Сопряжение возбуждения с сокращением

Количество кальция, необходимое для запуска механизма сокращения, превышает таковое, по­падающее в клетку через медленные каналы во время 2-й фазы потенциала действия. То неболь­шое количество кальция, которое входит в клетку (через медленные каналы и механизм двунаправ­ленного ЫауСа²⁺-трансмембранного обмена), за­пускает процесс высвобождения гораздо больше­го количества кальция, хранящегося в клетке (кальцийзависимое высвобождение кальция). Запасы связанного кальция находятся внутри цистерн саркоплазматического ретикулума и, в меньшем количестве, в Т-трубочках. Сила со­кращения прямо пропорциональна величине на­чального потока кальция внутрь клетки. Во вре­мя расслабления, когда медленные каналы закрыты, внутриклеточный кальций снова погло­щается саркоплазматическим ретикулумом; это активный процесс, требующий участия АТФ-азы мембраны (фосфоламбан). Кроме того, кальций удаляется из клетки посредством трансмембран­ного обмена внутриклеточного кальция на вне­клеточный натрий, а также с помощью активного транспорта АТФ-азой мембраны. Таким образом, процесс расслабления сердечной мышцы также требует АТФ.

Количество доступного внутриклеточного Ca²⁺, скорость его доставки и удаления определяют, со­ответственно, максимальное развиваемое напря­жение, скорость сокращения и скорость расслабле-

ния. Симпатическая стимуляция увеличивает силу сокращения: катехоламины, взаимодействуя с Pi-адренорецепторами, изменяют активность стимулирующего G-белка (глава 18), что вызывает увеличение внутриклеточной концентрации цАМФ (глава 12), а это, в свою очередь, повышает концентрацию внутриклеточного Ca²⁺. Увеличе­ние внутриклеточной концентрации цАМФ при­водит к рекрутированию дополнительных от­крытых кальциевых каналов. Более того, адреномиметики ускоряют расслабление, потен­цируя эффекты фосфоламбана. Ингибиторы фос-фодиэстеразы (теофиллин и амринон), предотвра­щая метаболизм внутриклеточного цАМФ, действуют аналогично. Дигиталис повышает внут­риклеточную концентрацию кальция, ингибируя мембраносвязанную Ка⁺/К⁺-зависимую АТФ-азу; в результате происходит незначительное увеличе­ние внутриклеточной концентрации Na⁺, что способствует прохождению через механизм транс­мембранного натрий-кальциевого обмена больше­го количества Ca²⁺. Глюкагон, активируя спе­цифические норадренергические рецепторы, увеличивает сократимость за счет повышения уровня внутриклеточного цАМФ.

Высвобождение ацетилхолина, сопряженное со стимуляцией блуждающего нерва, наоборот, снижает сократимость, увеличивая уровень цГМФ и ингибируя аденилатциклазу: эти эффекты опо­средованы ингибирующим G-белком. При ацидозе блокируются медленные кальциевые каналы и, со­ответственно, подавляется сократимость сердца из-за неблагоприятного влияния на внутриклеточ­ную кинетику кальция. Предполагают, что ингаля­ционные анестетики подавляют сократимость, уменьшая поступление Ca²" в клетки во время де­поляризации, изменяя кинетику его высвобожде­ния и поглощения саркоплазматическим рети­кулумом, а также снижая чувствительность сократительных белков к кальцию. По силе воз­действия на кинетику кальция ингаляционные анестетики располагаются в следующем порядке: галотан > энфлюран > изофлюран > закись азота. Механизм прямого угнетающего действия неинга­ляционных анестетиков на сократимость миокар­да до конца не изучен, но предполагают, что он ана­логичен описанному выше.

Иннервация сердца

Парасимпатические волокна иннервируют глав­ным образом предсердия и проводящую систему. Ацетилхолин взаимодействует со специализиро­ванными м-холинорецепторами сердца (M₂), что

Рис. 19-2. Сопряжение возбуждения с сокращением и взаимодействие актина с миозином. А. Деполяризация мем­браны клетки сердечной мышцы позволяет кальцию проходить в клетку и освобождает кальций, накопившийся в сарко-плазматическом ретикулуме. Б. Структура актомиозинового комплекса. В. Кальций связывает тропонин, давая воз­можность актину и миозину взаимодействовать друг с другом. (С изменениями. Из: Katz A. M., Smith V. E. Hosp. pract, 1985; 19: 69. Braunwald E. The Myocardium: Failure and Infarction. HP Publishing, 1974.)

вызывает отрицательный хронотропныи, дромо-тропный и инотропный эффекты. Симпатические волокна распределены в сердце более широко. Преганглионарные симпатические волокна начи­наются в грудных сегментах спинного мозга (T₁-Tj), достигают шейных узлов симпатического ствола (в том числе звездчатого узла), где пере­ключаются на постганглионарные волокна, фор­мирующие сердечные нервы. Высвобождение норадреналина из окончаний симпатических сер­дечных нервов вызывает положительный хроно­тропныи, дромотропный и инотропный эффекты, главным образом путем активации (З_гадреноре-цепторов. Число (3₂-адренорецепторов гораздо меньше, и они находятся в основном в предсерди­ях; их активация увеличивает ЧСС. Стимуляция ссгадренорецепторов вызывает положительный инотропный эффект.

Вегетативная иннервация сердца имеет четко выраженное разделение на правую и левую часть: правые симпатические и правый блуждающий нер­вы влияют главным образом на синусовый узел, в то время как левые симпатические и левый блуж­дающий нервы преимущественно воздействуют наАВ-узел. Влияния блуждающего нерва часто проявляются очень быстро и так же быстро разре­шаются. Симпатическое влияние, напротив, обыч­но постепенно нарастает и так же исчезает. Сину­совая аритмия — это циклическое изменение ЧСС, которое зависит от дыхания (ЧСС увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе); данный фе­номен обусловлен циклическими изменениями то­нуса блуждающего нерва.

Сердечный цикл

Сердечный цикл — это череда электрических и ме­ханических явлений (рис. 19-3). Сокращение серд­ца называется систолой, расслабление — диастолой. Диастолическое наполнение желудочков происхо­дит главным образом пассивно, еще до сокращения предсердий. Сокращение предсердий в физиологи­ческих условиях обеспечивает 20-30 % от конечно-диастолического объема желудочков. На кривой давления в предсердии выделяют три волны (рис. 19-3). Волна а обусловлена систолой предсердий. Волна с совпадает с систолой желудочка, считается, что ее вызывает выбухание атриовентрикулярного клапана в предсердие. Волна v, регистрируемая пе­ред открытием атриовентрикулярного клапана, вызвана нарастанием давления в предсердии, обус­ловленным притоком крови из вен. Отрицательная волна х представляет собой снижение давления в промежутке между волнами с и г;. Ее происхожде-

ние связывают с опусканием предсердия в сторону верхушки сердца при сокращении желудочков. При недостаточности правого или левого атриовентри­кулярного клапана волна х с этой стороны сердца исчезает, что приводит к появлению сливной волны Cv. За волной v следует отрицательная волна у, обусловленная падением давления в предсердии при открытии атриовентрикулярного клапана. Зу­бец на кривой давления в аорте называется инцизу-рой и отражает кратковременный обратный поток крови в левый желудочек непосредственно перед закрытием аортального клапана.

Факторы, влияющие