Возникновение и распространение сердечного импульса

В норме электрические импульсы в сердце выра­батываются синусовым узлом— группой специа­лизированных клеток, расположенных в стенке правого предсердия впереди от отверстия верхней полой вены. Мембрана этих клеток характеризу­ется повышенной проницаемостью для натрия и,

ТАБЛИЦА 19-1.Потенциал действия кардиомиоцита

Фаза	Название	Событие	Движение ионов
О	Деполяризация	Активация (открытие) быстрых Na^-каналов и снижение проницаемости мембраны для Ю	Na^ поступает в клетку
	Начальная быстрая реполяризация	Инактивация Na'-каналов и преходящее увеличение проницаемости мембраны для К4	К* выходит из клетки
	Плато	Активация медленных Са2+-каналов	Ca2+ поступает в клетку
	Конечная быстрая реполяризация	Инактивация Са2+-каналов и увеличение проницаемости мембраны для K+	K+ выходит из клетки
	Потенциал покоя или	Восстановление исходной проницаемости мемб­раны кардиомиоцитов предсердий и желудочков	К* выходит из клетки
	Диастолическая деполяризация	Медленный ток Na+ и, возможно, Ca2+ внутрь клеток, приводящий к спонтанной деполяризации	Na+ поступает в клетку ? Ca2+ поступает в клетку

возможно, кальция. Медленный ток натрия при­водит к снижению потенциала покоя клеток сину­сового узла (-50— -60 мВ против -80— -90 мВ в кардиомиоцитах желудочков) и имеет три важ­ных следствия: постоянную инактивацию быст­рых натриевых каналов; потенциал действия

с порогом -40 мВ, обусловленный в первую оче­редь движением ионов через медленные кальцие­вые каналы; регулярную спонтанную деполяриза­цию. В диастолу поступление натрия в клетку приводит к тому, что мембрана клетки постепенно становится все менее отрицательной; когда дости-

Рис. 19-1. Потенциалы действия сердца. А. Характеристика потенциалов действия различных отделов сердца. Б. Клетки пейсмекера синусового узла характеризуются отчетливой спонтанной диастолической деполяризацией, в них значи­тельно слабее выражены четкие фазы потенциала действия, в отличие от клеток миокарда предсердия или желудочка. Смотрите табл. 19-1 для объяснения различных фаз потенциала действия. (С изменениями. Из: Ganong W. F. Review of Medical Physiology, 16th ed. Appleton & Lange, 1993.)

гается пороговый потенциал, то открываются кальциевые каналы, уменьшается проницаемость мембраны для калия и развивается потенциал действия. Восстановление нормальной проницае­мости для калия возвращает клетки синусового узла в состояние покоя.

Импульс, возникший в синусовом узле, в нор­мальных условиях быстро распространяется по предсердиям pi к АВ-узлу. Специализирован­ные волокна проводят возбуждение как к левому предсердию, так и к АВ-узлу. АВ-узелрасположен с правой стороны межпредсердной перегородки, впереди от отверстия венечного синуса и над пере­городочной створкой трехстворчатого клапана. В АВ-узле выделяют три отдельные области: верх­нюю, среднюю и нижнюю. Средняя область АВ-уз-ла не обладает внутренней спонтанной актив­ностью (автоматизмом), в то время как верхняя и нижняя области способны вырабатывать им­пульсы. В физиологических условиях водителем ритма является синусовый узел, потому что часто­та его спонтанной диастолической деполяризации выше, чем в верхней и нижней областях АВ-узла, где она составляет 40-60 мин"¹. Любой фактор, уменьшающий частоту деполяризации синусового узла или увеличивающий автоматизм верхней и нижней областей АВ-узла, способствует возникно­вению АВ-узлового ритма.

Импульсы из синусового узла в норме достига­ют АВ-узла через 0,04 с и покидают его через по­следующие 0,11 с. Эта задержка связана с низкой скоростью проведения возбуждения в тонких во­локнах внутри АВ-узла, что в свою очередь опре­деляется активацией медленных кальциевых ка­налов. Напротив, проведение импульса между примыкающими друг к другу клетками в предсер­диях и желудочках определяется активацией и инактивацией быстрых натриевых каналов. Во­локна, отходящие от нижней части АВ-узла, обра­зуют пучок Гиса.Эта специализированная группа волокон проходит в межжелудочковую перего­родку, а затем разделяется на левую и правую ножки, разветвляющиеся в сложную сеть волокон Пуркинье,которые деполяризуют оба желудочка. Волокна Гиса-Пуркинье разительно отличаются от ткани АВ-узла: они имеют наиболее высокую скорость проведения в сердце, что приводит к по­чти одновременной деполяризации эндокарда обоих желудочков (в норме это занимает 0,03 с). Распространение возбуждения от эндокарда к эпикарду через миокард требует еще 0,03 с. Та­ким образом, импульсу, возникающему в синусо­вом узле, в нормальных условиях необходимо ме­нее 0,2 с для деполяризации всего сердца.

Галотан, энфлюран и изофлюран угнетают авто­матизм синусового узла. С другой стороны, данные препараты оказывают лишь весьма умеренное непосредственное влияние на АВ-узел, увеличивая время проведения возбуждения и рефрактерность. Сочетание этих эффектов позволяет объяснить высокий риск возникновения AB-узловой тахикар­дии в тех случаях, когда на фоне ингаляционной ане­стезии для лечения синусовой брадикардии применя­ют холиноблокаторы: скорость водителей ритма в АВ-узле возрастает в большей степени, чем тако­вая в синусовом узле. Электрофизиологические эф­фекты ингаляционных анестетиков на волокна Пуркинье и миокард желудочков имеют сложный характер из-за участия в процессе вегетативной нервной системы. Описаны как антиаритмические, так и аритмогенные свойства анестетиков. Первые могут быть обусловлены прямым подавлением потока Ca²⁺ внутрь клетки, вторые — потенцирова­нием действия катехоламинов (гл. 7). Для возник­новения аритмогенного эффекта необходима акти­вация как Q₁-, так и (3-адренорецепторов.

Токсическая концентрация местных анестети­ков в крови сопряжена с риском развития электро­физиологических нарушений в сердце. Лидокаин способен оказывать антиаритмическое действие при низкой концентрации в крови (гл. 48). При высокой концентрации в крови местные анестети-ku подавляют проведение возбуждения в сердце, связываясь с быстрыми натриевыми каналами. Са­мые мощные местные анестетики — бупивакаин и, в меньшей степени, этидокаин и ропивакаин, по-видимому, оказывают наиболее сильное влияние на сердце, особенно на волокна Пуркинье и мио­кард желудочков. Бупивакаин связывается с инак-тивированными быстрыми натриевыми каналами (и затем медленно диссоциирует), что приводит к возникновению тяжелой синусовой брадикар­дии, остановки синусового узла, а также опасной для жизни желудочковой аритмии.

Антагонисты кальция представляют собой орга­нические химические соединения, которые блоки­руют ток кальция внутрь клетки через медленные каналы. Антагонисты кальция из группы дигидро-пиридинов (нифедипин) перекрывают канал, а вера-памил и, в меньшей степени, дилтиазем связываются с деполяризованным инактивированным каналом.

Механизм сокращения

Клетки миокарда сокращаются в результате взаи­модействия двух сократительных белков — акти­на и миозина.Эти белки фиксированы внутри клетки как во время сокращения, так и при рас-

слаблении. Сокращение клетки происходит, когда актин и миозин взаимодействуют и скользят друг относительно друга (рис. 19-2). Это взаимодей­ствие в норме предотвращается двумя регулирую­щими белками: тропонином и тропомиозином.Молекулы тропонина присоединены к молекулам актина на одинаковом расстоянии друг от друга. Тропомиозин располагается в центре актиновых структур. Увеличение концентрации внутрикле­точного кальция (приблизительно с 10~⁷ до 10~⁵ моль/л) приводит к сокращению, поскольку ионы кальция связывают тропонин. Кальций изменяет конформацию тропонина, что обеспечивает откры­тие активных участков у молекул актина, способ­ных взаимодействовать с миозиновыми мостиками. Активные участки на миозине функционируют как Mg-зависимая АТФ-аза, чья активность воз­растает при увеличении концентрации кальция внутри клетки. Мостик миозина последовательно соединяется и разъединяется с новым активным участком актина. При каждом соединении потреб­ляет ся АТФ.