Гетерогенность реполяризации желудочков сердца животных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, доктор биологических наук Азаров, Ян Эрнестович

• Азаров, Ян Эрнестович
• доктор биологических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор биологических наук Азаров, Ян Эрнестович

Введение

Глава 1. Формирование и электрокардиотопографическое отображение 17 гетерогенности реполяризации миокарда (Обзор литературы)

1.1. Гетерогенность реполяризации миокарда: ионные и молекулярные основы

1.2. Изменения длительности реполяризации в экспериментальных условиях

1.3. Роль последовательности активации в формировании последовательности 37 реполяризации миокарда

1.4. Формирование Т волны и распределения потенциалов на поверхности 48 туловища

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Материал исследования

2.2. Подготовка животного к эксперименту

2.3. Регистрация потенциалов кардиоэлектрического поля

2.4. Воздействия

2.5. Обработка данных 77 Результаты исследования

Глава 3. Последовательность реполяризации эпикарда желудочков сердца у 84 животных с разными типами и продолжительностью активации миокарда при синусно-предсердном ритме

3.1. Реполяризация фрагмента эпикарда желудочков

3.2. Общая последовательность реполяризации эпикардиальной поверхности 94 желудочков

3.2.1. Активация эпикарда желудочков

3.2.2. Эпикардиальное распределение локальных длительностей 100 реполяризации

3.2.3. Последовательность реполяризации эпикарда желудочков

Глава 4. Формирование последовательности реполяризации эпикарда желудочков 108 при изменении длительности реполяризации в условиях гипотермии и гипоксии

4.1. Реполяризация эпикарда желудочка лягушки при охлаждении сердца

4.2. Реполяризация эпикарда желудочков кролика при гипотермии

4.3. Реполяризация эпикарда желудочков кошки при гипотермии

4.4. Реполяризация эпикарда желудочков кошки при гипоксии

4.5. Реполяризация эпикарда желудочков кошки при сочетанном действии гипотермии 134 и гипоксии

Глава 5. Формирование последовательности реполяризации эпикарда желудочков 140 при изменении последовательности активации в условиях эктопического возбуждения

5.1. Реполяризация эпикарда желудочка щук

5.2. Реполяризация эпикарда желудочка лягушек

5.3. Реполяризация эпикарда желудочков кролика в условиях нормотермии

5.4. Реполяризация эпикарда желудочков кролика в условиях гипотермии

Глава 6. Формирование последовательности реполяризации эпикарда желудочков 176 кролика при изменении длительности активации и реполяризации в условиях ^ гиперкалиемии

Глава 7. Распределение потенциала на поверхности тела в период реполяризации 181 желудочков сердца

7.1. Распределение потенциала па поверхности туловища при синусно- 181 предсердном ритме у животных с разными типами и продолжительностью активации миокарда

7.2. Распределение потенциала на поверхности туловища при раздельном и сочетанием действии гипотермии и гипоксии

Глава 8. Механизм формирования последовательности реполяризации желудочков 194 сердца и распределения потенциала на поверхности туловища (Обсуждение результатов)

8.1. Роль видовых и классовых электрофизиологических особенностей 194 миокарда в формировании последовательности реполяризации

8.2. Роль изменений длительности реполяризации кардиомиоцитов в 200 формировании последовательности реполяризации миокарда

8.3. Роль последовательности активации в формировании последовательности 214 реполяризации миокарда

8.4. Электрокардиотопографическое отображение последовательности 237 реполяризации в распределении потенциала на поверхности туловища в период конечной желудочковой активности

8.5. Ограничения работы 243 Заключение 246 Выводы 249 Список литературы 252 Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гетерогенность реполяризации желудочков сердца животных»

Актуальность работы

К настоящему времени получены убедительные данные об электрической гетерогенности миокарда предсердий и желудочков [Гоффман, Крейнфилд, 1962; Cohen et al., 1976; Antzelevitch et al., 1999; Nerbonne, Kass, 2005]. Неоднородность реполяризации миокарда обусловлена, во-первых, неодинаковой экспрессией в разных областях сердца белков, образующих а- и ß-субъединицы ионных каналов кардиомиоцитов, что порождает региональные различия в плотности реполяризующих токов [Nerbonne, Kass, 2005], и, во-вторых, неодновременной активацией, которая определяет момент начала деполяризации и, следовательно, реполяризации этих областей [Christian, Scher, 1967]. Проявления такой функциональной гетерогенности реполяризации заключаются, в частности, в специфическом распределении локальных длительностей реполяризации и последовательности реполяризации (восстановления возбудимости) миокарда.

На протяжении более чем вековой истории электрокардиологии было предложено несколько концепций для объяснения генезиса Т волны электрокардиограммы [Wilson et al., 1934; Harumi et al., 1966; Kootsey, Johnson, 1980; Yan, Antzelevitch, 1998; Van Oosterom, 2001; Ritsema van Eck et al., 2006]. Тем не менее хронотопография реполяризации желудочков и генезис электрического поля в этот период исследованы значительно меньше по сравнению с периодом деполяризации из-за методических трудностей, обусловленных высокой чувствительностью процесса реполяризации кардиомиоцитов к действию самых различных факторов; отсутствием четко локализованных источников тока, генерирующих в этот период электрическое поле; сглаженной формой внеклеточных потенциалов реполяризационного комплекса электрограммы [Kootsey, Johnson, 1980; Van Dam, Durrer, 1964]. Установлено, что электрокардиографическая Т волна формируется за счет одного или нескольких желудочковых градиентов реполяризации: трансмурального

Higuchi, Nakaya, 1984; Yan, Antzelevitch, 1998], апикобазального [Noble, Cohen, 1978] и межжелудочкового [Nishimura et al., 1984], однако какой из этих градиентов вносит наибольший вклад в распределение потенциалов на поверхности тела, не выяснено. Относительно полно определена электрофизиологическая природа трансмурального градиента [Antzelevitch et al., 1999], сведения о двух других остаются крайне противоречивыми. Подробно изучены влияния на продолжительность потенциала действия кардиомиоцитов со стороны таких факторов, как температура [Kiyosue et al., 1993], ишемия [Carmeliet, 1999], электролитный баланс, кислотно-щелочное состояние [Cascio et al., 1995] и ряд других. В то же время фрагментарно исследован вопрос о том, насколько однородно изменяются длительности реполяризации в различных областях миокарда при приложении данных воздействий на целое сердце, и соответственно насколько стабильными остаются в этих условиях апикобазальный и межжелудочковый градиенты реполяризации.

Время окончания реполяризации в какой-либо области миокарда определяется двумя факторами: временем прихода в эту область волны деполяризации и локальной длительностью реполяризации, однако какой из этих двух факторов больше влияет на последовательность реполяризации, не выяснено. Данные литературы о последовательности реполяризации эпикарда желудочков и соотношении последовательностей деполяризации и реполяризации миокарда противоречивы. По этому вопросу имеются следующие точки зрения: а) последовательность деполяризации и реполяризации желудочков сердца не зависят друг от друга [Christian, Scher, 1967; Cohen et al., 1976; Noble, Cohen, 1978; Kanal, Salama, 1995; Efimovetal., 1996]; б) последовательность реполяризации миокарда определяется траекторией движения волны возбуждения [Van Dam, Durrer, 1961; Hoffman, 1982; Reynolds, Vander Ark, 1959; Gepstein et al., 1997; Yuan et al., 2001]; в) наибольшая длительность реполяризации имеет место в зонах ранней, а наименьшая - в зонах поздней деполяризации, в результате чего все участки желудочков реполяризуются одновременно [Autcnrieth et al., 1975; Cowan et al., 1988; Franz et al., 1989]; г) в разных участках миокарда соотношения между последовательностями деполяризации и реполяризации неодинаковы [Abildskov, 1975; d'Alche et al., 1992; Toyoshima et al., 1981].

Одной из характеристик процесса реполяризации желудочков является ее дисперсия, обычно определяемая как разность между самым ранним и самым поздним временем окончания реполяризации на исследуемой области миокарда [Burton, Cobbe, 2001]. Дисперсия реполяризации тесно коррелирует с дисперсией рефрактерности, увеличение которой повышает вероятность возникновения желудочковых аритмий [Han, Мое, 1964; Kuo, Munakata et al., 1983]. Определение закономерностей изменений дисперсии реполяризации позволит предсказывать появление аритмогенных субстратов в миокарде, а также разработать методы их неинвазивной диагностики.

Установлены фундаментальные принципы структурно-функциональной организации возбуждения интрамуральных слоев сердца у млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб [Durrer, Van der Tweel, 1957; Durrer et al., 1970; Рощевский, 1972; Шмаков, Рощевский, 1997]. Экспериментально доказано, что в процессе филогенетического развития у позвоночных животных сформировались несколько способов охвата возбуждением миокарда [Рощевский, 1958; Рощевский, 1972; Шмаков, Рощевский, 1997], определяющие распределение потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности туловища в период деполяризации желудочков [Шмаков, Рощевский, 1995; Рощевская, 2008]. Механизмы формирования электрического поля сердца в период его реполяризации изучены значительно меньше. Распределение потенциала на эпикарде и поверхности туловища в период Т волны изучено в основном у млекопитающих

Рощевский, 1958; Taccardi, 1966; Spach, Barr, 1975; 1976; Spach et al., 1977; Ramsey et al., 1977]; кроме того, имеются описания кардиоэлектрического поля при ряде сердечнососудистых заболеваний [Taccardi et al., 1998; Medvegy et al., 2002], однако до выполненных нами работ [Shmakov et al., 1995; Рощевский и др., 1998; Azarov et al., 1999; Azarov et al., 2008] не было сопоставления распределения потенциала на поверхности туловища и последовательности реполяризации желудочков сердца. Данные о формировании кардиоэлектрического поля в период реполяризации желудочка у холоднокровных животных до проведения наших исследований [Вайкшнорайте и др., 2007а,б; 2008] в литературе также отсутствовали.

Сложность получения и интерпретации параметров поверхностных карт кардиоэлектрического поля ограничивают использование электрокардиотопографического метода в клинической практике. Между тем при общепринятой электрокардиографии реполяризационный комплекс является наиболее чувствительной частью электрокардиограммы и используется для диагностики различных заболеваний, прежде всего нарушений ишемического характера. Известна также высокая значимость изменений конечного желудочкового комплекса как критерия в тестировании физической работоспособности человека [Карпман и др., 1988; Дембо, Земцовский, 1989]. Для адекватной интерпретации данных о процессе реполяризации желудочков сердца, получаемых как путем картографирования распределения потенциала на поверхности туловища, так и путем общепринятых электрокардиографических методик, необходимо определение механизмов генезиса кардиоэлектрического поля в период конечного желудочкового комплекса, ключевую роль в котором играет последовательность реполяризации миокарда.

Таким образом, для выяснения генезиса и раскрытия диагностической информативности электрического поля сердца в период конечной желудочковой активности необходимо установить основные закономерности, определяющие последовательность реполяризации желудочков, в том числе при воздействии факторов, меняющих последовательность активации и длительность реполяризации миокарда.

Настоящая работа выполнена в соответствии с планами НИР Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Проблемы генезиса и физиологической информативности электромагнитных полей функциональных систем организма», «Механизмы формирования кардиоэлектрического поля у позвоночных животных и человека», «Формирование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в зависимости от структурно-функциональной организации сердца» (№№ ГР 01.9.10.03162; 01.9.60 001210; 01.2.00 107402; рук. - акад. М.П.Рощевский), «Функциональная гетерогенность реполяризации интрамуральных слоев миокарда у позвоночных животных» (№ ГР 0120.0 602857; рук. - д.б.н. проф. Д.Н.Шмаков).

Цель работы - исследование закономерностей формирования последовательности реполяризации желудочков сердца и ее роли в генезисе распределения потенциалов на поверхности туловища животных.

Задачи работы:

1. Определить закономерности формирования последовательности реполяризации желудочков сердца на эпикардиальной поверхности и на отдельном ее фрагменте при синусно-предсердном ритме у животных с разными типами и продолжительностью активации миокарда.

2. Изучить влияние увеличения длительности реполяризации миокарда при снижении температуры на последовательность реполяризации эпикарда желудочков.

3. Изучить влияние уменьшения длительности реполяризации при гипоксии миокарда на формирование последовательности реполяризации желудочков.

4. Исследовать формирование последовательности реполяризации при изменении последовательности деполяризации миокарда в условиях эктопического возбуждения желудочков.

5. Изучить влияние сочетанного увеличения длительности охвата возбуждением и уменьшения длительности реполяризации миокарда при гиперкалиемии на последовательность реполярпзации эпикарда желудочков.

6. Исследовать качественную корреляцию между последовательностью реполяризации эпикарда желудочков и распределением потенциала кардиоэлектрического поля на поверхности туловища при синусно-предсердном ритме у животных с разными типами и продолжительностью активации миокарда.

7. Определить зависимость формирования распределения потенциалов на поверхности туловища от направления последовательности реполяризации эпикарда желудочков при изменении длительности реполяризации в условиях гипоксии и гипотермии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Последовательность реполяризации эпикарда желудочков позвоночных животных при синусно-предсердном ритме характеризуется выраженным апикобазальным градиентом реполяризации, определяется распределением локальных длительностей реполяризации и не зависит от последовательности охвата миокарда возбуждением.

2. Инверсия апикобазального (межжелудочкового) градиента реполяризации при охлаждении и гипоксии обусловлена более выраженными изменениями локальных длительностей реполяризации на верхушке сердца по сравнению с основанием (в левом желудочке по сравнению с правым).

3. Краниокаудальное пространственное распределение потенциала на поверхности туловища в период реполяризации желудочков с каудальной положительной и краниальной отрицательной областями является отображением апикобазального градиента реполяризации. Смена последовательности реполяризации эпикарда желудочков с апикобазальной на базоапикальную вызывает инверсию распределения потенциала с образованием краниальной положительной и каудальной отрицательной зон. Межжелудочковая последовательность реполяризации отображается в виде трансверсального градиента потенциала на поверхности туловища.

4. Роль последовательности деполяризации в формировании последовательности реполяризации в разных условиях неодинакова, она тем больше, чем дольше проводится возбуждение и чем меньше между собой различаются длительности реполяризации в разных участках исследуемой области эпикарда:

1) При синусно-предсердном ритме последовательность реполяризации на целом эпикарде желудочка не зависит от последовательности деполяризации, в то время как в отдельных локальных зонах эпикардиальной поверхности охват возбуждением влияет на последовательность реполяризации;

2) При гиперкалиемии последовательности деполяризации и реполяризации на целом эпикарде совпадают из-за увеличения продолжительности возбуждения и уменьшения дисперсии локальных длительностей реполяризации;

3) При электростимуляции желудочков распространение волны деполяризации влияет на последовательность реполяризации, меняя ее продолжительность и время возникновения возбуждения; в наибольшей степени этот эффект выражен в сердце щук из-за более длительного охвата волной активации.

5. Укорочение или удлинение реполяризации изменяет ее общую последовательность и пространственное распределение потенциала на поверхности туловища только в случае уменьшения или инверсии градиентов длительности реполяризации на эпикарде желудочков.

Научная новизна

Установлены механизмы формирования электрического поля сердца на основе апикобазального и межжелудочкового градиентов реполяризации желудочков.

Определены соотношения между последовательностями деполяризации и реполяризации эпикарда желудочков сердца. Непосредственное влияние последовательности деполяризации на последовательность реполяризации возможно при сочетании повышенной дисперсии активации со сниженной дисперсией интервалов активация-восстановление.

1. При синусно-предсердном ритме охват волной возбуждения определяет последовательность реполяризации отдельных фрагментов эпикарда, но не влияет на последовательность реполяризации желудочков в целом.

2. При эктопическом возбуждении нарушение процесса активации миокарда приводит к перераспределению длительностей и изменению последовательности реполяризации эпикарда желудочков.

3. Гиперкалиемия приводит к задержке охвата возбуждением и уменьшению пространственных различий в длительностях реполяризации, в результате чего последовательность реполяризации повторяет последовательность активации эпикарда желудочков.

Обнаружена общность механизмов формирования краниокаудального распределения потенциала на поверхности туловища теплокровных и холоднокровных животных, обусловленных апикобазальной последовательностью реполяризации.

Установлено, что электрокардиотопографические эффекты гипотермии и гипоксии обусловлены преимущественным изменением длительности реполяризации в области верхушки сердца.

1. Охлаждение как теплокровных (кролик, кошка), так и холоднокровных (лягушка) животных приводит к инверсии эпикардиальной последовательности реполяризации и распределения потенциала на поверхности туловища в период конечной желудочковой активности за счет большего удлинения реполяризации на верхушке сердца по сравнению с его основанием.

2. Гипоксия миокарда кошки уменьшает длительность реполяризации преимущественно в верхушечной области левого желудочка, вследствие чего при нормальной температуре повышается дисперсия реполяризации, а при гипотермии инвертируются эпикардиальная последовательность реполяризации и распределение потенциала на поверхности туловища.

Научно-практическая значимость

Данные, полученные в работе, могут быть использованы для интерпретации изменений потенциалов электрического поля сердца в период реполяризации желудочков с целью прогнозирования риска развития аритмий у лиц с сердечно-сосудистой патологией. Установлено, что апикобазальный градиент реполяризации можно оценить по разности потенциалов в период Т волны между краниальными и каудальными участками грудной клетки, а межжелудочковый градиент - по максимальной разности потенциалов в трансверсальной плоскости.

Определены новые электрокардиотопографические маркеры гипотермии и гипоксии миокарда. При гипотермии возникает область поздней реполяризации на верхушке левого желудочка с формированием в ней отрицательного зубца Т, происходит краниокаудальная инверсия потенциалов на поверхности тела в период реполяризации желудочков с образованием отрицательной каудальной и положительной краниальной областей. При гипоксии на верхушке левого желудочка укорачивается реиоляризация, возникает или увеличивается по амплитуде положительный зубец Т, увеличивается каудокраниальиый градиент потенциала на поверхности туловища в период реполяризации желудочков. На основании мониторирования полярности и амплитуды потенциалов в верхушечной области сердца возможна разработка системы стратификации риска аритмических осложнений в ходе кардиохирургических вмешательств, связанных с раздельным или сочетанным воздействием гипотермии и гипоксии.

Установлено, что при гиперкалиемии последовательность реполяризации желудочков повторяет последовательность деполяризации, что может объяснять изменение ЭКГ, а также служить основой формирования reentry в миокарде, что следует учитывать при терапии острых нарушений ритма сердца при состояниях, сопровождающихся гиперкалиемией.

Показано, что электрокар диотопографический метод позволяет выявить характерные изменения кардиоэлектрического поля, не отражающихся на ЭКГ в виде отдельных зубцов, в период не только деполяризации [Витязев и др., 2001], но и реполяризации желудочков.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе в Коми филиале Кировской государственной медицинской академии.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на XXIV (г. Братислава, Словакия, 1997 г.), XXV (г. Будапешт, Венгрия, 1998 г.), XXVI (г. Сыктывкар, Россия, 1999 г.) XXXV (г. Санкт-Петербург, Россия, 2008 г. ) международных конгрессах по электрокардиологии; III и VI Всероссийской с международным участием конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, Россия, 2003 и 2008 гг. ); IV (1997 г.) V (1999 г.) VI (2004 г.) международных симпозиумах по сравнительной электрокардиологии (г. Сыктывкар, Россия), конференции молодых физиологов и биохимиков России "Биохимические и биофизические механизмы физиологических функций" (г. Санкт-Петербург, Россия, 1995 г.); конференции "Физиология и патология сердца", посвященной 75-летию со дня рождения Г.И.Косицкого (г. Москва, Россия, 1995 г.); конференции по терморегуляции и тепломассопереносу кровью (г. Санкт-Петербург, Россия, 1996 г.); XIII Коми республиканской молодежной научной конференции (г. Сыктывкар, Россия, 1997 г.); IV Молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН "Актуальные проблемы биологии" (г. Сыктывкар, Россия, 1996 г.); Материалы работы были также представлены на XXII (г. Наймеген, Нидерланды, 1995 г.), XXIII (г. Кливленд, США, 1996 г.), XXVII (г. Милан, Италия, 2000 г.), XXVIII (г. Сан-Паулу, Бразилия, 2001 г.), XXXIV (г. Стамбул, Турция, 2007 г.) международных конгрессах по электрокардиологии, XVII (г. Ростов-на-Дону, Россия, 1998 г.) и XVIII (г. Казань, Россия, 2000 г.) съездах Всероссийского физиологического общества им. И.П.Павлова, XIII Международном совещании по эволюционной физиологии (г. Санкт-Петербург, Россия, 2006 г.), V Всероссийской с международным участием конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, Россия, 2007 г.); V Сибирском физиологическом съезде (г. Томск, Россия, 2005 г.), IV Всероссийской с международным участием школе-конференции по физиологии кровообращения (г. Москва, Россия, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 работ, из них 16 статей в рецензируемых журналах, одна глава в монографии.

Заключение диссертации по теме «Физиология», Азаров, Ян Эрнестович

ВЫВОДЫ

1. Установлены механизмы формирования последовательности реполяризации желудочков сердца животных, ведущими факторами которых являются распределение локальных длительностей реполяризации, длительность охвата возбуждением, нарушение последовательности активации, размеры исследуемой области миокарда.

2. Вклад последовательности активации в формирование последовательности реполяризации эпикарда желудочков зависит от соотношения величин дисперсии времени активации, зависящей от продолжительности охвата возбуждением желудочков, и дисперсии локальных длительностей реполяризации.

3. Общая последовательность реполяризации эпикарда желудочков кроликов, кошек, лягушек и щук имеет апикобазальное направление в соответствии с увеличением локальных длительностей реполяризации от верхушки к основанию и не зависит от последовательности деполяризации. У щук, помимо области ранней реполяризации, на верхушке сердца имеется относительно ранняя базальная зона, которая соответствует первичному очагу деполяризации на поверхности желудочка.

4. На отдельных фрагментах эпикарда желудочков собак и лягушек при синусно-предсердном ритме последовательность активации определяет последовательность реполяризации, либо непосредственно влияя на момент возникновения возбуждения, либо косвенно изменяя длительности реполяризации по механизму электротонического взаимодействия.

5. При охлаждении сердца кроликов и кошек от 38 до 32°С и сердца лягушек от 18 до 12°С интервалы активация-восстановление удлиняются в наибольшей степени на верхушке сердца, а у кроликов и кошек также на левом желудочке больше, чем на правом, что приводит к смене апикобазальной последовательности реполяризации на базоапикальную и к увеличению дисперсии времени окончания реполяризации на эпикарде.

6. При гипоксии укорочение интервалов активация-восстановление на эпикарде желудочков кошек максимально на верхушке левого желудочка и прилегающей области свободной стенки. При нормотермии (38°С) неоднородное укорочение интервалов активация-восстановление вызывает рост дисперсии, но не меняет последовательность окончания реполяризации. При сниженной температуре тела (32°С) гипоксия вызывает инверсию апикобазальной и межжелудочковой последовательности реполяризации при незначительных изменениях ее дисперсии.

7. При эктопической электростимуляции желудочков кроликов и лягушек последовательность активации опосредованно определяет последовательность реполяризации, изменяя локальные длительности реполяризации: в области эктопического возбуждения длительность реполяризации уменьшается, а в области поздней активации — увеличивается. При эктопическом возбуждении желудочка щук последовательность деполяризации влияет на последовательность реполяризации, определяя момент возникновения возбуждения в отдельных участках желудочка.

8. При повышении концентрации калия в артериальной крови кролика до 8 ммоль/л последовательность активации непосредственно влияет на последовательность реполяризации вследствие задержки охвата возбуждением и уменьшения дисперсии локальных длительностей реполяризации желудочков за счет их преимущественного укорочения в тех областях, где их исходная длительность максимальна (основание правого желудочка).

9. При синусно-предсердном ритме у животных с разными типами и продолжительностью активации миокарда кардиоэлектрическое поле на поверхности туловища в период конечной желудочковой активности характеризуется краниокаудальным распределением потенциала с положительной каудальной и отрицательной краниальной областями, которое соответствует апикобазальной последовательности реполяризации. У щук дополнительная область ранней реполяризации в основании желудочка отображается в дорсальном расширении области положительного потенциала в краниальном направлении.

10. Смена апикобазальной последовательности реполяризации эпикарда желудочков на базоапикальную при охлаждении сердца кроликов, кошек и лягушек проявляется в инверсии краниокаудального распределения потенциала на поверхности туловища.

11. Изменение межжелудочкового градиента реполяризации при сочетанном воздействии гипоксии и гипотермии у кошек приводит к инверсии трансверсального компонента в распределении потенциала на поверхности туловища.

12. Сформулирована и доказана концепция формирования кардиоэлектрического поля на поверхности туловища животных в период реполяризации желудочков на основе апикобазального и межжелудочкового градиентов времени окончания реполяризации.

1) Краниокаудальное распределение потенциала образуется вследствие апикобазального градиента реполяризации желудочков.

2) Трансверсальное распределение потенциала формируется за счет межжелудочкового градиента реполяризации.

3) Инверсия кардиоэлектрического поля на поверхности туловища происходит при уменьшении или инверсии апикобазального или межжелудочкового градиентов длительности реполяризации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования неоднородных свойств реполяризации желудочков сердца животных позволили сформулировать закономерности формирования эпикардиалыюй последовательности реполяризации и ее отображения в распределении потенциалов на поверхности туловища.

Последовательность реполяризации в целом определяется двумя факторами: последовательностью активации и распределением локальных длительностей реполяризации. В желудочках сердца выделяются области с различными длительностями реполяризации: эпикард и эндокард, правый и левый желудочки, верхушка и основание. В пределах данных областей длительности реполяризации относительно однородны. Региональные различия локальных длительностей реполяризации формируются под влиянием собственных свойств кардиомиоцитов в различных областях миокарда, воздействий на сердце, таких как температура, гипоксия, нарушения электролитного баланса, и изменений последовательности активации.

У исследованных видов животных (кошка, кролик, лягушка, щука) последовательность реполяризации эпикарда желудочков направлена от верхушки к основанию в соответствии с распределением локальных длительностей реполяризации. Их перераспределение происходит вследствие неодинаковой реакции различных областей сердца на одно и то же воздействие: как правило, верхушечные зоны желудочков реагируют сильнее базальных, а левожелудочковые - сильнее правожелудочковых. С другой стороны, чем больше исходная длительность реполяризации, тем больше выражено укорочение реполяризации, и, наоборот: чем меньше исходная длительность реполяризации, тем больше выражено ее удлинение при соответствующем воздействии. Неоднородное укорочение или удлинение реполяризации приводит к изменению общей последовательности ее окончания только в случае уменьшения или инверсии, но не при увеличении градиентов длительностей реполяризации. При инверсии градиентов формируется новое эпикардиальное распределение локальных длительностей реполяризации, которое определяет последовательность ее окончания; при уменьшении величины градиентов до уровня, когда дисперсия интервалов активация-восстановление сравнивается с дисперсией времени прихода волны возбуждения, повышается роль последовательности активации в формировании последовательности окончания реполяризации.

Общая последовательность реполяризации желудочков у исследованных животных не зависит от охвата возбуждением per se. Последовательность активации миокарда влияет на последовательность реполяризации целого эпикарда желудочков главным образом через изменения локальных длительностей реполяризации: при электростимуляции желудочков в области ранней активации длительность реполяризации становится меньше, а в зоне поздней активации — больше. Прямой эффект процесса деполяризации желудочков на последовательность реполяризации имеет место только в условиях, когда дисперсия локальных длительностей реполяризации близка по величине к дисперсии активации. По нашим данным, такие условия выполняются в нескольких ситуациях: 1) у животных с наиболее продолжительным проведением волны возбуждения (щуки) как при синусно-предсердном ритме (в основании желудочка), так и при эктопической стимуляции (на целом желудочке); 2) при внешних воздействиях (гиперкалиемия), приводящих к задержке проведения и возникновению более однородного распределения длительностей реполяризации; 3) на отдельных фрагментах желудочков, в пределах которых нет значительных неоднородностей в распределении длительностей реполяризации. Таким образом, роль последовательности деполяризации в формировании последовательности реполяризации зависит от соотношения дисперсий времени активации и локальных длительностей реполяризации.

У исследованных животных наблюдаются сходные распределения потенциала на поверхности туловища в период реполяризации желудочков, характеризующиеся положительной каудальной и отрицательной краниальной зонами, что обусловлено общностью параметров эпикардиальной последовательности реполяризации в направлении от верхушки к основанию и от левого желудочка к правому. Параметры краниокаудального распределения зон отрицательного и положительного потенциала на поверхности туловища отражают направление апикобазального градиента реполяризации, а трансверсальный компонент распределения потенциала на торсе отражает направление межжелудочкового градиента. Метод многоэлектродного картографирования потенциала на поверхности туловища может быть использован для оценки отдельных желудочковых градиентов и дисперсии реполяризации.

Список литературы диссертационного исследования доктор биологических наук Азаров, Ян Эрнестович, 2009 год

1. Абрамочкин Д.В., Розенштраух Л.В. Оптическое картирование хронотопографии возбуждения эпикардиальной поверхности желудочка сердца лягушки при синусовом ритме // Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 2008. - Т. 94, №4. - С. 414-420.

2. Азаров Я.Э., Белоголова A.C., Вайкшнорайте М.А., Седова К.А., Киблер H.A., Витязев В.А., Шмаков Д.Н. Активация и реполяризация фрагмента эпикарда желудочков собаки // Вестник Уральской медицинской академической науки. -2006. Т.З, №2. - С. 96.

3. Азаров Я.Э., Рощевская И.М., Витязев В.А., Шмаков Д.Н., Рощевский М.П. Апикобазальный градиент реполяризации в желудочках сердца // Тез. VI симп. по сравнительной электрокардиологии.- Сыктывкар, 2004. С. 3-4.

4. Азаров ЯЗ., Рощевский М.П., Шмаков Д.Н., Витязев В.А., Рощевская И.М., Артеева Н.В. Влияние гипотермии на последовательность реполяризации эпикарда желудочков кролика. // Росс, физиол. журн. им. И.М.Сеченова. — 2001. Т. 87, №10. -С. 1309-1317.

5. Азаров ЯЗ., Симакова Н.Л., Витязев В.А., Шмаков Д.Н. Реполяризация желудочков сердца кролика при повышении концентрации калия в плазме крови // Бюлл. эксп. биол. мед. 2008. - Т. 146, №8. - С. 150-154.

6. Баум О.В., Киселев Е.Е. Негомогенность формы трансмембранного потенциала в миокарде и возникновение желудочкового градиента // Моделирование и автоматический анализ электрокардиограмм.- М.: Наука, 1973.- С. 98-103.

7. Букаускас Ф.Ф., Саксон М.Е., Кукушкин Н.И. Дискретные зоны электрической связи терминалей Пуркинье с мышечными волокнами в желудочке собаки // Биофизика. 1976. - Т. 21, № 5. - С. 887-892.

8. Вайкшнорайте М.А., Белоголова A.C., Витязев В.А., Азаров ЯЗ., Шмаков Д.Н. Последовательность реполяризации желудочка сердца лягушки при снижении температуры тела // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 20076 - Т. 93, № 10-С. 1123-1131.

9. Вайкшнорайте М.А., Белоголова A.C., Витязев В.А., Азаров ЯЗ., Шмаков Д.Н. Кардиоэлектрическое поле в период деполяризации и реполяризации желудочка сердца лягушки // Журн. эволюц. биохим. физиол.- 2008,- Т. 44,№ 2.- С. 173-179.

10. Вайкшнорайте М.А., Цветкова A.C., Витязев В.А., Азаров Я.Э., Шмаков Д.Н. Последовательность реполяризации миокарда желудочка щук // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2009. - Т. 95, № 2. - С. 116-122.

11. Витязев В.А. Интрамуральная активация желудочков сердца и формирование кардиоэлектрического поля у собаки. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Сыктывкар. - 1997.- 130 с.15.18.21,22,232627,28