Влияние пренатальной гипоксии периода раннего органогенеза на показатели вариабельности сердечного ритма у крысят первого месяца жизни

В последнее время появляется все больше данных в пользу влияния пренатального программирования на развитие многих заболеваний у взрослых, в том числе – сердечно-сосудистых. Однако механизмы, лежащие в основе программирующего воздействия на риск развития сердечно-сосудистой дисфункции, остаются неясными, что препятствует своевременной диагностике и определению потенциальной терапии. Целью настоящего исследования стала оценка влияния острой гипоксии в период раннего органогенеза на становление сердечного ритма и его регуляцию на раннем этапе постнатального развития у крыс. Острая гипоксия, перенесенная крысятами на 10-е сут внутриутробного развития, не меняла общей динамики становления сердечного ритма в первый месяц постнатального периода. Однако в первые недели жизни у крысят опытной группы частота сердечных сокращений была ниже, чем в контроле. Кроме того, у них наблюдали более высокие значения вариабельности ритма и индекса RMSSD (Root Mean Square of Successive Differences), что может свидетельствовать о более высоком тонусе парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Анализ сердечного ритма после фармакологической блокады симпатических и парасимпатических кардиотропных нервных влияний показал, что у крысят опытной группы в первую неделю жизни базовая частота сердечных сокращений на 15% выше, чем у контрольных животных, что позволяет предположить влияние пренатальной гипоксии на становление собственного ритма, обусловленного внутрисердечными механизмами.

1. Vaduganathan M., Mensah G., Turco J. The global burden of cardiovascular diseases and risk: a compass for future health. J. Am. Coll. Cardiol. 2022;80:2361–2371.

2. Giussani D., Davidge S.T. Developmental programming of cardiovascular disease by prenatal hypoxia. J. Dev. Orig. Health Dis. 2013;4(5):328–337.

3. Sutovska H., Babarikova K., Zeman M., Molcan L. Prenatal hypoxia affects foetal cardiovascular regulatory mechanisms in a sex – and circadian-dependent manner: a review. Int. J. Mol. Sci. 2022:23(5):2885.

4. Kwon E.J., Kim Y.J. What is fetal programming?: a lifetime health is under the control of in utero health. Obstet. Gynecol. Sci. 2017;60(6):506–519.

5. Koos B.J. Adenosine A2a receptors and O2 sensing in development. Am. J. Physiol. Regul., Integr. Comp. Physiol. 2011;301(3):R601–R622.

6. Hutter D., Kingdom J., Jaeggi E. Causes and mechanisms of intrauterine hypoxia and its impact on the fetal cardiovascular system: a review. Int. J. Pediatr. 2010:2010(1):401323.

7. Graf A., Trofimova L., Ksenofontov A., Baratova L., Bunik V. Hypoxic adaptation of mitochondrial metabolism in rat cerebellum decreases in pregnancy. Cells. 2020;9(1):139.

8. Maslova M.V., Graf A.V., Maklakova A.S., Krushinskaya Ya.V., Sokolova N.A., Koshelev V.B. Acute hypoxia during organogenesis affects cardiac autonomic balance in pregnant rats. Bull. Exp. Biol. Med. 2005;139(2):180–182.

9. Marcela S.G., Cristina R.M.M., Angel P.G.M., Manuel A.M., Sofía D.C., Patricia D.L.R.S., Bladimir R.R., Concepción S.G. Chronological and morphological study of heart development in the rat. Anat. Rec. 2012;295(8):1267–1290.

10. Itani N., Salinas C.E., Villena M., Skeffington K.L., Beck C., Villamor E., Blanco C.E., Giussani D.A. The highs and lows of programmed cardiovascular disease by developmental hypoxia: studies in the chicken embryo. J. Physiol. 2018;596(15):2991–3006.

11. Trofimova L., Lovat M., Groznaya A., Efimova E., Dunaeva T., Maslova M., Graf A., Bunik V. Behavioral impact of the regulation of the brain 2-oxoglutarate dehydrogenase complex by synthetic phosphonate analog of 2-oxoglutarate: Implications into the role of the complex in neurodegenerative diseases. Int. J. Alzheimers. Dis. 2010;2010(1):749061.

12. Baevsky R.М., Chernikova A.G. Heart rate variability analysis: physiological foundations and main methods. Cardiometry. 2017;(10):66–76.

13. Граф А., Маслова М., Маклакова А., Соколова Н., Кудряшова Н., Крушинская Я. Влияние гипоксии в период раннего органогенеза на деятельность сердца и норадренергический компонент регуляции в постнатальном периоде. Бюлл. эксп. биол. мед. 2006;142(11):484–486.

14. Graf A.V., Maslova M.V., Artiukhov A.V., Ksenofontov A.L., Aleshin V.A., Bunik V.I. Acute prenatal hypoxia in rats affects physiology and brain metabolism in the offspring, dependent on sex and gestational age. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(5):2579.

15. Курьянова Е.В., Теплый Д.Л., Зеренинова Н.В. Становление регуляции хронотропной функции сердца в постнатальном онтогенезе белых крыс по данным спектрального анализа вариабельности. Бюлл. эксп. биол. мед. 2011;152(12):614–617.

16. Зефиров Т.Л., Святова Н.В. Возрастные особенности вагусной регуляции хронотропной функции сердца десимпатизированных и интактных крыс. Бюлл. эксп. биол. мед. 1997;123(6):703–705.

17. Чиглинцев В.М. Эффекты выключения симпатического шейного ганглия на показатели сердечной деятельности крыс. Вестн. Нижневарт. гос. ун-та. 2013;(3):16–21.

18. Vakhitov B.I., Vakhitov I.K., Volkov A.Kh., Chinkin S.S. Regulation mechanism of heartbeat rate, shocked blood volume, and their formation heterochronousity among small laboratory animals. Drug. Invention. Today. 2018;10(S3):3193–3196.

19. Ziyatdinova N.I., Sergeeva A.M., Dementieva R.E., Zefirov T.L. Peculiar effects of muscarinic M1, M2, and M3 receptor blockers on cardiac chronotropic function in neonatal rats. Bull. Exp. Biol. Med. 2012;154:1–2.

20. Hasan W. Autonomic cardiac innervation. Organogenesis. 2013;9(3):176–193.

21. Shepard T., Muffley L., Smith L. Ultrastructural study of mitochondria and their cristae in embryonic rats and primate (N. nemistrina). Anat. Rec. 1998;252(3):383–392.

22. Ellington S. In vitro analysis of glucose metabolism and embryonic growth in postimplantation rat embryos. Development. 1987;100(3):431–439.

23. Patterson A.J, Zhang L. Hypoxia and fetal heart development. Curr. Mol. Med. 2010;10(7):653–666.

24. Tintu A., Rouwet E., Verlohren S. et al. Hypoxia induces dilated cardiomyopathy in the chick embryo: Mechanism, intervention, and long-term consequences. PLoS. One. 2009;4(4):e5155.

25. Sessa F., Anna V., Messina G., Cibelli G., Monda V., Marsala G., Ruberto M., Biondi A., Cascio O., Bertozzi G., Pisanelli D., Maglietta F., Messina A., Mollica M.P., Salerno M. Heart rate variability as predictive factor for sudden cardiac death. Aging (Albany N.Y.). 2018;10(2):166–177.

26. Svitok P., Molcan L., Stebelova K., Vesela A., Sedlackova N., Ujhazy E., Mach M., Zeman M. Prenatal hypoxia in rats increased blood pressure and sympathetic drive of the adult offspring. Hypertens. Res. 2016;39(7):501–505.

27. Portbury A.L., Chandra R., Groelle M., McMillian M.K., Elias A., Herlong J.R., Rios M., Roffler-Tarlov S., Chikaraishi D.M. Catecholamines act via a β-adrenergic receptor to maintain fetal heart rate and survival. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2003;284(6):Н2069–H2077.

28. Li G., Bae S., Zhang L. Effect of prenatal hypoxia on heat stress-mediated cardioprotection in adult rat heart. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2004;286(5):H1712–H1719.