Аритмии сердца
|
|
Скачать 5.78 Mb.
|
|
^
Электрическая активность клеток синусового и АВ-узлов весьма отличается от таковой в клетках специализированной проводящей системы желудочков или рабочего миокарда предсердий и желудочков, обсуждавшихся ранее. Благодаря своим необычным электрофизиологическим характеристикам клетки узлов часто принимают участие в инициации и поддержании аритмии. Ввиду существования значительных различий между клетками узла и другими клетками сердца их нормальные электрические характеристики целесообразно рассматривать отдельно. ^ Клетки синусового узла обычно постоянно активны и редко находятся в покое, поэтому, строго говоря, при их описании не следует использовать термин «потенциал покоя». Однако максимальный диастолический потенциал (наиболее отрицательный уровень мембранного потенциала сразу после потенциала действия реполяризации) легко измеряется и оказывается значительно менее отрицательным (примерно на 20 мВ), чем максимальный диастолический потенциал волокон Пуркинье или клеток предсердий и желудочков (рис. 3.9). Максимальный диастолический потенциал клеток АВ-узла по своей величине аналогичен наблюдаемому в клетках синусового узла. Значения внутриклеточной концентрации K+ (а значит, и величина ЕK) в клетках синусового узла, по-видимому, близки к зарегистрированным в сердечных клетках с гораздо более высоким потенциалом покоя [44]. Следовательно, более низкий мембранный потенциал клеток синусового и атриовентрикулярного узлов обусловлен более высоким отношением коэффициентов натриевой и калиевой проницаемости (РNа/РK) мембраны этих клеток по сравнению с клетками предсердий и желудочков или волокон Пуркинье. Правда, пока неясно, в какой степени более высокое отношение PNa—РК в клетках узлов обусловлено меньшей величиной РK, а в какой — большей величиной pna. Дальнейшие исследования, однако, покажут, имеют ли узловые клетки необычно высокую проницаемость для Na+ в покое или они обладают необычно низкой проницаемостью для K+. ^ В клетках синусового и атриовентрикулярного узлов скорость деполяризации в нулевую фазу намного ниже (1—20 В/с), чем в нормальных волокнах Пуркинье или клетках рабочего миокарда (см. рис. 3.9). Амплитуда потенциалов действия также весьма невелика (60—80 мВ); в некоторых клетках пик потенциала действия не превышает 0 мВ [3]. По сравнению с другими сердечными клетками более низкая скорость нарастания и меньшая амплитуда потенциала действия узловых клеток отражают значительно меньшую величину входящего тока перед нулевой фазой деполяризации в этих клетках. Имеющиеся в настоящее время данные однозначно свидетельствуют о том, что меньший по величине входящий ток в клетках синусового и атриовентрикулярного узлов течет не через быстрые натриевые каналы, а через медленные каналы и переносится ионами натрия и кальция (45— 47]. Такие потенциалы действия с нарастанием, зависящим от медленного входящего тока, часто называют «медленными ответами» в отличие от более обычных «быстрых ответов», нарастание в которых зависит от быстрого натриевого тока [20]. Из-за столь малой величины суммарного входящего тока и медленной деполяризации в нулевую фазу скорость проведения медленных потенциалов действия через узлы всегда низка (0,01— 0,1 м/с); именно такое медленное проведение в определенных условиях может обусловить возникновение нарушений ритма в тканях узлов. Как отмечалось ранее, медленные каналы для входящего тока имеют совершенно иные характеристики зависимости их воротного механизма от времени и потенциала по сравнению с быстрыми натриевыми каналами. Медленный входящий ток активируется и инактивируется значительно дольше, чем быстрый натриевый ток. Поэтому после нарастания потенциала действия в узлах медленный входящий ток инактивируется только медленно, способствуя деполяризации мембраны в течение всей фазы плато потенциала действия. Активация зависимого от времени и потенциала выходящего калиевого тока вместе с инактивацией медленного входящего тока, по-видимому, вызывает реполяризацию клеток узлов, как это было описано для окончания потенциала действия в других сердечных клетках.  Рис. 3.9. Сравнение потенциалов действия синуса и АВ-узла (указаны стрелками) с потенциалами действия рабочего миокарда и волокон Пуркинье. Запись потенциалов действия произведена в следующих областях сердца (начиная сверху): синусовый узел, предсердие, атриовентрикулярный узел, пучок Гиса, волокно Пуркинье в ложном сухожилии, терминальное волокно Пуркинье и рабочий миокард желудочков. Заметьте, что возрастание скорости и амплитуда потенциалов действия синуса и АВ-узла меньше аналогичных параметров в других клетках [3]. Проводимость медленных каналов для входящего тока восстанавливается после реполяризации мембраны также гораздо медленнее, чем проводимость быстрых натриевых каналов [20, 21]. В отличие от других сердечных клеток в узловых клетках при нанесении преждевременного стимула во время конечной фазы реполяризации не отмечается возникновения потенциала действия. В действительности достаточная инактивация проводимости медленных каналов для входящего тока может сохраняться даже после полной реполяризации в клетках, ставших абсолютно рефрактерными к стимуляции [48]. Реактивация происходит постепенно в течение всей диастолы; преждевременные импульсы, вызванные вскоре после полной реполяризации, имеют более медленное нарастание, меньшую амплитуду, чем нормальные импульсы, и распространяются медленнее. Преждевременные импульсы, вызванные позднее во время диастолы, имеют соответственно более быстрое нарастание, более высокую амплитуду и, следовательно, проводятся быстрее [49]. Такое поведение отражает длительность процесса реактивации медленных каналов. Связанный с этим продолжительный рефрактерный период узловой ткани, а также значительное замедление проведения через нее преждевременных импульсов могут быть важными факторами инициации некоторых нарушений сердечного ритма. АвтоматизмКлетки синусового узла обычно являются автоматическими, так что каждый последующий потенциал действия возникает в результате спонтанной диастолической деполяризации; клетки АВ-узла также способны возбуждаться автоматически, особенно если они не связаны с окружающим миокардом предсердий [50]. Это означает, по-видимому, что электротоническое взаимодействие клеток узла и предсердий подавляется автоматически через предсердно-узловое проведение. Автоматическая активность клеток синусового узла не может быть связана с тем же пейсмекерным током, который был ранее описан в волокнах Пуркинье. Изменения состояния воротного механизма мембранной проводимости, ответственной за нормальный автоматизм волокон Пуркинье, происходят только в диапазоне мембранных потенциалов от —90 до —60 мВ [36]. Такие изменения проводимости вряд ли способны объяснить развитие спонтанной диастолической деполяризации в клетках синусового узла, поскольку максимальный диастолический потенциал этих клеток обычно менее отрицателен, чем —60 мВ. Однако имеющиеся данные говорят о том, что пейсмекерный ток в синусовом узле переносится, по крайней мере частично, ионами К+ [38] и уменьшение этого выходящего тока при наличии постоянного фонового входящего тока приводит к постепенной деполяризации мембраны. Кроме того, важную роль играет, вероятно, входящий ток, который активируется при гиперполяризации и обозначается if [38]. ^ Нарушения ритма сердца и нарушения проведения могут возникать в результате изменений электрических свойств сердечных волокон при заболевании миокарда. Для выяснения особенностей таких изменений недавно был проведен ряд исследований. Для регистрации электрической активности клеток в препаратах миокарда, полученных у больных и экспериментальных животных, использовались стеклянные микроэлектроды. Результаты подобных исследований часто коррелируют с данными, полученными при изучении нормальных миокардиальных тканей, помещенных в измененную внеклеточную среду с целью моделирования условий, существующих при некоторых заболеваниях сердца. ^ При многих заболеваниях сердца, вызывающих аритмию, отмечается тенденция к деполяризации мембраны сердечных клеток. К моменту написания данной главы мембранные потенциалы были зарегистрированы в предсердных клетках препаратов, полученных при ревматических и врожденных заболеваниях [51] и кардиомиопатии [52], а также в клетках миокарда желудочков и в волокнах Пуркинье, изолированных из пораженных ишемией и инфарктом областей сердца [53—56]. Во всех случаях мембранный потенциал покоя оказался менее отрицательным, чем в клетках аналогичных участков здорового сердца (рис. 3.10). Причины уменьшения потенциала покоя в каждом из этих случаев не до конца понятны, хотя ясно, что определенный вклад могут вносить несколько факторов. При их рассмотрении лучше всего использовать обозначения из уравнения Гольдмана, Ходжкина и Катца, которое, как было показано ранее, позволяет достаточно точно определить потенциал покоя в волокнах Пуркинье при самых разных внеклеточных концентрациях ионов калия:  Если как типичные величины концентрации ионов и отношения проницаемости в этом уравнении принять [К+]0=4 мМ, [K+]i=150 мМ, [Na+]0=150 мМ, [Na+]i= 10 мМ и pna/pk=1/100, то можно показать, что в отсутствие значительных изменений температуры имеется 4 различных пути, позволяющих сделать потенциал покоя (Vr) менее отрицательным. Они таковы: 1) повысить внеклеточную концентрацию ионов калия — [К"+]0; 2) снизить внутриклеточную концентрацию ионов калия— [K+]i:: отношение pna/pk можно увеличить либо (3) путем повышения проницаемости мембраны для ионов натрия — pna, либо (4) путем снижения проницаемости для ионов калия — РK. Любое из этих изменений способно вызвать уменьшение потенциала покоя, но в поврежденных клетках может одновременно наблюдаться несколько таких изменений. Например, любое патологическое состояние, приводящее к ослаблению активности натриевого насоса, следует рассматривать как фактор, способствующий деполяризации поврежденных клеток, обусловленной, вероятно, как повышением [К+]0, так и снижением [К+]r. Нормальная потеря клеточного К+ и накопление Na+, сопровождающие электрическую активность (и наблюдающиеся в меньшей степени даже в покое), не являются, следовательно, легкоустранимыми (как это обычно бывает) посредством натриевого насоса. Другими словами, имеет место непрерывная суммарная потеря К+ из клеток (клеточный К+ эффективно замещается Na+), поэтому [К+]i постепенно уменьшается. Поскольку диффузия ионов из внеклеточного пространства в определенной степени ограничена и, следовательно, замедлена, в нем происходит накопление потерянных клетками ионов калия, что приводит к повышению [К+]0. Как отмечалось выше, и снижение [К+]i, и повышение [К+]0 могут способствовать изменению мембранного потенциала покоя.  Рис. 3.10. Изменения потенциала действия, зарегистрированные в волокнах Пуркинье при инфаркте в сердце собаки. В нижней части каждого фрагмента (записано на более высокой развертке) показано дифференцированное нарастание потенциала действия, которому предшествует дифференцированный калибровочный сигнал при скорости деполяризации 200 В/с; калибровочный импульс дифференциатора имеет форму прямоугольника. На левом фрагменте (контроль) — потенциал действия, зарегистрированный с волокна Пуркинье за пределами инфарктной зоны; отмечаются нормальный диастолический максимум (или потенциал покоя) и быстрое нарастание. Справа— потенциалы действия, зарегистрированные в трех различных волокнах Пуркинье на эндокардиальной поверхности в инфарктной зоне. Отметьте, что максимальный диастолический потенциал, амплитуда потенциала действия и скорость нарастания (Vmax) в зоне инфаркта ниже, чем в контрольной области. Угнетение потенциала покоя и потенциала действия особенно выражено на среднем фрагменте [53}. Аналогично тому, как изменения [К+]0 и [К+]i могут одновременно способствовать снижению потенциала покоя, изменения PNa и РK, вносящие дополнительный вклад в деполяризацию мембраны, вероятнее всего, происходят одновременно. Например, предположим, что определенное патологическое состояние связано с увеличением потерь ионов Na через клеточную мембрану (иначе говоря, pna повышено). В этом случае отношение РNа— рк увеличится и (как следует из приведенного выше уравнения) потенциал покоя уменьшится. Поскольку такая деполяризация может происходить без каких-либо значительных изменений [К+]0 или [К+]i, потенциал равновесия К+ не изменится. Однако направленная наружу движущая сила для К+, равная Vm—ЕK, будет теперь больше нормы и (как результат направленного внутрь выпрямления) проводимость К+, а значит, и коэффициент проницаемости для К+ (РK) будут меньше нормы. Постоянная деполяризация мембраны в этих условиях действительно связана с увеличением отношения pna—pk, однако такому изменению способствует не только повышение pna но и снижение РK. С другой стороны, если какое-то заболевание сердца приводит к специфическому снижению РK (например, в результате изменений химического состава мембраны, обусловленных нарушением метаболизма белков или жиров), отношение pna—рк увеличится и возникнет деполяризация, несмотря на отсутствие изменений pna. Следует подчеркнуть, что такого специфического изменения рк пока не удалось выявить в пораженных сердечных клетках, хотя аналогичный эффект может быть искусственно вызван в изолированных миокардиальных тканях путем добавления в перфузионный раствор нескольких миллимолей цезия [57]. Несомненно, поддерживаемое увеличение потерь Na+ через клеточную мембрану в конце концов привело бы к изменению распределения катионов относительно поверхности мембраны, если бы натриевый насос не обладал способностью противостоять возрастающим потокам Na+ и К+. В ответ на относительное повышение проницаемости для натрия возникнет начальная деполяризация (как это описано выше), но затем будет постепенно развиваться повторная деполяризация, отражающая снижение внутриклеточной концентрации К+. Это связано с выходом К+ из клетки по мере поступления в нее Na+ для сохранения электронейтральности клеточного объема. Несмотря на то что проницаемость мембраны для ионов хлора в сердечных клетках обычно довольно низка, некоторое количество ионов хлора может поступать в клетки вместе с Na+ и водой, вследствие чего клетка слегка набухает, что соответственно приводит к дальнейшему уменьшению [К+]i.. Поскольку активность натриевого насоса определяется преимущественно уровнем [Na+]i с повышением последнего в таких клетках с утечкой она возрастает. Однако если пассивные потоки Na и К велики или активность насоса каким-либо образом ослаблена, то, несмотря на активацию работы насоса внутриклеточными ионами натрия, отмечаются значительные изменения уровня [Na+]i и [К+]i. ^ Для большинства изученных патологических состояний характерно замедленное нарастание с пониженной амплитудой потенциала действия (фаза 0) в волокнах Пуркинье или в клетках рабочего миокарда предсердий или желудочков [51—56, 58]. Такие изменения, по-видимому, во многом обусловлены" уменьшением мембранного потенциала пораженных клеток, хотя аналогичные изменения могут быть также следствием специфических для данного заболевания отклонений в предшествующих механизмах проводимости при отсутствии каких-либо изменений потенциала покоя. Мы пока не располагаем достаточной информацией относительно первичного специфического влияния заболеваний на механизмы проводимости перед возникновением направленного внутрь потока, вызывающего нарастание потенциала действия. Ранее уже описывались механизмы инактивации быстрой натриевой проводимости при продолжительной деполяризации мембраны (после нарастания потенциала действия), а также отмечалась необходимость снижения реполяризации мембраны до уровня глубокого отрицательного потенциала (т. е. реполяризация потенциала действия) для полного устранения этой инактивации. Если мембрана реполяризуется не полностью, то в данных условиях инактивация устраняется лишь частично. Таким образом, после полной активации натриевой проводимости вполне достаточно гиперполяризации до уровня примерно —100 мВ, чтобы полностью устранить инактивацию и вернуть всем натриевым каналам способность к реактивации при следующем деполяризующем стимуле; при длительной же реполяризации до уровня от —60 до —70 мВ около 50 % натриевых каналов инактивируются и, следовательно, становятся недоступными для реактивации во время следующей деполяризующей стимуляции. При потенциале около —50 мВ практически все натриевые каналы остаются инактивированными и недоступными для немедленной реактивации (см. рис. 3.3). Таким образом, в сердечных клетках, деполяризованных вследствие заболевания, только часть быстрых натриевых каналов доступна для входящего тока. В этом случае величина суммарного входящего тока во время фазы 0 потенциала действия уменьшается, а, значит, скорость нарастания и амплитуда снижаются (см. рис. 3.10). Такие потенциалы действия, нарастание которых зависит от входящего тока, текущего через частично инактивированные натриевые каналы, иногда называют «угнетенными быстрыми ответами» [16] в отличие от «медленных ответов», которые также имеют медленное нарастание, но зависят от входящего тока, протекающего по совершенно другим, фармакологи чески отличным мембранным каналам (см. выше). Из-за медленного нарастания и невысокой амплитуды скорость распространения угнетенных быстрых ответов существенно снижена. Например, скорость проведения потенциалов действия волокон Пуркинье может снизиться с 2—4 м/с до менее чем 0,5 м/с вследствие устойчивого состояния инактивации натриевых каналов, обусловленного деполяризацией мембраны. Дальнейшая деполяризация и инактивация натриевых каналов может привести к полной невозбудимости клеток, так что здесь возможно развитие блока проведения. Но хотя проводимость быстрых натриевых каналов может быть полностью инактивирована на уровне примерно —50 мВ, каналы медленного входящего тока (Na+/Ca2+-кaнaлы) становятся доступными для активации при потенциале ниже этого уровня [20, 21]. Следовательно, в этих условиях сильный деполяризующий стимул способен вызвать медленный входящий ток. Возможность этого обычно небольшого медленного входящего тока вызывать регенеративную деполяризацию, характерную для медленно распространяющегося потенциала действия, зависит от относительной величины мембранной проводимости К+. Как уже отмечалось при обсуждении потенциала покоя, деполяризация мембраны, вызванная, например, некоторым повышением ее проницаемости для Na+, способствует снижению проводимости для К+, что связано с наличием направленного внутрь выпрямления. В этих условиях медленный входящий ток может оказаться достаточным для инициации медленного ответного потенциала действия (см. рис. 3.3). С другой стороны, деполяризация мембраны, являющаяся следствием повышения [К+]0, связана с увеличением калиевой проводимости, так что в этом случае такой же небольшой медленный входящий ток может вызвать лишь незначительную деполяризацию. Однако, если медленный входящий ток возрастает, например, в присутствии катехоламинов, медленный потенциал действия может быть вызван и в условиях повышенной [К+]0 [59]. Из-за медленного нарастания скорость проведения медленных потенциалов действия очень низка. Таким образом, в результате сильной деполяризации мембраны скорость распространения потенциалов действия в волокнах Пуркинье может снизиться до величины менее 0,1 м/с [20]. Если деполяризация в фазу 0 замедляется до критического уровня, может возникнуть однонаправленный блок проведения [1]. В пучках предсердных или желудочковых волокон, а также в волокнах Пуркинье, стимулируемых с того или другого конца для инициации нормального потенциала действия, импульс проводится примерно с равной скоростью в обоих направлениях вдоль пучка. При критическом уровне подавления скорости нарастания потенциала действия проведение в одном направлении может исчезнуть, но будет медленно осуществляться в другом направлении (рис. 3.11). Критический уровень угнетения в различных областях сердца варьирует и частично зависит от геометрии сердечного синцития. Дальнейшее подавление нарастания потенциала действия и уменьшение амплитуды обычно приводит к блокированию проведения в обоих направлениях. Медленное проведение или однонаправленный блок проведения может возникнуть в пучках волокон, в которых отмечается либо угнетенный быстрый ответ, либо медленный потенциал действия.  Рис. 3.11. Однонаправленный блок проведения в пучке волокон Пуркинье у собаки. На верхней линии отмечено время с интервалами в 100 мс. Три расположенные ниже кривые — регистрация потенциала действия в трех различных клетках вдоль пучка волокон Пуркинье. Потенциалы действия на верхней кривой записаны с ближнего конца пучка, на средней — с центральной части пучка и на нижней — с дальнего конца пучка. Клетки центрального сегмента пучка были деполяризованы путем перфузии раствором с высоким содержанием [К'^] а поэтому потенциалы действия здесь имеют низкую амплитуду и замедленное нарастание. Фрагмент А: запись при стимуляции дальнего конца пучка. Импульс регистрируется сначала в клетке дальнего конца пучка (нижняя кривая), затем он проходит через центральный сегмент (кривая в середине) и, наконец, возбуждает клетки ближнего пучка (верхняя кривая). Фрагмент Б: запись при стимуляции ближнего конца пучка. Клетка, активность которой зарегистрирована на верхней кривой, возбуждается, поскольку она находится вблизи места стимуляции, однако проведение блокируется в угнетенном центральном сегменте (кривая в середине), поэтому активации дальнего конца волокна (нижняя кривая) не происходит [1]. Так как снижение мембранного потенциала в пораженных областях сердца вряд ли происходит совершенно одинаково, выраженность инактивации натриевых каналов скорее всего будет различной — от незначительной (импульсы проводятся быстро в виде быстрых потенциалов действия) и умеренной (импульсы проводятся относительно медленно как угнетенные быстрые ответы) до полной (импульсы, если они возникают, распространяются очень медленно как медленные потенциалы действия). ^ Как было описано в разделе, посвященном нормальному потенциалу действия, относительный рефрактерный период нормальных волокон Пуркинье или клеток рабочего миокарда предсердий или желудочков (с максимальным диастолическим потенциалом около —90 мВ) продолжается вплоть до полной реполяризации потенциала действия. Преждевременные потенциалы действия, вызванные в этот период, имеют меньшую скорость нарастания и сниженную амплитуду вследствие сохраняющейся частичной инактивации натриевой проводимости. Такая инактивация исче зает в течение нескольких миллисекунд после реполяризации до уровня —90 мВ; затем скорость нарастания потенциала действия и его амплитуда нормализуются. Однако скорость устранения инактивации натриевого тока (а значит, и скорость восстановления максимальной частоты деполяризации) находится в определенной зависимости от установившегося уровня мембранного потенциала: восстановление происходит быстро (в пределах 20 мс) при —90 мВ, но при —60 мВ оно требует больше времени (более 100 мс) [60]. Следовательно, в сердечных клетках, деполяризованных вследствие заболевания, восстановление скорости нарастания потенциала действия может быть продолжительным. Поскольку нарастание потенциалов действия в таких клетках уже несколько замедлено вследствие стойкой мембранной деполяризации, преждевременные потенциалы действия, вызванные во время продолжительного относительного рефрактерного периода, будут иметь еще более медленное нарастание и соответственно более низкую скорость проведения. Если клетки деполяризованы настолько, что натриевая проводимость остается полностью инактивированной и в них могут возникать только медленные потенциалы действия, то относительный рефрактерный период будет захватывать и часть диастолы, так как устранение инактивации медленного входящего тока происходит также очень медленно. В этом случае абсолютный рефрактерный период может длиться до тех пор, пока реполяризация потенциала будет полной, и полное восстановление скорости нарастания преждевременного импульса может не закончиться в сотни миллисекунд после этого времени. Существенно замедленное проведение преждевременных импульсов в миокардиальных волокнах с низким мембранным потенциалом может привести к возникновению циркуляции, и вызвавшие циркуляцию в этих волокнах преждевременные импульсы могут возникать еще достаточно долго после полной реполяризации. Значительные изменения рефрактерных периодов могут быть также связаны с изменением длительности потенциала действия в клетках с высоким отрицательным потенциалом покоя, так как устранение инактивации в этом случае бывает полным только после реполяризации потенциала действия. Поэтому уменьшение (во времени) потенциала действия в таких клетках (как при увеличении частоты стимуляции) сопровождается соответствующим сокращением эффективного и относительного рефрактерных периодов [3]. С другой стороны, в клетках с очень низким потенциалом покоя устранение инактивации может происходить настолько медленно, что относительный рефрактерный период практически не будет зависеть от длительности потенциала действия. Приведем несколько примеров изменения длительности потенциала действия вследствие заболевания сердца. Потенциал действия клеток рабочего миокарда желудочков уменьшается (во времени) вскоре после начала ишемии, до появления заметных изменений потенциала покоя [55, 61, 62]. Эффективный и относительный рефрактерные периоды в пораженных ишемией клетках соответственно сокращаются. На участках с хронической ишемией длительность потенциалов действия клеток рабочего миокарда желудочков и волокон Пуркинье может быть значительно увеличена [53, 54, 63]; следовательно, эффективный и относительный рефрактерные периоды в этих клетках возрастают. Стимуляция вагуса сокращает длительность потенциала действия и рефрактерных периодов в предсердиях [64]. Подобные изменения длительности потенциала действия и рефрактерности могут существенно повлиять на характеристики проведения, вызвав таким образом аритмию (см. ниже). ^ Как уже отмечалось ранее, автоматизм является нормальным свойством некоторых типов сердечных клеток. В нормальных клетках рабочего миокарда предсердий и желудочков не развивается спонтанная диастолическая деполяризация и не возникают спонтанные импульсы. Однако если в экспериментальных условиях мембранный потенциал предсердных или желудочковых клеток снизить примерно до —60 мВ, то в этих клетках могут наблюдаться «спонтанная» диастолическая деполяризация и автоматическое возникновение возбуждения [65—67]. Такие «спонтанно» возникающие потенциалы действия развиваются по типу медленного ответа. Однако снижение мембранного потенциала, способное привести к аномальному автоматизму, может быть также следствием заболевания (рис. 3.12). Автоматизм может наблюдаться и в волокнах Пуркинье при деполяризации мембраны менее —60 мВ (см. рис. 3.6) [68]. Как отмечалось выше, для того чтобы при таком низком мембранном потенциале в клетках рабочего миокарда предсердий и желудочков или в волокнах Пуркинье могли распространяться потенциалы действия, калиевая проводимость их мембран должна быть очень низкой. В клетках, деполяризованных путем повышения [К4'] о, такой автоматизм обычно не наблюдается, так как в этих условиях возрастает и калиевая проводимость мембраны.  Рис. 3.12. Аномальный автоматизм в изолированном препарате левого предсердия, полученном у собаки с сердечной недостаточностью. Левое предсердие сильно дилатировано, поэтому потенциалы покоя предсердных клеток, как правило, очень низки. Автоматическая активность в этих клетках может быть следствием снижения мембранного потенциала покоя. Вертикальная калибровка — 15 мВ, горизонтальная — 300 мс. Ионные потоки, предшествующие появлению автоматизма при низком мембранном потенциале, еще не исследовались, однако участие в этом процессе пейсмекерного тока, описанного выше для волокон Пуркинье, маловероятно, поскольку переменные величины воротного механизма этого канала не обнаруживают изменений при мембранном потенциале, менее отрицательном, чем —60 мВ. Если мембранный потенциал в клетках рабочего миокарда предсердий [52, 69] или в волокнах Пуркинье [70] снижен вследствие заболевания сердца, за потенциалом действия может последовать задержанная постдеполяризация. Амплитуда постдеполяризации при этом увеличивается с учащением основного ритма или после преждевременного импульса; если постдеполяризация достигает порогового потенциала, в таких клетках может возникнуть триггерная активность. Механизм развития постдеполяризации в поврежденных болезнью клетках сердца пока неясен; вероятно, он связан с повышением внутриклеточного содержания кальция. ^ В этом разделе мы рассмотрим, каким образом место возникновения доминирующего водителя ритма смещается от синусового узла к некоему эктопическому очагу, вызывая тем самым эктопическое возбуждение и тахикардию. Изменение места возникновения импульса часто является следствием изменений электрической активности сердечных клеток при заболевании. Хотя нарушения ритма возникают и в клинически нормальном сердце, подобная аритмия может быть следствием аналогичных изменений клеточной электрофизиологии, которые захватывают лишь ограниченную область сердца и поэтому слишком малы, чтобы их можно было выявить клиническими методами. ^ В сердце, стимулируемом синусовым ритмом, распространяющийся импульс исчезает сразу после последовательной активации предсердий и желудочков, так как он окружен рефрактерной тканью, которая только что была возбуждена. Затем сердце должно ждать поступления нового импульса, возникающего в синусовом узле при следующей активации. Феномен циркуляции наблюдается в том случае, когда распространяющийся импульс не исчезает после полной активации сердца, а сохраняется, вновь возбуждая его после окончания рефрактерного периода [71]. Для того чтобы это произошло, импульс должен оставаться в пределах сердца, пока в сердечных волокнах не восстановится возбудимость и он сможет реактивировать их. Эффективный рефрактерный период в сердечных клетках продолжителен — от 150 мс (в предсердиях) до 300—500 мс (в специализированной проводящей системе желудочков) [3]. Поэтому импульс, предназначенный для циркуляции (или повторного возбуждения), должен сохраняться по крайней мере в течение этого времени до окончания рефрактерного периода. Однако в ожидании его окончания импульс не может оставаться на одном месте, а должен продолжать свое продвижение по пути, функционально изолированному от остальных областей сердца. Такой путь проведения должен обеспечивать возможность возврата к ранее возбужденной области; он должен быть достаточно длинным, чтобы импульс распространялся по нему в течение всего рефрактерного периода. В норме импульс проводится со скоростью от 0,5 до 5 м/с по всем тканям сердца, за исключением волокон синусового и атриовентрикулярного узлов. Если бы он продвигался с такой скоростью в течение всего рефрактерного периода, он должен был бы пройти путь длиной от 7,5 см до 2,5 м. Как отмечают Сгаnefield и Hoffman, существование столь длинного пути, пусть даже замкнутого, но находящегося в функциональной изоляции от остальных тканей сердца, никогда не представлялось возможным [72]. Естественно, распространение с нормальной скоростью не является единственным способом сохранения циркулирующего импульса во время рефрактерного периода: снижение скорости проведения устраняет необходимость такого длинного проводящего пути. Например, если проведение замедлено (до 0,02 м/с), импульс пройдет всего 6 мм в течение рефрактерного периода длительностью 300 мс [72]. В предыдущем разделе говорилось, каким образом заболевание сердца может обусловить столь медленное проведение импульса, а пути такой длины легко найти в сердце. Изменения длительности рефрактерного периода также могут облегчить циркуляцию. Например, уменьшение эффективного рефрактерного периода, обычно наблюдаемое при ускорении реполяризации потенциала действия, сокращает время, в течение которого импульс должен проводиться по функционально изолированному пути в ожидании восстановления возбудимости остальных областей сердца. Циркуляция, обусловленная медленным проведением и однонаправленным блоком в миокардиальных волокнах с низким потенциалом покоя и невысокой скоростью нарастания потенциала действияВозникновение циркуляции импульса зависит от наличия медленного проведения и однонаправленного блока проведения. Основные принципы возникновения циркуляции иллюстрирует рис. 3.13, воспроизводящий в несколько измененном виде схему из работы Mines, опубликованной в 1914 г. [71]; данные были получены им при исследовании изолированных колец сердечных тканей. Аналогичные исследования, которые также внесли свой вклад в современную концепцию циркулирующего возбуждения, были осуществлены Мауег [73] на кольцах, полученных из ткани колокола медузы. Как показано на рис. 3.13, если кольцо возбудимой ткани стимулируется в одной точке, то из этой точки исходят две волны возбуждения, которые распространяются в противоположных направлениях по кольцу; при этом возбуждение возникает лишь однократно, так как волны сталкиваются и затухают. Однако при временном сдавлении ткани вблизи места стимуляции волна возбуждения распространяется лишь в одном направлении вдоль кольца, ибо область сдавления предотвращает проведение волны в другом направлении. Волна, распространяющаяся в одном направлении, возвращается к точке стимуляции (на этот раз давление на ткань не производится), а затем снова проходит по кольцу. Импульс способен проходить по кольцу бесконечное число раз, так как каждый раз при его возвращении к исходной точке возбудимость ткани в этой части кольца восстанавливается [71, 73].  Рис. 3.13. Циркуляция импульсов в кольце возбудимой ткани (по Мауег и Mines). А — стимуляция кольца в области, отмеченной черной точкой; импульсы, распространяясь от этой точки в обоих направлениях, сталкиваются; циркуляции не происходит. Б — при стимуляции в той же точке сдавливается заштрихованный участок; импульс распространяется по кольцу только в одном направлении, так как его движение в противоположном направлении блокируется в области сдавления; сразу же после стимуляции сжатие прекращалось. В — однонаправленно циркулирующий импульс возвращается к исходной точке и затем продолжает свое движение по кольцу. Аналогичным образом циркуляция может возникать в замкнутых проводящих путях, образованных пучками миокардиальных волокон предсердий, желудочков или волокон Пуркинье. Например, анатомическое строение специализированной проводящей системы желудочков обеспечивает проведение по путям, функционально пригодным для циркуляции. Пучки сообщающихся волокон Пуркинье окружены соединительной тканью, отделяющей их от желудочков миокарда. В периферических областях проводящей системы такие пучки обычно имеют множество ответвлений; в местах соприкосновения ветвей пучка с миокардом желудочков часто формируются анатомические петли, образованные пучками волокон Пуркинье и мышечными волокнами (рис. 3.14). В периферической проводящей системе желудочков существуют также замкнутые пути, образованные исключительно пучками волокон Пуркинье. Потенциалы действия волокон Пуркинье в норме развиваются по типу быстрого ответа со скоростью проведения от 1 до 5 м/с. В нормальных условиях быстро проводящееся возбуждение синусового происхождения охватывает все пучковые волокна Пуркинье дистальной петли и достигает миокарда желудочков, где импульсы сталкиваются и затухают из-за рефрактерности окружающей ткани (рис. 3.15). Для того чтобы в дистальной части специализированной проводящей системы желудочков возникла циркуляция, проведение должно быть замедленным; .кроме того, необходимо наличие участка, имеющего однонаправленный блок и стратегически важное расположение. Проведение может быть замедленным, если петля располагается в пораженной области сердца. В этом случае скорость деполяризации в нулевую фазу и овершут потенциала действия волокон Пуркинье в петле могут быть снижены, возможно, вследствие уменьшения потенциала покоя. Угнетение потенциала покоя и нарастание потенциала действия на пораженных участках редко бывают равномерными; в областях с выраженным снижением потенциала действия может возникнуть однонаправленный блок. Механизм, с помощью которого замедленное проведение и однонаправленный блок могут привести к развитию циркуляции, показан в левой'части рис. 3.14 [74, 75]. В дистальной петле, образованной пучками волокон Пуркинье и миокардом желудочков, участок с однонаправленным блоком находится вблизи основания ветви Б; импульс не может пройти через этот участок в антероградном направлении, но проводится в ретроградном направлении. Предполагается, что в остальной части петли проведение замедлено. Импульс из синусового узла, проводящийся в петлю через основной пучок волокон Пуркинье, блокируется вблизи ответвления Б и может войти только в ветвь А, по которой он медленно проходит в миокард желудочков, и лишь затем он может возбудить ветвь Б на ее миокардиальном конце. Эта ветвь первоначально не возбуждалась из-за однонаправленного блока у ее основания, поэтому импульс может проводиться по ней в ретроградном направлении и через область однонаправленного блока войти в основной пучок, по которому он проходит в петлю (см. рис. 3.14). Циркулирующий импульс будет, конечно, блокирован, если он вернется к основному пучку, когда волокна в этой области находятся в состоянии эффективной рефрактерности (см. рис. 3.15). Следовательно, необходимо медленное проведение потенциалов действия по петле. Область с однонаправленным блоком необходима для предохранения какой-то части петли от антероградного проникновения импульса, что обеспечивает возбудимость возвратного пути для циркулирующего импульса. Когда циркулирующий импульс возвращается к основному пучку, он может пройти по всей проводящей системе и повторно активировать желудочки, вызвав их преждевременное сокращение.  Рис. 3.14. Возможные механизмы циркуляции импульсов при медленном проведении и однонаправленном блоке. Слева — основной пучок (ОП) волокон Пуркинье, разделяющийся на две ветви (А и Б) перед входом в миокард желудочков (МЖ). В ветви Б располагается выраженно угнетенная область (заштриховано), в которой происходит однонаправленное блокирование проведения (в антеградном направлении). Проведение в остальной части замкнутого пути замедлено из-за низкого потенциала покоя в волокнах Пуркинье; следовательно, нарастание их потенциала действия также замедлено. Стрелками показана последовательность активации замкнутого пути идущим импульсом: стрелка под цифрой I представляет импульс синусового происхождения, входящий в петлю; стрелка под цифрой II — циркулирующий импульс, выходящий из петли. Более подробное описание возникновения циркуляции дано в тексте. Ниже показаны потенциалы действия, зарегистрированные в ОП и ветвях А и Б, а также пример возможной электрокардиограммы. Потенциал действия 1 на ОП-кривой зарегистрирован при вхождении в замкнутую цепь. Потенциалы действия на А и Б зарегистрированы при прохождении импульса по цепи. Потенциал действия II на ОП-кривой возникает при повторном возбуждении основного пучка. Импульс I вызывает желудочковую деполяризацию 1 на электрокардиограмме, а импульс II — желудочковую экстрасистолу (желудочковая деполяризация II). Справа на верхнем фрагменте рисунка показано возникновение циркуляции в единственном пучке мышечных волокон или волокон Пуркинье. Схематически изображены два соседних волокна в пучке; возбуждение во всей заштрихованной области угнетено, но угнетение участка верхнего волокна (темная штриховка) настолько выражено, что там возникает однонаправленный блок проведения. Стрелки показывают последовательность активации пучка: стрелки под цифрой I представляют импульс, входящий в пучок, а стрелки под цифрой II — циркулирующий импульс, который возвращается и вновь возбуждает левую часть пучка (см. текст). Внизу показаны потенциалы действия, зарегистрированные в точках а, б и в нижнего волокна: потенциал действия I зарегистрирован при прохождении импульса слева направо, а потенциал действия II — при возвращении импульса к исходной точке. Нижняя кривая показывает, как эти события отражаются на электрокардиограмме.  Рис. 3.15. Основной пучок (ОП) волокон Пуркинье в дистальной части желудочковой проводящей системы, который разделяется на две ветви (А и Б) перед вхождением в миокард желудочков (МЖ) и образованием петли. На фрагменте I показана последовательность активации в нормальных условиях; импульс синусового происхождения входит в основной пучок, ведущий к петле, где импульсы сталкиваются и исчезают. Фрагмент II — последовательность активации при наличии области с однонаправленным блоком проведения (заштрихованный участок ветви Б); проведение возбуждения блокируется в антеградном направлении (от Б к МЖ), но не в ретроградном направлении (от МЖ к Б). В остальной части петли скорость проведения нормальная, поскольку здесь отсутствует угнетение; следовательно, импульс быстро проходит петлю и возвращается к ОП прежде чем восстановится его возбудимость, а затем блокируется в рефрактерной ткани. Фрагмент III — возможная последовательность активации при замедленном прохождении петли; но участок однонаправленного блока здесь отсутствует. Следовательно, импульс медленно проходит от ОП по обеим ветвям. Однако МЖ первым активизируется импульсами, быстро поступающими из других областей, где проведение не угнетено. Напротив, обратного возбудимого пути, по которому могла бы осуществляться циркуляция, не существует [16]. Он может также вновь проникнуть в пучок волокон Пуркинье, через который он первоначально возбудил миокард желудочков (ветвь А на рис. 3.14), и снова пройти по тому же пути циркуляции. Это может привести к непрерывной циркуляции импульса по петле, или к «круговому движению», весьма напоминающему движение волны возбуждения по кольцу ткани, которое наблюдалось Mines и Мауег. Однако в только что описанной петле непрерывная циркуляция обусловит повторяющееся возбуждение желудочков. Если при нормальной активации сердца проведение в петле волокон Пуркинье и рабочего миокарда желудочков замедлено недостаточно для обеспечения циркуляции или если отсутствует участок, имеющий стратегически важное расположение и однонаправленный блок, то циркуляция может быть вызвана преждевременной активацией. Основной импульс может распространяться по пучкам волокон .Пуркинье и миокарду желудочков по любому из путей, показанных на рис. 3.15. Если эти волокна Пуркинье затем вновь преждевременно активировать, раньше чем они полностью восстановят свою возбудимость, то вполне вероятно, что преждевременный импульс будет проводиться даже медленнее, чем основной. Преждевременная активация может также привести к возникновению однонаправленного блока, так как частично рефрактерная ткань недостаточно безопасна для проведения возбуждения. Следовательно, преждевременная активация способна вызвать циркуляцию, схематически показанную на рис. 3.14. Хотя при описании механизма циркуляции по замкнутому пути с угнетенным проведением мы использовали в качестве примера периферические волокна Пуркинье, возникновение циркуляции с помощью аналогичного механизма может наблюдаться и в других областях сердца. Например, при ревматическом поражении предсердий или инфаркте миокарда желудочков, помимо угнетения нарастания потенциала действия и снижения потенциала покоя, могут обнаруживаться скрытые области невозбудимой ткани [52, 55]; проведение по этим областям может, таким образом, осуществляться по кругу, как описано выше для системы периферических волокон Пуркинье и схематически показано на рис. 3.14. Однако наличие крупных анатомических петель не является необходимым условием для возникновения циркуляции; циркуляция, вызванная медленным проведением и однонаправленным блоком, может наблюдаться и в неветвящихся пучках мышечных волокон, к которым применимы те же основные принципы, что обсуждались ранее для циркуляции в дискретных петлях ткани [74—76]. Механизм циркуляции в неветвящихся пучках волокон Пуркинье или мышечных волокон, получивший название «отражение», показан в правой части рис. 3.14. Отдельные волокна в таких структурах располагаются преимущественно параллельно друг другу с боковым соединением на некоторых участках. Пример неравномерного снижения мембранного потенциала вследствие заболевания в неветвящейся структуре показан в верхней части рисунка. Предполагается, что клетки в центральной части верхнего волокна имеют меньший потенциал покоя, чем клетки нижнего волокна, так что в верхнем волокне возникает однонаправленный блок, тогда как в нижнем волокне — лишь замедленное проведение. Следовательно, импульс, проходящий через неветвящийся пучок, будет блокироваться вблизи средней части верхнего волокна, но сможет медленно проводиться по нижнему волокну. Только после прохождения центрального участка импульс сможет латерально пройти в верхнее волокно и распространяться как в антероградном, так и в ретроградном направлении (см. рис. 3.14). На этом пути он может циркулировать и повторно возбуждать неветвящуюся структуру (ретроградно), а следовательно, и другие части сердца (также повторно). Недавно был описан другой механизм, способный вызвать феномен «отражения» [77]. Вследствие снижения потенциала покоя медленное проведение наблюдается не во всем пучке, как это показано на рис. 3.14, Б. Напротив, отмечается задержанная активация части пучка в результате электротонического возбуждения области, расположенной дистальнее невозбудимого сегмента. Наличие невозбудимого сегмента может быть обусловлено снижением потенциала покоя и последующей инактивацией натриевых каналов. Более подробное описание этого механизма читатель найдет в оригинальной статье [77]. ^ Циркуляция может наблюдаться и в отсутствие вызванного заболеванием стойкого снижения мембранного потенциала покоя и угнетения деполяризации в нулевую фазу. Однако и в этом случае двумя основными условиями возникновения циркуляции остаются медленное проведение и однонаправленный блок. Оба условия действительны для волокон здорового сердца, если преждевременные импульсы возникают в пределах относительного рефрактерного периода, особенно если рефрактерные периоды соседних групп сердечных волокон существенно различаются. Различия в рефрактерных периодах соседних групп миокардиальных волокон могут усиливаться при заболевании сердца. Ниже приводятся примеры циркуляции, вызванной такой дисперсией рефрактерности. Рефрактерные периоды клеток нормального АВ-узла значительно варьируют. Группы клеток предсердной части узла (область ПУ), по-видимому, включают по крайней мере две популяции с различными рефрактерными периодами (рис. 3.16) [78]. В соответствующих условиях подобное различие в рефрактерности клеток верхней части узла может привести к образованию функциональных путей циркуляции [78]. В норме синусовый импульс достигает АВ-узла лишь после восстановления возбудимости обеих групп клеток и таким образом проводится через все эти волокна к пучку Гиса. Точно так же (т. е. по всем волокнам АВ-узла) распространяется преждевременный предсердный импульс, возникающий достаточно поздно относительно длительности основного цикла. Однако в случае частого нерегулярного ритма или ранних экстравозбуждений неоднородность рефрактерности волокон верхней части АВ-узла начинает играть значительную роль в проведении. Ранние преждевременные импульсы, проходящие из предсердий в АВ-узел, могут встретить на своем пути участок с однонаправленным блоком, где длительность рефрактерного периода клеток наибольшая; однако возбуждение сможет проводиться, хотя и медленно, по волокнам верхней части узла, эффективный рефрактерный период которых меньше (см. рис. 3.16). Если скорость проведения раннего преждевременного возбуждения по этим волокнам достаточно мала, импульс может ретроградно пройти в зону однонаправленного блока после того, как восстановится возбудимость волокон этой зоны; затем он вернется в предсердия и повторно возбудит их как циркулирующий импульс или «возвратная экстрасистола» (см. рис. 3.16). Антероградный путь проведения с более коротким рефрактерным периодом был назван Mendez и Мое «альфа-путем», а ретроградный путь с более продолжительным рефрактерным периодом — «бета-путем» [78]. Так как нижняя область АВ-узла не является частью пути циркуляции [78], преждевременный предсердный импульс может циркулировать независимо от наличия или отсутствия проведения возбуждения и в антероградном направлении для активации пучка Гиса и желудочков.  Рис. 3.16. Циркуляция предсердного импульса в АВ-узле. Фрагменты А и Б— схематическое изображение АВ-узла, в котором выделены верхняя (ПУ), средняя (У) и нижняя (У Г) области; ПГ обозначает пучок Гиса. Фрагмент А — потенциалы действия, зарегистрированные с двух участков верхней области узла: потенциал действия слева имеет более короткий рефрактерный период, чем потенциал действия справа (отмечено штриховкой). Следовательно, при преждевременном вхождении предсердного импульса в АВ-узел (стрелки) он способен продвигаться только по той части верхней области АВ-узла, где рефрактерный период короче, и блокируется на участке с более длительным рефрактерным периодом. Это также видно на кривых потенциала действия, помещенных вверху. Фрагмент В — возможное развитие событий: распространяющиеся импульсы (стрелки) могут, вернувшись, возбудить ту область АВ-узла, в которой существует блок антеградного проведения, и таким образом вновь войти в предсердие; потенциал действия, зарегистрированный в цепи возврата, показан выше. Импульс может также проходить по пучку Гиса [16]. Описанные выше механизмы однократной циркуляции предсердных импульсов в АВ-узле могут обусловить и постоянную циркуляцию. Если импульс циркулирует в предсердии, где волокна узла, ранее возбужденные им антероградно, восстановили свою возбудимость, он может снова войти в АВ-узел и проводиться по замкнутой цепи [79—81]. Этот процесс может стать повторяющимся: предсердия будут активироваться всякий раз, когда волна возбуждения пройдет по цепи циркуляции. Таков один из возможных механизмов наджелудочковой тахикардии; более подробно это обсуждается в главе 10. Различия в рефрактерности соседних групп клеток также могут вызвать циркуляцию в проводящих тканях предсердий [82, 83], желудочков [84] и волокон Пуркинье [85, 86] с нормальными электрофизиологическими характеристиками, причем патологические изменения, усиливающие локальные различия в рефрактерности, естественно, способствуют развитию циркуляции [87]. Как и в приведенном выше примере циркуляции в АВ-узле, здесь для возникновения циркуляции требуется преждевременный импульс. Циркуляция в предсердии, обусловленная механизмом ведущего цикла [83], описана в главе 6. Циркуляция вследствие дисперсии рефрактерности в системе волокон Пуркинье, сохранившихся в зоне инфаркта миокарда, представлена на рис. 3.17. Потенциал действия в этих волокнах чрезвычайно продолжителен, как и рефрактерные периоды (относительный и эффективный) по сравнению с таковыми в волокнах Пуркинье, окруженных участками ткани, не пораженной инфарктом. Кроме того, длительность потенциала действия соседних волокон в зоне инфаркта неодинакова: потенциал действия, как и рефрактерность, в одних волокнах более продолжителен, чем в других. В результате значительной разницы в длительности абсолютного рефрактерного периода клеток соседних участков ранний преждевременный импульс блокируется на участке с наибольшим абсолютным рефрактерным периодом, медленно проводясь тем временем по относительно рефрактерным участкам с менее продолжительным абсолютным рефрактерным периодом (см. рис. 3.17, а). Пока импульс медленно проводится через возбудимую ткань, возбудимость в зоне блока восстанавливается, так что преждевременный импульс в конечном счете возбуждает и эту зону, а затем возвращается к месту своего возникновения как циркулирующая волна. Циркуляция, вызванная таким механизмом, тоже может быть повторяющейся и способна привести к тахикардии.  Рис. 3.17. Механизм циркуляции импульсов вследствие дисперсии рефрактерности в сети субэндокардиальных волокон Пуркинье, покрывающих область обширного инфаркта миокарда. а и б — эндокардиальная поверхность передней папиллярной мышцы левого желудочка (слева) и передней части межжелудочковой перегородки (справа). Более светлые участки на а и б — область инфаркта, покрытая сетью выживших волокон Пуркинье [53]. Потенциалы действия и рефрактерный период в волокнах Пуркинье на разных участках существенно различаются по длительности. Потенциалы действия зарегистрированы в выживших при инфаркте субэндокардиальных волокнах Пуркинье на границе между зоной инфаркта и нормальной тканью (l)f а также в субэндокардиальных волокнах Пуркинье с более продолжительной фазой реполяризации (2 и 3) [S3], а—преждевременный импульс (ПИ) возникает в точке 1 на границе зоны инфаркта и проходит внутри этой зоны (как показано изогнутыми стрелками), где потенциалы действия более продолжительные; при инфракте потенциал действия в точке 3 длительнее, чем в точке 2. Следовательно, преждевременный импульс может возбудить клетки в точке 2, но проведение заблокируется в точке 3. б — дальнейшее развитие событий: ПИ, пройдя через точку 2, активизирует клетки в точке 3 как циркулирующий импульс (ЦП), а затем возвращается к исходной точке (I), которую он также возбуждает как циркулирующий импульс [16]. Преждевременные импульсы, безусловно ответственные за циркуляцию описанных выше типов, могут возникать несколькими путями. Например, они могут появиться спонтанно в синусовом узле или в эктопическом водителе ритма; их можно также вызвать электрической стимуляцией сердца. ^ Сердечная мышца анизотропна, т. е. ее анатомические и биофизические характеристики меняются в зависимости от направления, в котором они определяются относительно сердечного синцития [88]. Такая анизотропность, влияющая на проведение сердечного импульса, может иногда стать причиной циркуляции [89, 90]. Скорость проведения импульсов в направлении, перпендикулярном длинной оси предсердных или желудочковых волокон, значительно меньше, чем в направлении, параллельном этой оси. Очень медленное проведение наблюдается даже при нормальных величинах потенциала покоя и нарастания потенциала действия. Медленное проведение обусловлено эффективным осевым сопротивлением (сопротивление току в направлении распространения возбуждения), которое гораздо выше в направлении, перпендикулярном проводящему волокну, чем в параллельном ему направлении [88—90]. Более высокое осевое сопротивление частично связано с меньшим количеством и меньшей длиной вставочных дисков, соединяющих боковые поверхности миокардиальных волокон, по сравнению с таковыми, соединяющими торцевые поверхности. Медленное проведение является одним из компонентов, необходимых для возникновения циркуляции, и может быть одним из факторов, способствующих появлению циркуляции в нормальном миокарде предсердий или желудочков. ^ Доминирование синусового узла над латентными водителями ритмаКлетки многих областей сердца в норме способны спонтанно генерировать импульсы. Эти области включают синусовый узел, специализированные волокна предсердий, коронарный синус, АВ-соединение и клапаны, а также специализированную проводящую систему желудочков. Однако при заболевании сердца возникновение импульса может наблюдаться практически везде, даже в рабочем миокарде предсердий и желудочков. Клетка (или небольшая группа клеток) становится водителем ритма сердца в том случае, если она первой деполяризуется до порогового уровня и вызывает появление импульса, который обязательно проводится по всему сердцу и возбуждает другие потенциальные водители ритма, прежде чем они смогут спонтанно деполяризоваться до порогового уровня. Место инициации такого импульса получило название доминирующего водителя ритма. Другие области, способные стать водителем ритма, но стимулируемые доминирующим водителем ритма, называются подчиненными, или латентными, водителями ритма.  Рис. 3.18. Основные механизмы, обусловливающие изменения частоты разрядов пейсмекерных волокон. Верхняя диаграмма: снижение частоты, вызванное уменьшением наклона диастолической, или пейсмекерной, деполяризации (от а и б) и соответствующее увеличение времени, необходимого для изменения мембранного потенциала до порогового уровня (ПУ). Нижняя диаграмма: снижение частоты, связанное со сдвигом порога потенциала от ПУ-1 до ПУ-2 и соответствующее увеличение продолжительности цикла (от б до в); показано также дальнейшее снижение частоты вследствие повышения максимального уровня диастолического потенциала (сравните а—в с г—д) [3]. Собственная частота, с которой клетка-пейсмекер генерирует импульсы, определяется взаимодействием трех факторов: 1) уровнем максимального диастолического потенциала; 2) уровнем порога потенциала; 3) степенью наклона в фазу 4 деполяризации. Изменение любого из этих факторов влияет на время, затрачиваемое в фазу 4 на изменение мембранного потенциала от максимального диастолического уровня до порогового уровня потенциала (рис. 3.18); следовательно, оно влияет и на частоту возникновения импульса. Например, если максимальный диастолический потенциал возрастает (становится более отрицательным), спонтанная деполяризация до порогового потенциала осуществляется дольше и частота возникновения импульса снижается (см. рис. 3.18). И наоборот, с уменьшением максимального диастолического потенциала частота инициации импульса повышается. Аналогично этому, изменения порогового уровня потенциала или степени наклона во время фазы 4 деполяризации влияют на частоту возникновения импульсов. В здоровом сердце наиболее быстрая деполяризация до порога отмечается в клетках синусового узла; следовательно, собственный ритм синусового узла выше, чем в других клетках. Поэтому синусовый узел обычно является доминирующим водителем ритма. Если активность синусового узла внезапно прекращается, латентный водитель ритма не сразу начинает генерировать импульсы: обычно они появляются лишь после продолжительного периода молчания. Частота инициации импульсов латентным водителем ритма вначале весьма невелика, но постепенно она повышается до определенного стабильного уровня, который, однако, ниже исходного уровня в синусовом узле [91]. Период молчания, следующий за прекращением синусового ритма, отражает утомление от ингибирующего влияния, оказываемого доминирующим водителем ритма на латентный водитель ритма. В здоровом сердце подобное торможение обычно обеспечивает синусовому узлу функционирование в качестве единственного водителя ритма; оно названо подавлением усиленной стимуляцией (overdrive suppression). Такое подавление обусловлено более частой стимуляцией клетки-пейсмекера по сравнению с ее собственным спонтанным ритмом и опосредовано повышенной активностью Na—К-насоса. Так как ионы натрия входят в клетку во время каждого потенциала действия, с повышением частоты стимуляции увеличивается количество натрия, входящего в клетку за данное время. Частота активности натриевого насоса в значительной мере определяется внутриклеточной концентрацией натрия, так что при высокой частоте стимуляции активность насоса возрастает [92]. Как уже отмечалось, Na—К-насос обычно больше работает на выведение ионов Na+ из клетки, чем на введение в нее ионов К+, эффективно генерируя таким образом суммарный выходящий (гиперполяризующий) ток Na+. Когда частота стимуляции латентных клеток-пейсмекеров выше их собственного ритма, проходящий благодаря насосу гиперполяризующий ток дополнительно подавляет спонтанное возникновение импульсов в этих клетках. После прекращения активности под влиянием доминирующего водителя ритма такое угнетение латентных клеток-пейсмекеров ответственно за период молчания, продолжающийся до тех пор, пока концентрация Nа+ внутри клетки, а значит, и в токе, проходящем'благо даря насосу, не снизится настолько, чтобы латентные клетки-пейсмекеры смогли деполяризоваться до порогового уровня, обеспечив тем самым возникновение следующего импульса. Представляется вполне вероятным, что доминирующий водитель ритма контролирует другие потенциальные пейсмекеры с помощью механизма подав ления усиленной стимуляцией независимо от влияния нормального автоматизма или триггерной активности на пейсмекерность других клеток, ведь амплитуда постдеполяризации, при которой возникают триггерные импульсы, также должна снижаться с увеличением тока, проходящего благодаря насосу. Однако влияние доминирующего синусового водителя ритма на нормальный и аномальный (при низком мембранном потенциале) автоматизм может существенно различаться. Аномальный автоматизм (в отличие от нормального) не может подавляться усиленной стимуляцией [93]. Поэтому возникновение импульсов в латентных водителях ритма с аномальным автоматизмом может наблюдаться сразу же после внезапного прекращения активности синусового узла. ^ Смещение места возникновения импульсов (водителя ритма) за пределы синусового узла может быть обусловлено либо неспособностью импульсов к активизации сердца, либо усилением их инициации в латентном водителе ритма. Генерирование импульсов в синусовом узле может быть замедленным или даже подавленным в результате изменения активности вегетативной нервной системы [94] либо вследствие поражения синусового узла [95]. Снижение симпатической активности или повышение парасимпатической (вагусной) активности угнетает автоматизм синусового узла; заболевание синусового узла может привести к дегенерации его клеток. Возможен и другой вариант: проведение возбуждения из синусового узла в предсердия может быть ухудшено в какой-то части пути. При любом из указанных состояний может иметь место ускользание латентного водителя ритма. Устранение сверхстимуляции в результате ослабления (или исчезновения) синусового ритма позволяет диастолической деполяризации латентного водителя ритма достичь порогового уровня и вызвать появление импульсов. Такой ускользающий ритм в норме наблюдается в АВ-соединении (АВ-узел или пучок Гиса), так как собственный ритм клеток этой области выше, чем в других эктопических зонах. Однако иногда патологический процесс, подавляющий инициацию импульсов в синусовом узле, угнетает ее и в АВ-соединении [95]; тогда место возникновения эктопических импульсов обычно находится на каком-либо другом участке проводящей системы предсердий или желудочков. Механизмом спонтанной диастолической деполяризации, предшествующей эктопическому ритму, может служить либо нормальный пейсмекерный ток, возникающий при высоком мембранном потенциале в нормальных волокнах Пуркинье, либо пейсмекерный ток, наблюдаемый при более низком мембранном потенциале в АВ-клапанах или АВ-узле. Многие факторы способны повысить активность латентного водителя ритма и вызвать смещение места инициации возбуждения в эктопическую зону, даже если синусовый узел функционирует нормально. Например, норадреналин, высвобождаемый симпатическими нервными окончаниями, ускоряет спонтанную диастолическую деполяризацию большинства эктопических клеток-пейсмекеров, позволяя мембранному потенциалу этих клеток достигнуть порогового уровня, прежде чем они будут активированы импульсом, проведенным из синусового узла [96]. Норадреналин может выделяться локально в определенных очагах эктопической активности, вызывая тем самым смещение водителя ритма [97, 98]. Такой эффект катехоламинов может быть результатом его хорошо известного действия на нормальный пейсмекерный ток в волокнах Пуркинье [99] или же действия на пейсмекерные токи, возникающие при более низких мембранных потенциалах. Известно также, что норадреналин увеличивает амплитуду задержанной постдеполяризации в клетках митрального клапана и коронарного синуса [40, 41], и если постдеполяризация достигает порогового уровня, то триггерная активность может быть инициирована при частоте выше синусовой. Заболевания сердца также могут привести к возникновению активности латентного водителя ритма; так, снижение мембранного потенциала может обусловить появление автоматической активности в клетках предсердий и желудочков, а также в волокнах Пуркинье, как было описано ранее. Такой тип спонтанной активности часто наблюдается при частоте выше синусовой, а значит, место инициации возбуждения может при этом сместиться в пораженную область сердца. Как отмечалось выше, автоматическая активность, вызванная снижением мембранного потенциала, по-видимому, не угнетается усиленной стимуляцией, исходящей из синусового узла. |
отлично
1
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям