Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение локальной невозбудимости и тахиаритмий в изолированном правом предсердии кролика

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Изучение локальной невозбудимости и тахиаритмий в изолированном правом предсердии кролика"

^ Московский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

г<5 им. М.В. ЛОМОНОСОВА —-

Биологический факультет

На правах рукописи

Юзкж Татьяна Николаевна

ИЗУЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ НЕВОЗБУДИМОСТИ И ТАХИАРИТМИЙ В ИЗОЛИРОВАННОМ ПРАВОМ ПРЕДСЕРДИИ КРОЛИКА.

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Институте экспериментальной кардиологии Российского Кардиологического Научного-Производственного Комплекса МЗ РФ

Научный руководитель - член-корр. РАМН, д.б.н., профессор Розенштраух Леонид Валентинович

Официальные оппоненты - д.м.н. Капелько В.И.

к.б.и. Сухова Г.С.

Ведущее учреждение - Научно-Исследовательский Институт нормальной физиологии им. Анохина Г1.К.

Защита состоится " "_ 1997 г. в_час.

на заседании специализированного совета Д.053.05.35. по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899 г.Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет, ауд. 343.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ

Автореферат разослан "

1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Б.А.Умарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Мерцание и трепетание предсердий встречается приблизительно у 0,5 - 1% жителей развитых стран. При длительном течении эти тахиаритмии могут служить причиной снижения трудоспособности вплоть до тяжелой инвалидизации больного. Существующие способы медикаментозного лечения этих аритмий обычно сводятся к контролю желудочкового ритма путем изменения характеристик предсердно-желудочкового проведения, поскольку собственно предсердные высокочастотные тахикардии плохо поддаются управлению. Для повышения эффективности антиаритмической терапии необходимы знания о точных электрофизиологических механизмах высокочастотных суправентрикулярных тахикардии. Исследования последних лег позволяют утверждать, что установившееся течение трепетания и мерцания предсердий в большинстве случаев обусловлено механизмом циркуляции волны возбуждения (reentry). Практически неизученным остается вопрос о механизмах начальной стадии этих тахиаритмии. С клинической точки зрения, лечение, направленное против запускающих механизмов, может оказаться более эффективным, чем борьба с уже установившейся и самоподдерживающейся циркуляцией волны возбуждения.

Известно, что повышенный тонус парасимпатической нервной системы способствует возникновению мерцательной аритмии [Coumel, 1992]. Это клинически значимое наблюдение не получило пока адекватного объяснения в терминах электрофизиологии сердца.

Цель и основные задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение аритмогенных эффектов ацетилхолина (АХ) в сердце теплокровного животного. В экспериментальных условиях ацетилхолин-зависимые аритмии наблюдались, в частности, в предсердиях лягушки [Розешптраух и др., 1967) и собаки [James and Nadeau, 1962]. Была сформулирована гипотеза, что аритмогенное действие блуждающего нерва может быть связано с возникновением зон временной невозбудимости и циркуляцией возбуждения вокруг них [Розенштраух и др., 1970]. Однако в сердце теплокровного животного развитие невозбудимое™ под действием АХ не было наблюдалось. С другой стороны, аритмогенное влияние АХ в предсердии кролика ранее не было показано. Поэтому основными задачами нашей работы стали:

1) выявление и описание арлтмотенных эффектов АХ на тканевом уровне с использованием техники многоэлектродного картирования.

2) исследование возможного механизма аритмогенного действия АХ на клеточном уровне с помощью микроэлектродных отведений и определение связи между явлениями невозбудимости и появлением аритмий нейрогенмой ирироды.

Научная новизна. В работе впервые описаны спонтанные тахиаритмим в предсердии кролика, возникающие под действием АХ без предварительных триггерных электрических явлений. Показано, что первые импульсы этих тахикардий возникают фокально и тяготеют к области синусного узла и нижней полой вены. Дальнейшее течение аритмии может быть связано с циркуляцией волны возбуждения- Впервые показано, что в предсердии теплокровного животного в результате холинсргических воздействий развивается невозбудимость. Была ис-следована связь между возникновением невозбудимости в клетках и их злектрофизиологическими характеристиками.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость представленных результатов определяется существенным вкладом в понимание аритмогенного действия ацетилхолина в сердце теплокровных животных и развития спонтанных тахиаритмий. Исследование локальной невозбудимости позволило нам расширить представления о эффектах ацетилхолина на клеточном уровне. Результаты проведенной работы представляют практический интерес для клинической медицины, фармакологии и позволяют более эффективно подходить к лечению суправентрикулярных тахикардий.

Публикации. Но материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы и 1 работа сдана в печать.

Апробация работы. Диссертация апробирована на межлабораторном семинаре Института экспериментальной кардиологии РКНГ1К МЗ РФ (г. Москва, 23 января 1997 г.).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов, и их обсуждения. Список литературы содержит 195 источников, из них 27 отечественных и 168 зарубежных. Работа иллюстрирована 28 рисунками.

ВВЕДЕНИЕ

Экспериментальные и клинические наблюдения свидетельствуют о том, что

холинергические воздействия или повышение тонуса блуждающих мерном приводят к разнообразным формам суправентрикулярных тахиаритмий, включая мерцание и трелетзпие предсердий |Розенштраух и др., 1970, Г\Ыеаи с( а1., 1970, ЗсЬиеББЬг с1 а1., 19911.

Современные представления о роли блуждающих нервов и холинергических воздействий сводится к тому, что при действии ацетилхолина или при раздражении вагуса происходит неоднородное укорочение рефрактерного периода в разных участках предсердной ткани [А1е551е ек а1., 1956]. В экспериментальных условиях, при нанесении электрических стимулов, неоднородная рефрактерность приводит к однонаправленному блоку и циркуляции волны возбуждения 1Л11е5й1С й а1., 1977, 1979]. Однако этими механизмами нельзя объяснить развитие ацетилхолин-зависимых тахиаритмий в отсутствии внешней электростимуляции.

Розенштраухом Л.В. с соавторами было показано, что стимуляция блуждающих нервов приводила к полному подавлению регенеративного ответа в отдельных участках предсердий лягушки. После окончания действия вагуса невозбудимые области восстанавливали способность к проведению и одновременно с этим наблюдались приступы высокочастотных тахикардии. На основании этих данных была сформулирована гипотеза для объяснения механизма наблюдаемых тахикардий (рис. 1). Было предположено, что такие невозбудимые зоны могут играть роль функционального блока, вокруг которого циркулирует волна возбуждения во время этих тахиаритмий [ Розешдграух и др., 1969, 1970). При определенном соотношении фаз очередного возбуждения и разблокирования невозбудимых зон формируется замкнутый путь проведения волнового фронта, который посылает в окружающую ткань спиральные полны с высокой частотой. Предложенная гипотеза нуждалась в экспериментальном подтверждении. Сравнительно недавно при картировании предсердий лягушки основные элементы постулированного ранее механизма вызванных вагусом тахикардий были подтверждены [ЯохспвЫгаикЬ сЬ а!., 1989, 1990]. Чтобы приблизиться к пониманию клинических механизмов ацетилхолин-зависимых тахиаритмий, дальнейшие исследования проводились на млекопитающих.

Однако картирование рабочего миокарда правого предсердия собаки не выявило невозбудимых зон даже при высокой концентрации АХ (10~3'5 М) |8сЬиезз1ег а1., 1991]. В то же время в работах других авторов можно найти косвенные свидетельства вызванной ацетилхолином невозбудимости в узловых

тшшш воэоужденная среда рефрактерная среда | | поипян^яяг.я г.рвда ■ ' невоэОудимая среда

да

ч/дл

Рис.1. Схема возникновения замкнутого пути проведения возбуждения в результате выхода из торможения невозбудимой зоны в идеальной возбудимой среде [Розсшптраух и др., 1973]. ВС - венозный синус (источник спонтанного возбуждения).

структурах собаки [Woods et al., 1981, Tse, 19861 и это в свою очередь может приводить к мерцаиию предсердий, аналогично тому как это происходит в предсердии лягушки.

Проверить этот факт в предсердии собаки не представлялось возможным, поскольку клетки водителя ритма локализованы внутри стенки предсердия, что делает их недоступными для микроэлектродной техники. В отличие от этого, толщина предсердной стенки правого предсердия кролика невелика и синусный узел расположен поверхностно. С другой стороны, аритмошгаое влияние ацетилхолина в предсердии кролика ранее не было показано. Поэтому в своей работе мы использовали изолированный препарат правого предсердия кролика, который является наиболее удобным и хорошо изученным объектом для электрофизиологических исследований. Изучение эффектов ацетилхолина на клеточном уровне в предсердии кролика проводилось методом микроэлектродных отведений. Для исследования механизмов ацетилхолин-зависимых аритмий был

выбран метол многоэлектродного электрофизиологического картирования, как наиболее адекватный для анализа сложных режимов проведения в сердце и, в частности, циркуляции волны возбуждения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Работа проводилась на кроликах весом 2 - 3,5 кг (п = 60). Для наркотизации животных использовали уретан в концентрации 1,5 г/кг. Грудную клетку вскрывали, сердца быстро извлекали и помещали в емкость с оксигенированным раствором Тироде. Конечный препарат включал в себя синусный узел, основания верхней (superior vena cava, SVC) и нижней (inferior vena cava, IVC) полых вен, межвенную область, пограничный гребешок (crista terminalis, СТ), часть правого ушка и межпредссрдной перегородки. Препарат прикалывался эндокардиалыгой поверхностью вверх к пластиковому дну экспериментальной камеры, которая нерфузировалаоь оксигенированным раствором Тироде со скоростью 15 мл/мин при температуре 36° С.

Перед началом эксперимента препарат адаптировался в течение 40-60 минут в экспериментальной камере для стабилизации частоты синусового ритма. Каждый препарат подвергали пяти - десяти воздействиям АХ в концентрации 10"^ или 10"^ М в течение 2 мин. Производили контрольную запись кардиосигналов, на фоне холинергических воздействий и после их прекращения.

Для стимуляции предсердий электроды, диаметром 1 мм и расположенные на расстоянии 2-3 мм, располагали па эндокардиалыгой поверхности рабочего миокарда правого предсердия около центральной части пограничного гребешка. На электроды подавали импульсы амплитудой 3-4 В.

Стимуляция постганглионарных парасимпатических терминален осуществлялась по методу, описанному Jalife IJalífe et al.,1979]. При этом биполярные серебрянкые стимулирующие электроды диаметром 1 мм с межэлектродным расстоянием 2 мм располагали на эндокардиалыюй поверхности верхней части препарата - между границей верхней полой вены и пограничным гребешком. Стимуляцию проводили в течении нескольких секунд и использовались следующие параметры стимуляции: длительность импульсов 0,1 мс, амплитуда 5 - 10 В, частота 100 Гц. Предварительное введение в раствор пропранолола (1 мг/л) предотвращало активацию бета-адренорецепторов [Jalife et al.,1979].

В работе использовались два электрофизиологических метода: метод многоэлектродного картирования и метод микроэлектродных отведений. Картирование препарата.

Препарат (п = 10) фиксировался на подложке таким образом, чтобы обеспечить хороший контакт между матрицей, встроенной в дно камеры и эпнкарднальной понерхностью препарата. Матрица состояла из 64 биполярных электродов. Расстоянием между ними по горизонтали было 2 мм, а по вертикали 1 мм. Сигналы от электродов оцифровывались одновременно при помощи специальной системы картирования в комплексе с микрокомпьютером типа IBM AT. Описание системы картирования дано в работе [Зайцев A.B. и др., 1991]. После усиления сигналы оцифровывались с частотой 1 кГц на канал л 64 оцифрованные электрограммы продолжительностью 2 с сохранялись в буфере памяти и обрабатывались на компьютере с целью определения моментов активации в .каждой точке отведения. Программа автоматически определяла моменты активации на электрограммах по критерию отрицательной производной (-dV/dT шах). Перед построением карт распространения возбуждения проверяли автоматически определенные моменты активации на дисплее и при необходимости корректировали их. Скорректированные времена активации использовались для построения карт распространения возбуждения, состоящих из изохронных линий, соответствующих последовательным положениям волнового фронта через равные промежутки времени. Линии и области функционального блока наносили на карты вручную, исходя их принятых критериев блока. Микроэлектродные исследования.

Микроэлектродные исследования проводились при суперфузии АХ (п = 42) и при стимуляции внутрисердечных парасимпатических нервов (п = 8). При этом одновременно регистрировали мембранный потенциал одной или двух клеток в межвенной области правого предсердия кролика, две электрограммы (ЭГ) от пограничного гребешка в области верхней полой вены и от миокарда правого предсердия в области нижней полой вены. Потенциалы действия (НД) регистрировали с помощью стеклянных микроэлектродов, заполненных 3 М KCl (сопротивление электрода 10-40 МП). Потенциалы усиливались микроэлекгродным усилителем фирмы WP1 (модель 701). Все регистрируемые параметры записывали па магнитографе (Hewlett Packard, модель 3964А), контроль зашей производили с помощью осциллографа (Tektronix 5113). Запись

переводили в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (12 бит) с частотой квантования 5 кГц на канал. Программа обработки автоматически определяла следующие параметры ПД: интервал между двумя последовательными импульсами (период), максимальный диастоличсский потенциал (МДП), амплитуда (АПД), максимальная производная фронта (Ушах), длительность Г1Д на уровне 50% реполяризации (ДПД50), наклон медленной диастолической деполяризации (МДД). Время активации исследуемых клеток определялось как момент, в который аплитуда ПД равна 50% от своей величины [В1еекег еЬ а1., 1980]. Если амплитуда ПД в результате действия АХ становилась менее 25 мВ, а весь препарат продолжал спонтанно и ритмично сокращаться, то клетка считалась функционально невозбудимой при условии восстановления амплитуды до исходного уровня после прекращения действия АХ.

В четырех эспериментах для определения пороговой концентрации АХ, при которой развивается невозбудимость, помимо концентрации АХ 10"^ М последовательно использовались концентрации АХ 10 М и в трех экспериментах - 10"5 М и 10"6 М.

Для сравнения эффектов действия АХ и раздражения внутрисердечных парасимпатических нервов на пейсмекерные клетки, в 11 экспериментах после раздражения впутрисердечных нервов в суперфузируклций раствор добавляли АХ в концентрации 10"^ М в течение 2 минут, при этом микроэлектрод оставался в одной и той же клетке. Определение типа клеток.

Для определения типа клеток использовали их электрофизиологические параметры. Так, клетки с плавным переходом диастолической деполяризации во фронт ПД и крутизной фронта менее 5 В/с считались пейсмекерными [В1еекег е1 а1., 1980, Маззоп-Ре\е1 ек а], 1982]. Клетки с медленной диастолической деполяризацией и с крутизной фронта ПД более 5 В/с считались латентными [В1секет е! а1., 1980, МаБЯоп-Реуе! et а1., 1982]. Клетки из межвенной области без МДД, с длительностью ПД около 55 - 65 мс и с крутизной фронта более 95 В/с называли предсердноподобиыми.

Все величины указанные в работе представлены либо как минимальное -максимальное значения, либо как среднее значение ± среднее квадратичное отклонение. Достоверность различий определялась при помощи непарного критерия Стьюдента. Различие считалось достоверным при р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Исследование вызванных введением АХ тахиаритмий в изолированном правом предсердии кролика.

Проведенные нами эксперименты показали, что АХ вызывает возникновение спонтанных тахикардий в правом предсердии кролика в отсутствие электростимуляции. Возникновение тахикардии в ответ на введение АХ носило случайный характер. В 3-х препаратах из 10 регистрировали только замедление или остановку синусового ритма, что является физиологическим эффектом АХ. Однако, в остальных 7 препаратах введение АХ вызывало возникновение тахиаритмий с периодом от 40 до 200 мс. У большинства препаратов тахикардии возникали в течение нескольких секунд от начала поступления АХ в экспериментальную камеру на фоне незначительного замедления синусового ритма. В отдельных случаях аритмии возникали во время отмывания от АХ. Различные типы спонтанно возникших адетилхолин-зависимых аритмий, наблюдавшихся в разных экспериментах, приведены на рис. 2. Действие АХ вызывало такие нарушения ритма как одиночные экстрасистолы (рис. 2, А), бигеминии (рис. 2, Б, В), тройные экстрасистолы или триплеты (рис 2, Г), залпы экстрасистол (рис 2, В, Д) и тахикардии (рис. 2, Е).

В предсердии кролика мы как правило наблюдали уни- или мультифокальнъш характер активации в течение всего приступа тахикардии, даже если она имела продолжительный характер (сотни циклов). На рис. 3 представлена гистограмма пространственного распределения мест самой ранней активации в контроле (рис. 3, А); во время последней медленной волны перед началом АХ-вызвашой тахиаритмии (рис. 3, Б); во время первой волны АХ-вызванной тахиаритмии (рис. 3,В). Как видно из гистограммы, большинство фокусов (68%) во время тахиаритмии находилось в достаточно компактной зоне около устья 1УС. Другая часть, как и в контроле, локализовалась в верхней части препарата, предположительно в области синусового узла. Эти две фокусные группы находились друг от друга на растояиии около 4 мм.

В некоторых опытах под действием АХ наблюдали циркуляцию волны возбуждения.

На рис. 4 показан переход от мультифокальной активации к циркуляции волны возбуждения во время ацетилхолин-зависимой тахикардии. В контроле возбуждение возникает унифокально в области СУ. Первое возбуждение

А

516 197 1

д

476

В

(-у]

зое

70

190

и

Е

-1 ■

306

68

267

6953

476 I 180

Г

66

и

Л-1С1

1+

67

530

1Ш.

78

527

81 91

п^гТТГТТТПТПТГГПТП

60636063

Рис.2. Примеры вызванных АХ тахиаритмий в правом предсердии кролика (биполярное отведение)

А - одиночная экстрасистола, Б - бигеминия с длинным интервалом сцепления, В - бигеминия с коротким интервалом сцепления и короткий залп экстрасистол, Г - триплет, Д - короткий залп, Е - тахикардия. Калибровка по вертикали - 0,5 мВ, по горизонтали - 500 мс.

Рис. 3- Гистограмма пространственного распределения мест самой ранней активации: А - в контроле; Б - последняя медленная волна перед началом АХ-выаиашюи тахиарнтмшг, С - первая волна АХ-вызвашгон тахнаритмни Высота столбиков отражает количество случаев, в которых место самой ранней активации было в соответствующем секторе. Объяснение в тексте.

тахикардии (Л) начинается из двух фокусов. Волна возбуждения от нижнего фокуса блокируется в области 1УС, гак что эта область активируется волновым фронтом, распространяющимся от верхнего фокуса. Весь препарат активируется за 36 мс. Через 32 мс также двухфокусно возникает второе возбуждение (Б). Две волны возбуждения сливаются, активируя практически весь препарат за 13 мс. Однако правая половина межвенной области остается неохваченной возбуждением из-за блокады проведения. Третья волна возбуждения (В) возникает через 27 мс уже из трех фокусов. Волны возбуждения ог нижнего и центрального фокусов сталкиваются и блокируются вдоль нижней границы СТ, а волна от верхнего фокуса начинает вращаться вокруг' эгого блока. Полный оборот волны, начавшейся на карте В, завершается на карте Г через 78 мс. На карте Г в верхней левой части препарата возникает дополнительный фокус, окруженный блоком выхода, так что возбуждение от него не распространяется. Продолжение вращения волнового фронта видно на карте Д, причем блок проведения возбуждения охватывает почти всю СТ. Через 12 мс после начала движения волны на карте Д в нижней части препарата возникает еще один дополнительный фокус, запускающий еще один контур даркуляции возбуждения. Таким образом на карте Д наблюдается одновременное вращение двух волн одна вслед другой. Продолжение этого вращения наблюдается и на последней карте Е. Таким образом, начальная стадия тахикардии имеет эктопический характер, а вторая стадия обусловлена циркуляцией возбуждения. Эктошяеские импульсы при этом, очевидно, играют роль провоцирующих экстрастимулов.

Используемая нами техника картирования представляется адекватной для выявления и описания тахиаритмий в предсердии кролика. Однако, указав на клеточный субстрат этих аритмии, она не . позволила проникнуть в сущность механизмов наблюдаемого явления. Разрешающей способности этой системы было не достаточно для адекватной регистрирации процессов возбуждения в синусовом узле и в перииодальной клеточной зоне. Для этого и была проведена большая серия экспериментов с микроэлектродной регистрацией активности клеток межвенной области правого предсердия кролика время действия АХ и при раздражении внугрисердечпых парасимпатических нервов.

Исследование локальной невозбудимости в межвенной области изолированного правого предсердия кролика при холинергических воздействиях.

А Б В Г Д Е

Рис. 4.Переход от мультифокалыюй активации к reentry во время АХ- зависимой тахикардии. *

Вверху - биполярная электрограмма. Вертикальными линиями обозначены интервалы времени, в течение которых возбуждение охватывало весь препарат в каждой из первых шести волн тахикардии (А - Е). Цифры над злектрограммой обозначают длительность периодов возбуждения, а под злектрограммой -длительность периодов покоя. Внизу - карты актнващш во время импульсов А - Е на электрограмме. Стрелками показано направление движения волны возбуждения. Остальные обозначения см. на Ряс. 6. Объяснения в тексте.

Всего в 50 опытах были зарегистрированны потенциалы действия 312 клеток в межвешюй области изолированного правого предсердия кролика.

В настоящей работе, благодаря длительным микроэлектродным регистрациям, было показано, что в результате холинергических воздействий (как введения АХ, так и при стимуляции внутрисердечных парасимпатических нервов), в некоторых клетках меисвенной области правого предсердия кролика развивается невозбудимость. Некоторые клетки могут потерять возбудимость в результате повреждения, ишемии или интоксикация. Это необратимый процесс предшествующий некрозу клеток. В отличие от этого невозбудимость, вызванная АХ, носит функциональный характер и является полностью обратимой. Характеристика явления в целом представлена на рис.5. Видно, что в течение 30 с действия АХ происходит постепенное уменьшение амплитуды ПД от 80 мВ до 10 мВ, то есть клетка становится невозбудимой, в то время как препарат продолжает спонтанно сокращаться (это видно но электрограмме). Во время отмывания препарата от АХ наблюдается востановление амплитуды ПД до исходной величины. Наблюдаемая нами динамика изменения параметров ПД при суперфузии АХ, по-видимому, была связана с постепенным нарастанием его концентрации в камере. В результате этого последовательно наблюдались эффекты, характерные для разных концентраций АХ.

На рис.6 показано, что при одновременной регистрации потенциалов действия двух клеток из области верхней полой вены, находящихся на расстоянии около 2 мм, в одной клетке под действием АХ развивается невозбудимость. В то же время, амплитуда ПД другой клетки изменяется незначительно. Внешний стимул (9 Гц), приложенный в области рабочего миокарда, не вызывает ответа в невозбудимой клетке.

Из 7 клеток, которые последовательно подвергались воздействию ацетилхолина в концентрациях 10*-5 М, 10"1 М, для 3 клеток пороговая концентрация АХ, при которой развивается невозбудимость, была всего 10"5 М. В остальных 4 клетках ацетилхолин в концентрации 10;' М приводил к заметному уменьшению амплитуды ПД, а невозбудимость возникала при увеличении концентрации АХ до 10 4 М. Ацетилхолин вызывая снижение амплитуды ПД этих клеток и в концентрации 10"® М.

Компьютерный анализ параметров всех ПД в контроле показал, что

АХ

отмывка

и- 11111

ШпШШКШЬ ШМИ'ЛМ щщппниииинпниппппи-ц-

1мин /\

Шии 1иЫЩ|Щ]

Ш1

т

т

т

^

50мВ

Ц .144444444 I | И < И Н4-ИЧ-Н т+^Н+444-«444Нч4+Ш4444-И-М4444- -

200мс

5с

200мс

•Ь.

Рис.5 Развитие невозбудимости под действием АХ и восстановление ПД во время отмывания препарата. Вверху - мембранный потенциал клетки из межвенной области; внизу - электрограмма рабочего миокарда на малой развертке. В начале и в конце - то же самое на большой развертке. Левая стрелка- момент поступления АХ (10"4 М) в камеру, правая стрелка- начало отмывания препарата от АХ.

эг —^—

в

lltew^^

50мВ

ААЛМ

All

9 Гц Г

500мс 12с 2с

Рис.6 Одновременная запись потенциалов действия двух клеток (Л1 и Л2) из области SVC при действии АХ. А. Мембранные потенциалы клеток Л1 и Л2, электрограммы в контроле на большой скорости развертки; Б. Непрерывная запись во время действия АХ на малой скорости развертке; В. Стимуляция (9Гц). Большая стрелка-момент поступления АХ (10"4 М) в камеру, маленькие стрелки: вниз - начало стимуляции, вверх - конец стимуляции.

невозбудимостъ чаще всего возникала в клетках с небольшой крутизной фронта ПД. На рис. 7 приведены гистограммы распределения всех зарегистрированных ПД по величине Ушах с интервалом 5 В/с и показано количество невозбудимых клеток при действии АХ (рис. 7, А) и при раздражении внутрисердечных парасимпатических нервов (рис. 7, Б) в каждом таком диапазоне. Видно, что чем меньше крутизна фронта ПД, тем больше вероятность возникновения невозбудимости. Среди клеток с Ушах менее 5 В/с 90% клеток при действии АХ и 71% клеток при стимуляции становятся невозбудимыми. Большую часть из них можно отнести к типичным псйсмекерным клеткам, фронт IIД которых обеспечивается кальциевым током. С возрастанием Ушах, то есть с увеличением вклада быстрого входящего натриевого тока в величину фронта ПД, эта вероятность уменьшается. Так, среди латентных клеток с Ушах от 5 до 10 В/с уже только около 50% клеток становятся невозбудимыми, а в диапазоне Углах от 10 до 15 В/с этот процент падает еще больше. В клетках с Ушах больше 60 В/с невозбудимость не наблюдалась. Таким образом, при холинергических воздействиях более 90% среди всех невозбудимых клеток имели крутизну фронта ИД менее 5 В/с.

На рис. 8 показано развитие невозбудимости в пейсмекерной клетке во время действия АХ (рис. 8, А) и при раздражении внутрисердечных парасимпатических нервов (рис. 8, Б). По мерс поступления АХ в камеру амплитуда ПД постепенно уменьшается на фоне незначительной гиперполяризации и замедления ритма, и к 25-ой секунде суперфузии клетка становится невозбудимой. Прекращение генерации ПД этой же пейсмекерной клетки наблюдается и при раздражении внутрисердечных парасимпатических нервов. Развитие невозбудимости на фоне незначительной гиперполяризации происходит сразу же после начала стимуляции (рис. 8, Б), так как медиатор, выбрасываемый из нервных окончаний при стимуляции, действует сразу в высокой концентрации и достигает клеточных рецепторов практически в момент выброса. Невозбудимость сохраняется в течение одного цикла, а затем, несмотря на продолжавшуюся стимуляцию, амплитуда ПД восстанавливалась практически до исходной величины. Такое быстрое уменьшение эффективности действия АХ по время раздражения внутрисердечных парасимпатических нервов по сравнению с суперфузисй можно объяснить в основном быстрым гидролизом АХ холинэстеразой около нервных терминалей.

17

А

50 00

Ушах ( В/с )

70

80

90

>100

Б

Рис.7. Гистограммы распределения клеток но величине максимальной производной фронта потенциала действия (Ушах) по время действия ЛХ (Л) и при раздражении парасимпатических нервов (Б).

Белые столбики - общее количество клеток, попадающих в данный диапазон; закрашенная часть - количество невозбудимых клеток из данного диапозона. Над столбиками показан процент невозбудимых клеток п данном диапазоне Ушах. Ось абсцисс - величина Ушах (В/с), ось ординат - количество клеток.

А

о—

Е

5с

15с

25с

50м В

ЭГ---^----

А.--V-

л.-V-

500мс

стимуляция

50м В

1с

Рис.8 Развитие невозбудимости в пейсмекерной клетке под действием ацетилхолина и при раздражении внутрисердечных нервов (параметры в контроле: АПД= бОмВ, МДП= -58мВ, Утах= 1,4 В/с, ДПД5о= 126 мс, МДД= 94 мВ/с, период= 366 мс). А. - под действием АХ (10 4 М). Фрагменты записи на большей скорости развертки: вверху - мембранного потенциала клетки, внизу - электрограммы от рабочего миокарда, к - контроль, 5 с, 15 с, 25 с - время суперфузии АХ: Б. - при стимуляции нервов: стрелка- начало стимуляции.

Исчезновение ПД в отдельной клетке миокарда может быть связано как с блоком проведения возбуждения в данную клетку (блоком входа), так и с неспособностью клетки воспроизвести регенеративный ответ, то есть с клеточной невозбудимостью. В многоклеточном препарате различить эти две ситуации бывает достаточно сложно. В наших опытах, хотя амплитуда Г]Д исследуемых клеток постепенно падала и изменялось время активации по отношению к возбуждению рабочего миокарда, регистрируемая активность оставалась синхронной с ритмом всего препарата. Каких-либо нарушений в проведении возбуждения в клетку и из клетки ни во время действия АХ, ни во время отмывания от него не наблюдалось. Это говорит в пользу того, что мы наблюдали именно клеточную невозбудимость и отдельных волокнах с выраженной медленной диастолической деполяризацией.

Теоретически, клеточная невозбудимость может возникать в результате подавления АХ входящего кальциевого тока, или при увеличении АХ выходящего калиевого тока, или быть суммой этих эффектов. Однако, известно, что приложение сильного выходящего тока, приводящего к значительной гиперполяризации клеток СУ, не подавляет их возбудимость [[^¡Ргапсезсо 1990, Кге^пег, 1975]. В то же время, один из блокаторов кальциевых каналов верапамил приводит к исчезновению ПД одиночных клеток СУ кролика [КоЫЬагсН, 1976] и клеток СУ кошки [,|аМе et а1, 1979]. Кроме этого, чем больше была величина Утах, и, следовательно, чем больше вклад быстрого входящего натриевого тока (и чем меньше вклад медленного входящего кальциевого тока) во фронт ПД, тем меньше была вероятность возникновения невозбудимости. Таким образом, наблюдаемые эффекты АХ на ПД нейсмекерных и латентных клеток вместе с данными литературы указывают па то, что основной причиной невозбудимости под действием АХ и при стимуляции внутриссрдечных нервов является именно подавление медленного входящего кальциевого тока.

Использоватге микроэлектродной техники в данной работе позволило обнаружить связь между нарушениями ритма сокращения всего препарата и развитием невозбудимости в некоторых клетках межвенной области при холинергических воздействиях. На рис. 9 показано два примера (А и Б) того, как клетки становятся невозбудимыми перед тахиаритмией, вызванной вагусной стимуляцией. Мы не можем определить размеры и форму невозбудимых зон. Однако, тот факт, что 90% случайно выбранных нейсмекерных клеток становятся невозбудимыми, позволяет предполагать, что по крайней мере в центральной

А

^вагусная стимуляция

У

V

ЭГ 44444+4+ЦШииЩНШ4Ш4444-

2 с

Б

50мВ

^ вагусная стимуляция

II

уии

и

и

2с

50мВ

I/

эг —г^г—г—ГТ^ГТТТТ^ГпГ"

о

Рис.9 Развитие высокочастотных аритмий при раздражении внутрисердечных парасимпатических нервов.

части СУ в этих условиях возникает сплошная невозбудимая область. Вполне вероятно, что невозбудимые зоны возникают и в других участках межвенного пространства, особенно около устья нижней полой вены. Эти невозбудимые зоны могут быть субстратом для возникновения высокочастотных аритмий в предсердии кролика, аналогично тому, как это происходит в предсердии лягушки IРозеншграух Л.В. и др., 1970, 1972].

ВЫВОДЫ

1. Ацетилхолин вызывает приступы гахиаритмий в изолированном правом предсердии кролика.

2. Источники вызванных ацетилхолином аритмий локализуются в области синусного узла и около устья нижней полой вены.

3. Ацетилхолин и стимуляция внутрисердечных парасимпатических нервов вызывают функциональную невозбудимость в некоторых клетках межвенной области кролика.

4. Вероятность возникновения невозбудимости в клетках возрастает с уменьшением крутизны фронта Г1Д этих клеток. При холииергических

• воздействиях до 90% клеток с крутизной фронта ПД менее 5 В/с могут становиться невозбудимыми, образуя области функционального блока.

5. На основании полученных результатов можно предположить, что развитие невозбудимости связано с подавлением ацетилхолином входящего кальциевого тока.

6. Невозбудимые зоны, возникшие при холииергических воздействиях могут служить субстратом для возникновения циркуляции волны возбуждения в пейсмекерной ткани кролика.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ IIO ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Виноградова Т.М., Зайцев A.B., Шарифов О.Ф., Юзюк Т.Н., Розенгатраух Л.В. Ацетилхолин вызывает эктопическую активность и reentry в изолированном правом предсердии кролика. Кардиология, 1994, Т.34, №12, С.56-61 Vinogradova Т.М., Zaitsev A.V., Yuzyuk T.N., et al. Mapping and microelectrode

studying of acetylcholine - induced tachyarrhythmias in the rabbit right atrium. J. Mol. Cell. Cardiol., 1995, V. 27, N 6, A192, Th075 3. Vinogradova T.M., Yuzyuk T.N., Zaitsev A.V., Rosenshtraukh L.V. Acetylcholine induces local inexcitability in the rabbit sinus node. J. Mol. Cell. Cardiol., 1996, V. 28, N 5, A60 , 234.

4 Виноградова T.M., Юзюк Т.Н., Зайцев А.В., Розенштраух Л.В. Развитие локальной невозбудимости в клетках синусного узла и других клетках --с диастолической деполяризацией в правом предсердии кролика при действии ацетилхолина. Физиологический журнал им. И.М.Сеченова, 1996, Т.82, №10-11, С.1-19

5 Виноградова Т.М., Юзкж Т.Н., Федоров В.В., Зайцев А.В., Розенштраух Л.В. Возникновение локальной невозбудимости в синусном узле кролика при раздражении внутрисердечных парасимпатических нервов. Кардиология, 1997, №4