БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИМПЕДАНС МИОКАРДА И ПЕЧЕНИ У КРЫС ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ДОКСОРУБИЦИНА
PDF

Ключевые слова

доксорубицин
биоэлектрический импеданс печени и миокарда

Как цитировать

Коломеец, Н. Л., Суслонова , О. В., Смирнова, С. Л., Пешкин, Е. А., & Рощевская, И. М. (2021). БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИМПЕДАНС МИОКАРДА И ПЕЧЕНИ У КРЫС ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ДОКСОРУБИЦИНА. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 107(11), 1344–1358. https://doi.org/10.31857/S0869813921110054

Аннотация

Выявлены изменения биоэлектрического импеданса миокарда и печени у самцов крыс линии Вистар при хроническом воздействии доксорубицина. Многочастотные биоимпедансные и эхокардиографические исследования проведены до и спустя два месяца после первой инъекции доксорубицина (кумулятивная доза 10 мг/кг, разделенная на 4 инъекции в течение 4-ех недель) или физиологического раствора; гистологические исследования миокарда левого желудочка сердца и печени - в конце эксперимента. Спустя два месяца после первой инъекции доксорубицина у 56% животных наблюдали снижение фракции выброса левого желудочка сердца на 13 ± 2%. В миокарде левого желудочка сердца у 33% крыс, получавших доксорубицин, гистологически выявлены кровоизлияние, внутри- и межклеточная вакуолизация. Показаны морфологические изменения печени у всех крыс, подверженных хроническому воздействию доксорубицина.

У крыс, получавших доксорубицин, изменение зависимости активного сопротивления биоэлектрического импеданса сердца и печени от частоты тока, статистически значимое уменьшение отношения сопротивлений при низкой и высокой частоте в сравнении с контрольными животными указало на накопление межклеточной жидкости, вызванное нарушением микроциркуляции, повреждениями клеточных мембран сосудов.

Морфологические изменения миокарда и печени (гистологически подтвержденные) привели к меньшим абсолютным значениям фазового угла (миокарда и печени) и реактивного сопротивления (печени) биоэлектрического импеданса по сравнению с контрольными животными. Обнаружена статистически значимая зависимость между фазовым углом биоэлектрического импеданса миокарда при высоких частотах тока и толщиной свободной стенки левого желудочка сердца. Меньшее внеклеточное сопротивление биоэлектрического импеданса печени у крыс, получавших доксорубицин, по сравнению с контрольными животными свидетельствует о расширении пространства между гепатоцитами, разрушении клеток.

https://doi.org/10.31857/S0869813921110054
PDF

Литература

Volkova M, Russell R3rd (2011) Anthracycline cardiotoxicity: prevalence, pathogenesis and treatment. Current Cardiol Rev 7(4): 214–220. https://doi.org/10.2174/157340311799960645

Damodar G, Smitha T, Gopinath S, Vijayakumar S, Rao Y (2014) An evaluation of hepatotoxicity in breast cancer patients receiving injection Doxorubicin. Ann Med Health Sci Res 4(1): 74–79. https://doi.org/10.4103/2141-9248.126619

Muramatsu M, Tsuchiya A, Ohta S, Iijima Y, Maruyama M, Onodera Y, Hagihara M, Nakaya N, Sato I, Omura K, Ueno S, Nakajima H (2015) Measuring body composition using the bioelectrical impedance method can predict the outcomes of gemcitabine-based chemotherapy in patients with pancreatobiliary tract cancer. Oncol Lett 10(6): 3535-3541. https://doi.org/10.3892/ol.2015.3811

Davis MP, Panikkar R (2019) Sarcopenia associated with chemotherapy and targeted agents for cancer therapy. Ann Palliat Med 8(1): 86-101. https://doi.org/10.21037/apm.2018.08.02

Roehrich L, Suendermann S, Just IA, Knierim J, Mulzer J, Mueller M, Eulert-Grehn JJ, Hummel M, Starck C, Potapov E, Knosalla C, Falk V, Schoenrath F (2020) Safety of bioelectrical impedance analysis in advanced heart failure patients. Pacing Clin Electrophysiol 43(10): 1078-1085. https://doi.org/10.1111/pace.14018.

Торнуев ЮВ, Балахнин СМ, Преображенская ВК, Манвелидзе РА, Ивлева ЕК (2016) Биоимпедансометрия миокарда при очаговых и диффузных повреждениях различного генеза. Совр пробл науки и образов N 4. [Tornuev YuV, Balakhnin SM, Preobrazhenskaya VK, Manvelidze RA, Ivleva EK Bioimpedance measuring myocardium in focal and diffuse injuries of various genesis. Modern Problems Sci Educat N 4. (In Russ)]. https://doi.org/ 10.17513/spno.25001

Панченков ДН, Леонов СД, Степанова ЮА, Алиханов РБ, Родин АВ, Баженов СМ (2017) Морфофункциональный анализ паренхимы печени при ее диффузном поражении n-нитрозодиэтиламином в эксперименте. Диагностич и интервенцион радиол 11(2): 61-69. [Panchenkov DN, Leonov SD, Stepanova YuA, Alikhanov RB, Rodin AV, Bazhenov SM (2017) Morpho-functional analysis of the liver parenchyma in case of its defeat by n-nitrosodiethylamine in experiment. Diagn Intervent Radiol 11(2): 61-69. (In Russ)].

Лушникова ЕЛ, Непомнящих ЛМ, Молодых НА, Клинникова МГ, Молодых ОП (2011) Структурная реорганизация миокарда крыс и численность кардиомиоцитов при действии доксорубицина и тритерпеноидов. Фундамент исследов (6): 98-102. [Lushnikova EL, Nepomnyashchikh LM, Molodykh NA, Klinnikova MG, Molodykh OP (2011) Structural reorganization of the rat myocardium and the total number of cardiomyocytes under the action of doxorubicin and triterpenoids. Fundament Res (6): 98-102. (In Russ)].

Putri H, Nagadi S, Larasati YA, Wulandari N, Hermawan A (2013) Cardioprotective and hepatoprotective effects of Citrus hystrixpeels extract on rats model. Asian Pac J Trop Biomed 3(5): 371–375. https://doi.org/10.1016/S2221-1691(13)60079-9

Salouege I, Ali RBen, Saïd DBen, Elkadri N, Kourda N, Lakhal M, Klouz A (2014) Means of evaluation and protection from doxorubicin-induced cardiotoxicity and hepatotoxicity in rats. J Cancer Res Ther 10(2): 274-278. https://doi.org/10.4103/0973-1482.136557

Kalyanaraman B (2020) Teaching the basics of the mechanism of doxorubicin-induced cardiotoxicity: Have we been barking up the wrong tree? Redox Biol 29: 101394. https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101394

Teichholz LE, Kreulen T, Herman MV, Gorlin R (1976) Problems in echocardiographic volume determinations: echocardiographic-angiographic correlations in the presence of absence of asynergy. Am J Cardiol 37(1):7-11. https://doi.org/ 10.1016/0002-9149(76)90491-4

Hu L, Maslanik T, Zerebeckyj M, Plato CF (2012) Evaluation of bioimpedance spectroscopy for the measurement of body fluid compartment volumes in rats. J Pharmacol Toxicol Methods 65: 75-82. https://doi.org/10.1016/j.vascn.2012.02.001

Raghavan K, Porterfield JE, Kottam ATG, Feldman MD, Escobedo D, Valvano JW, Pearce JA (2009) Electrical conductivity and permittivity of murine myocardium. IEEE Transaction Biomed Enginer 56(8): 2044-2052. https://doi.org/10.1109/TBME.2009.2012401

Торнуев ЮВ, Хачатрян РГ, Хачатрян АП, Махнев ВП, Осенний АС (1990) Электрический импеданс биологических тканей. М. Изд-во ВЗПИ. [Tornuev YuV, Hachatryan RG, Hachatryan АP, Mahnev VP, Osenniy АS Electricheskiy impedans biologicheskih tkaney [Electrical impedance of biological tissues]. Мoscow. Izd-vо VZPI. 1990. (In Russ)].

Цветков АА (2010) Биоимпедансные методы контроля системной гемодинамики. М. Изд-во Фирма «Слово». [Tsvetkov AA Bioimpedansnyye metody kontrolya sistemnoy gemodinamiki. Мoscow. Izd-vо Firma «Slovo». (In Russ)].

Kun S, Ristic B, Peura RA, Dunn RM (1999) Real-time extraction of tissue impedance model parameters for electrical impedance spectrometer. Med Biol Eng Comput 37(4): 428-432. https://doi.org/10.1007/BF02513325

Cornish BH, Thomas BJ, Ward LC (1993) Improved prediction of extracellular and total body water using impedance loci generated by multiple frequency bioelectrical impedance analysis. Phys Med Biol 38 (3): 337-346. https://doi.org/ 10.1088/0031-9155/38/3/001

Galán-Arriola C, Vílchez-Tschischke JP, Lobo M, López GJ, de Molina-Iracheta A, Pérez-Martínez C, Villena-Gutiérrez R, Macías Á, Díaz-Rengifo IA, Oliver E, Fuster V, Sánchez-González J, Ibanez B (2021) Coronary microcirculation damage in anthracycline cardiotoxicity. Cardiovasc Res:cvab053. https://doi.org/10.1093/cvr/cvab053

Hayward R, Hydock DS (2007) Doxorubicin cardiotoxicity in the rat: an in vivo characterization. J Am Assoc Lab Anim Sci 46(4): 20-32.

Shivakumar P, Rani MU, Reddy AG, Anjaneyulu YA (2012) Study on the Toxic Effects of Doxorubicin on the Histology of Certain Organs. Toxicol Int 19(3): 241–244. https://doi.org/10.4103/0971-6580.103656

Абрамов АА, Лакомкин ВЛ, Просвирнин АВ, Капелько ВИ (2019) Характеристика давления и объема левого желудочка при диастолической и систолической дисфункции. Кардиология 59(4): 45–51. [Abramov AA, Lakomkin VL, Prosvirnin AV, Kapelko VI (2019) Pressure and Volume Characteristics of the Left Ventriclе in Its Diastolic and Systolic Dysfunction. Kardiologiia 59(4): 45-51. (In Russ). https://doi.org/10.18087/cardio.2019.4.2647

Kang Y, Wang W, Zhao H, Qiao Z, Shen X, He B (2017) Assessment of Subclinical Doxorubicin-induced Cardiotoxicity in a Rat Model by Speckle-Tracking Imaging. Arq Bras Cardiol 109(2): 132–139. http://dx.doi.org/10.5935/abc.20170097

Georgiadis N, Tsarouhas K, Rezaee R, Nepka H, Kass GE, Dorne JC, Stagos D, Toutouzas K, Spandidos DA, Kouretas D, Tsitsimpikou C (2020) What is considered cardiotoxicity of anthracyclines in animal studies. Oncol Rep 44(3): 798-818. https://doi.org/10.3892/or.2020.7688

Саликова СП, Бахтияров РЗ (2008) Роль структурных изменений эндотелия и миокарда в развитии экспериментальной сердечной недостаточности. Морфология 134(5): 20-25. [Salikova SP, Bakhtiyarov RZ (2008) The role of structural changes of the endothelium and myocardium in the development of experimental heart failure. Morphology 134(5): 20-25. (In Russ)].

Yu X, Cui L, Zhang Z, Zhao Q, Li S (2013) α-Linolenic acid attenuates doxorubicin-induced cardiotoxicity in rats through suppression of oxidative stress and apoptosis. Acta Biochim Biophys Sinica 45(10): 817–826. https://doi.org/10.1093/abbs/gmt082

Chen PY, Hou CW, Shibu MA, Day CH, Pai P, Liu ZR, Lin TY, Viswanadha VP, Kuo CH, Huang CY (2017) Protective effect of Co-enzyme Q10 on doxorubicin-induced cardiomyopathy of rat hearts. Environ Toxicol 32(2): 679-689. https://doi.org/10.1002/tox.22270

Yagmurca M, Bas O, Mollaoglu H, Sahin O, Nacar A, Karaman O, Songur A (2007) Protective effects of erdosteine on doxorubicin-induced hepatotoxicity in rats. Arch Med Res 38(4): 380-385. https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2007.01.007

Kyle UG, Bosaeus I., De Lorenzo AD, Deurenberg P, Elia M, Gómez JM, Heitmann BL, Kent-Smith L, Melchior JC, Pirlich M, Scharfetter H, Schols AM, Pichard C (2004) Composition of the ESPEN Working Group. Bioelectrical impedance analysis--part I: Review of principles and methods. Clin Nutr 23(5): 1226-1243. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2004.06.004

Demirci C, Aşcı G, Demirci MS, Özkahya M, Töz H, Duman S, Sipahi S, Erten S, Tanrısev M, Ok E (2016) Impedance ratio: a novel marker and a powerful predictor of mortality in hemodialysis patients. Int Urol Nephrol 48(7): 1155-1162. https://doi.org/10.1007/s11255-016-1292-1

Бубнов ВА, Пузенко ДВ (2012) Биоэлектрическая импедансометрия как метод оценки состояния миокарда во время операции на открытом сердце. Клин практика 3(3): 25-30. [Bubnov VA, Puzenko DV (2012) Bioelectric impedancemetry as a method of assessment of the myocardium during open-heart surgery. J Clin Practice 3(3): 25-30. (In Russ)]. https://doi.org/10.17816/clinpract3325-30

Новиков ВЕ, Крикова АВ, Новиков АС (2011) Биоимпедансометрическая оценка повреждения миокарда различными экзогенными факторами. Курский научно-практ вестн. Человек и его здоровье 1: 16-18. [Novikov VE, Krikova AV, Novikov AS (2011) Bioimpedansometric assessment of myocardial damage by various exogenous factors. Kursk Sci Pract Bull. Man and his Health 1: 16-18. (In Russ)].

Dittmar M (2003) Reliability and variability of bioimpedance measures in normal adults: effects of age, gender, and body mass. Am J Phys Anthropol 122(4): 361-370. https://doi.org/10.1002/ajpa.10301

Tsai J-Z, Cao H, Tungjitkusolmun S, Woo EJ, Vorperian VR, Webster JG (2000) Dependence of apparent resistance of four-electrode probes on insertion depth. IEEE Transact Biomed Engineer 47(1): 41-48. https://doi.org/10.1109/10.817618

Schwartzman D, Chang I, Michele JJ, Mirotznik MS, Foster KR (1999) Electrical Impedance Properties of Normal and Chronically Infarcted Left Ventricular Myocardium. J Intervent Cardiac Electrophysiol 3: 213–224. https://doi.org/10.1023/a:1009887306055

Ivorra A, Rubinsky B (2007) In vivo electrical impedance measurements during and after electroporation of rat liver. Bioelectrochemistry 70(2): 287-295. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2006.10.005

Wang H, He Y, Yang M, Yan Q, You F, Fu F, Wang T, Huo X, Dong X, Shi X (2014) Dielectric properties of human liver from 10Hz to 100MHz: normal liver, hepatocellular carcinoma, hepatic fibrosis and liver hemangioma. Biomed Mater Engineer 24(6): 2725-2732. https://doi.org/10.3233/BME-141090

Laufer S, Ivorra A, Reuter VE, Rubinsky B, Solomon SB (2010) Electrical impedance characterization of normal and cancerous human hepatic tissue. Physiol Meas 31(7): 995-1009. https://doi.org/10.1088/0967-3334/31/7/009

Denard B, Lee C, Ye J (2012). Doxorubicin blocks proliferation of cancer cells through proteolytic activation of CREB3L1. eLife. 1: e00090. https://doi.org/10.7554/eLife.00090

Huang SC, Wu JF, Saovieng S, Chien WH, Hsu MF, Li XF, Lee SD, Huang CY, Huang CY, Kuo CH (2017) Doxorubicin inhibits muscle inflammation after eccentric exercise. J Cachexia, Sarcopenia and Muscle 8(2): 277–284. https://doi.org/10.1002/jcsm.12148

Peres WAF, Lento DF, Baluz K, Ramalho A (2012) Phase angle as a nutritional evaluation tool in all stages of chronic liver disease. Nutricion Hospitalaria 27(6): 2072-2078. https://doi.org/10.3305/nh.2012.27.6.6015

Кузьмина ТП, Давыдкин ИЛ, Терешина ОВ, Данилова ОЕ, Шпигель АС, Бетанели ТШ, Наумова КВ, Попельнюк НС (2019) Кардиотоксичность и методы ее диагностики у пациентов гематологического профиля (обзор литературы). Сибирск научн мед журн 39(1): 34-42. [Kuzmina TP, Davydkin IL, Tereshina OV, Danilova OE, Shpigel AS, Betaneli TSh, Naumova KV, Popelnyuk NS (2019) Cardiotoxicity and methods of its diagnosis in hematology patients (review). Siber Sci Med J 39 (1): 34-42. (In Russ)].

Rodriguez S, Ollmar S, Waqar M, Rusu AA (2016) Batteryless Sensor ASIC for Implantable Bio-Impedance Applications. IEEE Transact Biomed Circuits and Systems 10(3): 533-544. https://doi.org/10.1109/TBCAS.2015.2456242