Проведение импульса по системе Гиса-Пуркинье.

Проводящая система желудочков представлена общим пучком Гиса, ножками пучка Гиса с их разветвлениями и волокнами Пуркинье. Ветвление ножек пучка Гиса очень вариабельно (рис. 14). Из рисунка видно, что разделение левой ножки на переднюю и заднюю ветви является большим упрощением.

Электрофизиологически проводящая система желудочков проявляет быстрый электрический ответ, причем скорость проведения в ней наибольшая в миокарде, что обусловлено несколькими причинами. Во-первых, за счет относительно гиперполяризованного максимального диастолического потенциала и реактивации вследствие этого быстрых натриевых каналов, что, в свою очередь, приводит к увеличению амплитуды потенциала действия и скорости деполяризации (). Во-вторых, в клетках проводящей системы внутреннее сопротивление ниже, чем в рабочем миокарде. В-третьих, волокна системы Гиса-Пуркинье полностью или частично изолированы от окружающих тканей, что ограничивает утечку токов в соседние области. Все причины способствуют более эффективной передачи возбуждения между проводящими кардиомиоцитами.

В отличие от типичных клеток с быстрым электрическим ответом, клетки системы Гиса-Пуркинье демонстрируют незначительную медленную диастолическую деполяризацию, обусловленную пейсмейкерным током (I _f). Эта особенность ответственна за пейсмейкерную активность проводящей системы, которая, хотя и не проявляется в нормальном миокарде, но в случае подавления суправентрикулярных пейсмейкеров или атриовентрикулярной блокады обуславливает редкий желудочковый ритм (до 40 ударов в минуту). Кроме того, в некоторых случаях, например, при адренергической стимуляции, пейсмейкерная активность проводящей системы желудочков может усиливаться (аномальный автоматизм), что приводит к формированию желудочковых тахиаритмий.

Потенциалы действия и, как следствие, рефрактерные периоды волокон Пуркинье имеют самую большую в миокарде длительность. Считается, что эта особенность защищает проводящую систему от возврата волны возбуждения из рабочего миокарда и связанной с этим дезорганизацией возбуждения желудочков.

Деполяризация желудочков

Последовательность и скорость распространения волны деполяризации в миокарде желудочков определяется, в основном, расположением терминалей проводящей системы, архитектоникой волокон рабочего миокарда и особенностями потенциалов действия кардиомиоцитов. В зависимости от степени развития системы Гиса-Пуркинье у позвоночных животных выделяется несколько типов активации миокарда (рис. 16,17). У земноводных и пресмыкающихся, развитие проводящей системы у которых крайне слабое, если таковая вообще присутствует, волна деполяризации движется последовательно от основания к верхушке и от эндокарда к эпикарду (последовательный тип активации миокарда). У копытных животных и птиц вероятно с целью быстрого охвата возбуждением большого объема миокарда проводящая система развита исключительно высоко – волокна Пуркинье прорастают не только в субэндокард, но и в интрамуральные и даже субэпикардиальные слои. Вследствие этого в толще стенок желудочков формируются множественные первичные очаги возбуждения, от которых волна возбуждения распространяется и к эпикарду, и к эндокарду. Такой способ активации миокарда получил название вспышечного. У хищных животных, а также у человека тип активации промежуточный: за счет системы Гиса-Пуркинье происходит очень быстрое возбуждение субэндокардиальных слоев, после чего волна деполяризации движется последовательно от эндокарда к эпикарду. В общих чертах, для человека характерна следующая последовательность активации желудочков сердца: левый субэндокард межжелудочковой перегородки, субэндокард свободной стенки левого желудочка, свободные стенки правого и левого желудочка, основания обоих желудочков и межжелудочковой перегородки.

Вторым важным фактором, определяющим ход деполяризации миокарда, является направление волокон рабочего миокарда. Вдоль волокна возбуждение распространяется примерно в три раза быстрее, чем поперек (анизотропия миокарда). Главную роль в анизотропном распространении деполяризации играет распределение щелевых контактов (gap junctions), которые содержат ионные каналы, образованные белковыми комплексами – коннексонами. Плотность щелевых контактов на полюсах кардиомиоцитов больше, чем на их боковых поверхностях.

Типичным примером формирования анизотропии является развитие гипертрофии, в том числе, физиологической гипертрофии левого желудочка после рождения. В этих условиях происходит перераспределение щелевых контактов: они смещаются с боковых поверхностей на полюса. Кроме этого между волокнами развивается соединительная ткань. За счет своего высокого электрического сопротивления соединительная ткань усиливает анизотропию, а также способствует электрическому разобщению (uncoupling) кардиомиоцитов.

Сопротивление ионных каналов щелевых контактов непостоянно, - оно увеличивается при повышении внутриклеточной концентрации кальция и катионов водорода и при снижении внутриклеточной концентрации цАМФ, что создает предпосылки для изменения межклеточного взаимодействия при нарушениях кальциевого гомеостаза, ишемии, сердечной недостаточности, а также для нейрогуморальной регуляции этого взаимодействия. Изменение межклеточного взаимодействия в миокарде важно с теоретической и практической точки зрения. Во-первых, это явление уточняет понятие функционального синцития, согласно которому в ответ на пороговый стимул миокард реагирует как единое целое. В связи с изменением электрического межклеточного взаимодействия, степень этой «целостности» может быть неодинаковой в разных условиях. Во-вторых, электрическое разобщение кардиомиоцитов, является одним из мощных факторов, поддерживающих фибрилляцию желудочков, поэтому щелевые контакты можно использовать как мишени для антиаритмических препаратов.

Еще одним фактором, влияющим на скорость проведения волны деполяризации в миокарде является совокупность особенностей потенциалов действия кардиомиоцитов (рис.18). Наиболее важными из этих электрофизиологических характеристик являются амплитуда потенциала действия и максимальная скорость нарастания потенциала в фазу деполяризации (). Эти параметры определяют «силу влияния» возбужденного кардиомиоцита на соседние клетки: чем больше амплитуда и  одной клетки, тем быстрее потенциал близлежащей клетки достигнет порогового значения и, следовательно, вызовет в ней возбуждение. Указанные параметры потенциала действия зависят прежде всего от того, какие каналы обеспечивают деполяризацию: натриевые или кальциевые и от того, какова степень инактивации этих каналов, что, в свою очередь, в значительной степени зависит от величины максимального диастолического потенциала. Чем более деполяризован потенциал покоя, тем больше инактивированных натриевых каналов. Если количество инактивированных каналов становится очень большим, то деполяризацию начинают обеспечивать кальциевые каналы Т- и L-типа. Это означает, что клетки с быстрым электрическим ответом превращается в клетку с медленным ответом, и, следовательно, скорость проведения возбуждения в этой области становится еще меньше.

Перечисленные выше факторы, влияющие на скорость распространения волны деполяризации, в целом справедливы не только для желудочков, но и для других областей миокарда.

Реполяризация желудочков

Реполяризация миокарда изучена намного меньше, чем деполяризация, в частности, последовательность реполяризации желудочков, которая определяет формирование зубца Т электрокардиограммы, на сегодняшний день не установлена. Чаще всего рассматривается трансмуральная последовательность реполяризации. Считается, что раньше всего реполяризуются субэпикардиальные участки, затем субэндокардиальные, а в последнюю очередь – кардиомиоциты в интрамуральных слоях, так называемые М-клетки. В то же время практически неизвестно каким образом соотносится реполяризация на верхушке и в основании, в правом и левом желудочке, на передней и задней поверхности.

Можно выделить два основных фактора, которые влияют на последовательность реполяризации желудочков сердца. Во-первых, это длительности потенциалов действия в разных участках миокарда, а, во-вторых, последовательность активации желудочков. В целом, при нормальном проведении импульса, главным фактором является распределение длительностей потенциалов действия, а при замедлении активации желудочков, например, при блокадах ножек пучка Гиса или при эктопическом возбуждении желудочков, определяющей становится последовательность деполяризации (рис. 19). На этом основании выделяются, соответственно, первичные и вторичные изменения реполяризации. Важно, что при вторичных нарушениях последовательность реполяризации повторяет последовательность деполяризации, но потенциал каждой клетки меняется в противоположном направлении: деполяризованные клетки снаружи заряжены отрицательно, а реполяризованные – положительно, - совокупность этих двух особенностей (повторение последовательностей и противоположность изменения зарядов) приводят к тому, что при вторичных нарушениях реполяризации формируются дискордантные, то есть, разнонаправленные комплексы QRS и Т.

В последнее время сформулировано понятие «памяти сердца». Память сердца - изменения волны ST-T при желудочковых аритмиях, которые остаются длительное время после восстановления нормальной последовательности возбуждения миокарда. Суть изменений, происходящих при таком «запоминании», заключается в том, что измененная последовательность активации приводит к изменению длительностей потенциалов действия, то есть, происходит комбинирование первичных и вторичных изменений реполяризации (рис. 20).

 

Аритмогенез

 

Механизмы аритмий делятся на механизмы, основанные на нарушениях образования импульса, нарушениях проведения импульса и комбинированных нарушениях.

Нарушения образования импульса

1. Изменения нормального автоматизма за счет нейрогуморальной регуляции (синусовая тахи- и брадикардия).

2. Аномальный автоматизм. Существенное повышение нормального автоматизма. Пример такого изменение – формирование желудочковых тахикардий за счет усиления пейсмейкерной активности волокон Пуркинье под влиянием адреналина. Второй механизм аномального автоматизма – превращение клеток с быстрым ответом в клетки с медленным ответом в ишемизированном миокарде за счет деполяризации потенциала покоя и инактивации натриевых каналов.

3. Триггерная активность. В основе триггерной активности лежат ранние и поздние постдеполяризации (рис. 21), которые возникают после нормального потенциала действия, который рассматривается в этом случае как пусковой фактор, или триггер. Постдеполяризации могут под- и надпороговыми, надпороговые вызывают формирование новых потенциалов действия. Механизм постдеполяризаций до конца не ясен. По наиболее распространенной точке зрения, они возникают при кальциевых перегрузках. В этих условиях один внутриклеточный ион кальция начинает обмениваться на три внеклеточных иона натрия через натрий-кальциевый обменник, что обуславливает входящий (деполяризующий) ток.

4. Деполяризация за счет электротонического взаимодействия, которое проявляется при наличии в миокарде электрических неоднородностей, связанных либо с локальной деполяризацией потенциала покоя, либо с большими различиями во времени реполяризации (рис. 22). Оба случая характерны для ишемизированных областей миокарда.