IV. Комбинированные нарушения образования и проведения импульсов.

1. Парасистолия (гипополяризация + спонтанная диастолическая деполяризация).

2. Блокады входа в эктопические цент­ры.

3. Блокады выхода из эктопических центров.

Вся проводящая система сердца обладает функцией автоматизма, то есть способностью осуществлять во время диастолы спонтанную деполяризацию, снижающую мембранный потенциал до порогового, после чего мембраны деполяризуются.

Существуют три основных механизма изменения ритма в водителях сердечного ритма:

1) увеличение или уменьшение скорости спон­танной деполяризации;

2) колебания порога возбуждения;

3) колебания уровня потенциала покоя.

Наибольшая скорость спонтанной диастолической деполяризации отмечается в автоматических клетках синусно-предсердного узла.

В самом общем виде аритмии могут быть обусловлены аномалией формирования импульсов и (или) аномалией их проведения.

Арит­мии, связанные с нарушением автоматизма, могут быть вызваны/не­достаточной функцией синусно-предсердного узла или активацией вторичных пейсмекеров, расположенных в разных участках сердца.

Такие пейсмекеры возбуждаются благодаря входящему Na⁺-току, If и уменьшению калиевого тока I_кдд .

Однако ритмы автоматии могут быть также вызваны аномальными пейсмекерными механизмами; в этих случаях они обусловлены не только If или I_кдд, но, по-видимому, уменьшением выходящих К⁺-токов или выходящих Са²⁺- токов.

Другой большой категорией аномального возникновения импуль­сов является триггерная активность, которую в свою очередь подраз­деляют на позднюю и раннюю постдеполяризацию.

Поздние деполяризации отражают перегрузку кальцием сердеч­ных клеток, которая проявляется осцилляциями, следующими пос­ле завершения реполяризации.

При этом аритмогенность возрастает при быстром ритме возбуждений.

Ранние постдеполяризации прерывают 2-ю и 3-ю фазы нормаль­ной реполяризации трансмембранного потенциала действия. Они выз­ваны уменьшением реполяризующих калиевых токов и (или) увели­чением входящего Са²⁺-тока.

Их аритмогенность возрастает при мед­ленном ритме возбуждений или после длинной паузы.

Аномалии проведения могут проявляться как при нормально формирующемся потенциале, распространение которого зависит от быстрого вхождения Ка⁺-тока, так и при медленном потенциале, рас­пространение которого зависит от медленно входящего Са²⁺-тока и промежуточных смешанных типов потенциалов действия.

Вариации аномалий проведения связаны с разными типами потенциалов, про­являются в виде однонаправленного блока или re-entry (обратное возбуждение), анизотропии, которая зависит в основном от разобще­ния клеток в межклеточных контактах.

Несмотря на ограниченное число механизмов аритмий, существует большое разнообразие ион­ных каналов, которые вносят свой вклад в каждый из типов потен­циалов и соответственно в формирование многочисленных разно­видностей нарушения ритма.

Сердечные аритмии возникают в результате нарушения генерации импульсов, нарушения передачи импульсов или в результате наличия всех этих условий.

К нарушениям генерации импульсов, связанным с аритмиями, относят ненормальные проявления нормального автома­тизма, нарушения автоматизма и провоцируемую активность.

К нарушениям проводимости импульсов относят блокаду прово­димости циркуляции возбуждения и отражения.

Изучение клеточных механизмов сердечных аритмий ранее было сосредоточено на нарушении активных и пассивных электрических свойств клеточной мембраны, однако в настоящее время большое внимание уделяют электротоническому соединению клеток и потен­циальной роли нарушения соединений в возникновении аритмий.

Относительно нарушений генерации импульсов следует отме­тить, что в здоровом сердце клетки нескольких типов обладают свойством автоматизма.

Это клетки синусно-предсердного узла, осо­бые проводящие волокна предсердий, некоторые клетки атриовентрикулярного узла и клетки системы Гиса—Пуркинье.

Рабочие клетки миокарда желудочков и предсердий в нормаль­ном состоянии автоматизмом не обладают.

Нарушения генерации импульсов могут быть вызваны изменением спонтанной активности сердечных клеток, в норме обладающих автоматизмом, появлением спонтанной активности сердечных клеток, не обладающих автома­тизмом, или сочетанием этих условий.

Так, в нормальных условиях синусно-предсердный узел является основным генератором сердечного ритма и имеет наибольшую внут­реннюю частоту.

Потенциальные генераторы ритма не управляют сердцем, так как импульсы синусно-предсердного узла деполяризу­ют их прежде, чем они достигнут порога, а частота синусно-предсер­дного узла их подавляет.

Замедление или исчезновение деполяриза­ции со стороны синусно-предсердного узла, причиной которого мо­жет быть повышение тонуса блуждающего нерва, позволяет волокну с меньшей внутренней частотой "захватить управление сердцем" и вызвать запаздывающее сокращение предсердий или желудочков.

Ненормальный автоматизм — это появление спонтанной активности в клетках с деполяризованным в состоянии покоя потенциалом мем­браны.

В условиях, которые вызывают снижение мембранного по­тенциала покоя до нуля, может возникнуть спонтанная деполяриза­ция этих волокон, они начнут генерировать потенциалы действия и превратятся в эктопические генераторы ритма.

При острой ишемии ткань миокарда в пораженной зоне деполяри­зуется.

Неишемизированные клетки вокруг зоны ишемии сохраняют мембранные потенциалы покоя. Из-за разности потенциалов ток из деполяризованной зоны течет в неишемизированную ткань.

Если элек­трическое соединение между ишемическими и неишемическими клет­ками не нарушается, то через границу зоны ишемии проходит ток, достаточный для того, чтобы в неишемической ткани возник очаг возбуждения и генерация импульсов нарушалась.

Провоцируемая активность — это генерация потенциалов действия, обусловленная следовой деполяризацией, которая может про­изойти либо во время, либо после деполяризации потенциала действия.

Потенциал действия, обусловленный следовой деполяризацией, до­ходящий до порогового потенциала, может вызвать еще одну следо­вую деполяризацию, которая в свою очередь может симулировать еще один потенциал действия.

Отдаленные спровоцированные по­тенциалы действия проявляются экстрасистолами, а продолжитель­ная спровоцированная активация — продолжительным эктопичес­ким ритмом.

Ранняя следовая деполяризация происходит в фазе реполяризации, а поздняя следовая реполяризация возникает после ре-поляризации потенциала действия.

Следовую деполяризацию этого типа можно смоделировать при повышении внутриклеточной кон­центрации кальция.

Классическим примером может служить отрав­ление сердечными гликозидами, которые тормозят действие мемб­ранной Nа⁺, К+, АТФ-фазы, что приводит к повышению внутрикле­точной концентрации кальция за счет изменения в механизме на­триевого-кальциевого обмена в сарколемме.

Спровоцированные рит­мы отличаются от истинных автоматических ритмов, так как им всегда предшествует обусловливающий их потенциал действия.

Функция проводимости импульсов также играет существенную роль в деятельности сердца.

Для синхронного сокращения миокарда и эффективной перекачки крови необходима непрерывная и равно­мерная активация сердца.

Перебои в его активности могут привести к злокачественной аритмии.

К причинам нарушения сердечной проводимости относят изменения анатомии миокарда, нарушение электрофизиологии или сочетание этих двух условий.

Блок проводимости можно описать как неспособность импульса распространяться в участке ткани, которая временно или совсем не возбуждается.

Обычно блок проводимости возникает на специализи­рованных путях проводимости или в миокарде.

В любом случае дистальный по отношению к блоку участок активируется за счет им­пульсов, поступающих с других участков миокарда.

Циркуляция возбуждения — это повторное возбуждение участка миокарда одним и тем же электрическим импульсом, который воз­вращается в данный участок, пройдя по кругу.

Такой путь может образоваться в результате обхода какого-либо постоянного препят­ствия, например невозбудимого рубца, оставшегося после инфаркта.

Наличие невозбудимого участка не является обязательным усло­вием циркуляции возбуждения.

Одним из необходимых условий возникновения циркуляции возбуждения является однонаправленный блок проводимости в закольцованной цепи.

Когда импульс поступает в закольцованную цепь, он проходит в обоих направлениях от точки входа.

Невозможность проводимости в одном направлении (вперед) обусловливает движение импульсов в обратном направлении (назад) по этому пути, и импульс не угасает.

Вторым условием для возникновения циркуляции является то обстоятельство, что ткань на участке блока к моменту возвращения импульса не является рефракторной.

Для этого необходимы корот­кий период рефрактерности на участке блока, медленная проводи­мость импульса в цепи, длинная цепь (в отдельности или в сочета­нии).

Тогда ретроградный (вернувшийся по цепи назад) импульс бу­дет возбуждать этот участок миокарда, проходить дальше по цепи, стимулируя соседние участки и вызывая эктопическое сокращение, и возвращаться в исходную точку — участок однонаправленного бло­ка, снова возбуждая эту ткань.

Продолжительная циркуляция возбуждения в короткой цепи может привести к тому, что центр циркуляции станет главным гене­ратором сердечного ритма.

Тахикардия, вызванная циркуляцией возбуждения, часто переходит в фибрилляцию.

Это происходит в результате дробления циркулирующей волны на мелкие волны, ко­торые десинхронизируют возбуждение миокарда, или вследствие ишемии миокарда, которая развивается при нарушениях коронар­ного кровообращения, обусловленных неадекватной диастолической коронарной перфузией.

Отражение — это вид циркуляции возбуждения, для которого характерно повторное возбуждение миокарда импульсом, идущим не по кругу, а по прямой.

Наши знания об электрофизиологии и структурных основах со­единения клеток за последнее время расширились.

Электрическое соединение клеток миокарда обеспечивает упо­рядоченную и постоянную активность сердца.

По-видимому, элект­рическое соединение клеток — это главный фактор генерации и про­водимости сердечных импульсов.

К сожалению, фармакологическое управление соединением клеток как антиаритмическая стратегия остается пока неисследованным.

Чтобы потенциалы действия рас­пространялись от клетки к клетке, ток (так требует теория локаль­ных цепей) должен идти из цитоплазмы одной клетки прямо в ци­топлазму другой.

Хотя сердечная мышца с анатомической точки зре­ния не является "соклетием" (т. е. каждая клетка или волокно пол­ностью ограничена дискретной мембраной, обладающей высоким элек­трическим сопротивлением), специализированные межклеточные соединения с низким сопротивлением облегчают передачу электри­ческих импульсов от клетки к клетке.

Таким образом, эти межклеточные соединения с низким сопро­тивлением соединяют клетки электрически, позволяют внутрикле­точным током одной клетки деполяризовать мембрану соседней клет­ки по пути через межклеточные пространства в исходную точку.

Межклеточные пути передачи электричества — это и есть меж­клеточные мостики.

Межклеточный мостик — это специализирован­ный сегмент сарколеммы, содержащий многочисленные элементы связи, каждый из которых состоит из шести одинаковых блоков подъединиц, окружающих центральный гидрофильный полуканал.

Элемен­ты связи в мембранах двух соседних клеток сходятся в узком (2-4 нм) межклеточном промежутке и образуют полный межклеточный водный канал.

Такие каналы обеспечивают межклеточную диффузию ионов и мелких молекул и являются средством передачи электричества, обме­на метаболитами и, возможно, вторичными посредниками.

Сопротивление мостиков — главный фактор, определяющий об­щее внутриклеточное сопротивление, поэтому его изменение сильно влияет на ток в локальных цепях и скорость проводимости.

Измене­ния во внутриклеточной среде значительно влияют на электропрово­димость мостиков. Например, патологическое повышение внутрикле­точной концентрации ионов кальция может полностью рассоеди­нить клетки миокарда.

Повышение кислотности внутри клетки также ослабляет электропроводимость мостиков, а повышение уровня цАМФ в цитоплазме — усиливает.

Поскольку электропроводимость мостиков чувствительна к внут­риклеточной среде, можно ожидать, что фармакологические сред­ства, влияющие на внутриклеточную концентрацию ионов и вторых посредников, будут влиять и на степень соединенности клеток.

Объемное распределение межклеточных мостиков и высокое удельное сопротивление мостиков по сравнению с удельным сопро­тивлением миоплазмы обусловливает анизотропию проводимости, наблюдаемую в сердечной мышце.

Анизотропия сердечной мышцы влияет и на другие ее электрофизиологические свойства.

Так, мед­ленная поперечная проводимость более устойчива по отношению к нарушениям проведения мембран, чем быстрая продольная.

В ани­зотропной сердечной мышце амплитуда и максимальная частота деполяризации потенциалов действия бывает больше при попереч­ной проводимости.

Степень соединенности клетки с клеткой также определяет гете­рогенность длительности потенциалов действия.

В участках с плот­ным электрическим соединением длительность потенциалов действия однородна. А при постепенном рассоединении клеток модели скры­тые различия в длительности потенциалов действия становятся яв­ными, потому что ток электричества между участками с тенденцией к ранней реполяризации и участками, где деполяризация сохра­нялась дольше, стал встречать сопротивление.

Хотя роль электри­ческого управления длительности потенциалов действия в развитии аритмий не изучена, однако предпосылкой возникновения циркуля­ции возбуждения является функциональный однонаправленный блок между соседними участками ткани.

При аритмиях, наблюдаемых при ишемии и инфаркте миокар­да, происходит патологическое электрическое рассоединение клеток.

Почти сразу после прекращения поступления крови в миокард отдельные клетки претерпевают глубокие изменения вследствие ги­поксии, истощения питательной среды и локального наполнения электролитов и метаболитов.

Мембранный потенциал покоя деполя­ризуется и интенсивность направленного внутрь быстрого натриево­го тока уменьшается. Прохождение импульсов становится медлен­ным и несинхронным.

Наличие соединения между поврежденным, деполяризованным участком и близлежащей неишемической тканью создает условия (разница мембранных потенциалов покоя) для постоянного прохож­дения тока между этими двумя областями.

Ток, протекающий меж­ду поврежденной и пограничной зоной здоровой ткани, может выз­вать фокальное возбуждение ткани и спровоцировать аритмии.

Уми­рающие клетки перегружены кальцием и эту функциональную изо­ляцию пораженной ткани объясняют этой перегрузкой и увеличе­нием сопротивления межклеточных мостиков.

Проводимость в ишемической зоне неравномерна и прервана.

Соединение клеток способствует возникновению желудочковых аритмий, связанных с острой ишемией. Сначала, пока не произошло рассоединения, электрический ток между ишемической и здоровой тканью может вызвать фокальное возбуждение.

Затем, после рассое­динения ишемических клеток, перебои в проводимости могут вызы­вать постоянную циркуляцию возбуждения, которая станет причи­ной развития желудочковых тахиаритмий.

Стойкая ишемия миокарда приводит к инфаркту, при котором сердечная мышца подвергается некрозу и замещается рубцовой тка­нью.

Хотя активные свойства мембраны выживших клеток восста­навливаются, проводимость в зоне инфаркта остается аномальной.

При реперфузии инфаркта, когда оставшиеся в живых клетки ми­окарда трансмурально распределены по матрице рубца, путь цир­куляции возбуждения анатомически замкнут, а это значит, что соединения клеток разорваны. Аритмии при этом могут продол­жаться годами.

Уникальное сочетание обстоятельств — сохранение нормальных активных свойств мембраны и анатомически обусловленная цирку­ляция возбуждения — скорее всего и объясняет трудность лечения аритмий такого типа фармакологическими препаратами.