Inotróp, kronotróp és dromotróp hatások paraszimpatikus ganglionok közvetítésével a kutyaszívben

különböző vagális idegrostok irányítják a szívet a szív falában lévő ganglionsejteken keresztül. A sinus nodus pacemaker aktivitását biztosító paraszimpatikus ganglionsejtek csaknem mindegyike a jobb tüdővénák fölötti zsírszövetben (SA zsírpárna), az atrioventricularis (AV) ingerületvezetést biztosító sejtek pedig a vena cava inferior és a bal pitvar találkozásánál lévő zsírszövetben (AV zsírpárna) találhatóak (1, 7-9, 19,20). A szinuszfrekvenciát irányító paraszimpatikus idegi elemek szintén az emberi szív jobb tüdővénák fölötti zsírszövetben találhatók (3). A pitvari összehúzódási erőt irányító klaszteres paraszimpatikus ganglionsejteket azonban még nem azonosították az emlősszívben, bár az SA zsírpárnán lévő paraszimpatikus neurális elemek stimulálása növeli a spontán szinuszciklus hosszát (SCL) és részben csökkenti a pitvari összehúzódási erőt a kutyaszívben (9). Nemrégiben Chiou és munkatársai (4) arról számoltak be, hogy a medialis superior vena cava és az aorta gyökere között elhelyezkedő zsírpárnában (SVC-Ao zsírpárna) ganglionsejtek vannak, és hogy az SVC-Ao zsírpárna rádiófrekvenciás katéteres ablációja a kutya jobb és bal pitvarában a vagus által indukált effektív refrakter periódus (ERP) rövidülés teljes vagális denervációjához vagy csillapításához vezetett. A kutyában azonban számos autonóm idegrost áthalad az SVC-Ao zsírpárnán és annak környékén (17, 21, 22). Jelen tanulmányban ezért azt vizsgáltuk, hogy az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek szelektíven és teljes mértékben szabályozzák-e a jobb pitvari kontraktilis és elektromos válaszokat a vagus idegek aktiválására érzéstelenített kutyában. E cél elérése érdekében megvizsgáltuk egy ganglionális nikotinreceptor-blokkoló, trimetafán és egy nátriumcsatorna-blokkoló, lidokain helyi injekciójának hatását az SVC-Ao zsírpárnába a jobb pitvari nyomás első deriváltjára (RA dP/d t), az SCL-re és az AV-vezetési időre (AVCT) paraszimpatikus idegstimulációra adott válaszként. Elektromosan stimuláltuk a nyaki vagus idegek mindkét oldalát, a szinuszsebességgel kapcsolatos paraszimpatikus idegelemeket az SA zsírpárnában, vagy az AV vezetéssel kapcsolatos paraszimpatikus idegelemeket az AV zsírpárnában külön-külön (8,9).

Előkészítés.

Az állatkísérleteinket a Shinshu University School of Medicine Animal Studies Committee hagyta jóvá. Harmincegy, 10-23 kg súlyú korcs kutyát altattunk pentobarbitál-nátriummal (30 mg/kg iv.), és kiegészítő adagokat adtunk a stabil altatás fenntartása érdekében. Tracheális kanült helyeztek be, és megkezdték az intermittáló pozitív nyomású lélegeztetést. A mellkast a negyedik bordaközi résnél keresztirányban megnyitották. Az idegi vezetés blokkolása érdekében mindkét nyaki vagusideget szorosan lekötöttük és összenyomtuk a nyaknál, és mindkét ganglion stellatus-t szoros ligatúrával összenyomtuk az ansa subclaviae-vel való találkozásuknál. Ezek a manőverek szinte az összes tónusos idegi aktivitást eltávolítják a szív felé (10).

A jobb pitvar és kamra elektromos aktivitásának rögzítéséhez két bipoláris elektródát helyeztek el a jobb pitvari függelék epikardiális felszínének alján, illetve a jobb kamra epikardiális felszínén. A spontán SCL-t és az AVCT-t megmértük és megjelenítettük egy hőíró rectigráfon (WT 685T modell; Nihon Kohden, Tokió, Japán). A jobb pitvari nyomást katéteres nyomásmérővel (TCP2 modell, Nihon Kohden) mértük, amelyet a jobb pitvari üreg közepébe vezettünk be a jobb nyaki vénán keresztül. A jobb pitvari nyomást és az RAdP/d t értéket a rectigráfon rögzítették. A szisztémás artériás nyomást szintén a jobb combartérián keresztül mértük.

Az intrakardialis paraszimpatikus neurális elemek stimulálására két bipoláris ezüst elektródát használtunk, 2 mm elektródák közötti távolságban. Az egyiket a jobb oldali tüdővénák (8, 19) találkozásának jobb pitvari oldala fölötti zsírszövetre helyezték; az intracardialis paraszimpatikus neurális elemek ezen elektromos stimulációját az SA-csomóponti régióra SAPS-nek nevezzük. Egy másik a vena cava inferior és a bal pitvar találkozásánál lévő zsírszövetre került; az AV-csomó régió intrakardialis idegi elemeinek elektromos stimulációját AVPS-nek nevezzük. Mindkét elektródához egy elektromos stimulátor (modell SEN 7103, Nihon Kohden) volt csatlakoztatva. Az ingerlés a pacemaker-sejtek és a szívizomsejtek aktiválásához küszöbérték alatti volt, amikor a paraszimpatikus idegstimulációhoz meglehetősen szűk stimulációs impulzusidőt (0,01-0,06 ms) használtunk (8). A szívhez vezető extracardiális paraszimpatikus efferens idegek ingerléséhez két finom réz tűelektródát helyeztek be minden egyes nyaki vagus idegbe a nyaknál; az ilyen elektromos ingerlést nyaki vagus komplexnek (CVS) nevezzük. A kísérlet előtt önkényesen meghatároztuk az impulzus időtartamát és az ingerlés frekvenciáját (SAPS és AVPS, 0,01-0,06 ms és 10-30 Hz; CVS, 0,01-0,04 ms és 5-20 Hz), hogy az SCL-t 300 ms-al növeljük és az AVCT-t 30 ms-al meghosszabbítsuk. Az ingerlés feszültségamplitúdója 10 V volt.

Protokollok.

Két kísérletsorozatot végeztünk. Az első sorozatban, hogy meghatározzuk az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek szerepét a szívválaszokban, megvizsgáltuk a trimetafán (n = 8), egy nikotinos ganglionreceptor-antagonista, vagy lidokain (n = 6), egy nátriumcsatorna-blokkoló helyi injekciójának hatását az SVC-Ao zsírpárnába a CVS-re adott inotrop, kronotrop és dromotrop válaszokra az altatott kutyákban. A trimetafánt 0,3 mg dózisban 0,2 ml sóoldatban, a lidokaint pedig 3,0 mg dózisban 0,2 ml sóoldatban fecskendeztük be. A trimetafán vagy lidokain használt dózisai nem befolyásolták szignifikánsan az SCL-t, az AVCT-t és a pitvari kontraktilitást. A blokkoló közvetlen szívre gyakorolt hatását a gyógyszer beadása után 3 perccel határoztuk meg, majd a gyógyszer hatását a CVS-re adott szívreakciókra a 30 másodperces stimuláció végén.

A második sorozatban az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek és a SAPS locusban lévő sejtek eltérő szerepének meghatározása érdekében vizsgáltuk a trimetafán helyi injekciójának hatását 0 dózisban.3 mg (n = 8) vagy lidokain 3,0 mg-os dózisban (n = 5) 0,2 ml sóoldatban a SAPS locusba a CVS-re, SAPS-re vagy AVPS-re adott inotrop, kronotrop és dromotrop válaszokra. Ezenkívül négy altatott állatban megvizsgáltuk a trimetafánnak az SVC-Ao zsírpárnába történő helyi injekciójának, majd a trimetafánnak a SAPS locusba történő injekciójának hatását a CVS-re vagy SAPS-re adott inotrop és kronotrop válaszokra. Az egyes ingerlések között legalább 1 perces szüneteket tartottunk, hogy elegendő regenerációs időt biztosítsunk.

Drogok.

A kísérletekben használt gyógyszerek a trimetafán-kamszilát (Nippon Rosch, Tokió, Japán) és lidokain-hidroklorid (Fujisawa, Osaka, Japán) voltak.

Statisztikai elemzés.

Minden adat átlag ± SE. Az adatok többszörös összehasonlításainak statisztikai elemzéséhez ANOVA-t használtunk a Bonferroni-teszttel. A két csoport közötti összehasonlításhoz a Student’s t -próbát használtuk paried adatokra. A 0,05-nél kisebb P-értékeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük.

Eredmények

Az SVC-Ao zsírpárnába injektált trimetafán vagy lidokain hatása.

Az SVC-Ao zsírpárnába adott trimetafánnal vagy lidokainnal történő kezelés előtt meghatároztuk a pitvari összehúzódási erőt, a spontán SCL-t és az AVCT-t a CVS mindkét oldalának stimulációjára adott válaszreakciókban, a sebességgel kapcsolatos paraszimpatikus neurális elemek stimulálása az SA csomóponti régióra az SA zsírpárnán (SAPS), vagy az AV vezetéssel kapcsolatos paraszimpatikus neurális elemek stimulálása az AV csomóponti régióra az AV zsírpárnán (AVPS), amint az az ábrán látható.1. A CVS csökkentette a jobb pitvari nyomást és az RA dP/d t-t, növelte az SCL-t és meghosszabbította az AVCT-t (1A. ábra). Az RA dP/d t-t a pitvari kontraktilis erő indikátoraként használtuk. Másrészt a SAPS növelte az SCL-t a pitvari nyomásválaszok csökkenésével, de nem hosszabbította meg az AVCT-t (1B. ábra), az AVPS pedig meghosszabbította az AVCT-t az SCL és a pitvari nyomásválaszok változása nélkül (1C. ábra). Az összesített adatokat az 1. táblázat tartalmazza.

Az SVC-Ao zsírpárna paraszimpatikus ganglionsejtjeinek a szívválaszok szabályozásának meghatározásához ezután megvizsgáltuk az SVC-Ao zsírpárnába injektált trimetafán hatását a jobb pitvari kontraktilis erő, az SCL és az AV-vezetés változásaira a CVS-re adott válaszként. Három perccel a trimetafán SVC-Ao zsírpárnába történő lokális injekciózása után az altatott kutya bazális szívfrekvenciája és artériás vérnyomása nem változott jelentősen a gyógyszer előtti kontrollszintekhez képest.

A trimetafán lokális injekciózása 0. dózisban.3 mg 0,2 ml sóoldatban az SVC-Ao zsírpárnába hasonlóan mérsékelte az RA dP/d t csökkenését, az SCL növekedését és az AVCT meghosszabbodását CVS-re adott válaszként 37,4 ± 4,7%-kal, 34,3 ± 5,4%-kal és 33,1 ± 6,5%-kal a megfelelő kontrollszinthez (100%) képest nyolc kísérletben (2. ábra). Az SVC-Ao zsírpárnába injektált 0,2 ml sóoldat nem befolyásolta a szívreakciókat és az artériás vérnyomást.

Az SVC-Ao zsírpárnán áthaladó idegrostok, valamint a ganglionális nikotinreceptor által közvetített hatás gátlása érdekében vizsgáltuk az SVC-Ao zsírpárnába injektált lidokain hatását a CVS-re adott szívválaszokra. A lidokain 3,0 mg-os lokális injekciója hat kísérletben 83,1 ± 2,4%-kal, 89,0 ± 2,2%-kal és 53,2 ± 13,1%-kal csökkentette az RA dP/d t csökkenését, az SCL növekedését és az AVCT meghosszabbodását CVS-re adott válaszként a megfelelő kontrollszinthez (100%) képest (3. ábra). Három perccel a lidokain-kezelés után a bazális szívfrekvencia és az artériás vérnyomás nem változott jelentősen a gyógyszer előtti kontrollszintekhez képest.

A SAPS-lokuszba injektált trimetafán vagy lidokain hatása.

Az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek és a SAPS locus funkcionális szerepe közötti kapcsolat vizsgálatára megvizsgáltuk a SAPS locusba injektált trimethaphan hatását a jobb pitvari kontraktilis erő, az SCL és az AVCT változásaira CVS, SAPS vagy AVPS hatására. A trimetafán helyi injekciója a SAPS locusba 98,0 ± 1,0%-kal és 95,8 ± 2 %-kal elnyomta a SAPS-re adott negatív kronotrop és inotrop válaszokat.3%-kal csökkentette a megfelelő kontrollszinthez képest (100%), és 86,0 ± 3,5%-kal elnyomta a CVS-re adott negatív kronotrop választ is (4. ábra). A SAPS-lokuszba injektált trimetafán azonban részben, 42,4 ± 3,5%-kal mérsékelte a CVS-re adott negatív inotróp választ. A CVS-re és az AVPS-re adott dromotrop válaszokat nem befolyásolta a SAPS-lokuszba injektált trimetafán.

A SAPS-lokuszba injektált lidokain hatását is vizsgáltuk a CVS-re, SAPS-re vagy AVPS-re adott szívválaszokra (5. ábra). A lidokain 3,0 mg-os dózisban, 0,2 ml sóoldat térfogatban történő helyi injekciózása a SAPS locusba megszüntette a SAPS-re és a CVS-re adott negatív kronotropikus válaszokat és a SAPS-re adott negatív inotropikus választ. A Lidocain a CVS-re adott negatív inotrop választ részben 56,0 ± 6,7%-kal mérsékelte a megfelelő kontrollszinthez képest (100%). A lidokainnak a CVS-re és a SAPS-re adott szívválaszokra gyakorolt hatásai hasonlóak voltak a SAPS-lokuszba injektált trimetafán hatásaihoz (4. és 5. ábra). A lidokain nem befolyásolta az egyes paraszimpatikus ingerekre adott dromotrop válaszokat.

Kiegészítésképpen megvizsgáltuk a trimetafán hatását a CVS-re vagy SAPS-re adott szívválaszokra, amikor a trimetafánt az SVC-Ao zsírpárnába injektáltuk, majd a SAPS locusba adtuk be négy altatott kutyában (6. ábra). A trimetafán helyi injekciója az SVC-Ao zsírpárnába 29,9 ± 6,4%-kal, illetve 35,6 ± 9,3%-kal csökkentette a CVS-re adott negatív inotrop (6A. ábra) és kronotrop (6B. ábra) válaszokat a kontrollszinthez (100%) képest. Az SVC-Ao zsírpárnába adott trimetafán injekciót követően a trimetafán injekció beadása a SAPS lokuszba tovább csökkentette a CVS-re adott negatív inotróp választ 49,9 ± 2,4%-kal a gyógyszer előtti kontroll szinthez képest, és 91,8 ± 2,0%-kal elnyomta a CVS-re adott negatív kronotróp válasz maradékát. A SAPS-re adott negatív inotrop (6C. ábra) és kronotrop (6D. ábra) válaszokat enyhén, de nem szignifikánsan csillapította a trimetafán SVC-Ao zsírpárnába történő beadása, és elnyomta a trimetafán SAPS-lokuszba történő következő beadása. A CVS-re vagy SAPS-re adott negatív szívválaszok SVC-Ao zsírpárnába és SAPS-lokuszba injektált trimetafán általi gátlása nem volt additív a trimetafán-kezelés által önmagában okozott gátláshoz képest.

Megbeszélés

A SAPS locus és az AVPS locus paraszimpatikus ganglionsejtjei szelektíven szabályozzák a pitvari pacemaker-aktivitást, illetve az AV-vezetést a kutyaszívben (5, 7). Mivel a SAPS negatív kronotróp és inotróp hatást okozott, és ebben a vizsgálatban hexametomiummal (7) vagy trimetafánnal történő kezeléssel blokkolták, a ganglionikus sejteket valószínűleg nem közvetlenül az inger aktiválta, hanem a preganglionikus rostokat. Miyazaki és munkatársai (13) kimutatták, hogy 1) a szívben a vagális neuronális transzmissziót könnyen gátolta akár hexametónium, egy ganglionális blokkoló, akár tetrodotoxin, egy axonális blokkoló, és 2) a szimpatikus neurotranszmissziót a tetrodotoxin blokkolta, de a hexametónium nem. Jelen vizsgálatban kimutattuk, hogy a trimetafán, egy ganglionális blokkoló, könnyen blokkolta a SAPS által kiváltott negatív kronotrop és inotrop hatásokat, megerősítve a Miyazaki és munkatársai (13) által kimutatott eredményeket. A pitvari refrakter periódus paraszimpatikus aktiváció általi rövidülésének gátlására Chiou és munkatársai (4) epikardiális rádiófrekvenciás katéter ablációt alkalmaztak az SVC-Ao zsírpárnán kutyaszívben. Eredményeik alapján úgy gondolták, hogy az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus idegi elemek a vagusrostok fejállomásai mindkét pitvarba, valamint a sinus- és AV-csomókhoz a kutyában. Vizsgálták a pitvari refrakter periódus változásait a zsírpárnákban, de nem vizsgálták a szív egyéb válaszait, bár a kutya SVC-Ao zsírpárnájában paraszimpatikus ganglionsejtek vannak. 1992-ben Mick és munkatársai (12) arról számoltak be, hogy a kutyaszívben az SVC-Ao zsírpárnával szomszédos hátsó pitvari helyen (PAFP, posterior atrial fat pad) létezik egy másik, a sinusfunkciót szabályozó zsírpárna. A PAFP azonban anatómiai elhelyezkedését tekintve nem azonos a Chiou és munkatársai (4) által közölt SVC-Ao zsírpárnával, mivel az SVC-Ao zsírpárna a mediális SVC és az aorta gyökér között, a jobb tüdőartéria felett helyezkedik el, a PAFP pedig a hátsó pitvari oldalon található. Jelen tanulmányban először bizonyítottuk, hogy az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek részben és nem szelektíven szabályozzák a jobb pitvari kontraktilis erőt, a sinuscsomó aktivitását és az AV-vezetést a kutyaszívben. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az SVC-Ao zsírpárna paraszimpatikus ganglionsejtjei funkcionálisan különböznek a SAPS locus és az AVPS locus sejtjeitől. A paraszimpatikus ganglionsejtek a SAPS locusban és az AVPS locusban szelektíven szabályozzák a kronotrop és a dromotrop aktivitást. Másrészt az SVC-Ao zsírpárnában lévők bizonyos mértékben befolyásolják az inotróp, kronotróp és dromotróp aktivitást.

A sinuscsomó pacemaker aktivitásának ellenőrzése.

A lidokain vagy trimetafán alkalmazásának hatása a SAPS locusba vagy az SVC-Ao zsírpárnába (ábrák. 2-5) arra utal, hogy1) a negatív kronotróp hatást kiváltó szinte valamennyi paraszimpatikus idegrost áthalad az SVC-Ao zsírpárnán,2) megváltoztatják a ganglionikus neurotranszmissziót a kutyaszív paraszimpatikus ganglionsejtjeinél, és 3) a nyaki idegrostok egy része megváltoztatja a szinapszisokat az SVC-Ao zsírpárnában és/vagy a SAPS locusban a kutyaszívben.

A pitvari kontraktilis erő szabályozása.

A jobb pitvar a-hullámnyomását és annak első deriváltját vizsgáltuk, mint a jobb pitvari szívizom kontraktilitásának mutatóját kutyaszívben. Az a-hullámnyomás első deriváltja a jobb pitvari izmok összehúzódásának összegét tükrözi, amely a jobb pitvaron belüli üreget alkotja, bár az a-hullámnyomást befolyásolja a tricuspidalis billentyűk záródásának időzítése és más tényezők, például, a vénás visszatérés mint előterhelés, és a jobb kamrai nyomás mint utóterhelés (16).

A jelen tanulmányban megerősítettük, hogy a kutyaszívben a CVS mindkét oldaláról a SAPS locusban lévő paraszimpatikus ganglionsejtek részben szabályozzák a jobb pitvari szívizom kontraktilitását (9). Továbbá, az SVC-Ao zsírpárnába injektált lidokain elnyomta a CVS-re adott negatív inotrop választ (3. ábra), és az SVC-Ao zsírpárnába önmagában, valamint az SVC-Ao zsírpárnába és a SAPS locusba injektált trimetafán szintén részben mérsékelte a CVS-re adott inotrop választ (2. és 6. ábra). Ezek az eredmények tehát arra utalnak, hogy a jobb pitvari kontraktilitást irányító paraszimpatikus ganglionsejtek fele a SAPS locusban és az SVC-Ao zsírpárnában található, és lehet, hogy nincs szelektív klaszter az intrakardialis paraszimpatikus ganglionok között a pitvari kontraktilis erő irányítására a kutyaszívben. A kutyaszívben számos ganglionsejt-klaszter található (2,24), de az AVPS vagy az AV zsírpárnán lévő ganglionsejt-klaszterek stimulálása nem befolyásolta a jobb pitvari kontraktilitást altatott kutyában (14). A vagus stimulációra adott szívválaszokat intrakardialis és extracardialis idegi szabályozás is szabályozza a kutyaszívben (11). Így a pitvari kontraktilis erő paraszimpatikus ganglionok általi szabályozásához további vizsgálatokra van szükség a szívben vagy extra-cardialis helyeken található maradék paraszimpatikus ganglionsejtek meghatározására.

A jelen vizsgálatban az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek szelektív szabályozására összpontosítottunk a pitvari kontraktilis erőre. Így nem vizsgáltuk pontosan az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek és az AVPS locusban lévő sejtek közötti kapcsolatot. Jelen eredmények és korábbi beszámolók (7, 18) alapján azonban feltételezhetjük, hogy a paraszimpatikus idegek aktivációjára adott dromotrop válasz kontrollja hasonlóan érinti mind az SVC-Ao zsírpárnát, mind az SAPS locust.

A kutyaszívben három funkcionális paraszimpatikus ganglioncsoport van: az SA zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek a pacemaker-aktivitásért, az AV zsírpárnában lévők az AV-vezetésért (1, 8, 19), valamint az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek a pacemaker-aktivitásért, a pitvari kontraktilitásért és a jelen vizsgálatban bemutatott AV-vezetésért. Az SA zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionok a pitvari frekvencia szabályozójaként, az AV zsírpárnában lévő ganglionok pedig az AV-vezetés szabályozójaként működnek. Megvizsgáltuk, hogy ezek a paraszimpatikus ganglionok a preszinaptikus helyen vagy a szívben szabályozzák-e a megfelelő szívfunkciókat (6-9, 14, 23). Az SA zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek egy része csak részben szabályozza a pitvari összehúzódási erőt és a refrakter periódust (9, 23). Másrészt Chiou és munkatársai (4) úgy gondolták, hogy az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus idegelemek, beleértve a paraszimpatikus ganglionokat is, a kutya mindkét pitvarba, valamint az SA- és AV-csomópontba irányuló vagusrostok fejállomásai. Jelen tanulmányban azonban bemutattuk, hogy az SVC-Ao zsírpárnában lévő paraszimpatikus ganglionsejtek nem feltétlenül a jobb pitvarba és a sinus- és AV-csomókhoz vezető vagális rostok fejállomása a kutyában. A pitvari pacemaker-aktivitás, a pitvari kontraktilitás és az AV-vezetés általános modulátoraként működhetnek a kutyaszívben. Ez a modulátor egyensúlyt teremthet a pacemaker-aktivitás és az AV-vezetés között a teljes szívverés érdekében, ahogyan azt korábban javasolták (15).

FOOTNOTES

• Újranyomtatási kérelmek és levelezés címe: S. Chiba, Department of Pharmacology, Shinshu University School of Medicine, Matsumoto 390-8621, Japán.

• A cikk publikálásának költségeit részben a lapköltségek befizetésével fedeztük. A cikket ezért a 18 U.S.C. Section 1734 értelmében kizárólag ennek a ténynek a jelzésére kell ezúton “reklám” megjelöléssel ellátni.