции сердца проявляются ночью. Повышение в это время парасимпатического тонуса отражает компенсаторные механизмы, которые предупреждают изменения общей мощности спектра, однако они не способны предотвратить высокий риск возникновения угрожающих жизни аритмий, о чем свидетельствует увеличение в ночное время количества интервалов Q—Tc и Tpeak Tend. Ранняя симптомная стадия БП приводит к смещению вегетативного баланса в сторону увеличения симпатических влияний на сердце и выраженного нарушения структуры его ритма, которые продолжаются большую часть суток. Возникающие в это время глубокие изменения механизмов не только симпатической, но и парасимпатической регуляции сердца приводят к длительному снижению в течение суток общей мощности спектра, отражающего снижение адаптационных возможностей ССС, а также увеличению интервалов Q—T, Q—Tc и Tpeak Tend, являющихся предикторами угрожающих жизни аритмий — одной из основных причин ВСС [6].

В итоге следует заключить, что БП предопределяет циркадные осложнения вегетативной регуляции сердца и возникновение угрожающих жизни аритмий как при досимптомной, так и на ранней симптомной стадиях, причем уровень дегенерации дофаминергических нейронов в каждой из этих стадий по-разному влияет на циркадные механизмы нарушения кардиальных функций. Полученные результаты расширяют представления о патогенезе кардиальных расстройств при БП.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: mamalyga_49@mail.ru