Структурно-функціональні аспекти адаптації серця до фізичних навантажень

В експерименті досліджено структурно-функціональні особливості перебудови відділів міокарда експериментальних тварин при систематичних фізичних навантаженнях. Встановлено, що останні супроводжуються гіпертрофією і дилятацією, причому ці процеси переважають у лівому шлуночку. Артеріальний тиск під впливом фізичних тренувань зменшується, а також відбуваються зрушення в регуляції серцевого м’яза в сторону переважання впливу вагуса.

Ключові слова: серце, адаптація, фізичне навантаження.

Адекватна оцінка структурно-функціональних особливостей адаптаційних змін серця при фізичних навантаженнях є однією з найстаріших та далеко ще не вивчених проблем спортивної медицини і морфо­логії [1,3,4].

Незважаючи на численні роботи, присвячені цій проблемі, в науковій літературі й нині є протиріччя в поглядах на гіпертрофію серцевого м’яза у спортс­менів і на функціональні та морфологічні зрушення гіпертрофованого серця [3,8].

Враховуючи вищесказане, завданням цієї ро­боти стало дослідження структурно-функціональних особливостей перебудови відділів міокарда експе­риментальних тварин при динамічних фізичних навантаженнях.

Матеріал та методи досліджень

Досліди проведені на 70 статевозрілих щурах-самцях лінії Вістар масою 182,0-190,0 г, які протягом 2-х місяців плавали у воді при температурі близько 30°С. Час разового перебування тварин у воді збільшувався поступово з 3 до 60 хвилин. 17 тварин аналогічної статі, віку та маси, які перебували у звичайних умовах віварію, склали контрольну групу.

При вивченні функціонального стану серцево-судинної системи вимірювали артеріальний тиск з допомогою плетизмометричного апарату [10], прово­дили запис електрокардіограм на електрокардіографі ЕК 2Т-02 в 3-х відведеннях при швидкості руху стрічки 100 мм/с. При цьому для розрахунку та аналізу різних показників серцевого ритму реєст­рували не менше 100 кардіоінтервалів у другому відведенні [5].

Методом варіаційної статистики визначали середнє значення інтервалів R-R (M), середнє квад­ратне відхилення (d), варіаційний розмах (DX), моду (Мо), амплітуду моди (АМо), коефіцієнти асиметрії (As) і ексцесу (Ех) [5], які широко застосовуються для оцінки кардіоритму. За формулами вичисляли індекс напруги (ІН) регулюючих систем, індекс вегетативної рівноваги (ІВР), показник адекватності процесів регуляції (ПАПР), вегетативний показник ритму [5].

Евтаназію тварин проводили за допомогою швидкої декапітації. Серце розрізали за І.К.Єсиповою (1981), окремо зважували відділи міокарда, проводи­ли планіметрію ендокардіальних поверхонь серця [2], гістометричні виміри ізольованих кардіоміоцитів [6]. При цьому враховували такі морфометричні показники: чисту масу серцевого м’яза (ЧМС) – маса серцевого м’яза без клапанів та великих судин, абсолютну масу лівого (МЛШ) і правого (МПШ) шлуночків – маса шлуночка з пропорційною його масі частиною міжшлункової перегородки, шлуночковий індекс (Ш І) – відношення МПШ до МЛШ, індекс Фултона (ІФ) – відношення маси лівого шлуночка з міжшлунковою перегородкою до маси правого, серцевий індекс (СІ) – відношення ЧМС до маси тіла, масу лівого (МЛП) і правого (МПП) передсердь, індекс передсердь (ІП) – відношення МЛП до МПП, відсотковий вміст маси лівого і правого шлуночків та передсердь (% ЛШ, % ПШ, % ЛП, % ПП), площу ендокардіальної поверхні лівого і правого шлуночків (ПЕПЛШ, ПЕППШ), планіметричний індекс (ПІ) – відношення ПЕПЛШ до ПЕППШ, діаметри кардіоміоцитів і ядер шлу­ночків та передсердь (ДКЛШ, ДЯЛШ, ДКПШ, ДЯПШ, ДКЛП, ДЯЛП, ДКПП, ДЯПП), ядерно-цитоплаз­матичні індекси (ЯЦІЛШ, ЯЦІПШ, ЯЦІЛП, ЯЦІПП). Зв’язок між функціональними та структурними пара­метрами визначали методом кореляційного аналізу [2] з визначенням коефіцієнтів кореляції (r). Силу зв’язку між ними оцінювали за чотирма ступенями [2]: сильний (r = 0,7-0,9), значний (r =0,5-0,7), помірний (r=0,3-0,5), слабкий (r <0,3). Експери­ментальні тварини були розділені на 3 групи. 1-а група включала 19 щурів, у яких не знайдено переважання одного з відділів вегетативної нервової системи; 2-а – 39 тварин, в яких спостерігалося посилення парасимпатичних впливів на серце; 3-я – 12 щурів з явним переважанням симпатичного відділу вегетативної нервової системи в регуляції діяльності серцевого м’яза. Кількісні показники об­робляли статистично, різницю між порівнювальними параметрами визначали за Стьюдентом.

Результати та їх обговореня

Отримані дані кардіометрії представлені в табл. 1. Аналіз даних таблиці показав, що у всіх 3-х групах ЧМС була збільшеною. При цьому гіпертрофія серця проходила за рахунок зростання маси всіх частин серця. Гіпертрофічний процес у відділах міокарда був виражений неоднаково, про що свідчили зміни МІ та ІФ. Статистично достовірне зростання ІФ та зниження ШІ вказували на те, що при динамічних фізичних навантаженнях гіпертрофія лівого шлуночка переважала.

Систематичні фізичні навантаження супроводжу­валися також розширенням камер серця, про що свідчила динаміка ПСЛШ, ПСПШ, ПСЛП, ПСПП. Зростання при цьому ПІ вказувало на те, що в цих експериментальних умовах переважала дилятація лівого шлуночка.

Слід зауважити, що гіпертрофія частин серця проходила за рахунок потовщення кардіоміоцитів. Останнє підтверджується зростанням їхніх діаметрів та збільшенням діаметрів ядер. Ядерно-цитоплазма­тичні співвідношення при цьому не порушувалися, що вказувало на стабільність структурного гомео­стазу на клітинному рівні [11].

Ступінь гіпертрофії частин серця був наймен­шим у 1-й групі спостережень (нормотоніки). Так, у цих тварин маса лівого шлуночка зростала на 13,9 %, правого – на 7,0 %, лівого передсердя на 12,9 %, правого передсердя – на 9,1 %. Майже аналогічно відбувалося збільшення просторових характеристик частин серця (ПСЛШ, ПСПШ, ПСЛП ПСПП). Це свідчить про те, що в серцях даної групи не було порушень між масометричними і просторовими параметрами їхніх частин.

Таблиця 1

Динаміка морфометричних параметрів частин серця білих щурів

при фізичних навантаженнях (M±m)