Электрофизиологические детерминанты аберрации
Из описанной выше взаимосвязи мембранного потенциала и проведения следует, что на возникновение аберрации должны оказывать влияние факторы, определяющие уровень потенциала в момент прихода распространяющегося преждевременного импульса, а также отношение между мембранным потенциалом и Vmax .
Интервал сцепления. Связь между степенью преждевременности, интервалом сцепления и проведением уже обсуждалась ранее (см. рис. 4.5, А и В). При прочих равных условиях, чем раньше возникает желудочковый комплекс и чем короче интервал сцепления, тем выше вероятность того, что данный преждевременный импульс (комплекс) столкнется на пути своего распространения с неполной реполяризацией тканей. Таким образом, короткие интервалы сцепления предрасполагают к аберрации. Однако слишком ранние преждевременные импульсы (комплексы) могут блокироваться, если мембранный потенциал не успевает достигнуть достаточно отрицательного уровня, что обеспечило бы развитие регенеративного ответа (см. рис. 4.5, В, ответы а и б). Вариации аберрантности преждевременных предсердных комплексов на рис. 4.5, В и 4.7 во многом объясняются с точки зрения степени преждевременности.
Длительность предшествующего цикла. Связь длительности предшествующего цикла с аберрантностью обычно не менее очевидна, по крайней мере в нормальном сердце. Временная последовательность и продолжительность реполяризации и рефрактерности является функцией частоты стимуляции практически во всех тканях сердца, за исключением синусового и атриовентрикулярного узлов . Уменьшение длительности цикла сокращает время реполяризации. Увеличение длительности цикла приводит к противоположному эффекту. Следовательно, чем продолжительнее предшествующий цикл, тем больше длительность потенциала действия основного возбуждения и выше вероятность того, что импульс (комплекс) с данной преждевременностью встретит на своем пути не полностью реполяризованные волокна и его проведение окажется аномальным.
На рис. 4.10, А показано влияние продолжительности цикла на длительность потенциала действия нормальных переходных волокон Пуркинье, а также связь между продолжительностью предшествующего цикла, длительностью потенциала действия и мембранным потенциалом, с которым встречается гипотетический импульс (комплекс), распространяющийся с постоянной преждевременностью (см. рис. 4.10, Б). С одной стороны, при наиболее продолжительном цикле (2000 мс) длительность потенциала действия настолько велика, что преждевременный стимул приходится на тот момент времени, когда уровень мембранного потенциала еще слишком низок, чтобы обусловить распространение ответа, поэтому проведение не осуществляется. С другой стороны, длительность потенциала действия при наиболее коротком цикле (200 мс) настолько мала, что преждевременный ответ возникает непосредственно перед полной реполяризацией или сразу же после нее и поэтому проводится нормально. При промежуточной длительности цикла (400—630 мс) длительность потенциала действия такова, что преждевременный ответ характеризуется уменьшением амплитуды и Vmax , а значит, и нарушением проведения. Таким образом, длительные предшествующие циклы предрасполагают к аберрации преждевременных комплексов. И наоборот, короткие предшествующие циклы способствуют уменьшению аберрации.
Рис. 4.10. Регистрация трансмембранных потенциалов в нормальном волокне Пуркинье сердца собаки показывает связь между длительностью цикла (ДЦ), длительностью потенциала действия (ДПД) и уровнем мембранного потенциала, при котором гипотетическая экстрасистола возникает с фиксированной преждевременностью.
А — влияние резкого повышения частоты возбуждения (уменьшения ДЦ с 2000 до 200 мс) на характеристики потенциала действия, включая ДПД. ДЦ, с которой стимулируется препарат, и ДПД, определяемая как время, необходимое для реполяризации на уровне — 60 мВ, указаны в миллисекундах. Отмечается постепенное уменьшение ДПД при повышении частоты стимуляции. Б — нормальная связь между предшествующей ДЦ и мембранным потенциалом в момент преждевременного возбуждения. Репрезентативный потенциал действия показан для каждой частоты, Для удобства сравнения ДПД моменты начала нарастания потенциалов сделаны равными. Вертикальная линия помогает определить уровень мембранного потенциала в момент возникновения экстравозбуждения с постоянным интервалом сцепления в 190 мс. Метки времени отложены с интервалом в 50 мс. Калибровка потенциала и времени указана в нижнем правом углу. Обсуждение в тексте .
Рис. 4.11. ЭКГ-проявления внутриклеточной активности при преждевременном возбуждении.
Фрагмент 1: трансмембранные потенциалы, зарегистрированные одновременно в двух точках волокна Пуркинье (запись А), и ритмограмма сердца мужчины 42 лет с предсердной эктопией высокой степени и аберрантностью, характерной для короткого цикла при блокаде правой ножки пучка Гиса (запись Б), наглядно показывают нормальную связь между величиной интервала сцепления, длительностью предшествующего цикла и проведением преждевременных возбуждений. Интервалы между возбуждениями указаны в миллисекундах. Калибровка потенциала и времени дана внизу справа на каждом фрагменте. А — влияние преждевременной стимуляции на характеристики потенциала действия волокна Пуркинье аналогично влиянию длительности цикла на форму QRS наджелудочковых преждевременных возбуждений на записи Б. Фрагмент II: на схематически представленной поверхностной ЭКГ предсердные экстрасистолы (четвертое возбуждение на нижних кривых А и Б), по-видимому, обнаруживают альтерацию обычной связи между формой QRS, интервалом сцепления и длительностью предшествующего цикла. Несмотря на идентичность сцепления и предшествующих интервалов R —R , экстрасистола на записи А начинается до завершения реполяризации и ее проведение аберрантно, тогда как экстрасистола на записи Б возникает по окончании реполяризации и проводится нормально. На верхней кривой трансмембранные потенциалы зарегистрированы в образце пораженной папиллярной мышцы человека, где аналогичный феномен наблюдается вследствие спонтанной альтерации длительности потенциала действия в основных возбуждениях. В таких случаях только определение альтерации длительности интервала Q —T (если таковая имеется) на ЭКГ позволяет понять природу электрофизиологических механизмов этой аберрантности, Обсуждение в тексте.
На рис. 4.11,1 регистрация трансмембранного потенциала (фрагмент А) показывает взаимоотношение длительности цикла и формы преждевременных комплексов QRS (фрагмент Б). Угнетение потенциала действия и проведения преждевременного ответа, инициированного при длительности цикла 260 мс по сравнению с аналогичными параметрами при цикле в 190 мс (фрагмент А), обусловлено большей продолжительностью предшествующего цикла, точно так же, как и большая аберрантность формы комплексов QRS , инициированных при длительности цикла 500 мс, по сравнению с аберрантностью QRS при цикле в 420—460 мс (фрагмент Б). На рис. 4.11, IA показано также, насколько преждевременные ответы, идентичные по интервалу сцепления, могут отличаться по амплитуде, Vmax и проведению ввиду различий в продолжительности предшествующего цикла. Сравните, например, первый и третий преждевременные ответы, имеющие одинаковый интервал сцепления 260 мс. Уменьшение амплитуды и Vmax , а также аномалии проведения первого ответа связаны с большей продолжительностью предшествующего цикла. Аналогичным образом объясняются различия формы QRS двух комплексов, следующих с интервалом сцепления в 500 мс (Б). Представленная запись позволяет также понять, как различия в длительности предшествующего цикла приводят к тому, что даже очень ранние преждевременные возбуждения проводятся более нормально, чем возбуждения с более длинными интервалами сцепления.
Однако наблюдаются и исключения из описанного выше правила , особенно в случаях заболевания сердца и при воздействии некоторыми лекарственными препаратами, включая стандартные антиаритмики. Отчасти это может быть обусловлено ослаблением зависимости длительности потенциала действия и рефрактерности от продолжительности цикла, что наблюдалось in vi tro в ишемизированных тканях животных ив миокарде человека , а также в клинических условиях . Дополнительное влияние может оказывать спонтанная вариабельность длительности потенциала действия при постоянной продолжительности цикла, которая также наблюдается в миокарде человека. На рис. 4.11,11 схематически представлены две предсердные экстрасистолы. Несмотря на идентичное сцепление и одинаковые предшествующие интервалы R — R , эти два комплекса заметно отличаются: один из них (фрагмент А) является аберрантным, другой (фрагмент Б) — нормальным QRS . Трансмембранные потенциалы волокон желудочкового миокарда человека, указанные над каждым фрагментом ЭКГ для объяснения изменений с точки зрения различий в длительности предшествующих циклов, обусловлены спонтанным изменением длительности потенциала действия.
Мембранный потенциал, длительность потенциала действия и рефрактерность. Ряд физиологических факторов и медикаментозных препаратов, воздействующих на сердце, влияет (обычно снижает) на диастолический потенциал либо прямо, либо опосредованно, через автоматические клетки, изменяя спонтанную диастолическую деполяризацию . Ишемия и заболевания сердца также могут уменьшать диастолический потенциал.
Как показывают полученные данные, уровень мембранного потенциала способен влиять на продолжительность реполяризации и рефрактерности. Это видно на рис. 4.7 и 4.14, где потенциалы действия, возникающие при низких уровнях мембранного потенциала, характеризуются сокращением ранних стадий реполяризации (фаза 2 и начало фазы 3). Конечный период фазы 3, с другой стороны, относительно пролонгирован. Это скажется на проведении преждевременных импульсов по крайней мере двояко. Следует ожидать, что сокращение фазы 2 и начала фазы 3 уменьшит число полностью блокирующихся преждевременных импульсов. Увеличение терминального периода фазы 3 повысит вероятность того, что какой-либо из преждевременных ответов встретит на пути своего распространения не полностью реполяризованные волокна. И то и другое в целом предрасполагает к повышенной аберрантности короткого цикла. Увеличение фазы 3 будет отчасти способствовать развитию аберрантности при более длительных, чем в норме, интервалах сцепления.
Как отмечалось ранее, возможны и другие способы влияния уровня мембранного потенциала на рефрактерность и проведение, кроме рассмотренной связи между степенью преждевременности возбуждения и предрасположенностью к нарушениям проведения и аберрации. Одним из таких механизмов является развитие автоматизма и медленного проведения в клетках с низким потенциалом. Кроме того, возможно увеличение рефрактерного периода до значений, превышающих длительность потенциала действия, а также изменения нормальной зависимости длительности потенциала действия от продолжительности цикла. Эти механизмы следует учитывать при заболевании сердца, так как в норме низкий диастолический потенциал наблюдается только в узловых клетках и, возможно также, в клетках створок АВ-клапанов и устья коронарного синуса.