Перша фаза шлуночкової аритмії - аритмії серця (5)
оклюзійна аритмія
Шлуночкова аритмія, що розвивається протягом декількох хвилин після повної оклюзії ЛПНКА (рання аритмическая фаза), мабуть, залежить головним чином від безпосереднього впливу ішемії на клітини робочого міокарда [11]. Клітини міокарда шлуночків повністю залежать від коронарного кровотоку в відношенні їх адекватного постачання поживними речовинами і кіслородом- тому оклюзія коронарної артерії має виражену безпосередній вплив на електрофізіологію, метаболізм і структурну цілісність порушених міокардіальних клітин. Етіологічні чинники, які беруть участь у зміні електрофізіологічних властивостей раптово ішемізованих міокардіальних клітин, включають гіпоксію, ацидоз, підвищення позаклітинного рівня іонів калію і внутрішньоклітинного рівня іонів кальцію, виснаження внутрішньоклітинних запасів енергії і вивільнення катехоламінів і різних медіаторів. До електрофізіологічних наслідків різних викликаних ішемією впливів на міокардіальні клітини відносяться втрата мембранного потенціалу спокою, зміни рефрактерності і збудливості, а також уповільнення проведення з можливим включенням різних механізмів автоматичної ініціації імпульсів. Електрофізіологічні аномалії в клітинах в кінцевому підсумку призводять до розвитку ектопічної активності шлуночків або шлуночкової тахікардії, яка завершується фібриляцією.
Відразу після оклюзії коронарної артерії ішемія міокарда шлуночків викликає підвищення позаклітинної концентрації іонів калію [12]. Таке підвищення рівня К + в міжклітинному просторі може знизити мембранний потенціал спокою, що інактивує швидкий вхідний збудливий натрієвий струм [13]. Залежно від ступеня зниження потенціалу спокою деякі міокардіальні клітини виявляють пригнічення швидких входять струмів, тоді як інші - тільки потенціали дії по типу повільного відповіді, в результаті чого в ішемічної зоні спостерігаються вариабельная затримка і уповільнення активації міокарда. Hill і Genes [12] за допомогою калійчувствітельних електродів досліджували зв`язок між підвищенням позаклітинної концентрації калію в ішемічної зоні відразу ж після оклюзії ЛПНКА в интактном серце свині in situ і характером активації міокарда (рис. 6.2). Автори знайшли, що зміни активації міокарда в перші хвилини гострої ішемії цілком гетерогенних, а в шлуночку вони розвиваються практично паралельно підвищенню позаклітинного К +. Складна картина уповільнення внутрішньосерцевої проведення в зоні гострої ішемії міокарда собаки спостерігалася також Hamamoto і співавт. [14, 15]. Дослідники відзначають, що гострі ефекти ішемії, викликаної окклюзией коронарної артерії, дуже варіабельні, і час проведення змінюється в залежності від напрямку поширення імпульсів до епікарда або до ендокардит [14]. Більш того, їм вдалося продемонструвати нерівність періодів часу антероградного і ретроградного проведення як в епікардіальние, так і в ендокардіальний зонах ішемії [15]. На підставі цих спостережень автори вважають, що неоднорідний розподіл аномалій часу проведення на різних ділянках ішемічного міокарда може створити умови для циркуляторного передчасного збудження шлуночків.
Мал. 6.2. Тимчасові зміни позаклітинної активності К + (АК +) в товщі міокарда, зареєстровані після гострої оклюзії лівої передньої низхідної коронарної артерії в нульовий час. На схематично представленої передньої поверхні серця показані розташування електродів (точка і номер), місце оклюзії (риска) і кордони розвивається ціаноз (пунктирна лінія). Електрод 1 знаходиться в центрі зони ішемії (ЗІ), електрод 2 - в 5 мм від зовнішньої межі зони ішемії (ГЗІ), а електрод 3-в неішемічної зоні (НЗ). Момент реперфузии (РП) при усуненні оклюзії вказано стрілкою. За вертикальної осі відкладена як вимірюється величина АК +, так і розрахована концентраціях К + [12].
Для з`ясування клітинного механізму (ів) шлуночкової тахіаритмії в перші 10 хв повної оклюзії коронарної артерії Downar і співавт. [13] реєстрували субепікардіально трансмембранні потенціали в ішемічної зоні після повної оклюзії ЛПНКА интактного серця свині. У перші 5 хв гостра ішемія скорочувала тривалість потенціалу дії, знижувала мембранний потенціал спокою, амплітуду потенціалу дії і швидкість наростання в фазу 0 [13]. При тривалості оклюзії від 5 до 10 хв спостерігалося додаткове зменшення потенціалу спокою, а між електричною стимуляцією і відповіддю ішемічних міокардіальних клітин виникали великі затримки (100 мс) (рис. 6.3). Більш того, перш ніж розвивалася повна невозбудімості цих клітин (10-12 хв після оклюзії), альтерація амплітуди потенціалу дії прогресувала аж до встановлення відповідей 2: 1. Подібні локальні зміни електричного відповіді відображають явище постреполярізаціонной рефрактерности, вказуючи на збільшення ефективного рефрактерного періоду, часто перевищує тривалість основного циклу стимуляції [13]. Ці локальні зміни клітинної електрофізіології збігаються з появою шлуночкових аритмій. Подібні зміни (затримки проведення, наявність гетерогенної місцевої реактивності клітин при варіабельний збільшенні рефрактерности в зоні ішемії) дозволяють припустити, що
Мал. 6.3. Трансмембранні потенціали дії, зареєстровані в субепікарде лівого шлуночка серця свині in situ до і після оклюзії проксимальної частини лівої передньої низхідної коронарної артерії [13].
ранні порушення ритму обумовлені механізмом циркуляції збудження [13, 31].
Fujimoto і співавт. [16] вважають, що чим швидше відбувається уповільнення проведення в зоні гостро ішемізованого міокарда, тим вище частота спонтанного виникнення фібриляції шлуночків в перші 30 хв повної оклюзії коронарної артерії. Автори вважають також, що величина затримки проведення і швидкість її зміни в зоні гострої ішемії може використовуватися в якості надійного електрофізіологічного покажчика наявності (або відсутності) можливості розвитку ранньої ішемічної фібриляції шлуночків [16].
Зв`язок більш повного та швидкого зменшення кровотоку з частотою розвитку шлуночкової фібриляції в ранній постокклюзіонний період досліджувалася Meesmann [17]. Автор вважає, що чим інтенсивніше ішемія в даній області міокарда (т. Е. Відсутність колатерального кровотоку), тим вище частота фібриляції шлуночків [17]. Це змушує припустити, що при більш інтенсивної ішемії електрофізіологічні властивості швидше стають аномальними, обумовлюючи тим самим більш високу ймовірність ранньої фібриляції шлуночків після оклюзії [16]. З цим припущенням узгоджуються ранні знахідки Harris [9], який показав, що при поступової (двоступеневої) оклюзії ЛПНКА частота шлуночкової фібриляції менше, ніж при раптової оклюзії тієї ж артерії.
Зв`язок повільного проведення і односпрямованого блоку з виникненням циркуляторной шлуночкової аритмії в перші хвилини після оклюзії коронарної артерії була продемонстрована Janse і співавт. [18, 19]. Цим дослідникам при одночасній реєстрації активності в 60 точках ішемічних і неішемічної зон вдалося визначити напрямок і послідовність поширення збудження під час передчасної шлуночків. Вони показали, що серцевий імпульс блокується в центрі ішемічної зони, а два розділених хвильових фронту огинають ділянку блоку і підходять до нього ретроградно, щоб знову порушити зону початкового блоку (рис. 6.4). Ця подія збігається з виникненням передчасної шлуночків і подальшим розвитком тахікардії [19]. Більш того, в цій роботі також повідомлялося, що при переході шлуночкової тахікардії у фібриляцію відзначається наявність множинних хвильових фронтів, які стикаються один з одним і ініціюють мікроциркуляцію збудження [18, 19]. У цих дослідженнях було встановлено, що спостерігалася в перші хвилини після оклюзії коронарної артерії шлуночковатахікардія в більшості випадків пов`язана з макроциркуляції збудження (замкнутий шлях близько 2 см в діаметрі), а фібриляція шлуночків, яка може розвинутися пізніше, виникає внаслідок утворення безлічі більш дрібних, мікроциркуляторних шляхів (приблизно 0,5 см в діаметрі або менше) [18, 19].
Однак не можна виключати і можливе існування будь-якого спонтанного механізму, що викликає желудочковую аритмію в ранній постокклюзіонний період. Наприклад, вона може бути викликана деполярізуется струмом пошкодження, що виникають між ішемічної і нормальної зонами [18]. При наявності відмінностей в тривалості потенціалу дії в сусідніх областях струм тече від ділянки з найбільшою тривалістю потенціалу дії до ділянки з більш коротким потенціалом. Якщо такий Деполяризуючий ток має досить високу інтенсивність, він може викликати порогову деполяризацию сусідніх клітин з більш коротким потенціалом дії, що зумовить їх ектопічну активність [20]. Виникнення пейсмекероподобной активності при проходженні імпульсів деполяризующего струму було чітко продемонстровано як в клітинах шлуночкового міокарда [20], так і в волокнах Пуркіньє [21]. Katzung [22] називає це явище «автоматизмом, викликаним деполяризацией», a Cranefield [21] використовує термін «автоматизм, обумовлений ранній постдеполярізаціі».
Мал. 6.4. Активація міокарда при спонтанно виникає шлуночкової тахікардії, що переходить в фібриляцію шлуночків через 4 хв після оклюзії лівої передньої низхідної коронарної артерії в ізольованому серці свині.
Розташування електродів показано на верхньому фрагменті праворуч, де кожна точка вказує кінцеве положення окремого електрода. У цих 60 точках здійснювалася одночасна позаклітинна електрографія. Реєстрація проводилася з періодом в 2 с, протягом якого сигнали оцифровувати і накопичувалися в пам`яті комп`ютера. Пунктирною лінією відзначена електрофізіологічних межа зони, т. Е. Зона, де потенціали TQ-сегмента нормально поширюються збуджень стають негативними. При перших двох ектопічних возбуждениях (не показано) найраніша активність була зареєстрована в нормальному міокарді поблизу кордону. На фрагментах А і Б представлені третє і четверте ектопічні порушення: нульовий час (t = 0) вибрано проізвольно- линии ізохронними поділяють області, активовані протягом однакового часу (20 мс). Заштрихована ділянка - області з блоком проведення. Стрілки вказують загальний напрямок поширення возбужденія- Т-образним символом відзначений ділянку блоку. На фрагменті А найраніша активність спостерігається в нормальному міокарді прикордонної зони-хвиля збудження блокується в центрі ішемічної зони, проте два хвильових фронту обходять зону блоку і проникають в неї ретроградно, повторно збуджуючи місце вихідної активації (на фрагменті Б) через 140 мс. Б - знову відзначаються два напівкруглих фронту хвиль, але оскільки 2-секундний період реєстрації тут закінчується, подальший розвиток аритмії залишається невідомим. Через 1 с (вже при фібриляції) були підучити карти В, Г і Д. Потім спостерігалися численні сплески хвиль, які зливаються і стикаються один з одним, а також їх микроциркуляторное рух-у верхній частині області розташування електродів циркуляція хвильового фронту по замкнутому шляху в формі вісімки відзначена в період між 80 і 2 Юмі (на фрагментах в, Г і Д) [19].
Обидва визначення означають лише те, що якщо природний хід реполяризації переривається подачею деполяризующего струму, то пейсмекероподобная активність виникає впродовж всього періоду дії деполяризующего струму. Більш того, Katzung і співавт. [23] показали, що в препаратах папиллярной м`язи морської свинки (in vitro) струм, поточний між клітинами, деполярізованнимі 145 мМ K +, і нормальними клітинами, поміщеними в розчин з 4 мМ К+, здатний викликати короткочасну спонтанну активність нормальних клітин при рівні мембранного потенціалу від -70 до -50 мВ, особливо в присутності адреналіну. Можливий механізм виникнення подібної ( «спонтанної») активності при проходженні струму пошкодження може бути представлений таким чином: «мембранний потенціал клітин в розчині з 145 мМ К+ дорівнює або близький нулю, а мембранний потенціал клітин в нормальному розчині з 4 мМ К+ становить приблизно-80 МВ- такий градієнт потенціалу зумовить протікання деполяризующего (пошкоджуючого) струму з внутрішньоклітинного простору деполяризованого клітин до нормальних клітин [23]. Janse і співавт. [18] вважають цей Деполяризуючий ток відповідальним за виникнення принаймні декількох збуджень на початку шлуночкової тахікардії та фібриляції шлуночків в интактном серце собаки і свині відразу ж після оклюзії коронарної артерії. Визначаючи щільність струму ушкодження, автори оцінили її приблизно в 2 мкА / мм3 в місці генерування струму (джерело струму) і 5 мкА / мм3 - в місці його зникнення (стік). Цікаво відзначити, що передчасне збудження шлуночків спостерігалося там, де струм ушкодження був максимальним, причому найбільша активність завжди виникала в нормальній зоні, що безпосередньо прилягає до ішемічної. Такий автоматизм, викликаний деполяризацією, може розвиватися в нормальних міокардіальних волокнах шлуночків і (або) волокнах Пуркіньє на всьому протязі їх контакту із зоною гострої ішемії, здатної створювати Деполяризуючий (ушкоджує) струм, інтенсивність якого достатня для переміщення потенціалу нормальних клітин в межах рівнів, що забезпечують їх «спонтанну» активність [22, 25].
Крім того, автоматизм, викликаний деполяризацією (або ранньої постдеполярізаціі), спостерігається при ацидозі внаслідок підвищення тиску СО2 [26, 27] (рис. 6.5). Ішемія міокарда, викликана окклюзией коронарної артерії, знижує як позаклітинний, так і внутрішньоклітинний рН в уражених кардіоміоцитах [28, 29]. Найімовірніше, це обумовлено підвищенням парціального тиску CO2 і (або) накопиченням кислих метаболітів. Coraboeuf і співавт. [26, 27] показали на ізольованих волокнах Пуркіньє, що підвищення парціального тиску СО2 в газовій суміші для розчину Тироде з 3 до 20% супроводжується зниженням рН з 7,4 до 6,6. Такий ацидоз уповільнює процес реполяризації (виникнення «горбів»), що часто супроводжується запуском пейсмекероподобной активності за допомогою механізму, який за своєю дією аналогічний деполярізуется (шкідлива) току, описаного як в ізольованих кардіоміоцитах шлуночків [20, 22, 23], так і в волокнах Пуркіньє [21]. Однак поки неясно, чи може ацидоз викликати таку
Мал. 6.5. Вплив збагаченої газової суміші (20 % СО2 і 80% O2) на активність волокон Пуркіньє в серце собаки.
При оксигенації такою сумішшю рН розчину Тироде знижується з 7,4 до 6,6. А- момент початку перфузії кислим розчином вказано вертикальної стрелкой- в даному прикладі волокно деполяризуется і його спонтанний ритм сповільнюється, але зміни форми потенціалу дії і повторне порушення не виникають. Б - спостерігаються викликані ацидозом зміни потенціалу дії і повторне возбужденіе- волокно знаходиться в кислому розчині 2 хв (фрагмент 1), 6 хв (2), 7 хв (3) і 8,5 хв (4). В - накладення нормального потенціалу дії (1), зміненого ( «горб») потенціалу дії (2) і повторного порушення (3). Калібрування по вертикалі - 100 мВ для А, Б і В, по горизонталі - 10с (А), 1 с (Б) і 400 мс (В) [27].
«Спонтанну» активність в клітинах робочого міокарда шлуночків і здатний подібний механізм, який втягує клітини шлуночкового міокарда і (або) волокна Пуркіньє, грати будь-яку роль в розвитку ранніх постокклюзіонних порушень ритму шлуночків в интактном серце. Більш того, невідома і роль механізму триггерного автоматизму у генезі подібної аритмії [32, 33]. Дія такого механізму цілком можливо, так як триггерная активність, мабуть, пов`язана з підвищенням внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію як в волокнах Пуркіньє [34], так і в клітинах робочого міокарда [35, 36]. Одним з основних наслідків ішемії міокарда та гіпоксії є пригнічення окисного метаболізму і виснаження енергетичних запасів в кардіоміоцитах, що призводить, поряд з іншими змінами, до акумуляції іонів кальцію усередині клітин [37]. Це в свою чергу може викликати появу осциляторних постдеполярізацій, і виникне триггерная активність [34-36]. Однак докази участі такого аритмогенного механізму в ранній постокклюзіонний період поки відсутні. Нещодавно Clusin і співавт. [71] висловили припущення, що перевантаження клітин кальцієм може викликати колебательную електричну і механічну активність, аналогічну реєструється в фибриллирующего серце. Згідно їхньою гіпотезою, в розвитку ішемічної фібриляції шлуночків певну участь приймає кальційзалежних іонний струм. Важливо також відзначити, що підвищений рівень кальцію всередині клітин може викликати збільшення міоплазматіческого опору поширенню імпульсу і, отже, зниження швидкості його проведення з подальшим блокуванням різного ступеня, обумовленим клітинної дисоціацією [37]. Як вже обговорювалося, такі електрофізіологічні зміни, пов`язані з підвищенням внутрішньоклітинної концентрації кальцію, призводять до розвитку циркуляторної ектопічної активності.
Зв`язок з клінічними явищами
Одним з найважливіших результатів спостережень експериментальної оклюзії коронарної артерії у собак є встановлення існування зв`язку між безперервної електричною активністю в ішемічному міокарді, яка зареєстрована при біполярної позаклітинної електрографія [38] (рис. 6.6) або композитної електрографія [39], і виникненням шлуночкової
Мал. 6.6. Безпосередній вплив оклюзії коронарної артерії на ЕГ-які прояви активності епікарду у собаки при біполярної реєстрації. Ліворуч і праворуч представлені біполярні ЕГ, отримані в 7 різних областях (перші 7 кривих) і ЕКГ у II відведенні (нижня крива). Перші 5 ЕГ отримані в області, що стала ішемічної після оклюзії лівої передньої низхідної коронарної артерії (ЛПНКА), а 6-а і 7-а ЕГ - в нормальному міокарді. Перші фрагменти зліва - запис, зроблений до оклюзії коронарної артерії (контроль). На всіх електрограми активність має вигляд коротких високоамплітудних зубців. Праворуч від контрольної записи - криві, отримані через I, 2, 3 і 3,16 хв після повної оклюзії ЛПНКА у її заснування. Видно поступове зменшення амплітуди і збільшення тривалості зубців на ЕГ, отриманих в зоні ішемії, і відсутність ЕГ-змін в неішемічної областях. Зміни сегмента ST на ЕКГ починають спостерігатися з 3-й хвилини. Активність в зоні ішемії через 3 хв 10 с реєструється з великим посиленням. Дискретні зубці електричної активності тепер не видно. На 4 верхніх ЕГ активність стає фрагментарной- непреривная електрична активність очевидна. Це супроводжується виникненням передчасної шлуночків [38].
аритмії. Хоча така електрична активність в желудочковом міокарді людини не може бути зареєстрована в перші кілька хвилин гострої ішемії, що викликає желудочковую аритмію, подібна активність зареєстрована в зоні хронічної ішемії при старих інфарктах міокарду і аневризмах (див. Нижче). Це дозволяє припустити, що така аномальна електрична активність, яка веде до порушень ритму, може виникати в ішемічному міокарді шлуночків людини відразу після початку гострого нападу. В даний час найбільш переважним поясненням безперервної електричної активності є наявність циркуляції возбужденія- ця гіпотеза ґрунтується на наступному: безперервна низкоамплитудная фрагментарна активність викликається уповільненням проведення імпульсів по одному або декільком замкнутим шляхах в ішемічному міокарді, ймовірно, внаслідок того, що м`язові клітини втрачають мембранний потенціал спокою і генерують повільно проводяться потенціали дії. Якщо це відбувається, безперервна електрична активність реєструється протягом всієї діастоли. Індукція подібної безперервної активності зазвичай супроводжується появою передчасних шлуночкових комплексів і розвитком тахікардії [38, 39]. Однак, незважаючи на свою привабливість, ця гіпотеза ні в якій мірі не доводить наявності циркуляції в ішемічної зоні. Безперервне проходження низькоамплітудних збуджень при високій частоті деполяризації, що виявляється на позаклітинних електрограми у вигляді безперервної активності, може бути пов`язано з ранньої постдеполярізаціі в ішемічному міокарді, обумовленої струмами пошкодження, або ж з критичної активністю, викликаної підвищенням внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію [40]. Це особливо ймовірно при високому рівні катехоламінів, характерному для перших хвилин оклюзії коронарної артерії [41]. Отже, безперервна електрична активність, яка спостерігається на ЕКГ, може пояснюватися наявністю двох (або більше) механізмів змін електрофізіологічних властивостей клітин.
