Inotrope, chronotrope, en dromotrope effecten gemedieerd via parasympathische ganglia in het hondenhart

verschillende vagale zenuwvezels besturen het hart via ganglioncellen in de wanden van het hart. Bijna alle parasympathische ganglioncellen voor de sinusknoop-pacemakeractiviteit bevinden zich in het vetweefsel boven de rechterlongaders (SA-vetweefsel), en die voor de atrioventriculaire (AV) geleiding in het vetweefsel op de overgang van de vena cava inferior en de linkerboezem (AV-vetweefsel) (1, 7-9, 19,20). De parasympathische neurale elementen die de sinusfrequentie controleren, bevinden zich ook in het vetweefsel boven de rechterlongaders van het menselijk hart (3). Echter, geclusterde parasympathische ganglion cellen controle atriale contractiekracht zijn nog niet geïdentificeerd in het zoogdierenhart, hoewel stimulatie van de parasympathische neurale elementen op de SA vetkussen verhoogt spontane sinus cyclus lengte (SCL) en vermindert gedeeltelijk de atriale contractiekracht in het hondenhart (9). Onlangs hebben Chiou et al. (4) gemeld dat er ganglioncellen zijn in het vetkussen gelegen tussen de mediale superieure vena cava en aortawortel (SVC-Ao vetkussen) en dat radiofrequente katheterablatie aan het SVC-Ao vetkussen leidde tot volledige vagale denervatie of verzwakking van vagaal geïnduceerde effectieve refractaire periode (ERP) verkorting van de rechter en linker atria van de hond. Echter, veel autonome zenuwvezels passeren door en rond het SVC-Ao vetkussen bij de hond (17, 21,22). In de huidige studie hebben we daarom onderzocht of de parasympathische ganglioncellen in de SVC-Ao vetkussen selectief en volledig de rechter atriale contractiele en elektrische reacties op de activering van de nervus vagus bij de verdoofde hond te controleren. Om dit doel te bereiken, bestudeerden we de effecten van de topische injectie van een ganglion nicotinische receptor blokker, trimethaphan, en een natriumkanaal blokker, lidocaïne, in de SVC-Ao vetkussen op de eerste afgeleide van de rechter atriale druk (RA dP / d t), SCL, en AV geleidingstijd (AVCT) in reactie op parasympathische zenuwstimulatie. We elektrisch gestimuleerd beide zijden van cervicale nervus vagus, sinus tarief-gerelateerde parasympathische neurale elementen in de SA vetkussen, of AV geleiding-gerelateerde parasympathische neurale elementen in de AV vetkussen afzonderlijk (8,9).

Preparation.

Onze dierproeven werden goedgekeurd door de Shinshu University School of Medicine Animal Studies Committee. Eenendertig bastaardhonden, met een gewicht van 10-23 kg, werden verdoofd met pentobarbital natrium (30 mg / kg iv), en aanvullende doses werden gegeven om de anesthesie stabiel te houden. Een tracheale canule werd ingebracht, en intermitterende positieve-druk beademing werd gestart. De borstkas werd overdwars geopend bij de vierde intercostale ruimte. Om de neurale geleiding te blokkeren, werden beide cervicale nervus vagus strak afgebonden en bij de hals platgedrukt, en werden beide ganglia stellate platgedrukt met een strakke ligatuur bij hun knooppunten met de ansa subclaviae. Deze manoeuvres te verwijderen bijna alle tonische neurale activiteit naar het hart (10).

Om de elektrische activiteit van het rechteratrium en ventrikel registreren, werden twee bipolaire elektroden geplaatst op de basis van het epicardiale oppervlak van de rechter atrium appendage en op het epicardiale oppervlak van de rechter ventrikel, respectievelijk. De spontane SCL en AVCT werden gemeten en weergegeven op een thermowriting rectigraph (model WT 685T; Nihon Kohden, Tokyo, Japan). De rechter atriale druk werd gemeten door een katheter-tip druk transducer (model TCP2, Nihon Kohden) die werd ingebracht in het midden van de rechter atriumholte via de rechter jugulaire ader. Rechter atriale druk en RAdP / d t werden opgenomen op de rectigraaf. Systemische arteriële druk werd ook gemeten via de rechter femorale arterie.

Twee bipolaire zilveren elektroden, op een 2-mm inter-elektrode afstand, werden gebruikt om de intracardiale parasympatische neurale elementen te stimuleren. Een werd geplaatst op het vetweefsel overlying de rechter atriale zijde van het knooppunt van de rechter longaders (8, 19); wij verwijzen naar deze elektrische stimulatie van de intracardiale parasympatische neurale elementen naar de SA nodale regio als SAPS. Een andere werd geplaatst op het vetweefsel op het kruispunt van de inferieure vena cava en linker atrium; we verwijzen naar deze elektrische stimulatie van de intracardiale neurale elementen naar de AV nodale regio als AVPS. Beide elektroden werden aangesloten een elektrische stimulator (model SEN 7103, Nihon Kohden). Stimulatie was subdrempel voor activering van pacemaker cellen en hartspiercellen wanneer een vrij smalle stimulatie pulsduur (0,01-0,06 ms) voor parasympathische zenuwstimulatie werd gebruikt (8). Om extracardiale parasympathische efferente zenuwen naar het hart te stimuleren, werden twee fijne koperen naald elektroden ingebracht in elke cervicale nervus vagus in de nek, we verwijzen naar dergelijke elektrische stimulatie als de cervicale vagale complex (CVS). Voor het experiment bepaalden we willekeurig de pulsduur en een frequentie van de stimulatie (SAPS en AVPS, 0.01-0.06 ms en 10-30 Hz; CVS, 0.01-0.04 ms en 5-20 Hz) om de SCL te verhogen met 300 ms en de AVCT te verlengen met 30 ms. De spanning amplitude van de stimulatie was 10 V.

Protocollen.

We voerden twee series van experimenten. In de eerste serie, om de rol van de parasympathische ganglioncellen in de SVC-Ao vetkussen op de cardiale responsen te bepalen, onderzochten we de effecten van topische injectie van trimethaphan (n = 8), een nicotine ganglion receptor antagonist, of lidocaïne (n = 6), een natriumkanaal blokker, in de SVC-Ao vetkussen op de inotrope, chronotrope, en dromotrope responsen op CVS in de verdoofde honden. Trimethaphan werd geïnjecteerd in een dosis van 0,3 mg in een volume van 0,2 ml zoutoplossing, en lidocaïne werd geïnjecteerd in een dosis van 3,0 mg in een volume van 0,2 ml zoutoplossing. Gebruikte doses trimethaphan of lidocaïne hadden geen significante invloed op de SCL, de AVCT, en de atriale contractiliteit. Directe cardiale effecten van een blokker werden bepaald 3 min na de toediening van het geneesmiddel, en vervolgens werden de drugseffecten op de cardiale responsen op CVS bepaald aan het einde van een 30-s stimulatie.

In de tweede serie, om de verschillende rollen tussen de parasympatische ganglioncellen in het SVC-Ao vetkussen en die in de SAPS locus te bepalen, bestudeerden we de effecten van topische injectie van trimethaphan in een dosis van 0.3 mg (n = 8) of lidocaïne in een dosis van 3,0 mg (n = 5) in een volume van 0,2 ml zoutoplossing in de SAPS locus op de inotrope, chronotrope, en dromotrope reacties op CVS, SAPS, of AVPS. Bovendien bestudeerden we de effecten van plaatselijke injectie van trimethaphan in het SVC-Ao vetkussen gevolgd door injectie van trimethaphan in de SAPS locus op de inotropische en chronotropische reacties op CVS of SAPS bij vier verdoofde dieren. Elke stimulatie werd gescheiden door intervallen van 1 min of meer om een voldoende hersteltijd mogelijk te maken.

Drugs.

Drugs gebruikt in de experimenten waren trimethaphan camsylaat (Nippon Rosch, Tokyo, Japan) en lidocaïne hydrochloride (Fujisawa, Osaka, Japan).

Statistische analyse.

Alle gegevens zijn gemiddelden ± SE. ANOVA met de Bonferroni-test werd gebruikt voor de statistische analyse van meervoudige vergelijkingen van de gegevens. Student’s t -test voor paritaire gegevens werd gebruikt voor de vergelijking tussen de twee groepen. P waarden kleiner dan 0.05 werden als statistisch significant beschouwd.

RESULTATEN

Effecten van trimethaphan of lidocaïne geïnjecteerd in het SVC-Ao vetkussen.

Voor behandeling met trimethaphan of lidocaine in het SVC-Ao vetkussen, bepaalden we de atriale contractiekracht, de spontane SCL, en AVCT in responsen op stimulatie van beide zijden van CVS, stimulatie van de snelheidsgerelateerde parasympatische neurale elementen naar het SA-knoopgebied bij het SA-vetbed (SAPS), of stimulatie van de AV-geleidingsgerelateerde parasympatische neurale elementen naar het AV-knoopgebied bij het AV-vetbed (AVPS), zoals getoond in Fig.1. CVS verlaagde de rechter atriale druk en RA dP/d t, verhoogde SCL, en verlengde AVCT (Fig.1A). We gebruikten de RA dP/d t als een indicator van de atriale contractiekracht. Anderzijds verhoogde SAPS de SCL met een daling van de atriale drukresponsen maar verlengde de AVCT niet (Fig. 1B), en AVPS verlengde de AVCT zonder veranderingen in SCL en atriale drukresponsen (Fig. 1C). Samengevatte gegevens zijn te vinden in tabel 1.

Om te bepalen hoe de parasympathische ganglioncellen in het SVC-Ao fat pad de cardiale responsen controleren, bestudeerden we vervolgens de effecten van trimethaphan geïnjecteerd in het SVC-Ao fat pad op de veranderingen in de rechter atriale contractiekracht, SCL, en AV-geleiding als reactie op CVS. Drie minuten na de plaatselijke injectie van trimethaphan in het SVC-Ao vetkussen veranderden de basale hartslag en de arteriële bloeddruk van de verdoofde hond niet significant ten opzichte van de controle niveaus.

Topische injectie van trimethaphan in een dosis van 0..3 mg in een volume van 0,2 ml zoutoplossing in het SVC-Ao vetkussen verminderde op vergelijkbare wijze de afname in RA dP/d t, de toename in SCL, en de verlenging van AVCT in reactie op CVS met 37,4 ± 4,7%, 34,3 ± 5,4%, en 33,1 ± 6,5% van het respectieve controleniveau (100%) in acht experimenten (Fig. 2). De 0,2 ml zoutoplossing geïnjecteerd in het SVC-Ao vetkussen had geen invloed op de cardiale responsen en de arteriële bloeddruk.

Om de werking van de zenuwvezels die door de SVC-Ao vetkussen en de ganglionic nicotinic receptor gemedieerde actie te remmen, onderzochten we de effecten van lidocaïne geïnjecteerd in de SVC-Ao vetkussen op de cardiale reacties op CVS. Plaatselijke injectie van lidocaïne in een dosis van 3,0 mg onderdrukt dalingen in RA dP / d t, stijgingen in SCL, en de verlenging van AVCT in reactie op CVS met 83,1 ± 2,4%, 89,0 ± 2,2%, en 53,2 ± 13,1% van de respectieve controle-niveau (100%) in zes experimenten (Fig.3). Drie minuten na lidocaïne behandeling, basale hartslag en arteriële bloeddruk niet significant veranderd ten opzichte van de predrug control levels.

Effecten van trimethaphan of lidocaïne geïnjecteerd in de SAPS locus.

Om de relatie tussen de functionele rol van de parasympathische ganglioncellen in het SVC-Ao vetkussen en die van de SAPS locus te onderzoeken, bestudeerden we de effecten van trimethaphan geïnjecteerd in de SAPS locus op de veranderingen in rechter atriale contractiekracht, SCL, en AVCT als reactie op CVS, SAPS, of AVPS. Plaatselijke injectie van trimethaphan in de SAPS locus onderdrukte de negatieve chronotrope en inotrope reacties op SAPS met 98,0 ± 1,0% en 95,8 ± 2,0%.3% van het respectieve controleniveau (100%), en het onderdrukte ook de negatieve chronotrope respons op CVS met 86,0 ± 3,5% (Fig. 4). Trimethaphan geïnjecteerd in de SAPS locus verminderde echter de negatieve inotropische respons op CVS gedeeltelijk met 42,4 ± 3,5%. Dromotrope reacties op CVS en AVPS werden niet beïnvloed door trimethaphan geïnjecteerd in de SAPS locus.

We onderzochten ook de effecten van lidocaïne geïnjecteerd in de SAPS locus op de cardiale responsen op CVS, SAPS, of AVPS (Fig.5). Plaatselijke injectie van lidocaïne in een dosis van 3,0 mg in een volume van 0,2 ml zoutoplossing in de SAPS locus opgeheven de negatieve chronotrope reacties op SAPS en CVS en de negatieve inotrope reactie op SAPS. Lidocaïne verzwakte de negatieve inotropische respons op CVS gedeeltelijk met 56,0 ± 6,7% van het respectieve controleniveau (100%). Deze effecten van lidocaïne op de cardiale responsen op CVS en SAPS waren vergelijkbaar met die effecten van trimethaphan geïnjecteerd in de SAPS locus (Figs. 4 en 5). Lidocaïne had geen invloed op de dromotropische reacties op elke parasympathische stimulatie.

Bovendien onderzochten we de effecten van trimethaphan op de cardiale reacties op CVS of SAPS wanneer trimethaphan werd geïnjecteerd in de SVC-Ao vet pad gevolgd door injectie in de SAPS locus in vier verdoofde honden (Fig. 6). Plaatselijke injectie van trimethaphan in het SVC-Ao vetkussen verminderde de negatieve inotrope (Fig. 6A) en chronotrope (Fig.6B) reacties op CVS met respectievelijk 29,9 ± 6,4% en 35,6 ± 9,3% ten opzichte van het controleniveau (100%). De injectie van trimethaphan in de SAPS locus na de injectie van trimethaphan in het SVC-Ao vetkussen verminderde de negatieve inotropische respons op CVS verder met 49,9 ± 2,4% ten opzichte van het controle niveau (100%) en onderdrukte de resterende negatieve chronotropische respons op CVS met 91,8 ± 2,0%. De negatieve inotrope (fig. 6C) en chronotrope (fig. 6D) reacties op SAPS werden licht maar niet significant verzwakt door de injectie van trimethaphan in het SVC-Ao vetkussen en onderdrukt door de daaropvolgende injectie van trimethaphan in de SAPS locus. De remming door trimethaphan geïnjecteerd in het SVC-Ao vetkussen en de SAPS locus van de negatieve cardiale responsen op CVS of SAPS waren niet additief aan de remming door behandeling met trimethaphan alleen.

DISCUSSIE

Parasympatische ganglioncellen in de SAPS locus en AVPS locus controleren selectief de atriale pacemakeractiviteit en AV-geleiding, respectievelijk, in het hondenhart (5, 7). Aangezien de SAPS veroorzaakte een negatief chronotroop en inotroop effect en werd geblokkeerd door behandeling met hexamethomium (7) of met trimethaphan in deze studie, ganglion cellen misschien niet direct worden geactiveerd door de stimulus, maar eerder de preganglionic vezels waren. Miyazaki et al. (13) toonden aan dat 1) vagale neuronale transmissie in het hart gemakkelijk werd geremd door hexamethonium, een ganglionische blokker, of tetrodotoxine, een axonale blokker, en 2) sympatische neurotransmissie werd geblokkeerd door tetrodotoxine maar niet door hexamethonium. In de huidige studie toonden we aan dat trimethaphan, een ganglion blokker, gemakkelijk SAPS-geïnduceerde negatieve chronotrope en inotrope effecten blokkeerde, hetgeen de resultaten van Miyazaki e.a. (13) bevestigt. Om de verkorting van de atriale refractaire periode door parasympathische activatie te remmen, pasten Chiou et al. (4) epicardiale radiofrequente katheter ablatie toe op het SVC-Ao vetkussen in het hondenhart. Op grond van hun resultaten dachten zij dat de parasympathische neurale elementen in het SVC-Ao vetkussen het hoofdstation waren van vagale vezels naar beide atria en naar de sinus- en AV-knopen bij de hond. Zij onderzochten veranderingen in de atriale refractaire periode in de vetkussentjes, maar zij bestudeerden geen andere cardiale reacties, hoewel er parasympatische ganglioncellen zijn in het SVC-Ao vetkussentje van de hond. In 1992 meldden Mick et al. (12) dat een ander vetkussen dat de sinusfunctie controleert, bestaat aan de achterzijde van de atrium (PAFP, posterior atrial fat pad), grenzend aan het SVC-Ao vetkussen in het hondenhart. Echter, de PAFP is niet identiek met SVC-Ao vet pad dat Chiou et al. (4) gemeld, in anatomische locatie, omdat de SVC-Ao vet pad is gelegen tussen de mediale SVC en aortawortel, superieur aan de rechter longslagader, en de PAFP is gelegen de posterieure atriale site. In de huidige studie toonden we eerst aan dat parasympatische ganglioncellen in de SVC-Ao vetkussen de rechter atriale contractiekracht, sinusknoop activiteit, en AV geleiding gedeeltelijk en niet-selectief in het hondenhart controleren. Deze resultaten suggereren dat de parasympatische ganglioncellen in de SVC-Ao fat pad functioneel verschillend zijn van die in de SAPS locus en AVPS locus. De parasympatische ganglioncellen in de SAPS locus en de AVPS locus controleren selectief de chronotrope en dromotrope activiteit, respectievelijk. Anderzijds beïnvloeden die in het SVC-Ao vetkussen in zekere mate de inotrope, chronotrope en dromotrope activiteit, respectievelijk.

Controle van de sinusknoop pacemaker activiteit.

Effect van de toepassing van lidocaïne of trimethaphan in de SAPS locus of het SVC-Ao vetkussen (Figs. 2-5) suggereert dat 1) bijna alle parasympathische zenuwvezels die het negatieve chronotrope effect induceren, passeren door het SVC-Ao vetkussen,2) ze veranderen de ganglionische neurotransmissie op de parasympathische ganglionische cellen in het hondenhart, en 3) sommige van de cervicale zenuwvezels veranderen de synapsen in het SVC-Ao vetkussen en/of de SAPS locus in het hondenhart.

Controle van de atriale contractiekracht.

Wij bestudeerden de a-golfdruk en de eerste afgeleide daarvan van de rechterboezem als een indicator van de rechter atriale myocardiale contractiliteit in het hondenhart. De eerste afgeleide van de a-golfdruk weerspiegelt de som van de contractie van de rechter atriale spieren vormen de rechter intra-atriale holte, hoewel de a-golfdruk wordt beïnvloed door de timing van de sluiting van de tricuspidaliskleppen en andere factoren, bijv, de veneuze terugkeer als preload, en de rechterventrikel druk als afterload (16).

In de huidige studie bevestigen we dat parasympatische ganglioncellen in de SAPS locus van beide zijden van CVS de rechter atriale myocardiale contractiliteit gedeeltelijk in het hondenhart controleren (9). Bovendien, lidocaine geïnjecteerd in de SVC-Ao vet pad onderdrukt de negatieve inotrope respons op CVS (Fig. 3), en trimethaphan geïnjecteerd in de SVC-Ao vet pad alleen en in de SVC-Ao vet pad en de SAPS locus ook verzwakt de inotrope respons op CVS in deel (Figs. 2en 6). Deze resultaten suggereren daarom dat de helft van de parasympathische ganglioncellen die de rechter atriale contractiliteit controleren, aanwezig zijn in de SAPS locus en het SVC-Ao vetkussen, en dat er mogelijk geen selectieve cluster van de intracardiale parasympathische ganglia is voor de controle van de atriale contractiekracht in het hondenhart. Er zijn vele clusters van de ganglioncellen in het hondenhart (2,24), maar AVPS of stimulatie van de clusters van de ganglioncellen op het AV-vetkussen had geen invloed op de rechter atriale contractiliteit bij de verdoofde hond (14). Cardiale reacties op vagus stimulatie worden ook gereguleerd door intracardiale en extracardiale neurale regulatie in het hondenhart (11). Dus, om de atriale contractiekracht te controleren op de parasympathische ganglia, moeten we verdere studies om de residuele parasympathische ganglioncellen in het hart of extra-cardiale sites.

In de huidige studie hebben we ons gericht op de selectieve controle van de parasympathische ganglioncellen in de SVC-Ao vet pad op de atriale contractiekracht. We hebben dus niet nauwkeurig de relatie onderzocht tussen de parasympatische ganglioncellen in het SVC-Ao vetkussen en die in de AVPS locus. Echter, op basis van de huidige resultaten en eerdere rapporten (7, 18), kunnen we speculeren dat de controle van de dromotropische respons op parasympatische zenuwactivaties op vergelijkbare wijze zowel de SVC-Ao vetkamer als de AVPS locus betreffen.

Er zijn drie functionele parasympathische ganglia groepen in het hondenhart: parasympathische ganglioncellen in het SA vetkussen voor de pacemaker activiteit en die in het AV vetkussen voor de AV geleiding (1, 8, 19), en parasympathische ganglioncellen in de SVC-Ao vetkussen voor de pacemaker activiteit, atriale contractiliteit, en AV geleiding aangetoond in de huidige studie. De parasympatische ganglia in het SA-vetkussen werken als regelaars van de atriale snelheid en die in het AV-vetkussen werken als regelaars van de AV-geleiding. Wij hebben onderzocht of deze parasympathische ganglia de respectievelijke hartfuncties controleren op de presynaptische plaats of in het hart (6-9, 14, 23). Sommige van de parasympathische ganglioncellen in het SA vetkussen reguleren de atriale contractiekracht en refractaire periode slechts gedeeltelijk (9, 23). Anderzijds dachten Chiou et al. (4) dat de parasympathische neurale elementen inclusief parasympathische ganglia in het SVC-Ao vetkussen het hoofdstation waren van de vagale vezels naar beide atria en naar de SA en AV knopen bij de hond. In de huidige studie stelden we echter vast dat de parasympathische ganglioncellen in het SVC-Ao vetkussen niet het hoofdstation zijn van de vagale vezels naar het rechter atrium en naar de sinus- en AV-knopen bij de hond. Zij zouden kunnen werken als een algemene modulator van de atriale pacemaker activiteit, atriale contractiliteit, en AV geleiding in het hondenhart. Deze modulator kan de pacemakeractiviteit en de AV-geleiding in evenwicht brengen om de hartslag te voltooien, zoals eerder werd gesuggereerd (15).

FOOTNOTES

• Adres voor herdrukverzoeken en correspondentie: S. Chiba, Department of Pharmacology, Shinshu University School of Medicine, Matsumoto 390-8621, Japan.

• De kosten van publicatie van dit artikel werden gedeeltelijk gedekt door de betaling van paginakosten. Het artikel moet daarom hierbij worden gemarkeerd als “advertentie” in overeenstemming met 18 U.S.C. Section 1734 uitsluitend om dit feit aan te geven.