Електрофізіологічні детермінанти аберації - аритмії серця (4)
З описаної вище взаємозв`язку мембранного потенціалу і проведення слід, що на виникнення аберації повинні впливати фактори, що визначають рівень потенціалу в момент приходу поширюється передчасного імпульсу, а також відношення між мембранним потенціалом і Vmax.
Інтервал зчеплення. Зв`язок між ступенем передчасність, інтервалом зчеплення і проведенням вже обговорювалася раніше (див. Рис. 4.5, А і В). За інших рівних умов, чим раніше виникає шлуночковий комплекс і чим коротше інтервал зчеплення, тим вище ймовірність того, що даний передчасний імпульс (комплекс) зіткнеться на шляху свого поширення з неповною реполяризацією тканин. Таким чином, короткі інтервали зчеплення привертають до аберації. Однак занадто ранні передчасні імпульси (комплекси) можуть блокуватися, якщо мембранний потенціал не встигає досягти досить негативного рівня, що забезпечило б розвиток регенеративного відповіді (див. Рис. 4.5, В, відповіді а і б). Варіації аберрантним передчасних передсердних комплексів на рис. 4.5, В і 4.7 багато в чому пояснюються з точки зору ступеня передчасність.
Тривалість попереднього циклу. Зв`язок тривалості попереднього циклу з аберрантним зазвичай не менше очевидна, принаймні в нормальному серце. Тимчасова послідовність і тривалість реполяризації та рефрактерности є функцією частоти стимуляції практично у всіх тканинах серця, за винятком синусового і атріовентрикулярного вузлів [25, 145, 170, 184]. Зменшення тривалості циклу скорочує час реполяризації. Збільшення тривалості циклу призводить до протилежного ефекту. Отже, чим триваліше попередній цикл, тим більше тривалість потенціалу дії основного збудження і вище ймовірність того, що імпульс (комплекс) з даної передчасністю зустріне на своєму шляху не повністю реполярізованние волокна і його проведення виявиться аномальним.
На рис. 4.10, А показано вплив тривалості циклу на тривалість потенціалу дії нормальних перехідних волокон Пуркіньє, а також зв`язок між тривалістю попереднього циклу, тривалістю потенціалу дії і мембранним потенціалом, з яким зустрічається гіпотетичний імпульс (комплекс), що поширюється з постійною передчасністю (див. Рис. 4.10 , Б). З одного боку, при найбільш тривалому циклі (2000 мс) тривалість потенціалу дії настільки велика, що передчасний стимул припадає на той момент часу, коли рівень мембранного потенціалу ще занадто низький, щоб обумовити поширення відповіді, тому проведення не здійснюється. З іншого боку, тривалість потенціалу дії при найбільш короткому циклі (200 мс) настільки мала, що передчасний відповідь виникає безпосередньо перед повною реполяризацією або відразу ж після неї і тому проводиться нормально. При проміжної тривалості циклу (400-630 мс) тривалість потенціалу дії така, що передчасний відповідь характеризується зменшенням амплітуди і Vmax, а значить, і порушенням проведення. Таким чином, тривалі попередні цикли привертають до аберації передчасних комплексів. І навпаки, короткі попередні цикли сприяють зменшенню аберації.
Мал. 4.10. Реєстрація трансмембранних потенціалів в нормальному волокні Пуркіньє серця собаки показує зв`язок між тривалістю циклу (ДЦ), тривалістю потенціалу дії (ДПД) та рівнем мембранного потенціалу, при якому гіпотетична екстрасистола виникає з фіксованою передчасністю.
А - вплив різкого підвищення частоти збудження (зменшення ДЦ з 2000 до 200 мс) на характеристики потенціалу дії, включаючи ДПД. ДЦ, з якої стимулюється препарат, і ДПД, яка визначається як час, необхідний для реполяризації на рівні - 60 мВ, вказані в мілісекундах. Відзначається поступове зменшення ДПД при підвищенні частоти стимуляції. Б - нормальна зв`язок між попередньою ДЦ і мембранним потенціалом в момент передчасного збудження. Репрезентативний потенціал дії показаний для кожної частоти, Для зручності порівняння ДПД моменти початку наростання потенціалів зроблені рівними. Вертикальна лінія допомагає визначити рівень мембранного потенціалу в момент виникнення екстравозбужденія з постійним інтервалом зчеплення в 190 мс. Мітки часу відкладені з інтервалом в 50 мс. Калібрування потенціалу і часу вказана в нижньому правому куті. Обговорення в тексті [21].
Мал. 4.11. ЕКГ-прояви внутрішньоклітинної активності при передчасному порушення.
Фрагмент 1: трансмембранні потенціали, зареєстровані одночасно в двох точках волокна Пуркіньє (запис А), і ритмограма серця чоловіка 42 років з передсердної ектопією високого ступеня і аберрантним, характерною для короткого циклу при блокаді правої ніжки пучка Гіса (запис Б), наочно показують нормальну зв`язок між величиною інтервалу зчеплення, тривалістю попереднього циклу і проведенням дочасних збуджень. Інтервали між збудженнями вказані в мілісекундах. Калібрування потенціалу і часу дана внизу праворуч на кожному фрагменті. А - вплив передчасної стимуляції на характеристики потенціалу дії волокна Пуркіньє аналогічно впливу тривалості циклу на форму QRS надшлуночкових передчасних збуджень на записи Б. Фрагмент II: на схематично представленої поверхневої ЕКГ передсердні екстрасистоли (четверте збудження на нижніх кривих А і Б), по-видимому, виявляють альтерацию звичайного зв`язку між формою QRS, інтервалом зчеплення і тривалістю попереднього циклу. Незважаючи на ідентичність зчеплення і попередніх інтервалів R-R, екстрасистола на записи А починається до завершення реполяризації і її проведення аберрантним, тоді як екстрасистола на записи Б виникає після закінчення реполяризації і проводиться нормально. На верхній кривої трансмембранні потенціали зареєстровані в зразку ураженої папиллярной м`язи людини, де аналогічний феномен спостерігається внаслідок спонтанної альтерації тривалості потенціалу дії в основних порушеннях. У таких випадках тільки визначення альтерації тривалості інтервалу Q-T (якщо така є) на ЕКГ дозволяє зрозуміти природу електрофізіологічних механізмів цієї аберрантним, Обговорення в тексті.
На рис. 4.11,1 реєстрація трансмембранного потенціалу (фрагмент А) показує взаємовідношення тривалості циклу і форми передчасних комплексів QRS (Фрагмент Б). Пригнічення потенціалу дії і проведення передчасного відповіді, ініційованого при тривалості циклу 260 мс у порівнянні з аналогічними параметрами при циклі в 190 мс (фрагмент А), обумовлено більшою тривалістю попереднього циклу, точно так же, як і велика аберантних форми комплексів QRS, ініційованих при тривалості циклу 500 мс, в порівнянні з аберрантним QRS при циклі в 420-460 мс (фрагмент Б). На рис. 4.11, IA показано також, наскільки передчасні відповіді, ідентичні по інтервалу зчеплення, можуть відрізнятися за амплітудою, Vmax і проведення з огляду на відмінності в тривалості попереднього циклу. Порівняйте, наприклад, перший і третій передчасні відповіді, що мають однаковий інтервал зчеплення 260 мс. Зменшення амплітуди і Vmax, а також аномалії проведення першого відповіді пов`язані з більшою тривалістю попереднього циклу. Аналогічним чином пояснюються відмінності форми QRS двох комплексів, які прямують з інтервалом зчеплення в 500 мс (Б). Представлена запис дозволяє також зрозуміти, як відмінності в тривалості попереднього циклу призводять до того, що навіть дуже ранні передчасні порушення проводяться більш нормально, ніж збудження з довшими інтервалами зчеплення.
Однак спостерігаються і виключення з описаного вище правила [179, 180], особливо у випадках захворювання серця і при впливі деякими лікарськими препаратами, включаючи стандартні антиаритмики. Частково це може бути обумовлено ослабленням залежності тривалості потенціалу дії і рефрактерности від тривалості циклу, що спостерігалося in vitro в ішемізованих тканинах тварин [74, 75] і в міокарді людини [21, 87], а також в клінічних умовах [161, 180]. Додаткове вплив може чинити спонтанна варіабельність тривалості потенціалу дії при постійній тривалості циклу, яка також спостерігається в міокарді людини. На рис. 4.11,11 схематично представлені дві передсердні екстрасистоли. Незважаючи на ідентичне зчеплення і однакові попередні інтервали R-R, ці два комплексу помітно відрізняються: один з них (фрагмент А) є аберрантним, інший (фрагмент Б) - нормальним QRS. Трансмембранні потенціали волокон шлуночкового міокарда людини, зазначені над кожним фрагментом ЕКГ для пояснення змін з точки зору відмінностей в тривалості попередніх циклів, обумовлені спонтанним зміною тривалості потенціалу дії.
Мембранний потенціал, тривалість потенціалу дії і рефрактерність. Ряд фізіологічних факторів та медикаментозних препаратів, що впливають на серце, впливає (зазвичай знижує) на діастолічний потенціал або прямо, або опосередковано, через автоматичні клітини, змінюючи спонтанну діастолічну деполяризацію [25, 29, 30, 32, 33, 38-47]. Ішемія [74, 75, 93] і захворювання серця [76, 87, 91, 92] також можуть зменшувати діастолічний потенціал.
Як показують отримані дані, рівень мембранного потенціалу здатний впливати на тривалість реполяризації та рефрактерности. Це видно на рис. 4.7 і 4.14, де потенціали дії, що виникають при низьких рівнях мембранного потенціалу, характеризуються скороченням ранніх стадій реполяризації (фаза 2 і початок фази 3). Кінцевий період фази 3, з іншого боку, щодо пролонгований. Це позначиться на проведенні дочасних імпульсів принаймні двояко. Слід очікувати, що скорочення фази 2 і початку фази 3 зменшить число повністю блокуються передчасних імпульсів. Збільшення термінального періоду фази 3 підвищить ймовірність того, що будь-якої з передчасних відповідей зустріне на шляху свого поширення в повному обсязі реполярізованние волокна. І те й інше в цілому призводить до підвищеної аберрантним короткого циклу. Збільшення фази 3 буде частково сприяти розвитку аберрантним при більш тривалих, ніж в нормі, інтервалах зчеплення.
Як зазначалося раніше, можливі й інші способи впливу рівня мембранного потенціалу на рефрактерность і проведення, крім розглянутої зв`язку між ступенем передчасність порушення і схильністю до порушень проведення і аберації. Одним з таких механізмів є розвиток автоматизму і повільного проведення в клітинах з низьким потенціалом. Крім того, можливе збільшення рефрактерного періоду до значень, що перевищують тривалість потенціалу дії, а також зміни нормальної залежності тривалості потенціалу дії від тривалості циклу. Ці механізми слід враховувати при захворюванні серця, так як в нормі низький діастолічний потенціал спостерігається тільки в вузлових клітинах і, можливо також, в клітинах стулок АВ-клапанів і гирла коронарного синуса.
Зміни в уражених тканинах серця. Ішемія [30, 74, 75, 93, 187] та інші патологічні стани [73-92], викликані експериментально [186] або виникли спонтанно [36], по-видимому, істотно впливають на тимчасові характеристики реполяризації і рефрактерности як прямо, так і за допомогою зниження діастолічного потенціалу. За винятком ранніх стадій ішемії, коли час реполяризації скорочується, ці стани, як правило, супроводжуються збільшенням тривалості реполяризації і рефрактерності. . .
Спостережувані зміни частково відповідають наведеним вище даними про те, що в міокардіальних препаратах, отриманих у тварин після експериментального інфаркту, а також у людини з захворюванням серця, міститься велика кількість частково деполяризованого клітин, багато з яких виявляють ознаки повільного відповіді. Більш того, такого роду зміни реполяризації і рефрактерности відзначаються і в деяких нормально поляризованих волокнах подібних препаратів [74, 83, 84, 87]. Ступінь таких змін в нормально поляризованих клітинах неясна. Але з огляду на абсолютне переважання нормально поляризованих клітин навіть в ураженому серце, потенційне підвищення частоти і видозміни аберації у хворих із захворюванням серця можуть бути значними.
Тривалість реполяризації. На рис. 4.7 показана реєстрація активності в 5 глибоких інтрамуральних клітинах папиллярной м`язи хворого з аберацією коротким циклом блокади правої ніжки пучка Гіса і аберацією типу блоку лівої ніжки при ревматичному ураженні серця, ускладненому передсердній та шлуночковій ектопією. На відміну від нормального серця тут спостерігається значна локальна варіабельність характеристик як діастолічного потенціалу, так і потенціалу дії, включаючи Vшах і тривалість періодів реполяризації, а також місцева блокада високого ступеня. Зокрема, відзначається виражене збільшення термінальної частини фази 3 у частково деполяризованого волокнах. Аналогічні ознаки показані на рис. 4.14. Збільшення тривалості реполяризації може бути ще більш вираженим при ранній постдеполярізаціі типу осциляторних активності [12-15, 70-72] - іноді відзначається її зростання до декількох секунд [74, 83, 84, 87]. На рис. 4.4, II представлена реєстрація в клітці шлуночкового міокарда людини.
Постреполярізаціонная рефрактерность і зміна реактивності. У частково деполяризованого і нормально поляризованих волокнах інфарктного шлуночка серця собаки [74, 75, 138, 185, 187] і уражених шлуночків людини [21, 36, 80, 82-84, 87] також можуть спостерігатися постреполярізаціонная рефрактерность і зміни реактивності міокарда, аналогічні показаним на рис. 4.3, Б (крива для клітини б).
На рис. 4.6,111 показана постреполярізаціонная рефрактерность в незначно деполяризованого волокні шлуночкового міокарда людини (потенціал спокою -70 мВ). Зверніть увагу, що стимуляція безпосередньо перед закінченням реполяризації призводить до пригнічення відповіді навіть при практично повне повернення мембранного потенціалу до рівня потенціалу спокою (рис. 4.6, IIIA). На рис. 4.6,1НБ другий і набагато більш пізній відповідь, ініційований після завершення реполяризації, виявляє значне зниження амплітуди і Vmax в той момент, коли досягнуто повне відновлення. Ще більш вражаючі подібні зміни в постекстрасістоліческіх возбуждениях на рис. 4.12, де інтервал між передчасним і постекстрасістоліческім возбуждениями досить великий (близько 570- 580 мс). Той факт, що досліджувана клітина деполяризуется лише дуже незначно (-78 мВ), означає, що постреполярізаціонная рефрактерность не обмежується клітинами з низьким потенціалом і повільним відповіддю. Мембранні механізми, що передують цьому явищу в нормально поляризованих клітинах, ще не ізвестни- однак, як вважають, даний феномен відображає (принаймні частково) затримку відновлення каналів для вхідного Na + після їх інактивації, викликаної деполяризацией.
Вплив змін реактивності ще складніше, оскільки воно пов`язане зі зміщенням кривої вниз і вправо при середніх рівнях потенціалу і вгору і вліво - при низьких його рівнях (див. Рис. 4.3, Б). Зсув кривої вправо призводить до виникнення повільно проводяться (аберантних) відповідей при більш негативних рівнях потенціалу і, отже, в більш пізню фазу циклу, ніж в нормі. З іншого боку, зміщення вліво при менших величинах потенціалу повинно підвищити число аберацій на самому початку періоду відновлення, оскільки полегшується генерування повільно проводяться відповідей при рівнях потенціалу, в нормі є занадто низькими для підтримки якої б то не було активності.
Мал. 4.12. Трансмембранні потенціали в папиллярной м`язі або в перехідних волокнах Пуркіньє, зареєстровані в зразку міокарда хворого з хронічною ревматичної хворобою серця, а також схематична поверхнева ЕКГ.
Не поширюються передчасні відповіді обумовлюють аберації проведення постектопіческого збудження навіть при відсутності змін тривалості основного серцевого циклу. Препарат регулярно стимулювався з інтервалом в 100 мс (60 уд / хв). Фрагменти А-В: основне порушення переривається у всіх трьох випадках раннім передчасним відповіддю (а, бив). Передчасний відповідь «а» виникає досить пізно і не викликає поширення екстравозбужденія, що електрокардіографічно проявляється типовою аберрантним короткого циклу. З іншого боку, передчасний імпульс «в» виникає Настільки рано, що в результаті спостерігається лише невеликий, не поширюються, локальний (прихований) відповідь. Те ж, ймовірно, справедливо для відповіді «б». Зверніть увагу: постекстрасістоліческіе збудження 1, 2 і 3 дають виражене зниження амплітуди і Утаі в порівнянні з іншими основними возбуждениями, що обумовлює аберантних. У разі постекстрасістоліческого збудження 3 аберація буде спостерігатися як виникає під час відсутності відчутних змін тривалості циклу, оскільки попередній поширює локальний відповідь «в» електрокардіографічно не виявив. Збудження 1, 2 і 3 також характеризуються вариабельной альтерацією під час реполяризації, що визначається по змінах постектопіческого зубця Т. Істотні зміни амплітуди і Vmax не виявляються поза першого постекстрасістоліческого збудження. Зміни ж в реполяризації зберігаються протягом декількох збуджень. Відмітки часу дані з інтервалом 50 мс. Калібрування потенціалу і часу відображається справа вгорі. Обговорення в тексті [21].
Мал. 4.13. Трансмембранні потенціали нормально поляризованої клітини міокарда, зареєстровані в зразку вільної стінки лівого шлуночка хворого з шлуночкової аневризмою.
Показано зміну залежності тривалості потенціалу дії (ДПД) від тривалості циклу (ДЦ), а також необхідність більшого часу для досягнення нового стабільного значення тривалості після зміни частоти стимуляції. Фрагмент I: вплив різкого підвищення частоти стимуляції. А - при стимуляції з ДЦ 2000 мс (30 уд / хв). Б-Г - безперервна реєстрація активності до і після різкого підвищення частоти стимуляції до 300 уд / хв (ДЦ = 200 мс). Артефакти стимуляції відзначені точками. Спочатку повне порушення спостерігається при кожному другому стимулі, за винятком одного локального відповіді (перша стрілка, запис Б). Стрілки в кінці запису Б, на початку і в кінці запису В, а також на початку запису Г вказують моменти репрезентативно неефективною стимуляції. Зменшення ДПД, необхідне для виникнення відповіді 1: 1, спостерігається лише через 15 з після підвищення частоти (кінець запису Г). Відзначається початкове чергування амплітуд відповідей внаслідок відмінностей у величині мембранного потенціалу при порушенні. Така варіабельність зберігається до тих пір, поки ДПД не зменшиться в достатній мірі, що забезпечить виникнення наступних порушень при тому ж рівні потенціалу (запис Д). Досягнення нового стабільного стану вимагає додатково 30 с, в цілому складаючи 45 с (190 збуджень). Відзначається також більш виражене уповільнення фази наростання потенціалу дії (Vmах) при ДЦ 200 мс в порівнянні з нормальним міокардом шлуночка собаки (див. Рис. 4.10). Фрагмент II: вплив подальшого зниження частоти стимуляції знову до 30 уд / хв (ЛЦ = 2000 мс). Запис А отримана незабаром після запису Д на фрагменті I- вона показує стабільні потенціали дії при ДЦ 200 мс, а також перше збудження після зниження частоти стимуляції. Записи А і Б є непреривнимі- записи В, Г і Д отримані відповідно через 48, 106 і 206 с після зниження частоти. При порівнянні з записом А на фрагменті I видно, що форма потенціалів дії повертається до контрольної лише через 206 с після зниження частоти стимуляції (103 порушення). Калібрування потенціалу і часу відображається справа вгорі і внизу. Відмітки часу дані з інтервалом 50 мс. Обговорення в тексті.
