Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Принципы пейсмекерной организации предсердно-желудочкового соединений в сердце позвоночных

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Принципы пейсмекерной организации предсердно-желудочкового соединений в сердце позвоночных"

>' I О и 11

¡и.-^п Российская академия наук

1 >:' .п Уральское отделение

Коми научный центр Институт физиологии

На правах рукописи

ПРОШЕВА ВАЛЕНТИНА ИВАНОВНА

ПРИНЦИПЫ ПЕЙСМЕКЕРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРЕДСЕР ДНО-ЖЕЛУДОЧКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ В СЕРДЦЕ ПОЗВОНОЧНЫХ

03.00.13 — физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Сыктывкар 1997

Работа выполнена в Институте физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии Наук

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук В.С.Мархасин член-корреспондент РАЕН, доктор медицинских наук, профессор В.М.Покровский

доктор биологических наук, профессор Г.Е.Самонина

Ведущая организация: Институт эволюционной физиологии и биохимии им.И.М.Сеченове РАН, г.Санкт-Петербург

Защита состоится "20" июня 1997 г. в 10 ч. на заседании диссертационного совета Д200 .25.01. в Институте физиологии Кому научного центра Уральского отделения Российской академии Hay? по адресу: 167610, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра УрО РАН.

Автореферат разослан "19" мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д. 48

кандидат биологических наук

Н.А.Чермныэ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение функциональной организации предсердно-желудочкового соединения и других переходных областей представляет фундаментальную проблему физиологии сердца. Именно в соединительных областях, гетерогенных по клеточному составу, наблюдаются нарушения ритма, задержки и блокады распространения возбуждения. Значение исследований предсердно-желудочкового соединения возрастает в связи с современной тенденцией хирургических вмешательств в эту область при сердечных аритмиях, не поддающихся медикаментозному лечению (наличие дополнительных путей предсердно-желудочкового проведения, врожденные патологии сердца). Известный кардиоморфолог То-иас Джеймс (James, 1983) образно назвал предсердно-желудочковую эбласть мозгом сердца, поскольку от нормального функционирования ее зависит работа желудочков сердца. На неослабевающий интерес исследователей к вопросам электрофизиологии и морфологии предсердно-желудочковой области сердца указывают проведенный Международный симпозиум "Электрофизиология синоатриального л предсердно-желудочковых узлов (США, 1988)", регулярная работа секции "Развитие и структурно-функциональная организация предсердно-желудочкового узла. Что нового?" на ежегодных конгрессах Европейского кардиологического общества (1992-1996). Несмотря на значительные достижения последнего десятилетия, достигнутые в понимании функционального назначения предсердно-■келудочковой области: создание предсердно-желудочковой задержки, автоматизм (Удельнов, 1975; Sano, 1976; Букаускас, Ветейкис, 1977; Розенштраух, 1980; Беркинблит, Розенштраух, Чайлахян, 1982; Vleijler,Fisch, 1989; Irisawa et al., 1990; Hancox, Levi, 1994; Münk, 1995), многое остается неясным.

Обзор литературы показал, что фрагментарно изучены латеральные области предсердно-желудочкового соединения; большинство доследований выполнено на его центральном участке, предсердно-«елудочковом узле, и ограничено, в основном вопросами распространения возбуждения, в меньшей степени изучены его пейсмекер-гые свойства. Представляется актуальной постановка вопроса о тейсмекерной организации предсердно-желудочкового соединения. Представления об автоматической активности клеток в створках тредсердно-желудочковых клапанов сложились лишь на основании забот .выполненных на сердце млекопитающих, а именно: собаки, фолика и человека (Bassett et al., 1976; Wit et al., 1979; Кошарская,

1979; Апипклто et а1., 1990). Процессы, лежащие в основе диасто-лической деполяризации у клеток вспомогательных пейсмекеров е предсердиях, изучены гораздо меньше. Проблема точной локализации предсердных пейсмекеров требует новых экспериментальны} исследований, необходима ревизия данных по их топографии. Очевидно, что сведения эти важны не только в теоретическом, но и клиническом плане, поскольку пейсмекерные клетки, в частности располагающиеся в области предсердно-желудочковых клапанов, представляют собой потенциальный источник образования эктопические импульсов, которые могут вызвать аритмии суправентрикулярногс происхождения. Сравнительные аспекты этой проблемы разработаны недостаточно. Анализ становления предсердно-желудочковогс соединения в ходе филогенеза позвоночных не проводился. Пейсмекерные свойства клеток предсердно-желудочковой области сердца рыб, рептилий и птиц практически не исследованы. Отсутствуют сведения об онтогенетических изменениях пейсмекерной функции предсердно-желудочкового соединения.

Таким образом, в настоящее время нет полного понимания топографии пейсмекера предсердно-желудочковой области и ионных механизмов, лежащих в основе функциональных свойств клеток, образующих эту чрезвычайно важную область сердца. Существует не обходимость в развитии направления сравнительных исследований электрофизиологической организации клеток предсердно-желудочкового соединения и желудочковой проводящей системы. Преимущество сравнительной физиологии заключается в понимании, что сохранившиеся в ходе эволюционного развития структурно-функциональные блоки явно необходимы. Сравнительный подход эффек тивен тем, что предлагая разнообразные модельные объекты, уве личивает возможности исследователя и позволяет наиболее полис раскрыть функции систем организма. Недостаточность изученности эволюции сердечно-сосудистой системы отмечена в ряде крупны? монографических и обзорных работ (Рощевский, 1972, 1978; Моска ленко, 1985, 1990). Развитие представлений о структуре и функцш переходных областей сердца расширит клинические подходы к диа гнозу и лечению сердечных аритмий, вызванных нарушениями в тка нях специализированного миокарда.

Настоящая работа выполнена в рамках Международного проек та "Электромагнитное поле сердца" по проблеме "Биофизика", про граммы фундаментальных исследований РАН "Клеточная сигнали зация", программы ГНП 08.05, "Новейшие методы биоинженерии" и в соответствии с плановыми научно-исследовательскими темам! Института биологии Коми филиала АН СССР (№ГР 81045638) 1

1нститута физиологии Коми НЦ УрО РАН (№ГР 0190.0055489), а акже при финансовой поддержке РФФИ (грант №96 04 49641).

Целью работы является изучение закономерностей пейсмекер-[ой организации предсердно-желудочкового соединения в сердце по-воночных животных, стоящих на различных ступенях эволюционно-о развития.

В работе были поставлены следующие основные задачи:

- оценить морфо-функциональные параметры предсердно-желу-ючковой области сердца;

- установить функциональную топографию пейсмекера в изоли-юванной нредсердно-желудочковой области сердца рыб, амфибий, ■ептилий, птиц и млекопитающих; выполнить детальный электрофи-иологический анализ пейсмекерных кардиомиоцитов;

- сравнить электрофизиологическую организацию пейсмекера в редсердно-желудочковом узле и створках предсердно-желудочко-ых клапанов в сердце млекопитающих;

- исследовать динамику становления пейсмекера в предсердно-<елудочковой области сердца в раннем постнатальном онтогенезе [лекопитающих;

- изучить функциональную топографию клеток Пуркинье в сво-одной стенке желудочка сердца у животных со вспышечным типом ктивации.

Научная новизна. Впервые выполнено систематическое ис-ледование пейсмекерной организации изолированного предсердно-селудочкового соединения сердца у позвоночных животных, стоя-щх на разных ступенях эволюционного развития. В результате равнительно-физиологического исследования выявлены общие за-ономерности функциональной организации предсердно-желудочко-ого пейсмекера на клеточно-тканевом уровне у животных разных 1Илогенетических групп. Уточнены топографические данные о рас-ределении пейсмекерных структур в предсердно-желудочковой об-асти, дана количественная характеристика предсердно-желудочко-ого пейсмекера. Обнаружено, что ширина пейсмекерной зоны кор-елирует с линейными размерами желудочка.

Впервые установлено, что пейсмекерные клетки присутствуют в гворках предсердно-желудочковых клапанов у рыб, птиц и новоро-сденных млекопитающих. Проведено сравнительное изучение элек-рофизиологических свойств предсердно-желудочковых кардиомио-итов. Получены экспериментальные данные, указывающие на сход-гво электрофизиологической организации пейсмекера в предсердно-;елудочковом узле и предсердно-желудочковом клапане сердца мле-опитающих.

\

Впервые дана морфометрическая, электрофизиологическая и эх-окардиографическая характеристика мышечного клапана; показано, что его электрическая активация происходит в период возбуждения основной массы миокарда свободной стенки желудочка. Дополнены сведения о морфологии предсердно-желудочковой области и желудочков сердца у животных различных систематических групп.

Впервые выдвинута и экспериментально доказана гипотеза, согласно которой правое предсердно-желудочковое кольцо специализированных волокон выполняет функцию предсердно-желудочкового пейсмекера.

Изучена функциональная организация клеток Пуркинье в свободной стенке желудочка у животных со вспышечным типом активации. Нз, основании собственных экспериментальных данных и анализа литературы по электрокардиологии предложена концепция существования пейсмекерной системы в сердце.

В методическом плане предложен тест высокочастотной стимуляции для идентификации и классификации клеток в переходных областях сердца.

Научно-практическое значение работы. Результаты экспериментальных исследований и основанные на них теоретические обобщения - разработка нового перспективного направления в общей и сравнительной физиологии сердца. Расширены представления о структурно-функциональной организации предсердно-желудочковог« соединения и желудочковой проводящей системы.

Спонтанно сокращающиеся створки предсердно-желудочковых клапанов рыб, птиц и млекопитающих являются удобной тест-системой для фармакологических и токсикологических исследований, а располагающиеся в них пейсмекерные клетки могут служить полезной моделью для изучения функционирования латентного пейсмекера.

В процессе работы: а) разработаны и внедрены в Институте физиологии Коми Н11 УрО РАН способы приготовления изолированных препаратов сердца для изучения пейсмекерной и проводящей систем сердца; б) разработана и создана экспериментальная установка для микроэлектродного картографирования; в) создана автоматизированная система сбора, обработки и визуализации результатов измерений электрофизиологических характеристик клеток миокарда "Кардиоритм". Показана перспективность применения этой системы при испытаниях новых синтезированных и природных соединений. В результате электрофизиологического скрининга представителей семейства проксанолов, возможных полимерных носителей кардиотропных соединений, выявлены полимеры с собственной

-6/

физиологической активностью (внедрены семь рационализаторских предложений).

Результаты данной работы использованы при чтении лекций по эбщей физиологии, электрофизиологии и гистологии в Российском государственном педагогическом университете им.А.И.Герцена (акт j внедрении от 18 ноября 1993 г.), на кафедре физиологии человека t животных Сыктывкарского госуниверситета (акт о внедрении от L4 июля 1993 г.), в Коми государственном педагогическом институте акт о внедрении от 12 апреля 1994 г.), при создании макромолеку-шрных систем направленного транспорта кардиотропных веществ j лаборатории биоорганической химии Института биологии Коми ЗЦ УрО РАН (акт о внедрении от 12 августа 1994).

Результаты исследований могут представлять интерес для элек-срофизиологов, кардиологов, химиков высокомолекулярных и филологически активных соединений, разрабатывающих проблему на-гравленного транспорта лекарственных препаратов.

Основные положения, выносимые на защиту

- у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих функцио-1альная организация пейсмекера в нредсердно-желудочковом соеди-сении сердца единообразна;

- в створках предсердно-желудочковых клапанов рыб, птиц, ново-южденных и взрослых млекопитающих присутствуют пейсмекерные :летки;

- правое предсердно-желудочковое кольцо специализированных ¡олоконв сердце птиц выполняет функцию предсердно-желудочково-о пейсмекера.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсу-кдены на III Всесоюзном совещании по теории и практике автома-изации электрокардиологических исследований (Пущино, 1976), V всесоюзной конференции по экологической физиологии, биохимии t морфологии (Фрунзе, 1977); Всесоюзном совещании по теории и [рактике автоматизации электрокардиологических и клинических [сследований (Каунас, 1977); VI Всесоюзной конференции по эко-югической физиологии (Сыктывкар, 1982); I Всесоюзном биофизи-[еском съезде (Москва, 1982); III Всесоюзной научной конференции Проблемы техники в медицине" (Томск,1983); Научном семинаре ШИЛ при Каунасском мединституте (1985); заседании кафедры фи-иологии человека и животных МГУ (Москва, 1985); заседании секли развития вегетативных функций Института эволюционной фи-иологии и биохимии им. И.М.Сеченова АН СССР (Ленинград, 985); VII и IX научных совещаниях по эволюционной физиологии,

посвященных памяти академика JI. А.Орбели( Ленинград, 1978,1986);

II Всесоюзном симпозиуме "Физиология и патофизиология сердца и коронарного кровообращения" (Киев, 1987); XV съезде Всесоюзного физиологического общества им.И.П.Павлова (Кишинев, 1987); Всесоюзной конференции " Центральные и периферические механизмы регуляции физиологических функций" (Москва, 1990); X конгрессе Международного общества по изучению сердца (Москва, 1980);

III Международном симпозиуме по лосю (Сыктывкар, 1990); II, IV, V, VII-X, XIV, XVI Международных конгрессах по электрокардиологии (Варна, 1975; Балатонфюред, 1977; Глазго, 1978; Лиссабон, 1980; Будапешт, 1981; Токио, 1982; Братислава, 1983; Берлин, 1987; Будапешт, 1989); научной конференции "Биофизика мембран" (Каунас, 1990); Франко-советском симпозиуме по биотехнологии (Москва, 1990); I, II и III Международных симпозиумах по сравнительной электрокардиологии (Сыктывкар, 1979, 1985, 1993); XIX и XXI Международных конгрессах по электрокардиологии (Лиссабон, 1992; Йоко-гама, 1994); Международном симпозиуме по ионным каналам и клеточной функции сердца (Токио, 1994); научной конференции "Физиология и патофизиология сердца" (Москва, 1995); I Международном совещании по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 1996).

Публикации. По результатам, изложенным в диссертации, опубликовано 79 работ в виде научных статей и тезисов докладов на конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов исследований и их обсуждения (пять глав), заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 375 страницах машинописного текста, включая 87 рисунков и 42 таблицы. Библиографический раздел включает 354 названия.

1. В первой главе приведен обзор работ, посвященных изучению морфологии и электрофизиологии предсердно-желудочкового соединения, а также его становлению в процессе онтогенеза. Рассмотрена функциональная организация клеток, в частности их автоматические свойства и топография. Проведен анализ состояния проблем и сформулированы задачи.

2. Материалы и методы исследования. В работе использовань методика морфометрии, метод микроэлектродного картографирования, методика интрамуральной электрографии, гистологическая методика и эхокардиография.

Объекты исследования и способы приготовления препаратов. Объектами нашего исследования были представители различ

ных классов позвоночных (табл.1). Острые опыты проводились под тиопенталовым или гексаналовым наркозом (30-50 мг/кг, внутримышечно). Животных шггубировали, переводили на искусственное дыхание, затем вскрывали грудную клетку.

Изолированные препараты получали из сердец северного оленя, кошки, собаки, анестизированных тиопенталом натрия (50 мг/кг, внутримышечно), из сердец мелких млекопитающих, птиц и пойки-лотермных животных, обездвиженных декапитацией. Эксперименты проведены на шести типах спонтанно сокращающихся препаратов: первый тип препаратов включал в себя области синусно-предсердного узла, предсердно-желудочкового узла, правого предсердно-желудочкового клапана, прилежащие участки стенки правого предсердия и желудочка и межжелудочковой перегородки; второй тип препаратов - это изолированная синусгго-предсердная область; третий - изолированная предсердно-желудочковая область, четвертый - изолированный предсердно-желудочковый узел, пятый - изолированная область правого предсердно-желудочкового клапана с прилежащей частью стенки правого предсердия; шестой - изолированный мышечный клапан. В этом разделе подробно описаны способы приготовления данных препаратов. В условиях электрической стимуляции опыты проведены на полосках миокарда из свободных стенок правого и левого желудочков, ложных сухожилиях и поперечных мускулах из правого желудочка сердца.

Препараты помещали в перфузионную камеру (скорость перфузии 5 мл/мин). Раствор Рингера для пойкилотермных имел следующий состав, мМ/л: NaCl - 112; КС1 - 1.9; СаС12 - 0.9; NaHC03- 2.4. Перфузию препаратов из сердца гомойотермных осуществляли раствором Тироде следующего состава, мМ/л: NaCl - 137; КС1 - 5.4; СаСЪ - 1-8; MgCl2 - 0.5; NaIIC03 - 12.0; NaH2P04 - 4.6, глюкоза -11, оксигенированный газовой смесью 96%, Ог - 4% СО2 (рОг = 500600 мм рт.ст; температура раствора 36-370С, рН = 7.4). В некоторых экспериментах использовали раствор Тироде, аэрированный 100%-ным кислородом, следующего состава, мМ/л: NaCl - 137; КС1 - 2.7; СаС12 - 1.8; MgCl2 - 0.5; глюкоза - 11, HEPES (Sigma, США) - 5.0 (титрование до рН = 7.4 проводили с помощью NaOH (4мМ). В опытах использованы хлорид марганца (Merck, Германия), соединение D - 600 (Knoll, Германия), проксанолы П-268 (завод бактпрепаратов, Харьков) и Б-305 (ВНИИОПИК), которые добавляли в перфузион-ный раствор.

Потенциалы действия регистрировали одним или двумя стандартными стеклянными микроэлектродами. Усиленные сигналы поступали на вход двухлучевого осциллографа для наблюдения и фик-

Таблица 1

Распределение животных в морфологических и электрофизиологических исследованиях

Класс Вид Количество животных

Рыбы (Osteichthyes) Золотой карась (Carassius carassius L.) 11

Хариус европейский (ThymaJlus thymallus L.) 12

Стерлядь (Acipensen rutenus L.) 5

Земноводные или амфибии (Amphibia) Травяная лягушка (Rana temporaria L.) 18

Пресмыкающиеся или рептилии (Reptilia) Живородящая ящерица (Lacerta vivípara L.) 25

Птицы (Aves) Обыкаовенный голубь (Columba livia L.) Курица домашняя (Gallus domesticus) 99 65

Млекопитающие: (Mammalia)

Зайцеобразные (Lagomorpha) Кролик домашний (Oryctolagus cuniculus L.) 72

Хищные (Carnívora) Домашняя кошка (Felis domestica Briss) Домашняя собака (Canis familaris L.) 22 5

Копытные (Artiodactyla) Домашняя корова (Bos taurus) Северный олень 6

(Rangifer tarandus) 8

Лось (Alces alces) 2

садии на пленку посредством фоторегистратора и в автоматизированную систему сбора и обработки результатов измерения электрофизиологических параметров клеток (техническое обеспечение выполнено А.И.Сурниным), состоящую из персонального компьютера IBM AT/386 DX, 12-разрядного аналого-цифрового преобразователя (плата L-153, гпр - 10 мкс), таймера с минимальным периодом 500 мкс. Программная часть системы разработана Н.Э.Готман.

Для определения размеров пейсмекера в предсердно-желудочко-вой области и изучения электрофизиологических особенностей соединения волокно Пуркинье - мышца использовали метод микроэлектродного картографирования (Прошева, 1986). Картографирование выполняли с различным шагом, начиная от пяти микрон. На основании анализа электрофизиологических характеристик исследованных клеток составляли карту распределения потенциалов действия клеток в препарате. Карты, полученные в отдельных экспериментах, использовали для составления общей карты распределения потенциалов действия в исследуемой области сердца.

Электрическую активность от мышечного клапана отводили с помощью интрамуральных множественных электродов (Шмаков, 1975).

Регистрацию эхокардиограмм выполняли с помощью ультразвукового сканера Ultramark (Швеция) и Sonos-10 (Hewlett-Packard, США); использованы датчики 3.5 и 5.0 МГц.

Результаты экспериментов анализировали статистически. Достоверность различий между средними определяли по t-критерию Стъюдента. Обработку данных производили на ЮМ PC/AT по соответствующим программам, разработанным в Коми НД УрО РАН.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3. Анатомо-функциональные характеристики предсердно-желудочкового соединения и желудочков в сердце рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Вся область, расположенная непосредственно между предсердиями и желудочками, является предсердно-желудочковым соединением (James, 1983). В настоящее время недостаточно сведений о латеральных областях предсердно-желудочкового соединения, к которым в последние годы привлечено внимание физиологов в связи с обнаружением в них клеток, обладающих автоматической активностью. В данной главе оценены морфо-функциональные параметры сердца некоторых представителей класса рыб, амфибий,рептилий, птиц и млекопитающих (главным образом объектов электрофизиологического исследова-

ния), особое внимание уделено предсердно-желудочковой области (в частности, предсердно-желудочковым клапанам) и желудочкам сердца. Показано, что у позвоночных животных в ходе филогенеза сформировалась различная структура предсердно-желудочкового соединения.

До нашего исследования неизвестны были морфометрические и функциональные параметры мышечного клапана в сердце птиц. Стру ктура данного клапана сходна у домашних и диких птиц. Он представляет собой мышечную пластинку и не имеет сухожильных нитей а, соответственно, и папиллярных мышц. Прерывность между правым предсердием и желудочком создается тканью фиброзного кольца, а также располагающимися в нем специализированными мышечными клетками, обладающими пейсмекерными свойствами. Целесообразно выделить пять основных частей мышечного клапана (рис.4Б): участок свободного края клапана, прикрепленный к стенке правого желудочка (1), область соединения клапана с вентральной стороной межжелудочковой перегородки (2), основание клапана (4), область соединения клапана с дорсальной стороной межжелудочковой перегородки (5) и собственно свободный край клапана (6). Значения почти всех изученных морфологических параметров (кроме толщины) мышечного клапана в сердце кур превышают таковые в сердце голубей (табл.2).

Возбуждение мышечного клапана у голубей происходит в среднем на 5±1 мс, а у кур на 8,8±1.4мс от начала активации желудочков. На электрокардиограмме момент возбуждения клапана как у голубей, так и кур приходится на звено нисходящей части начального желудочкового комплекса, находящееся вблизи его вершины. В этот период времени в сердце птиц уже деполяризуется основная масса миокарда свободной стенки правого желудочка, за исключением ее верхних крайних областей основания (Прошева, Шмаков, 1987).

Нами выполнена первая попытка эхокардиографического изучения мышечного клапана. Показано, что у кур во время сердечного цикла экскурсия мышечного клапана вдвое превышает таковую передней створки левого предсердно-желудочкового клапана (соответственно 1.2 сми 0.6 см). Разница в толщине свободной стенки между желудочками выше в динамическом режиме, чем в покое, и является наибольшей во время их сокращения (соответственно 1.9±0.1 мм и 7.7±0.2 мм). Сравнение анатомических параметров сердца курицы и кролика, имеющих сопоставимую массу сердца (соответственно 7.2±1.4 и 7.7±0.6 г), показало, что толщина стенки правого желудочка у курицы достоверно меньше (соответственно 1.3±0.2 и 2.3±0.7 мм; р<0.05).

Таблица 2

Морфометрическал характеристика сердца птиц

Объект Утка- Утка-

измерения Показатели Голубь Курица чирок широко-

носка

Клапан Длина,мм 12.8±1.8 19.5±1.5* 17.0 19.1

Ширина,мм

в области соединения с 5.5±0.9 7.4±1.0* 5.9 8.3

дорсальной стороной меж-

желудочковой перегородки

в области соединения с 2.0±0.6 2.8±0.5 1.6 2.9

вентральной стороной меж-

желудочковой перегородки

в наиболее узкой части 2.5±0.6 3.1±0.6* 4.6 5.6

Толщина,мм

в области соединения с 1.96±0.14 1.7±0.1* 1.5 1.9

дорсальной стороной меж-

желудочковой перегородки

в области соединения с 0.47±0.06 0.5±0.1 0.4 0.2

вентральной стороной меж-

желудочковой перегородки

в области свободного края 0.33±0.18 0.6±0.1* 0.3 0.3

Участок Длина,мм 5.0±0.4 3.2±0.6* 2.2 5.0

свобод- Ширина,мм

ного края большого основания 3.2±0.7 4.0±0.6 3.1 4.0

клапана малого основания 2.3±0.5 3.1±0.4* 1.9 2.5

Толщина,мм 1Д±0.1 1.2±0.2 1.0 1.1

Отделы Толщина,мм

сердца свободной стенки правого 1.9£0.3 2.15±0.3* 1.2 1.4

желудочка

свободной стенки левого 4.9±0.9 5.9±0.8* 2.8 6.9

желудочка

межжелудочковой перего- 4.5±0.6 4.7±0.5 3.2 3.5

родки

Р < 0.05.

Гримечание: Данные представлены в виде среднего арифметического значе-[ия со среднеквадратичным отклонением.

Совокупность полученных нами морфологических, электрофи-зиологичеких и эхокардиографических данных (сходство электрофизиологических свойств сократительных клеток, составляющих мышечный клапан и стенку правого желудочка, одновременное возбуждение данного клапана и миокарда свободной стенки желудочка в ходе сердечного цикла, толщина клапана в его основании и прилежащих участках ближе к таковой свободной стенки правого желудочка, чем стенки правого предсердия) позволяет предположить, что наряду с основным морфофункциональным назначением, закрытием предсердно-желудочкового отверстия в период сокращения желудочков, мышечный клапан принимает активное участие в насосной и сократительной функции правого сердца, увеличивая размеры свободной стенки (клапан как бы является ее составной частью) и объем полости правого желудочка.

4. Функциональная топография пейсмекера в нредсердно-желудочковой области сердца у рыб, амфибий и рептилий. До настоящего времени нет данных о локализации и электрофизиологических характеристиках пейсмекерных клеток в предсердно-желудочковой области сердца рыб. Работы, выполненные на пред-сердно-желудочковом соединении сердца амфибий и рептилий (Alanis et al., 1973; Lopez, 1975; Келареваи др., 1976; Синеваи др., 1977) ограничивались изучением распространения возбуждения в предсердно-желудочковой области.

Проведенное исследование показало, что на изолированных препаратах предсердно-желудочкового соединения сердца карася, лягушки и ящерицы пейсмекерные потенциалы действия регистрируются на всем протяжении предсердно-желудочкового кольца, в области основания предсердно-желудочковых клапанов. Неожиданной находкой было обнаружение пейсмекерных клеток у карася непосредственно в створках предсердно-желудочкового клапана (рис.1). Морфологические данные (Соколов, Горюн, 1971), согласно которым у рыб миокардиальные волокна проникают в створки предсердно-желудочкового клапана до одной трети их длины, могут служить структурной основой этих электрофизиологических результатов. Ширина пейсмекерной зоны предсердно-желудочковой области (поперек предсердно-желудочкового кольца) у карася, лягушки и ящерицы составляет в среднем 353±36, 360±87 и 292±64 мкм, соответственно.

Нами не отмечено влияние пейамекера предсердно-желудочковой области на ритм синусно-предсердной области у изученных видов пойкилотермных. В то же время в последние годы накапливаются факты в пользу наличия предсердно-синусного взаимодействия

и

50мВ

]200мкм ._)—д I 1---1

имп.

I

г

имп. 1 2

тп. ! г

ДПДы.мс т т

ДПД50.МС

290 285 ДПД50.МС 311 ПО

Рис. 1. Потенциалы действия пейсмекерных клеток, зарегистрированные в области предсердно-желудочкового клапана одного и того же сердца золотого карася. Потенциалы зарегистрированы: А - в 300 мни. от основания предсердно-желудочкового клапана, Б - в основании клапана, В - из створки предсердно-желудочкового клапана. ДПД50 ~ длительность потенциала действия, измеренная на уровне 50% реполяризации.

в сердце лягушки (Виноградова, 1983) и кролика (Воитап а1.,1994; \Vatanabe et а!., 1995). В литературе существует гипотеза о том, что в интактном сердце во время диастолы гиперполяризующий ток, протекающий от предсердия к синусно-предсердному узлу, снижает частоту водителя ритма.

У изученных животных амплитуда диастолической деполяризации предсердно-желудочковых пейсмекерных клеток варьировала в пределах от 8.5 до 12.9 мВ, а скорость диастолической деполяризации - от 9 (лягушка) до 29 мВ/с (карась, ящерица)(табл.З). Временной ход диастолической деполяризации был двухфазным: краткая, но более крутая начальная диастолическая деполяризация (V") и более длительная и менее крутая конечная (вторая) фаза диастолической деполяризации (У^). Скорость начальной фазы диастолической деполяризации была достоверно выше по сравнению со скоростью конечной фазы (р<0.05). Доля длительности диастолической деполяризации в продолжительности спонтанного цикла составляет 65-70%. Достоверных различий в величинах максимального диастолического потенциала, амплитуды ПД и максимальной скорости нарастания его переднего фронта у изученных животных не обнаружено (р<0.05) .В работах, выполненных на синусно-предсердной области сердца миноги, окуня, плотвы, лягушки, че-

Таблица, 3

Параметры потенциалов действия пейсмекерных клеток в предсердого-желудочковой области сердца

пойкилотермных

мдп, АПД, СДД, VMIKC ' V?, vi, ДПД2о, ДПДзо. ДПД50, ДПДзо, ДПДэо, ДПДюо, ДСП

-мВ мВ мВ В/с мВ/с мВ/с мс мс мс мс мс мс мс

Карась (14)

М 57 65 12.9* 3.4 29.41 8.2а 1861 265*-® 347»|° 4191'6 460а'6 5144'6 15061

±ш ±1 ±2 ±1.7 ±0.3 ±5.1 ±1.2 ±13 ±18 ±14 ±10 ±11

Лягушка (24)

М 61 69 8.5 4.7 9.4е. 2.3е 288е 366е 474е 621е 679е 785е 2820е

±ш ±2 ±2 ±1.1 ±0.9 ±1.4 ±0.8 ±17 ±21 ±26 ±36 ±39 ±42 ±137

Ящерица (12)

М 58 66 10 3.7 28.9 8.6 170 214 268 347 394 432 1238

±щ ±2 ±4 ±2 ±0.5 ±12.4 ±3.1 ±12 ±12 ±12 ±13 ±15 ±18 ±159

Примечание. Mim - среднее арифметическое значение± стандартная ошибка; в скобках число указано число иссле-

довании х клеток. АПД - амплитуда потенциала действия, СДД - диастолическая деполяризация, УМакс - максимальная скорость деполяризации, V" - скорость начальной фазы диастолической деполяризации, V£ - скорость конечной фазы диастолической деполяризации, ДПД2о, ДПДзо, ДПД50, ДПДео, ДПД901 ДПДюо - длительность потенциала действия на уровне 20,30,50,80,90 и 100 % реполяризации, ДСП - длительность спонтанного цикла. Отмечены достоверные различия между параметрами ПД клеток в сердце карася по сравнению с аналогичными показателями ПД клеток лягушки и ящерицы (Р<0.05); буквой с отмечены достоверные различия между параметрами ПД клеток лягушки и теми же показателями клеток ящерицы (Р<0.05).

репахи, голубя,морской свинки и кролика показано, что клетки доминантного пейсмекера генерируют ПД, не отличающиеся по величине максимального диастолического потенциала, потенциала пре-зышения и медленной диастолической деполяризации, т.е. видовые различия отсутствуют (Opthof еЬ а1., 1985; Головко, 1989).

Длительность спонтанного цикла пред сер дно-желудочковых пейсмекерных клеток у карася и ящерицы была примерно вдвое мень-пе, чем у лягушки. Это различие в длине спонтанного цикла, по-зидимому, в основном, обусловлено меньшей длительностью ПД и эолее высокими значениями скорости диастолической деполяризации у этих животных; значения последнего показателя были пример-то втрое выше, чем у лягушки. Длительность ПД пейсмекерных клеток у лягушки по сравнению с таковой как у карася, так и у ящерицы т всех измеренных уровнях реполяризации была достоверно выше. 8 антероградном направлении в предсердно-желудочковой области максимальная скорость деполяризации пейсмекерных клеток снижается, а длительность потенциалов действия увеличивается (рис.1, 2 1 3).

По электрофизиологическим параметрам ПД предсер дно-желудочковых клеток схожи с таковыми латентных пейсмекерных клеток зинусно-предсердной области, но на 50-60% длительнее,а частота их 'енерации в 2-2.5 раза ниже. Недавно канадскими электрофизиологии (НаЬисЫ а!., 1995) показано, что в предсердно-желудочковых ■¡летках сердца кролика плотность входящего тока, активируемого ^иперполяризацией (I/) и задержанного выпрямляющего калиевого сока (1к) гораздо меньше, чем в синусно-предсердных. Напротив, •сальциевый ток Ь-типа (1са,х) схож в клетках этих двух пейсмекер-1ых областей. Эти факты поддерживают положение о том, что различия в фундаментальных свойствах пейсмекерных клеток могут обусловливать различную длительность их спонтанного цикла. Име-;т место электрофизиологическая гетерогенность пейсмекерных клеток, располагающихся в предсердно-желудочковой области. Длительность плато ПД в антероградном направлении увеличивается Ю 30% при перемещении микроэлектрода на расстояние 200-250 мкм.

Под воздействием МпСЬ (1 ммоль/л) и соединения Д-600 (1-2 мк-,юль/л) генерация потенциалов действия предсердно-желудочковы-ли пейсмекерными клетками ящерицы и кролика прекращалась рань-пе (на 5-15-й минуте), чем у карася (на 20-35 минуте). Эти данные ю противоречат представлению об усилении роли медленных -}а2+ каналов в генерации потенциалов действия клетками водителя >итма в процессе эволюции позвоночных (Головко, 1989).

В настоящее время в литературе имеются весьма противоречи-

Рис.2. Микроэлектродное картографирование в области малой створки дорсального предсердно-желудочкового клапана сердца лягушки. А - схема препарата изолированной предсердно-желудочковой области сердца лягушки. Точки указывают на места регистрации ПД. ПП - правое предсердие, МП -межпредсердная перегородка, ЛП - левое предсердие, ПЖК - предсердно-желудочковое кольцо, ВВК - большая створка вентрального клапана, МВК -малая створка вентрального клапана, БДК - большая створка дорсального клапана, МДК - малая створка дорсального клапана, Ж - желудочек. Б - схема области отведения ПД, где указаны расстояния между точками регистрации. Штриховкой показана ширина пейсмекерной зоны. В - потенциалы действия, зарегистрированные в условиях предсердно-желудочкового ритма, а-г - ПД сократительных клеток предсердия; б-г - ПД, имеющие препотенциал различной амплитуды на переднем фронте, д и е - пейсмекерные ПД. Калибровка: 50 мс, 300 мВ.

500 1000 1500

Расстояние, мкм.

Расстояние, мкм.

Рис.3. Распределение параметров потенциалов действия в предсердии серд-(а ящерицы как функции расстояния участка регистрации от дистального кон-(а синусно-предсердного отверстия к основанию предсердно-желудочкового :лапана. А — амплитуда ПД; Б - максимальная скорость деполяризации кле-•ок; В - длительность ПЛ, измеренная на уровне 20,30, 50, 80 и 90 % реполяри-ации.

вые сведения по вопросу, есть ли специализированные проводящие структуры в сердце у пойкилотермных животных (Davies et al., 1952; Cranefield, 1965; Truex, Smyth, 1965; Келареваи др., 1976; Leeson, 1981). В результате микроэлектродного исследования нами не обнаружены специализированные проводящие клетки в сердце пойкилотермных. На основании наших данных, а также результатов недавно выполненного детального исследования хронотопографии возбуждения миокарда желудочка у этих животных (Шмаков, Рощевский, 1995) мы полагаем, что в сердце у пойкилотермных животных (по крайней мере, у рыб) имеет место только одна специализированная система, а именно: пейсмекерная.

5.Функциональная топография пейсмекера в предсердно-же-лудочковой области сердца птиц. До сих пор остается открытым вопрос о назначении правого предсердно-желудочкового кольца специализированных волокон. Этот специфический структурный элемент проводящей системы в сердце птиц был описан и подтвержден в ряде морфологических работ (Kim, Yasuda, 1979; Vassal-Adams, 1982; Szabo et al, 1986). Существует гипотеза (Kim, Yasuda, 1979), что правое предсердно-желудочковое кольцо специализированных волокон предназначено для связи предсердно-желудочкового узла с обнаруженным этими авторами третьим узлом автоматии в сердце птиц - трунко-бульбарным узлом - расположенным в пределах фиброзного кольца аорты. Согласно данным Госрау (Gossrau,1969) предсердно-желудочковое кольцо непосредственно контактирует с мышечными волокнами правого желудочка, что позволяет возбуждению распространяться от предсердия в правый желудочек. С другой стороны, Вазал-Адаме (Vassall-Adams, 1982) показал, что предсердно-желудочковое кольцо окружено соединительной тканью и не контактирует с предсердным и желудочковым миокардом. Сцабо с соавторами (Szabo et al.,1986) представили морфологическое доказательство, что в мышечном клапане волокна предсердно-желудочкового кольца изолированы от мышцы желудочка, но связаны с предсердным миокардом.

Существование нескольких точек зрения относительно структурной организации предсердно-желудочкового соединения в сердце птиц обусловлено, по нашему мнению, необычным ее строением у этих животных( наличие мышечного клапана и кольца специализированных волокон), а также недостаточной адекватностью морфологических методов для изучения переходных областей сердца. До сих пор не разработаны точные ультраструктурные критерии для дифференциации проводящих и пейсмекерных клеток. Исходя только из морфологических данных, невозможно определить точную локализа-

цию пейсмекера. До настоящего времени отсутствуют функциональные исследования, подтверждающие или опровергающие эти точки зрения. Нами проведено комплексное электрофизиологическое изучение вышеуказанного вопроса.

С помощью микроэлектродного картографирования установлено, что пейсмекерные клетки в изолированой предсердно-желудочковой области птиц (голубь, курица) локализуются в основании мышечного клапана (на предсердной стороне) (рис.4). Анализ показал, что у ПД пейсмекерных клеток достоверно ниже величины У0 Мако амплитуды ПД, потенциала превышения и максимального диастолическо-го потенциала, но выше значения диастолической деполяризации по сравнению с ПД клеток Пуркинье (рис.8). Интересный результат получен нами при сравнении значений параметров трансмембранных ПД сократительных клеток, зарегистрированных на обеих сторонах мышечного клапана и в правом желудочке, со значениями аналогичных показателей ПД правого предсердия в сердце голубей в сопоставимых условиях эксперимента Достоверных различий между сократительными клетками мышечного клапана и правого предсердия по Уомакс, амплитуде ПД и величине потенциала покоя не обнаружено. Однако сопоставление значений временных параметров ПД клеток рабочего миокарда как предсердной, так и желудочковой сторон мышечного клапана, с ПД правого предсердия показывает, что ПД клапана, так же как ПД желудочка, в 2.0-2.5 раза длительнее предсердных ПД.

У кур ширина пейсмекера предсердно-желудочковой области в среднем составляет 1562±390 мкм, а длина - 20,6±0,5 мм. Пейсмекерные клетки в области коронарного синуса по електрофизиологиче-ским параметрам генерируемых ими ПД достоверно не отличались от таковых мышечного клапана. Между зоной пейсмекера и основной массой клеток рабочего миокарда (в направлении к свободному краю) имеет место переходная область, которую составляют клетки, генерирующие ПД пейсмекерных клеток переходного типа. У ПД переходного типа значения Уомакс выше по сравнению с "истинными" пейсмекерными (соответственно 33±6 и 3.8±0.4 В/с). Другая переходная область в мышечном клапане, где также регистрируются ПД с препотенциалом на переднем фронте, имеет место в районе "предсердие - зона пейсмекеров". В антероградном направлении область максимальной длительности ПД располагается в пейсмекерной зоне.

Метод микроэлектродного картографирования ПД позволил нам впервые выявить функциональную топографию пейсмекера в предсердно-желудочковой области сердца птиц. При этом необходимо учитывать, что природа микроэлектродной техники ограничивает

{иц

пкйсшмрнш

А. Л /V

ши

£¡3 Л урками

РисА. Внешний вид мышечного клапана и функциональная топогра фия пейсмекера. А - крепление мышечного клапана к межжелудочковой перегородке и свободной стенке правого желудочка (часть свободной стен ки желудочка удалена). 1 - легочная артерия, 2 - левое предсердие, 3 -левый желудочек, 4 - межжелудочковая перегородка, 5 - правое предсер дно-желудочковое отвер-стие,6 —предсердная сто рона мышечного клапана, 7 - свободный край клапана, 8 - свободная стенка правого желудочка, 9 - участок свободного края клапана, прикрепленный к стенке правого желудочка, 10 — область соединения клапана с вентральной стороной межжелудочковой пе регородки. Б — карта распределения потенциалов действия.

шратияыьвчс

электрофизиологический анализ лишь клетками поверхностных слоев. Потенциалы действия пейсмекерных клеток, зарегистрированные в мышечном клапане, по основным электрофизиологическим характеристикам существенно отличаются от ПЛ клеток Пурки-нье. Нами установлено, что пейсмекер в предсердно-желудочковой области сердца птиц является электрофизиологически гетерогенным образованием. При сравнении полученных нами значений электрофизиологических параметров пейсмекерных клеток предсердно-

желудочковой области голубя с аналогичными характеристиками пейсмекерных структур синусно-предсердной области оказалось, что они достоверно отличаются по длительности спонтанного цикла и длительности ПД на уровне 50 и 100 % реполяризации (Р<0.05). Обнаружение неизвестного ранее факта присутствия пейсмекерных клеток в мышечном клапане сердца птиц, совпадение их местоположения с гистологическим описанием топографии правого предсердно-желудочкового кольца специализированных волокон, определение момента активации мышечного клапана в ходе сердечного цикла, все эти экспериментальные данные привели нас к выводу, что назначение правого предсердно-желудочкового кольца специализированных волокон в сердце птиц - выполнение функции пейсмекера предсердно-желудочковой области сердца. Сцабо с соавторами (Szabo et al., 1986), с помощью световой и электронной микроскопии не обнаружили морфологически определенный предсердно-желудоч-ковый узел в сердце курицы, голубя и перепела. Они показали, что структурно четко дифференцируемый предсердно-желудочковый пучок в своей проксимальной части непосредственно связан с пред-сердно-желудочковым кольцом специализированных волокон, расположенным в мышечном клапане. Этот факт может служить структурной основой сформулированного нами представления о функциональной роли правого предсердно-желудочкового кольца специализированных волокон в сердце птиц.

6. Функциональная топография пейсмекера в.предсердно-желудочковой области сердца млекопитающих. Автоматическая активность продемонстрирована в створках предсердно-желудочко-вых клапанов сердца собаки (Fenoglio et al.,1972; Wit et al.,1973; Bassett et al.,1976), кролика (Макарычев и др.,1976; Кошарская,1979; Rozanski, Jalife,1986; Rozanski,1987), обезьяны (Wit,Cranefield,1976), a также человека (Wit et al.,1979). В переднем листке митрального клапана сердца собаки и человека (Fenoglio et al.,1972; Wit et al.,1973; Wit et al.,1979) потенциалы действия пейсмекерных клеток регистрируются в пределах половины расстояния от основания клапана к свободному краю. В трикуспидальном клапане собаки локализация пейсмекерных клеток коррелирует с протяженностью предсердной мышцы, простирающейся в листки клапана (Bassett et al.,1976). Автоматическая активность клеток отмечается в различных участках створок предсердно-желудочковых клапанов сердца кролика, но преимущественно проявляется в створках трикуспидального клапана, чем митрального (Макарычев и др., 1976; Кошарская, 1979). Имеющиеся сведения о топографии пейсмекерных клеток в предсердно-желудочковых клапанах - фрагментарны и противоречивы. Нет

однозначного отпета на вопрос, какой тип мышечных клеток присутствует в створках, специализированные или сократительные? По вопросу о "происхождении" мышечных клеток в предсердно-желудочковых клапанах существует несколько гипотез. Возможно, мышечная ткань в створках - это рудимент мышечного клапана, имеющего место в сердце эмбриона. Или же в створки проникает мышца предсердий, или же клетки, следующие от предсердно-желудочкового узла, иными словами это клетки так называемых тупиковых путей (dead-end fibres) по терминологии (Anderson, 1972; Anderson et al., 1974). В связи с вышесказанным мы сделали попытку сравнить электрофизиологическую организацию пейсмекера в предсердно-желудочковом узле и в створках предсердно-желудочко-вых клапанов.

Лиастолическая деполяризация пейсмекерных клеток трехстворчатого клапана сердца кролика имеет двухфазный характер. Скорость начальной фазы диастолической деполяризации была достоверно выше по сравнению с таковой конечной фазы (62±6.9 против 17±6.5 мВ/с; р<0.05). Начальная фаза диастолической деполяризации была короче, чем конечная (148±20.4 против 374±47.6 мс, соответственно). Доля длительности пейсмекерных ПД,измеренная на уровне 100% реполяризации, в длине спонтанного цикла составила 18 %. Как показали результаты статистического сравнения электрофизиологических характеристик пейсмекерных клеток предсердно-желудочкового клапана и предсердно-желудочкового узла , нет достоверных различий в значениях параметров ПД в этих двух областях предсердно-желудочкового соединения. Угнетение соединением Д-600 пейсмекерной активности было концентрационно зависимым: Д-600 в концентрации 10~7 М или более блокировало генерацию ПД клеток полностью, однако, в концентрации Ю-8 М ингиби-ровало таковую, но подавляло не полностью.

Средняя длина и ширина пейсмекерной зоны в предсердно-желу-дочковой области сердца кролика составила 28.6±3.1 и 2.6±0.4 мм соответственно. Из переходной зоны "рабочий миокард предсердия - пейсмекер клапана" регистрировались ПД с препотенциалами на переднем фронте (рис.5, Д и Б). Причем у ПД пейсмекерных клеток в антероградном направлении амплитуда препотенциалов уменьшается, а амплитуда медленной диастолической деполяризации увеличивается. Следует отметить, что и в конечных участках мышечной ткани в теле створки клапана также регистрировались Ш1 с препотенциалами на переднем фронте (рис.5, И). Показана электрофизиологическую гетерогенность пейсмекерных клеток, образующих эту область сердца.

Рие.5. Микроелектродное картографирование части стенки правого предсердия и створки трикуспидального клапана в сердце кролика. А, Б, В, Г -потенциалы действия, зарегистрированные из правого предсердия. Д, Ж, 3, И - потенциалы действия, зарегистрированные из переходной и пейсмекерной областей в створке трикуспидального клапана. К - потенциал действия, зарегистрированный из части правого желудочка, прилежащей к клапану. Точки указывают на места регистрации этих потенциалов действия.

В антероградном направлении длительность плато ГШ пейсме-керных клеток.увеличивается как в области предсердно-желудочкового узла, так и в области предсердно-желудочкового клапана на 75-80%. Эти результаты говорят в пользу еще одной важной функции предсердно-желудочкового соединения - это создание "калитки", что дает возможность ограничить число импульсов, которые достигают желудочков во время предсердных фибрилляций.

Показано, что в процессе эмбриогенеза сердца у птиц и млекопитающих уменьшается число клеток, генерирующих ПД с медленной диастолической деполяризацией, как в предсердиях, так и в желудочках (Couch et al.,1969; Geimser, Nilsson, 1970; Sperelakis, Shigenobu, 1972; Sperelakis, 1990). Хорошо исследованы онтогенетические изменения электрофизиологических свойств предсердных и желудочковых сократительных клеток (Cavoto et al.,1974; Escande et al.,1985; Kilborn, Fedida,1990; Кобрин, Игнатьева, 1990; Osaka,Joyner,1991; Huynh et al.,1992; Whaler,1992; Sanchez-Chapula et al.,1994; Pacioretty, Gilmour, 1995), а также волокон Пуркинье (Morikawa, Rosen, 1984; Charpenter, Rosea, 1994). Онтогенетические особенности становления пейсмекерных областей в сердце в сравнительно-физиологическом плане изучены недостаточно (Toda, 1980). До настоящего времени не изучались возрастные изменения предсердно-желудочкового пейсмекера сердца. В то же время, как известно, развивающаяся предсердно-желудочковая область (как вспомогательный пейсмекер для желудочков) в клиническом плане часто является мишенью для хирургических и терапевтических вмешательств. Нами проведено изучение становления пейсмекера в предсердно-желудочковой области сердца в раннем постнатальном онтогенезе (первые восемь недель) кошки.

У котят всех изученных возрастных групп пейсмекерные ПД в предсердно-желудочковой области регистрировались в области предсердно-желудочкового узла, а также в области основания и створках предсердно-желудочковых клапанов. Доля длительности диастолической деполяризации в длине спонтанного цикла составила 77%. Препараты предсердно-желудочковой области новорожденных имели меньшую длину спонтанного автоматического цикла по сравнению с таковыми полуторамесячных котят (соответственно 783±50 и 1160±121 мс; Р<0.01), и кроме того генерировали более короткие ПД (ДПД50 : 94±2.5 против 167±6.5 мс; PcO.OOl; ДПД100: 179±6.8 против 227±6.3 мс; Р<0.001). Предсердно-желудочковые пейсмекерные клетки у новорожденных, 13-дневных и 46-дневных котят были чувствительны к блокаде медленного канала соединением Д-600 (10~6 М). Перед подавлением спонтанной активности клеток

шплитуда ПД, скорость нарастания переднего фронта и скорость шастолической деполяризации уменьшились на 69, 80 и 62%, соот-¡етстпенно. Прекращение генерации пейсмекерных ПД наблюдали 1а 4-13-й мин. действия блокатора.

Ширина пейсмекерной зоны в предсердно-желудочковом соедине-ши сердца кошек увеличивается в процессе раннего постнатального штогенеза (рис.6). У новорожденных животных среднее значение ханного показателя равнялось 660±78 мкм , а у 46-дневных котят >но возросло в 2.3 раза и составило 1506±130 мкм (р<0.001). Анализ

О 1000 «

РисЛ. Изменение ширины пейсмекерной зоны в предсердно-желудочковой эбл&сти сердца в раннем постнатальном онтогенезе кошки. Представлены средние арифметические значения со стандартной ошибкой.

полученных данных показал, что ширина предсердно-желудочкового пейсмекера у изученных животных наиболее тесно коррелировала с длиной желудочков. Коэффициент корреляции между этими двумя показателями составляет 0.917 (Р<0.001). Ширина пейсмекерной зоны и частота спонтанных возбуждений предсердно-желудочкового пейсмекера в сердце котят оказались независимыми друг от друга.

В отличие от истинных пейсмекерных клеток синусно-предсерд-ной области кролика (ОрЛо£е1 а1., 1985) пейсмекерные ПД, регистрируемые из клапанов, показывают двухфазный ход диастолической деполяризации, которая происходит в ряду более отрицательных значений мембранного потенциала. Нами показано, что изолированные многоклеточные препараты как предсердно-желудочкового узла, так и предсердно-желудочкового клапана из сердца млекопитающих обладают устойчивой регулярной спонтанной активностью в течение нескольких часов. В последние годы показано, что одиночные миоциты из предсердно-желудочкового узла и трикуспидаль-

ного клапана в сердце кролика генерируют спонтанную электрическую активность (Anumonwo et al., 1990; Kancox, Levi,1994; Münk, 1995). Угнетение спонтанной автоматической активности клеток в предсердно-желудочковых клапанах сердца кошки и кролика соединением Д-600 показывает, что генерация ПД в этих клетках опосредована, главным образом, медленным входящим током. Согласно современным представлениям данный агент блокирует кальциевый ток (lea) в клетках водителя ритма (Irisawa et al., 1993), который ответственен за конечную фазу пейсмекерной деполяризации и после достижения порогового потенциала формирует передний фронт ПД. Как известно, японскими исследователями (Hagiwara et al., 1988) на синусно-предсердных клетках кролика впервые были обнаружены два типа кальциевых каналов, активирующихся при -55 мВ (Т-типа) и -30 мВ (L-типа) соответственно. В наших экспериментах блокада медленного канала вызывала уменьшение амплитуды ПД, скорости нарастания переднего фронта и скорости диастолической деполяризации.

Сравнительный анализ автоматических свойств клеток в предсердно-желудочковых клапанах и предсердно-желудочковом узле млекопитающих позволил осветить вопрос о " происхождении" мышечных пейсмекерных клеток в клапанах. Наши результаты показывают, что электрофизиологические свойства пейсмекерных клеток в клапанах схожи с таковыми предсердно-желудочкового узла, что может служить экспериментальным подтверждением гипотезы, согласно которой в створки клапана проходят волокна от предсердно-желудочкового узла и клеточные элементы так называемых тупиковых путей.

7.Функциональная организация клеток Пуркинье у животных со вспышечным типом активации желудочков сердца. Система волокон Пуркинье, играющая важную функциональную роль в формировании последовательности распространения возбуждения в сердце, характерна для представителей двух классов позвоночных животных: птиц и млекопитающих. Интересно, что степень развития проводящей системы у разных видов животных различна (Рощев-ский, 1972, 1978; Розенштраух, 1980). До сих пор не ясно, связано это с экологической или видовой спецификой. Проблема хроното-пографии распространения возбуждения в сердце животных различных систематических групп детально разрабатывается в Институте физиологии Коми НИ УрО РАН (Рощевский, 1958; 1972; 1978; Шмаков, 1991; Шмаков, Рощевский, 1995). Специфику распространения возбуждения в желудочках сердца птиц и копытных (по сравнению с хищными животными, а также ластоногими), а именно: "вспышеч-

ный" тип активации желудочков у этих животных, объясняют особым характером распределения волокон Пуркинье. Проведенные нами эксперименты позволили дополнить сведения об архитектонике и электрофизиологических свойствах клеток Пуркинье в сердце птиц и копытных, а также осветить вопрос о характере П-М взаимодействия в сердце животных со "вспышечным" типом активации.

Полученные данные показывают, что морфология ПД сердечных проводящих миоцитов в сердце птиц (голубя, курицы) и копытных (корова, северный олень) неоднородна. Потенциалы действия отличаются по величине Vi макс и V3 MaKC и длительности протекания этих фаз реполяризации, а также амплитуде и крутизне плато (фаза 2). Региональные различия в реполяризационных свойствах предсерд-ных и желудочковых миоцитов показаны в последние годы в ряде работ, выполненных на сердце млекопитающих (Sekia et al., 1983; Wang et al., 1993; Anzhen et al., 1994). Эти отличия коррелируют с различной величиной и кинетикой калиевых токов (Itob ho2, h) в миоцитах. Как известно, транзиторный выходящий ток (Ií0) - главный детерминант амплитуды фазы 1, а максимальная активация I¡t соответствует по времени протеканию фазы 3. Модифицируя амплитуду плато, транзиторный выходящий ток ïto (переносимый ионами калия) может влиять на другие токи, ответственные за фазу плато, и таким образом влиять на длительность ПД (Anzhen et al., 1994). Последние авторы высказали предположение, что Vi макс и V3 макс, по-видимому, компенсируют друг друга: при увеличении Vi Макс снижается значение V3 Макс- Когда при укорочении межстимуляционного интервала ïto инактивируется, значение УзмйКС увеличивается. В наших экспериментах по изучению частогнозависимой модуляции параметров ПД проводящих миоцитов голубя получены результаты, подтверждающие это положение.

Самые длительные ПД волокон Пуркинье в ложном сухожилии северного оленя зарегистрированы примерно в пяти миллиметрах от вхождения его в свободную стенку. Ранее подобные "калитки", предотвращающие ретроградное проведение возбуждения по проводящей системе, были описаны в желудочковой проводящей системе собаки, обезьяны и кролика (Harrison et al., 1973; Gautier, Coraboeuf, 1980). Благодаря наличию областей максимальной длительности ПД в специализированных системах сердца, осуществляется ориентированное проведение возбуждения в сердце.

Проведенное нами коррелятивное электрофизиологическое и морфологическое исследование (Прошева, 1975; Прошева и др., 1977; Prosheva, Rapota, 1988) показало, что в субэндокарде свободной стенки желудочка сердца у изученных видов копытных и птиц имеет ме-

сто различная плотность специализированных проводящих волокон У копытных (северный олень, корова) в субэндокарде располагается до четырех-пяти слоев сердечных проводящих миоцитов, у птив (голубь) - один клеточный слой. Для копытных, как и для птиц характерно прерывистое расположение волокон Пуркинье, но площадь непрерывных участков у них больше.

В результате изучения ритмозависимых реакций центральных, периферических и терминальных клеток Пуркинье (терминология по Меп<1е2 е! а1.,1970) нами предложен быстрый и удобный тест высокочастотной стимуляции для обнаружения зон электротонической связи клеток Пуркинье с клетками рабочего миокарда. Для выполнения коррелятивного электрофизиологического и гистологического исследования с целью выяснения распределения концевых разветвлений проводящей системы в субэндокаде свободной стенки желудочка сердца у животных со "вспышечным" типом активации в качестве модельного объекта выбрано сердце птиц. У птиц толщина стенки правого желудочка составляет около 1 мм, т.е. она гораздо тоньше, чем у копытных , что важно для "переживания" изолированных препаратов.

Как показало наше исследование, принципиальных различий в пространственной организации электрических связей П-М клеток в сердце птиц (животные со " вспышечным" способом охвата возбуждением миокарда желудочков)по сравнению с хищными (животные с последовательным типом активации интрамуральных слоев миокарда) нет. При этом, несмотря на наличие в субэндокарде сердца птиц редкой сети клеток Пуркинье (у голубя они составляют примерно 10% эндокардиальной поверхности свободной стенки желудочка), электротоническое взаимодействие их с сократительными клетками как и в сердце хищных (собака) (Букаускас и др., 1976;

еЬ а!., 1985) осуществляется не повсеместно, а лишь в отдельных областях. Прямое измерение расстояния между зонами электротонического взаимодействия П-М клеток с помощью микроэлектродного картографирования показало, что величина эта варьирует в различных препаратах от 100 до 500 мкм. Результат типичного эксперимента по изучению топографии этих зон показан на рис.7 Б (на участке размером 450x450 мкм обнаружены две зоны электротонической связи П-М клеток (1 и 2). На схеме морфологической реконструкции концевых разветвлений проводящей системы в субэндокарде свободной стенки правого желудочка сердца голубя (рис.7 А) темные области - это площадь занимаемая клетками Пуркинье; результаты гистологического исследования хорошо коррелируют с данными по функциональной топографии клеток Пуркинье в субэн-

50 цш

Рис.7. Топография проводящей системы в свободной стенке правого желудочка сердца. Морфологическая (А) и электрофизиологическая (Б) реконструкции. П - проводящие, М - сократительные клетки; 1 и 2 - зоны электротонической связи П-М клеток.

докарде. Согласно данным И.В.Илюшиной (1975), площадь, занимаемая волокнами Пуркинье в миокарде свободных стенок желудочков голубя, составляет около 0,1%. Минимальное расстояние между волокнами Пуркинье составляет примерно 26, а максимальное - 800 мкм.

Итак, наши результаты показали, что у животных со вспышечным типом активации желудочков сердца может иметь место различная плотность специализированных проводящих миоцитов в субэндокарде свободной стенки. По нашему мнению, специфическая неоднородная архитектоника проводящих миоцитов в свободной стенке желудочка у животных со вспышечным типом активации, а также дискретная структура функциональных связей клеток Пуркинье с клетками сократительного миокарда служит для сохранения имеющихся различий в скорости проведения возбуждения между клетками проводящей и сократительной систем и тем самым обеспечивает "адресное", быстрое и независимое проведение возбуждения к рабочему миокарДУ-

8.Сравнительная физиология пейсмекера в предсердно-желудочковой области сердца. В этой главе на основании собственных результатов и данных литературы освещены принципы организации предсердно-желудочкового пейсмекера у представителей различных классов позвоночных, а также обосновывается концепция существования пейсмекерной системы сердца, рассматривается ее функциональная специфичность в сравнительно-онтогенетическом аспекте. При анализе полученных результатов мы придерживались положений, сформулированных Ю.В.Наточиным (1988), согласно которым при попытке понять тенденцию эволюционного процесса важно сопоставить данные фило- и онтогенетических исследований,что бы в какой-то мере снять сомнения, связанные с правильностью выбора объекта исследования, и принимать во внимание уровень организации живой системы.

Использованные экспериментальные методы позволили изучить поставленные вопросы на клеточно-тканевом и органном уровнях. В качестве объекта исследования выбраны изолированные препараты интактного предсердно-желудочкового соединения (интактная клеточная гетерогенная система), а не "рафинированная" совокупность клеточных элементов или изолированные предсердно-желудочковые миоциты, "не привязанные" к реальному, определенному местоположению в сердце. Использованные нами метод микроэлектродного картографирования и мультиполярная техника относятся к топографическим методам. Специфика топографических методов заключается в получении распределения величин, которые необхо-

димо связать с анатомическими участками сердца. При анализе данных проводится визуальная оценка полученных карт и осуществляется топическая интерпретация данных. Применение метода "patch clamp whole cell configuration" затруднено в приложении к данному объекту, так как до сих пор не разрешена проблема получения изолированных предсердно-желудочковых миоцитов, которые после соответствующих манипуляций сохраняли бы нормальные морфологические и функциональные характеристики, имеющие место у миоцитов интактного предсердно-желудочкового узла и предсердно-желудочковых клапанов. Кроме того невозможно определить, из какой зоны предсердно-желудочкового соединения эти клетки получены. Микроэлектродная техника дает ценную информацию о локализации пейсмекерных элементов в сердце, но необходимо критически относиться к полученным результатам, принимая во внимание ограничения этого метода.

Нами подтверждено классическое представление о том, что большая масса сердца характерна для активно подвижных и мелких животных. Наиболее крупными сердцами обладают дикие птицы и дикие копытные животные. Обращает внимание тот факт, что в ряду позвоночных самые низкие значения сердечного индекса характерны для представителей класса рыб(животных, имеющих двухкамерное венозное сердце).

Совокупность представленных нами наблюдений и экспериментальных данных показывает, что в ходе филогенеза в сердце у позвоночных значительные морфологические перестройки произошли в предсердно-желудочковом соединении, поэтому архитектоника данной области сердца у животных различных систематических групп имеет специфику.

Как тенденцию эволюционного процесса мы отмечаем увеличение числа дополнительных створок в предсердно-желудочковых клапанах сердца (принцип полимеризации структурных единиц).

При анализе данных создается впечатление, что тип предсердно-желудочкового клапана соответствует ("подогнан") анатомии сердца, его функциональным требованиям. По нашему мнению, в наблюдаемых структурных трансформациях клапанов просматривается принцип динамической стабильности, детально обоснованный в работе Э.И.Воробьевой(1994).

Мы сопоставили величину P-R интервала и массу сердца как у представителей млекопитающих, так и птиц и подтвердили удивительный факт: предсердно-желудочковый интервал (P-R) незначительно варьирует у разных животных, т.е. нет линейной зависимости между массой сердца и P-R интервалом ЭКГ. До сих пор

не дано разумное объяснение этому расхождению. В литературе существует лишь умозрительная гипотеза Майлера и Джейнса (Меу1ег,Лапзе,1988), согласно которой у крупных и мелких млекопитающих, видимо, различаются функции предсердно-желудочкового узла.

Проведенное нами сравнительное исследование позволило установить, что несмотря на различную архитектонику предсердно-желу-дочкового соединения в сердце рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих электрофизиологическая организация пейсмекера в этой области построена по единым принципам. Общими чертами являются: локализация пейсмекера в области основания предсерд-но-желудочковых клапанов, наличие собственного ритма и одинаковое соотношение его с синусно-предсердным, электрическая гетерогенность пейсмекерной зоны, сходство в амплитудных параметрах ПД пейсмекерных кардиомиоцитов, чувствительность клеток к б локаторам кальциевых каналов, наличие переходных зон, увеличение длительности пейсмекерных ПД в антероградном направлении, соответствие размеров пейсмекера анатомии желудочков.

Обнаруженные нами общие черты электрофизиологической организации пейсмекера в предсердно-желудочковой области сердца у позвоночных различного эволюционного уровня развития указывают на консервативную природу эволюционного процесса , которая отмечена в работах Е.М.Крепса (1972).

В процессе филогенеза увеличилась структурно-функциональная гетерогенность специализированных кардиомиоцитов, образующих предсердно-желудочковое соединение (появилась N11 область в свя-> зи с возникновением предсердно-желудочкового пучка). Кроме того в сердце птиц и млекопитающих появилась новая гетерогенная область - место соединения сердечных проводящих миоцитов (волокон Пуркинье) с сердечными миоцитами (клетками рабочего, сократительного миокарда).

Интересно, что электрическая и механическая гетерогенность, наблюдаемая в патологически измененном миокарде, служит причиной возникновения аритмий и нарушения сократительной функции в сердце (Кобрин,1993; Черныш,1993; Мархасин и др.,1994).

Концепция пейсмекерной системы сердца сформировалась в результате анализа собственных экспериментальных данных и литературы. Мы не намереваемся критически оценить обширную литературу, имеющую отношение к этой проблеме, а лишь обозначим факты и приведем доводы, указывающие на существование такой системы в сердце.

Прежде мы считаем целесообразным дать определение поняти-

ям "пейсмекерная система сердца" и "проводящая система сердца". Пейсмекерная система сердца характеризуется собственной функ-даей, особой структурно-функциональной организацией составляю-цих ее компонентов (частей), единым топографическим принципом лх локализации. Она включает совокупности всех клеточных областей, обладающих пейсмекерной активностью. Функция этой системы - обеспечение генерации ритма возбуждения в сердце. Пейсме-терные области, образующие ее, имеют сходную электрофизиологическую организацию, пространственно разделены, но самосогласованы. Функциональный термин "пейсмекерная система сердца" мы определяем как структурно-функциональное образование, ответственное за генерацию ритма в сердце, которое состоит из пейсмеке-ров синусно-предсердной, предсердно-желудочковой и других областей сердца. Термин "проводящая система сердца" мы определя-эм как структурно-функциональное образование, ответственное за быстрое и независимое проведение возбуждения к сократительным клеткам и обеспечивающее такую хронотопографию возбуждения сократительного миокарда, при которой насосная функция сердца адекватна потребностям организма.

Проведем сравнение основных норфофункциональных признаков пейсмекерной и проводящей систем. В сердце млекопитающих диаметр пейсмекерных клеток более чем в десять раз меньше, чем у клеток Пуркинье (Vassalle, 1976). По данным Ф.Ф.Букаускаса и соавторов (Букаускас, Ветейкис, 1977; Бускаускас и др., 1977) в сердце кролика постоянная длины электротонического затухания, измеренная в направлении вдоль волокон (Ахс), в синоатриальном узле (зона истинных пейсмекеров) составляет 325±20 мкм, в предсердно-желудочковом узле (зона пейсмекеров) - 180±20 мкм, а в ложном сухожилии - 1140±210 мкм. Если величина электротонической анизотропии (АхсАус) в синоатриальном и предсердно-желудочковом узлах имеет близкие значения и составляет 2.0 и 1.4 соответственно, то в ложном сухожилии значение этого параметра равно 12,3, т.е. на порядок больше. Как известно, существенно различны и значения основных электрофизиологических характеристик у клеток этих двух систем (рис.8). Клетки двух специализированных систем обладают разной чувствительностью к ацетилхолину, эффектам ионов калия, натрия и кальция, а также к блокаторам быстрых и медленных каналов (Vassalle, 1976) и другим агентам (Prosheva, 1995). В сердце млекопитающих (собака) скорость проведения возбуждения в пейсмекерных областях примерно в 100 раз ниже по сравнению с проводящими трактами: 0,02-^-0,05 против 2ч-4 м/с (Гоффман, Крейн-филд, 1962; Cranefield, 1965).

Ояейемекерные ьлеткм Склеткл Еурюшье

Рис.8. Электрофизиологические различия между клетками пейсмекерной и проводящей системы.

Особенностью геометрии пейсмекерной системы является ее кластерный, "зональный" характер. Структурно-функциональные элементы пейсмекерной системы сердца (пейсмекеры синусно-предсер-дной и предсердно-желудочковой областей) располагаются асимметрично в венозном (правом) сердце. У пойкилотермных они локализуются в основании клапанов синусно-предсердного и предсердно-желудочкового отверстия (а у рыб и в створках соответствующих клапанов), у гомойотермных (птиц и млекопитающих) - в области устья (клапанов) верхней полой вены, вблизи коронарного синуса, в основании и в створках предсердно-желудочковых клапанов ( Ро-щевский ,1972, 1978; Удельнов, 1975; Синев, Крымский, 1985; Головко, 1989; Прошева, 1990, 1995). Таким образом, можно заключить, что области основания синусно-предсердных и предсердно-желудочковых клапанов являются специфическими и общими местами локализации пейсмекерных клеток в сердце.

До сих пор исследователи предполагали лишь патофизиологическое "назначение" пейсмекерных клеток, расположенных в предсерд-но-желудочковых клапанах млекопитающих, рассматривал их как возможный источник сердечных аритмий (Шмап.чЫ, 1987). Однако, если клетки пейсмекерной системы локализуются в области основания сердечных клапанов (как мы показали) уже в сердце рыб, а затем этот топографический принцип сохраняется у амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих, то этот факт, возможно, следует интерпре-

и ропать с иных позиций. Как известно, в ходе эволюции именно у гозвоночных животных (начиная от круглоротых) появляется серд-ie (насос) клапанного типа в замкнутой системе кровообращения. Заманчиво предположить, а не реализуется ли благодаря специфической топографии пейсмекерных структур в сердце как у низших, гак и у высших позвоночных (в области клапанов), где они подергаются циклическому механическому растяжению, принцип ме-(анической регуляции их спонтанной автоматической активности? В пользу высказанной гипотезы говорят экспериментальные данные 'Hagiwara et al., 1995; Kodama et al., 1995), свидетельствующие, что зо время растяжения мембраны синусно-предсердных пейсмекерных «леток наблюдается увеличение их спонтанного ритма (положительный хронотропный эффект), опосредованное, по-видимому, механо-чувствительными С1~ и Са2+ ионными каналами.

Характерная особенность кардиоэмбриогенеза - неодновременность "созревания" структур пейсмекерной и проводящей систем сердца, а именно: наблюдается опережающее развитие пейсмекерной системы по сравнению с проводящей. Если пейсмекерная система в сердце куриного эмбриона начинает функционировать не позднее периода 45-49 ч. инкубации (Arguello et al., 1986), то элементы проводящей системы (предсердно-желудочковый пучок и его разветвления) появляются в эмбриогенезе гораздо позже: лишь в начале средней трети периода инкубации (Vassall-Adams, 1982).

Есть ли специализированные проводящие структуры в сердце у пойкилотермных животных? В настоящее время отсутствуют убедительные микроэлектрофизиологичесие данные, свидетельствующие о присутствии проводящих миоцитов в сердце круглоротых, рыб, амфибий и рептилий. В результате детального изучения хро-нотопографии возбуждения миокарда у представителей различных классов позвоночных животных сделан вывод, что если узор активации (последовательность охвата возбуждением) желудочков сердца у гомойотермных (птиц и млекопитающих) невозможно объяснить без представления о наличии у них системы сердечных проводящих миоцитов, то у пойкилотермных животных последовательность деполяризации миокарда желудочка может быть интерпретирована на основании особой архитектоники желудочковых сократительных волокон (Шмаков, Рощевский, 1995).

Итак, нами сформулировано представление о пейсмекерной системе сердца, показаны ее специфические черты: единообразная топографическая локализация клеточных элементов в области основания сердечных клапанов; кластерный характер геометрии пейсмекерных клеток; особенные (специфические) морфологические, пас-

сивные электрические и электрофизиологические характеристики клеток пейсмекерной системы; опережающее возникновение пейсме-керной системы в процессе онто- и филогенеза по сравнению с другой специализированной системой в сердце, проводящей. Мы осознаем, что предлагаемая нами концепция о существовании пейсмекерной системы требует дополнительного экспериментального обоснования, но надеемся, что она будет плодотворна и послужит импульсом к новым направлениям фундаментальных и клинических исследований сердца.

ВЫВОДЫ

1. Впервые установлена с помощью метода микроэлектродного картографирования функциональная топография пейсмекера в изолированной предсердно-желудочковой области сердца рыб, рептилий и птиц.

2. Представлено электрофизиологическое доказательство присутствия пейсмекерных клеток в створках предсердно-желудочковых клапанов рыб, птиц, новорожденных и взрослых млекопитающих.

3. Установлено, что у изученных пойкилотермных скорость диа-столической деполяризации предсердно-желудочковых пейсмекер-ных клеток варьирует от 9 (лягушка) до 29 мВ/с (карась, ящерица). Длительность потенциалов действия (ДПДюо) пейсмекерных клеток у карася меньше, чем у лягушки (соответственно 514±12 и 785±42 мс).

4. Показано, что блокаторы кальциевых каналов (ионы марганца, соединение Д-600) вызывают прекращение генерации пейсмекерных потенциалов действия у рептилий и млекопитающих раньше (ящерица и кролик, на 5-15-й мин.), чем у рыб (карась, на 20-35-й мин.).

5. Экспериментально доказано, что правое предсердно-желудоч-ковое кольцо специализированных волокон в сердце птиц выполняет функцию предсердно-желудочкового пейсмекера.

6. Установлено, что электрофизиологические параметры пейсмекерных клеток в предсердно-желудочковом узле и предсердно-желудочковом клапане сердца кролика достоверно не различаются.

7. Показано, что возбуждение мышечного клапана происходит одновременно с основной массой миокарда свободной стенки правого желудочка; выполнена первая попытка его эхокардиографического изучения.

8. Определена на основании электрофизиологической и морфологической реконструкции топография клеток Пуркинье и зон элек-

тротонической связи их с сократительными клетками в стенке желудочка у животных со вспышечным типом активации. Специфическая гетерогенная архитектоника клеток Пуркинье, а также дискретная структура их функциональных связей с сократительными клетками обеспечивают сохранение различия в скорости проведения возбуждения в проводящей и сократительной системах сердца.

9. Обнаружено, что в процессе раннего постнатального онтогенеза кошки ширина пейсмекерной зоны (антероградно) в предсердно-желудочковом соединении сердца увеличивается, коррелируя с линейными размерами желудочка сердца. Длительность пейсмекерных потенциалов действия (ДПДюо) увеличивается у полуторамесячных котят на 27% по сравнению с новорожденными.

10. Выявлены следующие закономерности пейсмекерной организации предсердно-желудочкового соединения в сердце рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих:

- локализация пейсмекерных клеток в области клапанов;

- электрофизиологическая гетерогенность пейсмекерной зоны;

- увеличение длительности плато пейсмекерных потенциалов действия в антероградном направлении;

- соответствие ширины пейсмекерной зоны линейным размерам желудочка;

11. Предложена концепция существования пейсмекерной системы сердца.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Прошева В.И. Влияние частотной стимуляции на электрическую активность клеток сердца коров // Физиология и биохимия животных. (Труды Коми филиала АН СССР). - Сыктывкар,1974. -С.36-38.

2. Прошева В. И. Электрическая активность клеток субэндокар-диальных слоев желудочка сердца голубя // Биологические исследования на Северо-Востоке европейской части СССР. - Сыктывкар, 1975. С. 121-125.

3. Прошева В.И., Клюшина И.В., Рощевский М.П. Морфофизио-логическая характеристика миокардиальных волокон в желудочках сердца северных оленей и коров // Эколого-физиологические исследования в природе и эксперименте: Тез. докл. V Всесоюз. конф. по

экологической физиологии, биохимии и морфологии. - Фрунзе, 1977.

- С.369-370.

4. Prosheva V.I., Kljushina I.V., Roshchevsky M.P. Electrophysiological characteristics of avian myocardial subendocardial layers //Adv. Cardiol. Basel: Karger, - 1977. - Vol.19. - p. 26-28.

5. Prosheva V.I., Klushina I.V., Roshchevsky M.P. Electrophysiological properties of the peripheral A-V conducting system in birds and mammals // Modern Electrocardiology, - Budapest: Akademiai Kiado, Amsterdam: Excerpta Medica, 1978. - P. 85-88.

6. Prosheva V.I., Roshchevsky M.P., Klushina I.V. Peculiarities of the action potential generation of myocardial cells in the pigeon depending on the frequency of stimulation // Progress in Electrocardiology / Ed. PW Macfarlane. - London: Pitman Medical, 1979. - P. 443-447.

7. Кукушкин Н.И., Мельникова E.B., Прошева В.И., Гуджабидзе Б.В. Геометрия области повреждения, возникающей в сердечной ткани под присасывающимся электродом // Вопросы биологической и медицинской техншда. - Тбилиси. - 1980. - С. 14-18.

8. Прошева В.И. Распределение и характер взаимодействия проводящих и мышечных клеток в субэндокарде свободных стенок желудочков сердца голубя // Сравнительная электрокардиология. -Л.: Наука, 1981. - С. 45-49.

9. Прошева В.И. Влияние частоты-электростимуляции на фазу реполяризации потенциалов действия проводящих клеток в правом желудочке сердца голубя // Сравнительная электрокардиология. -Л.: Наука, 1981. - С. 87-90.

10. Карпушов Е.Н., Прошева В.И. Дифференциатор для микроэлектродных исследований клеток // Физиол. журн. СССР. - 1981.

- Т.67. - №11. - С. 1752- 1755.

11. Roshchevsky М.Р., Shmakov D.N.,Golovko V.A., Prosheva V.I., Klushina I.V. Generation and conduction of excitation in the vertebrate heart // New Frontiers of Electrocardiology / Eds. F. Padua, P. Macfarlane

- New York: Research Studies Press, 1981. P. 75-79.

12. Prosheva V.I. Microelectrode study of electrical activity of the pigeon right atrioventricular valve // Electrocardiology' 81. - Budapest: Akademiai Kiado, 1981. - P. 47-49.

13. Prosheva V.I. Electrophysiologic evidence of the pacemaker cells existence in the right atrioventricular valve of the bird's heart // Abstr. of the 9th Intern. Congr. on Electrocardiol. 1982. - Tokyo, 1982, P.177.

14. Прошева В.И. Электрофизиологическая идентификация клеток правого атриовентрикулярного клапана голубя // Журн. эво-люц. биохим. и физиол.- 1982. - Т. 18. - №2. - С. 206-207.

15. Prosheva V.I. Functional organization of atrioventricular valves in the avian heart // Abstr. of the 10th Intern. Congr. on Electrocardiol. -Bratislava, 1983.- P.25.

16. Прошева В.И. Электрофизиологическая характеристика клеток проводящей системы в правом предсердно- желудочковом клапане сердца голубя // Физиол. журн. СССР. - 1986. - Т.72. - №7. - С. 940-946.

17. Прошева В.И. Почему в правом предсердно-желудочковом отверстии сердца птиц используется одностворчатый мышечный клапан? // Вопросы эволюционной физиологии. - JI.: Наука, 1986. - С 235.

18. Прошева В.И., Шмаков Д.Н. Активация правого предсердно-желудочкового клапана в сердце птиц // Журн. эволюц. биохимии и физиологии 1987. - Т. 23. - №2. - С. 269-271.

19. Prosheva V., Rapota I. Structural and functional organization of the atrioventricular conducting system in the avian heart // Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften der DDR. - 1988. - N1. - P. 127-130.

20. Prosheva V. Microelectrode mapping of pacemaker area of the tricuspid valve in the rabbit heart // Abstr. of the 16th Intern. Congr .on Electrocardiol. - Budapest, 1989. P. 76.

21. Прошева В.И., Рапота И.В. Строение правого мышечного предсердно-желудочкового клапана в сердце птиц // Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1989. - Т. 96- Nal. - С. 50-55.

22. Прошева В.И. Морфометрия сердца лося //III Междунар. симп. по лосю: Тез. докл. - Сыктывкар, 1990. - С. 147.

23. Прошева В.И. Функциональная организация пейсмекерных клеток в предсердно-желудочковых клапанах сердца курицы и кролика: X Всесоюз. совещ. по эволюц. физиол.: Тез. докл. - Л., 1990. С. 363.

24. Прошева В.И. Два типа клеток проводящей системы в правом предсердно-желудочковом клапане.сердца кур //Сравнительная электрокардиология. - Сыктывкар, 1990. - С. 86-90.

25. Prosheva V.I. Functional organization of electrical couplings between Purkinje cells and cells of working myocardium in the avian heart // Abstr. of the XVIIth Intern. Congr. on Electrocardiol. - Florence, 1990. P. 80.

26. Prosheva V. Microelectrode mapping of pacemaker area of the tricuspid valve in the rabbit heart // Advances in Electrocardiology, Amsterdam: Excerpta Medica, 1990. P. 83-86.

27. Прошева В.И. Современные представления о проводящей системе сердца птиц // Успехи физиологических наук. - 1990. - Т. 21. - №2. - С. 83-93.

28. Prosheva V. Effects of calcium and proxanols on pacemaker cells of the tricuspid valve in rabbit heart // Abstr. of the XVIIIth Intern. Congr. on Electrocardiol. - Warsaw., 1991. - P. 71.

29. Рощевский М.П., Володин В.В., Головко В.А., Прошева В.И., Рощевская И.М., Шмаков Д.Н. Изучение механизмов генерации и проведения возбуждения в кардиомиоцитах при действии кардиотропных препаратов // Биологические мембраны. - 1991. -Т. 8. -№11. - С. 1213-1214.

30. Prosheva V. Electrophysiological effects of proxanol (pluronic) B-305 on isolated preparation from rabbit heart // Abstr. of the XlXth Intern. Congr. on Electrocardiol. - Lisboa, 1992. P.213.

31. Володин В. В., Прошева В.И., ТюкавинЮ.А. Влияние прок-санолов на модельные мембраны и миокард. - "Науч. докл."/Коми науч.центр УрО РАН. - Сыктывкар, 1992. - 17 с.

32. Рощевский М.П., Шмаков Д.Н., Прошева В.И., Рощевская И.М., Головко В.А., Мостивенко К.К., Витязева Т.М. Процессы деполяризации и реполяризации в сердце по данным внутри- и внеклеточной электрографии // Биологические мембраны. - 1992. - Т.9. -№10-11. - С. 1137-1138.

33. Прошева В.И. Пейсмекерная активность клеток предсердно-желудочковой области в сердце ящерицы // III Междунар. симп. по сравнительной электрокардиологии: Тез. докл. - Сыктывкар, 1993.

- С. 11.

34. Prosheva V., Bogdanov S., Vitiazeva Т. Electrophysiological properties of cells in sinoatrial node and atrioventricular valve of pigeon and rabbit heart //Abstr. of the XXth Intern. Congr. on Electrocardiol. -Alberta, 1993. P. 147.

35. Prosheva V., Volodin V. New molecular tools in biophysical investigations of cell membranes // Abstr. of the XI Intern. Congr. of Biophysics. - Debrecen, 1993. P. 234.

36. Прошева В.И. Сходство и различие между пейсмекерной активностью клеток предсердно-желудочкового узла и правого пред-сер дно-желудочков ого клапана сердца // III Междунар. симп. по сравнительной влектрокардиологии: Тез. докл. - Сыктывкар, 1993.

- С. 10.

37. Prosheva V. Pacemaker cells of atrioventricular node and atrioventricular valves form a single pacemaker? // Electrocardiology'92 / Eds. P. Macfarlane, F. de Padua. - London: World Scientific, 1993. P. 185-188.

38. Volodin V., Tyukavin Yu., Politova N., Prosheva V. Perspectives of use of conjugates of 20-hydroxyecdysone with membranotropic agents in drug delivery systems // Abstr. Xlth Ecdysone workshop. - Ceske Budejovice, 1994. P. 118.

39. Prosheva V., Popov S., VitiazevaT. Pacemaker cells are present in the area of the atrioventricular valves of the frog heart // Building Bridges in Electrocardiology / Eds. A.van Oosterom et al. - Nijmegen: University Press Nijmegen, 1995. P.26-27.

40. Матушкина В.А., Прошева В.И. Эхокардиографическое исследование предсердно-желудочковых клапанов и желудочков сердца кур Ц 1(Х1) Междунар. совещание по эволюц. физиологии.: Тез. докл. - Санкт-Петербург, 1996. С. 143-144.

41. Prosheva V., Popov S. Comparative characteristic of latent pacemaker cells in atrioventricular valves of the heart // J.Mol.Cell.Cardiol. - 1996. - Vol. 28 - N 5 - A23.

42. Прошева В.И. Пейсмекерная система сердца // Интеграция механизмов регуляции висцеральных функций: Матер, симп.- Краснодар. 1996. - С.69.

43. Прошева В.И. Пейсмекерная активность клеток в предсердно-желудочковой области сердца позвоночных животных // Всерос. конф. "Прикладные аспекты исследований скелетных, сердечных и гладких мышц": Тез. докл. - Пущино, 1996. - С. 32-33.

44. Prosheva V. Pacemaker activity of the isolated atrioventricular area of the heart // Jap. Heart J. - 1994. - Vol. 35. - P. 481- 482.

45. Prosheva V. Pacemaker system of the heart, myth or reality? // Heart and Vessels. - 1995. - Suppl. 9. - P. 197-199.

46. Прошева В.И. Функциональная топография пейсмекера в предсердно-желудочковой области сердца золотого карася Carassius Carassius // Журн.эвол. биохим. и физиол.- 1997. - N^4 (в печати).

Я выражаю искреннюю благодарность академику Российской АН М.П.Рощевскому за всестороннюю поддержку и постоянное внимание к работе. Благодарю коллектив Института физиологии Коми НИ УрО РАН, а также коллег из Екатеринбурга, Краснодара, Москвы, Пущино, Санкт-Петербурга и Сыктывкара за методическую помощь, плодотворное сотрудничество, консультации, ценные замечания и участие в обсуждении данной работы.