PRACE ORYGINALNE Łukasz DOBREK Agnieszka BARANOWSKA Beata SKOWRON Piotr THOR Ocena układu autonomicznego metodą analizy zmienności rytmu serca w krótko i długotrwającym doświadczalnym modelu blokady podpęcherzowej Autonomic nervous system estimation by heart rate variability analysis in experimental short and longlasting bladder outlet obstruction model Katedra Patofizjologii Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum Kierownik: Prof. zw. dr hab. med. Piotr Thor Dodatkowe słowa kluczowe: częściowa blokada podpęcherzowa łagodny przerost stercza autonomiczny układ nerwowy zmienność rytmu serca Additional key words: partial bladder outlet obstruction () benign prostatic hyperplasia (BPH) autonomic nervous system (ANS) heart rate variability (HRV) Adres do korespondencji: dr n. med. Łukasz Dobrek Katedra Patofizjologii UJCM ul. Czysta 18, 31-121 Kraków tel. 12 633 39 47, fax 12 632 90 56 e-mail: lukaszd@mp.pl Wstęp: Łagodny przerost stercza (ang. benign prostatic hyperplasia; BPH) jest związany z objawami nadaktywności pęcherza. Choroba ta może być stosunkowo łatwo odwzorowana na zwierzęcym modelu częściowej blokady podpęcherzowej (ang. partial bladder outlet obstruction; ). W związku z niepełnym opisem patofizjologicznym tej choroby, istotna wydaje się być ocena zmian stanu czynnościowego autonomicznego układu nerwowego (ang. Autonomic Nervous System; ANS) w przebiegu. Materiał i metody: Eksperyment przeprowadzono na 30 szczurach rasy Wistar. 10 zwierząt będących grupą kontrolną (grupa 1) przeszło zabieg operacyjny typu sham ; u kolejnych 20 szczurów wykonano podpęcherzowe częściowe podwiązanie proksymalnego odcinka cewki moczowej (). U wszystkich badanych zwierząt przeprowadzono w znieczuleniu uretanowym krótkoczasowe (20 minutowe) zapisy zmienności rytmu serca (ang. Heart Rate Variability; HRV), z następczą analizą czasową oraz widmową oraz - po podaniu letalnej dawki pentobarbitalu - pobrano pęcherze moczowe do analizy histopatologicznej. W grupie kontrolnej, zapisy HRV przeprowadzane były po 7 dniach rekonwalescencji od zabiegu, natomiast zwierzęta z modelem podzielono na dwie podrgupy, z krótkotrwającym (grupa 2; zapisy HRV zbierane w 14 dniu od momentu zabiegu operacyjnego oraz z długotrwającym modelem (grupa 3; zapisy HRV w 29 dniu od zabiegu). Wyniki: W ocenie histopatologicznej, pęcherze szczurów z cechowały się przekrwieniem, obrzękiem i cechami przerostu warstwy mięśniowej. W analizie HRV, większość analizowanych parametrów analizy czasowej HRV nie różniła się znamiennie we wszystkich badanych grupach. Wartości zarówno mocy całkowitej (TP), Introduction: Benign prostatic hyperplasia; BPH is associated with the symptoms of the bladder overactivity. This disease can be comparatively easly induced using an animal model of the partial bladder outlet obstruction;. The pathophysiological description of BPH is still incomplete, thus autonomic nervous system activity assessement in the course of seems to be important. Material and methods: The experiment was carried out on 30 Wistar rats. 10 animals sham operated served as control group (group 1). Another 20 rats underwent the surgery. In all studied animals in urethane anaesthesia short-term (20 minutes lasting) heart rate variability (HRV) recordings were taken with the subsequent time- and spectral HRV analysis. In control rats, the HRV study was done after 7 days of sham operation while the animals were divided into two subgroups: with short lasting (group 2; the HRV records were collected on the 14th the day since the surgery) and with long-lasting (group 3; HRV records on the 29th day after surgery). After HRV collection, all studied animals were given a lethal pentobarbital dose and urinary bladders were removed for histopathological assessement. Results: Bladders collected from rats were characterised by signs of congestion and edema with features of the excessve bladder wall muscularisation. The majority of the time-domain HRV analyzed parameters did not significantly differ in all studied groups. The total HRV spectrum power (TP), as well as the power of the low frequency component (LF) and high frequency one (HF) were markedly higher in the control group. In animals, the trend of the progressive power decrease of main HRV spectrum components was observed. The significant changes relating to the standardized 719
jak i mocy w zakresie niskich (LF) oraz wysokich częstotliwości (HF) były znamiennie wyższe w grupie kontrolnej, natomiast u zwierząt z modelem obserwowano postępujące zmniejszenie ich wartości, Rozpatrując zmiany dotyczące wartości znormalizowanych parametrów HRV zaobserwowano, iż w grupie kontrolnej wartość nlf była mniejsza a nhf - większa w porównaniu z grupą 2. Przeciwnie, zestawiając grupę kontrolną z grupą 3 wykazano, iż wartość parametru nlf jest większa a nhf - mniejsza u zwierząt kontrolnych. WNIOSKI: Uzyskane wyniki sugerują, iż blokada podpęcherzowa powoduje przebudowę strukturalną tkanek pęcherza oraz zmiany funkcjonalne autonomicznego układu nerwowego, które zaznaczają się wraz z wydłużeniem czasu trwania blokady. 14-dniowy model powoduje zmniejszenie globalnego napięcia ANS, lecz z zachowaniem wzajemnych relacji pomiędzy głównymi składowymi (sympatyczną i parasympatyczną). Miesięczny okres powoduje bardziej zaznaczoną dysfunkcję ANS, manifestującą się znacznym obniżeniem całkowitego napięcia autonomicznego oraz przesunięciem równowagi pomiędzy zasadniczymi składowymi ze znaczną przewagą parasympatyczną. HRV parameters were pronounced. In control rats, the nlf value was smaller while nhf - higher when compared to the group 2. Just the opposite, when combine the control and 3 group it was showed, that the value of nlf was higher and nhf - smaller in control animals. CONCLUSIONS: Our results suggest, that the partial bladder outlet obstruction causes both the bladder remodelling and the functional changes of the autonomic nervous system which become more stressed with the BOO duration. 14-days lasting model caused decrease of the global autonomic tension, but with the maintaining of the mutual relations between the main ANS branches: sympathetic part and parasympathetic one The monthly period caused the more marked autonomic dysfunction manifesting by considerable lowering of the total autonomic tension and the shift of autonomic balance towards to parasympathetic predominance. Wstęp Układ dolnych dróg moczowych obejmuje pęcherz moczowy i cewkę moczową. Pęcherz moczowy jest złożoną strukturą anatomiczną, której zasadniczą funkcją jest magazynowanie moczu, wytwarzanego w sposób ciągły w nerkach oraz jego okresowe wydalanie podczas mikcji. Zarówno faza wypełniania pęcherza, jak i jego opróżnianie, wymaga koordynacji wielu lokalnych, obwodowych i centralnych mechanizmów o charakterze neurogennym, miogennym oraz parakrynnym. Dokładny opis anatomicznych i neurofizjologicznych aspektów pęcherza wykracza poza ramy niniejszego opracowania; zainteresowanych Czytelników odsyłamy do naszego poprzedniego opracowania [10] i cytowanych tam szczegółowych prac poglądowych z tego zakresu [3,8,11]. Zaburzenia funkcji pęcherza manifestujące się objawami jego nadaktywności skurczowej w fazie wypełniania (parcia naglące, wzrost globalnej liczby epizodów mikcyjnych występującymi również w okresie nocnym, wraz lub bez nietrzymaniem moczu) są klasyfikowane jako zespół pęcherza nadaktywnego (ang. overactive bladder; OAB). Objawy te zostały przyjęte przez Międzynarodowe Towarzystwo Kontynencji (ang. International Continence Society; ICS) [1,2] jako podstawa klinicznego rozpoznania OAB, po uprzednim wykluczeniu wszystkich organicznych potencjalnych przyczyn, mogących być podstawą obserwowanych objawów. OAB jest zatem idiopatycznym zaburzeniem, o złożonej i wciąż nie w pełni poznanej patogenezie. Obecnie podkreśla się rolę neurogennych zaburzeń aferentnych (na poziomie obwodowym oraz ośrodkowym), zaburzenia neuroendokrynnej funkcji urotelium oraz mioelektrycznych właściwości mięśniówki gładkiej pęcherza. Szczegółowy opis patofizjologiczny OAB, jak i obecne i potencjalne przyszłe możliwości leczenia farmakologicznego, znajdzie zainteresowany Czytelnik również w naszych poprzednich opracowaniach [9,10]. Nadaktywność pęcherza rozwija się również w przebiegu łagodnego przerostu stercza u mężczyzn (ang. benign prostatic hyperplasia; BPH), jako wynik kompresji przerosłych tkanek stercza na proksymalny odcinek cewki moczowej, skutkujący upośledzeniem przepływu moczu i progresywnym wzrostem ciśnienia w obrębie dolnych dróg moczowych. Częstość występowania BPH jest ściśle związana z wiekiem - o ile jest to rzadkie schorzenie u mężczyzn przed 40 r.ż, o tyle prawie 50% mężczyzn rozwija objawy po przekroczeniu 50 r.ż, a u pacjentów w wieku podeszłym (około 80 r.ż.) częstość BPH sięga 80% [12,20]. Pomimo wysokiej częstości występowania tej choroby, patogeneza BPH, podobnie jak idiopatycznego OAB, wciąż jest jedynie fragmentarycznie poznana. W patofizjologicznym opisie BPH, obecnie postuluje się rolę remodellingu tkanek stercza (ze wzrostem poziomu antyapoptycznych cytokin jak TGF-β) oraz dysregulację hormonalną - u pacjentów z BPH opisano wyższą aktywność reduktazy dihydrotestosteronu (DHT) i większą ilość DHT w tkankach stercza. Ponadto, wraz z procesem starzenia się i wzrostem ilości tkanki tłuszczowej, wzrasta poziom i aktywność aromatazy, katalizującej konwersje androgenów do estrogenów, które nasilają sekrecję fibroblastycznego czynnika wzrostu (FGF), co wraz z zaburzeniem apoptozy komórkowej wspomnianej powyżej promuje rozrost tkanek stercza. Hipoteza ta jest też zgodna z koncepcją przewlekłego zapalenia stercza, jakie towarzyszy BPH, co tłumaczy obecność limfocytów i makrofagów w tkankach stercza, jak i wielu prozapalnych, proproliferacyjnych mediatorów (Il-8, L-15, Il-17, IFN-γ). Dużą uwagę zwraca się również obecnie na zjawiska uruchamiane w odpowiedzi na lokalną hipoksję stercza, powodującą produkcję wysoce uszkadzających tkanki wolnych rodników tlenowych oraz uwalnianie czynników wzrostowych: naczyniowych (VEGF) i fibroblastycznych (FGF), co nasila neoangiogenezę przerosłej tkanki stercza [5]. Istnieją również doniesienia o bliskim związku pomiędzy rozwojem BPH a współistnieniem u tego samego pacjenta zespołu metabolicznego, co sugerowałoby rolę hiperinsulinemii i insulinooporności wraz z wyższą aktywnością współczulną oraz wyjaśniałoby zaostrzenie przebiegu BPH u pacjentów ze współistniejącą cukrzycą [4]. Podsumowując, objawy nadaktywności pęcherza, obserwowane w idiopatycznym OAB, pojawiają się również u pacjentów z organicznym zaburzeniem, powodującym utrudnienie swobodnego odpływu moczu w dolnych drogach moczowych - w łagodnym przeroście prostaty. W związku z niepełnym opisem patofizjologicznym tej choroby, istotna wydaje się być ocena stanu czynnościowego autonomicznego układu nerwowego (ang. Autonomic Nervous System; ANS) w przebiegu tego zaburzenia. Funkcja autonomicznego układu nerwowego może być pośrednio oszacowana poprzez ocenę zmienności rytmu serca (ang. Heart Rate Variability; HRV), opartą na badaniu średniego czasu trwania pomiędzy kolejnymi załamkami R-R w zapisie EKG w aspekcie analizy czasowej i widmowej (częstotliwościowej) [16]. Ponieważ BPH może być stosunkowo łatwo odwzorowany w modelu zwierzęcym poprzez chirurgiczne wytworzenie częściowej blokady podpęcherzowej (ang. Partial Bladder Outlet Obstruction; ), stąd istnieje możliwość eksperymentalnych badań HRV w tym schorzeniu [19]. Celem naszej pracy było zbadanie zmian aktywności ANS w krótko i dłużej trwającym eksperymentalnym modelu BOO, odzwierciedlającym BPH u ludzi, posługując się zapisami HRV. Materiał i metody Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę I Lokalnej Komisji Etycznej ds. Doświadczeń na Zwierzętach w Krakowie. Eksperyment przeprowadzono na 30 szczurach rasy Wistar o średniej masie ciała 181,67±7,82g. Zwierzęta były hodowane w standardowych warunkach laboratoryjnych, w klatkach po 5 sztuk, z nieograniczonym dostępem do wody i karmy (Labofeed, Kcynia). 10 zwierząt, które przeszły zabieg operacyjny typu sham, zakwalifikowano do 720 Ł. Dobrek i wsp.
grupy kontrolnej (grupa 1). U zwierząt tych wykonywano laparotomię wraz z odsłonięciem pęcherza, lecz bez podwiązywania cewki moczowej, stosując identyczne metody znieczulenia i chirurgicznego opracowania rany pooperacyjnej jak w grupie zwierząt, którym indukowano przeszkodę podpęcherzową. U kolejnych 20 szczurów wykonano podpęcherzowe częściowe podwiązanie proksymalnego odcinka cewki moczowej (częściowa blokada podpęcherzowa; partial bladder obstruction - ). Zabieg operacyjny przeprowadzany był w znieczuleniu ogólnym (pentobarbital - Morbital, 45mg/kg m.c.). Po wykonaniu nacięcia w linii pośrodkowej ciała, w rzucie więzadła pępkowego, odsłaniano pęcherz moczowy, podwiązując proksymalny odcinek cewki moczowej (Dermalon 4-0), po uprzednim zacewnikowaniu szczura (cewnik epiduralny, 1mm średnicy). Po założeniu podwiązki, zaszywano powłoki ciała, stosując przez pierwsze trzy dni neomycynę i oksytetracyklinę w aerozolu na ranę pooperacyjną. Wszystkie zwierzęta z grupy kontrolnej przeszły zabieg chirurgiczny bez komplikacji; w grupie z jedno z operowanych zwierząt padło podczas zabiegu a dwa kolejne w okresie pooperacyjnym. Stąd, finalnie w dalszych badaniach wzięło udział 17 szczurów z. U wszystkich badanych zwierząt przeprowadzono krótkoczasowe (20 minutowe) zapisy zmienności rytmu serca - HRV w znieczuleniu uretanowym (1200mg/kg m.c.). Wybór tego środka anestetycznego podyktowany był przesłankami, iż na tle innych środków farmakologicznych znieczulenia ogólnego wywiera on najmniejszy depresyjny wpływ na ANS [14,15]. Sygnał EKG, będący punktem wyjścia do analizy HRV, po uprzednim znieczuleniu szczura i przygotowaniu do zapisu (usunięcie owłosienia, abrazja naskórka, pokrycie skóry żelem EKG), zbierany był z użyciem pediatrycznych elektrod Ag/ AgCl (EK-S30 PSG Sorimex) oraz systemu Polygram ADInstruments. Uzyskane zapisy poddawane były zarówno analizie czasowej, jak i widmowej, z obliczaniem klasycznych parametrów czasowych i widmowych. W grupie kontrolnej, zapisy HRV przeprowadzane były po 7 dniach rekonwalescencji od zabiegu typu sham (10 szczurów; średnia masa ciała wynosiła 226,3±6,23g) natomiast 17 zwierząt z wytworzonym modelem BOO podzielono na dwie podgrupy, w zależności od czasu trwania : podgrupę z krótkotrwającym (grupa 2; zapisy HRV zbierane były w 14 dniu od momentu zabiegu operacyjnego; grupa zawierała 10 szczurów o średniej masie 233,3±3,59g) oraz z długotrwającym modelem (grupa 3; zapisy HRV w 29 dniu od zabiegu; 7 zwierząt o średniej masie ciała 181,71±7,81g). Zdecydowaliśmy się na wykonywanie zapisów HRV w siódmej dobie u zwierząt kontrolnych biorąc pod uwagę nasze doświadczenia związane z metodyką HRV, jakie sugerują, iż u zdrowych szczurów parametry HRV nie zmieniają się znamiennie w perspektywie 4 tygodni. W kilku poprzednich eksperymentach obserwowaliśmy zaznaczone zmiany HRV, jednak porównując zdrowe, młode zwierzęta (6-7 tygodniowe) ze znacznie starszymi (6 miesięcznymi). Ponadto w siódmej dobie po zabiegu operacyjnym, szczury kontrolne przejawiały normalną aktywność i zachowanie. Stąd, założyliśmy, iż zapisy wykonywane w 7 dobie po zabiegu można traktować jako referencyjne dla pozostałych grup i że były one rejestrowane u zwierząt nie odczuwających już nasilonego stresu pooperacyjnego. Po zakończeniu rejestracji HRV, zwierzęta z każdej z grupy były uśmiercane poprzez dootrzewnowe podanie letalnej dawki anestetycznej penobarbitalu (Morbital, 100mg/kg m.c.) celem pobrania pęcherzy moczowych do analizy histopatologicznej, mającej na celu obiektywne potwierdzenie zmian tkankowych rozwijających się w odpowiedzi na wytworzony stan częściowej blokady podpęcherzowej. Podczas ponownej laparotomii pobierano pęcherze wraz z proksymalnym, podwiązanym odcinkiem cewki moczowej (lub analogiczny odcinek bez podwiązki w grupie kontrolnej). Następnie pęcherze były delikatnie osuszane na kompresach gazowych i delikatnie otwierane celem ich opróżnienia z zalegającego moczu oraz umieszczane w 4% roztworze formaliny. Ocena histopatologiczna pęcherzy pobranych od zwierząt z 14-dniowym modelem ujawniła zaznaczony obrzęk oraz cechy przekrwienia ściany pęcherza moczowego i minimalnego przerostu warstwy mięśniowej jego ściany. W preparatach zwierząt z miesięcznym modelem BOO zwracały uwagę cechy wyraźnego obrzęku śluzówki pęcherza wraz z przekrwieniem jego ściany oraz niewielkie (głównie wokółnaczyniowe) limfocytowe nacieki zapalne śluzówki. Ponadto zaobserwowano zaznaczone cechy niewielkiego przerostu warstwy mięśniowej pęcherza. Pęcherze pobrane od zwierząt kontrolnych odpowiadały obrazowi vesica urinaria normalis. Na podstawie uzyskanych wyników analizy histopatologicznej można uznać, iż szczury z grup cechuje przebudowa tkankowa pęcherza, bardziej zaakcentowana u zwierząt z długotrwającym. Wyniki te również potwierdzają skuteczność zastosowanej procedury chirurgicznej i utrzymywanie się modelu podczas całego okresu eksperymentu. Analiza statystyczna uzyskanych wyników HRV została przeprowadzona wstępnie dla trzech jednocześnie badanych grup (kontrolnej - grupa 1 oraz grup 2 i 3 - zwierzęta z ) za pomocą parametrycznego testu Bartletta przy α=0,05. Natomiast szacowanie znamienności statystycznej międzygrupowej (grupa 1/2, grupa 1/3 oraz grupa 2/3) zostało przeprowadzone za pomocą parametrycznego testu Fischera-Snedecora przy tej samym poziomie istotności α. Z uwagi na brak rozkładu normalnego ocenianych parametrów HRV, analiza statystyczna prowadzona była po uprzednim ich wyrażeniu w postaci logarytmów naturalnych. Wnioski estymacji statystycznej uzyskanych wyników HRV zawarte zostały w tabelach 1 i 2. Wyniki Analiza czasowa HRV: Większość analizowanych parametrów analizy czasowej HRV nie różniła się znamiennie we wszystkich badanych grupach. Zarówno średni odstęp R-R (mean NN), jak i maksymalna wartość (max NN) oraz średnia częstość akcji serca (average HR) były podobne we wszystkich grupach. Najkrótsze odstępy R-R (min NN) notowane były w grupie kontrolnej (odpowiednio 139,28±6,36 vs. 152,64±16,72 w grupie 2 i 153,56±11,72 w grupie 3). Różnica pomiędzy maksymalnym i minimalnym odstępem R-R - zakres wartości odstępów R-R (range) osiągała z kolei w grupie kontrolnej największe wartości (odpowiednio 49,47±6,47 vs. 35,76±16,29 w grupie 2 i 31,06±9,41 w grupie 3). Podobną zależność zaobserwowano dla dwóch kolejnych parametrów analizy czasowej - globalnego odchylenia standardowego wszystkich odstępów R-R (SDNN) oraz pierwiastka kwadratowego ze średniej sumy kwadratów różnic - wartości tych parametrów były największe dla zwierząt kontrolnych i osiągały mniejsze wartości w grupie z krótkoczasowym modelem (grupa 2) a najmniejsze w grupie z długoczasowym modelem (grupa 3): odpowiednio dla SDNN: 8,70±2,73 vs. 7,43±3,96 i 4,13±1,68 i dla rmssd: 13,01±7,35 vs. 6,92±8,26 i 1,33±0,39). Analiza widmowa HRV: Podobnie jak w analizie czasowej, również w analizie widmowej (częstotliwościowej) zaobserwowano podobną ogólną zależność postępującego zmniejszenia wartości nieznormalizowanych parametrów HRV wraz z wydłużeniem czasu trwania. Wartości zarówno mocy całkowitej (ang. Total Power; TP), jak i mocy w zakresie niskich (ang. Low Frequency; LF) oraz wysokich częstotliwości (ang. High Frequency; HF) były znamiennie wyższe w grupie kontrolnej, natomiast u zwierząt z modelem obserwowano postępujące zmniejszenie ich wartości (TP w grupie kontrolnej 36,09±17,83 vs. 23,16±32,56 w grupie 2 i 2,68±1,29 w grupie 3 oraz odpowiednio dla LF: 5,40±2,54 vs. 1,31±1,79 i 0,11±0,06 i dla HF: 11,47±8,88 vs. 0,98±0,96 i 0,51±0,38). Rozpatrując zmiany dotyczące wartości znormalizowanych parametrów HRV zaobserwowano, iż w grupie kontrolnej wartość nlf (ang. normalized LF) była mniejsza a nhf (ang. normalized HF) - większa w porównaniu z grupą 2 (odpowiednio 36,61±16,04 vs. 45,2±19,67 oraz 63,39±16,04 vs. 54,8±19,67). Przeciwnie, zestawiając grupę kontrolną z grupą 3 wykazano, iż wartość parametru nlf jest większa a nhf - mniejsza u zwierząt kontrolnych (odpowiednio nlf 36,61±16,04 vs. 19,67±9,59 i dla nhf: 63,39±16,04 vs. 80,33±9,59). Omawiane wyniki parametrów analizy czasowej i widmowej HRV przedstawione są w tabelach I i II poniżej). OMÓWIENIE Główne wnioski wynikające z analizy zmienności rytmu serca w przeprowadzonym eksperymencie blokady podpęcherzowej to: W analizie czasowej - wraz z wydłużeniem czasu trwania blokady podpęcherzowej, dochodzi do zwiększenia wartości minimalnego odstępu R-R, oraz do zmniejszenia wartości zakresu czasu trwania odstępów R-R, SDNN oraz rmssd. W analizie widmowej w krótkocza- 721
Tabela I. Parametry analizy czasowej HRV uzyskane z 20-minutowych zapisów EKG Time-domain HRV analysis parameters obtained from 20-minutes lasting ECG recordings Grupa 1 Kontrol Grupa 2 14-dniowy model Grupa 3 30-dniowy model Grupa 1 / Grupa 2 Grupa 1 / Grupa 3 Grupa 2 / Grupa 3 mean NN [ms] 163,41±10,27 173,03±11,88 171,94±14,84 NS NS NS max NN [ms] 188,76±6,28 188,33±1,71 184,62±9,53 NS NS NS min NN [ms] 139,28±6,36 152,64±16,72 153,56±11,72 p=0,02 p=0,02 NS range [ms] 49,47±6,47 35,76±16,29 31,06±9,41 p=0,01 p=0,01 NS average HR [bpm] 368,32±22,55 348,29±25,26 351,32±34,14 NS NS NS SDNN [ms] 8,70±2,73 7,43±3,96 4,13±1,68 NS p=0,01 p=0,05 rmssd 13,01±7,35 6,92±8,26 1,33±0,39 p=0,05 p=0,01 p=0,01 Legenda: mean NN - średni czas trwania odstępu R-R w zapisie EKG [ms], max NN - najdłuższy czas trwania odstępu R-R w zapisie EKG [ms], min NN - najkrótszy czas trwania odstępu R-R w zapisie EKG [ms], range - średnia różnica pomiędzy max NN i min NN [ms], average HR - średnia częstość akcji serca [bpm - 1/min], SDNN - globalne odchylenie standardowe wszystkich odstępów R-R [ms], rmssd - pierwiastek kwadratowy ze średniej sumy kwadratów różnic pomiędzy kolejnymi odstępami R-R Tabela II. Parametry analizy widmowej HRV uzyskane z 20-minutowych zapisów EKG Frequency-domain (spectral) HRV analysis parameters obtained from 20-minutes lasting ECG recordings Grupa 1 Kontrol Grupa 2 14-dniowy model Grupa 3 30-dniowy model Grupa 1 / Grupa 2 Grupa 1 / Grupa 3 Grupa 2 / Grupa 3 TP [ms2] 36,09±17,83 23,16±32,56 2,68±1,29 p=0,03 p=0,005 p=0,05 VLF [ms2] 19,23±15,74 20,87±30,33 2,06±1,02 NS p=0,007 p=0,04 LF [ms2] 5,40±2,54 1,31±1,79 0,11±0,06 p=0,01 p=0,005 p=0,05 HF [ms2] 11,47±8,88 0,98±0,96 0,51±0,38 p=0,01 p=0,02 NS LF/HF 0,70±0,63 1,06±0,75 0,26±0,16 NS p=0,03 p=0,005 nlf [n.u.] 36,61±16,04 45,2±19,67 19,67±9,59 NS p=0,05 p=0,007 nhf [n.u.] 63,39±16,04 54,8±19,67 80,33±9,59 NS p=0,05 p=0,004 Legenda: TP - moc całkowita widma HRV, VLF - moc widma HRV w zakresie bardzo niskich częstotliwości, LF - moc widma HRV w zakresie niskich częstotliwości, HF - moc widma HRV w zakresie wysokich częstotliwości, nlf - wartość znormalizowanego parametru LF, nhf - wartość znormalizowanego parametru HF sowym (14-dniowym) modelu blokady podpęcherzowej, uwidoczniono zmniejszenie mocy całkowitej widma wraz z mocą nieznormalizowanych parametrów LF i HF, przy braku istotnych zmian dotyczących znormalizowanych parametrów nlf i nhf. Wraz z wydłużeniem czasu trwania, dysfunkcja autonomicznego układu nerwowego staje się bardziej zaakcentowana. W modelu tym wykazano głębokie obniżenie mocy całkowitej widma HRV i jego wszystkich składowych, W porównaniu z grupą kontrolną, wykazano ponadto istotne zmiany w obrębie znormalizowanych składowych nlf i nhf, świadczące o znacznej przewadze napięcia parasympatycznego i wycofaniu sympatycznym. Wedle naszej wiedzy, nasza praca jest pierwszą oceniającą zmiany funkcji ANS w przebiegu w zależności od czasu trwania blokady podpęcherzowej. Uogólniając należy stwierdzić, iż zagadnienia oceny stanu czynnościowego ANS w przebiegu zarówno eksperymentalnego modelu, jak i klinicznie w przebiegu BPH, są wciąż niedostatecznie zbadane i wymagają dalszego doprecyzowania. Ponadto dostępne w piśmiennictwie doniesienia są często sprzeczne lub znacznie różniące się metodologicznie, co uniemożliwia ich bezpośrednie porównywanie. Wynika to po części z odmiennych protokołów badań oraz aspektów technicznych (część publikowanych prac klinicznych jest opartych na krótkoczasowych zapisach HRV, a część na 24-godzinnych holterowskich zapisach EKG). Ponadto, dostępne badania kliniczne oceniające funkcje ANS u pacjentów z BPH, często uwzględniają współistnienie u rekrutowanych pacjentów zespołu polimetabolicznego. Stwierdzana zatem w tych badaniach wysoka aktywność sympatyczna nie może być jednoznacznie wiązana z BPH, lecz z zespołem metabolicznym [6,17]. Z drugiej jednak strony, stwierdzana w pracach cytowanych powyżej dysfunkcja czynnościowa ANS ze wzrostem napięcia sympatycznego, uzasadnia stosowanie leków α-adrenolitycznych w farmakoterapii BPH, co wiąże się nie tylko ze złagodzeniem nadreaktywności pęcherza, ale i poprawą lokalnego przepływu krwi w pęcherzu [7,18]. Istnieją również doniesienia sugerujące inny typ zaburzeń ANS w przebiegu BPH, co może być po części związane z odmienną rekrutacją pacjentów (brak współistniejącego zespołu polimetabolicznego). Kim i wsp. [13] w swojej pracy, opartej na krótkoczasowych zapisach HRV, wykazali zmniejszenie mocy całkowitej oraz składowej HF, bez zmian w obrębie pozostałych składowych widma HRV. Przeciwnie, Zorba i wsp. [21] w jednej z ostatnio opublikowanych prac, udowodnili wręcz zwiększenie wartości nieznormalizowanych składowych widma HRV w porównaniu do grupy kontrolnej (chociaż, uściślając, wykazali oni jedynie trend zmian; wartości bezwzględne ocenianych parametrów nie były statystycznie znamienne). Jakkolwiek trudno jest porównywać prace doświadczalne i kliniczne, naszym zdaniem, wyniki uzyskane w naszym eksperymencie, są zbieżne z wnioskami Kim i wsp. [13] cytowanymi powyżej. Biorąc pod uwagę wytyczne piśmiennictwa, napięcie sympatyczne jest odzwierciedlane w zapisach HRV przez SDNN, LF oraz zwłaszcza nlf, natomiast parasympatyczne przez HF i nhf. Globalna aktywność ANS manifestuje się w obrębie mocy całkowitej widma TP [16]. Opierając się na tych wytycznych, naszym zdaniem, należy stwierdzić, iż zarówno w krótkoczasowym, jak i długoczasowym modelu, dochodzi do zmniejszenia globalnej aktywności układu autonomicznego, zdecydowanie bardziej nasilonej w obserwacji miesięcznej. W krótkotrwającej blokadzie podpęcherzowej, zmniejszeniu globalnej aktywności ANS nie towarzyszyła zmiana we wzajemnej relacji obydwu części ANS znormalizowane parametry nlf i nhf nie różniły się znamiennie od grupy kontrolnej. 722 Ł. Dobrek i wsp.
Przeciwnie, długoczasowy model był charakteryzowany przez przebudowę wzajemnych proporcji pomiędzy napięciem współczulnym i przywspółczulnym, z wygenerowaniem relatywnej, znacznej przewagi parasympatycznej (choć wciąż przy zmniejszeniu całkowitej aktywności ANS). Nie jesteśmy jednak w stanie jednoznacznie ocenić, czy obserwowana przewaga parasympatyczna w długotrwającej blokadzie podpęcherzowej, jest jednym z możliwych czynników etiologicznych nadreaktywności pęcherza, stwierdzanej w tym zaburzeniu, czy też jest wynikiem zmian adaptacyjnych, których celem jest nasilenie kurczliwości pęcherza i przełamanie bloku odpływu moczu poprzez czynnościową rearanżację unerwienia wegetatywnego pęcherza. Na marginesie warto również wspomnieć o stwierdzanych zaburzeniach w obrębie składowej VLF, której moc znacznie się zmniejszyła u zwierząt poddanych miesięcznemu. Obecnie, mechanizmy leżące u podstaw tej składowej widma HRV, jak i zwłaszcza jej interpretacja w odniesieniu do głównych części układu autonomicznego, są wciąż niejasne. Przyjmuje się, iż VLF odzwierciedla autonomiczną kontrolę zjawisk takich jak termoregulacja, aktywność baroreceptorów tętniczych, chemoreceptorów oraz aktywność układu renina-angiotensyna-aldosteron. W większości panuje przekonanie, iż składowa VLF, podobnie jak LF, jest związana ze zjawiskami mediowanymi współczulnie, jednak przypisuje się jej znaczenie jako składowej wyrażającej globalny stres organizmu [13,16]. W naszym eksperymencie, moc VLF była podobna w grupach z krótkoczasowym modelem i kontrolnej, ulegając znacznemu zmniejszeniu u szczurów z BOO trwającym 4 tygodnie. Jednak wciąż składowa ta była komponentą widma o największym udziale w mocy całkowitej, co może, zgodnie z sugestiami cytowanymi powyżej, odzwierciedlać globalny stres towarzyszący utrzymywaniu się blokady podpęcherzowej. Wnioski Podsumowując, uzyskane wyniki sugerują, iż blokada podpęcherzowa powoduje zmiany funkcjonalne autonomicznego układu nerwowego, które zaznaczają się wraz z wydłużeniem czasu trwania blokady. Interpretując uzyskane wyniki zgodnie z wytycznymi HRV [16] można stwierdzić, że 14-dniowy model powoduje zmniejszenie globalnego napięcia ANS, lecz z zachowaniem wzajemnych relacji pomiędzy głównymi składowymi (sympatyczną i parasympatyczną). Miesięczny okres powoduje bardziej zaznaczoną dysfunkcję ANS, manifestującą się znacznym obniżeniem całkowitego napięcia autonomicznego oraz przesunięciem równowagi pomiędzy zasadniczymi składowymi ze znaczną przewagą parasympatyczną. Może to odzwierciedlać nadreaktywność pęcherza, obserwowaną w przebiegu, związaną ze wzrostem mediowanej parasympatycznie kurczliwości mięśnia wypieracza celem poprawy odpływu moczu. Przebudowa funkcjonalna ANS zatem jest zależna od czasu trwania blokady podpęcherzowej i wraz z czasem jej trwania, zaburzenia autonomicznej regulacji czynności pęcherza stają się bardziej nasilone. Praca została zrealizowana w ramach grantu naukowego K/DSC/000953 Piśmiennictwo 1. Abrams P., Artibani W., Cardozo L. et al.: Reviewing the ICS 2002 terminology report: The ongoing debate. Neurourol. Urodyn. 2006, 25, 293. 2. Abrams P., Cardozo L., Fall M. et al.: The standardisation of terminology of lower urinary tract function: report from the Standardisation Sub-committee of the International Continence Society. Neurourol. Urodyn. 2002, 21, 167. 3. Andersson K.E., Pehrson R.: CNS involvement in overactive bladder. Drugs 2003, 63, 2595. 4. Boon T.A., Van Venrooij G.E., Eckhardt M.D.: Effects of diabetes mellitus on lower urinary tract symptoms and dysfunction in patients benign prostatic hyperplasia. Curr. Urol. Rep. 2001, 2, 297. 5. Briganti A., Capitanio U., Suardi N. et al.: Benign prostatic hyperplasia and its aetiologies. Eur. Urol. Suppl. 2009, 8, 865. 6. Choi J.B., Lee J.G.,Kim Y.S.: Characteristics of autonomic nervous system activity in men with lower urinary tract symptoms (LUTS): analysis of heart rate variability in men with LUTS. Urology 2010, 75, 138. 7. Chorng H.: The application of alpha-adrenergic receptor blocker in lower urinary tract dysfunction that is beyond benign prostatic hyperplasia. Int. Urogynecol. J. Pelvic Floor Dysfunct. 2010, 4, 73. 8. Clemens J.Q.: Basic bladder neurophysiology. Urol. Clin. N. Am. 2010, 37, 487. 9. Dobrek Ł., Juszczak K., Wyczółkowski M., Thor P.: Current management and future perspectives of overactive bladder (OAB) pharmacotherapy. Acta Pol. Pharm. Drug Res. 2011, 68, 807. 10. Dobrek Ł., Juszczak K., Wyczółkowski M., Thor P.: Overactive bladder current definition and basic pathophysiological concepts. Adv. Clin. Exp. Med. 2011, 20, 119. 11. Hashim H., Abrams P.: Overactive bladder: an update. Curr. Opin. Urol. 2007, 17, 231. 12. Irani J., Brown C.T., van der Meulen J. et al.: A review of guidelines on benign prostatic hyperplasia ad lower urinary tract symptoms: are all guidelines the same? BJU Int. 2003, 92, 937. 13. Kim Y.K., Choi J.B., Seo K.S. et al.: Analysis of heart rate variability in patients with BPH. J. Korean Continence Soc. 2005, 9, 17. 14. Maggi C.A., Meli A.: Suitability of urethane anesthesia for physiopharmacological investigations in various systems. Part 1: general considerations. Experientia 1986, 42, 109. 15. Maggi C.A., Meli A.: Suitability of urethane anesthesia for physiopharmacological investigations in various systems. Part 2: cardiovascular system. Experientia 1986, 42, 292. 16. Malik M., Bigger J.T., Camm A.J. et al.: Guidelines. Heart rate variability. Standards of measurements, physiological interpretations and clinical use. Task Force of The European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology. Eur. Heart J. 1996, 17, 354. 17. McVary K.T., Rademaker A., Llyod G.L. et al.: Autonomic nervous system overactivity in men with lower urinary tract symptoms secondary to benign prostatic hyperplasia. J. Urol. 2005, 174, 1327. 18. Meng E.: Sympathetic hyperactivity in lower urinary tract dysfunction. Int. Urogynecol. J. Pelvic Floor Dysfunct. 2010, 4, 63. 19. Parsons B.A., Drake M.J.: Animal models in overactive bladder research. In: Andersson K.E., Michel M.C. (editors): Handbook of Experimental Pharmacology 202, 2011, 15, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 20. Parsons J.K., Kashefi C.: Physical activity, prostatic hyperplasia and lower urinary tract symptoms. Eur. Urol. 2008, 53, 1228. 21. Zorba O.U., Cicek Y., Uzun H. et al.: Autonomic nervous system; relation between prostate enlargement and LUTS. J. Clin. Anal. Med. 2012, 1, 1. 723