ПАЙДА БОЛУ МЕХАНИЗМІ.

Лекция мақсаты: Жүрек миокардында биопотенциалдың пайда болуы механизмін, деполяризация ұзақтығының ерекшеліктерін талдау. Жүрек бұлшық етінде биопотенциалдың таралуын қарастыру. Эйнтховен теориясының негізгі және ЭКГ түсірудің принциптерімен танысу.

Жүрек бұлшық ет жасушаларындағы әрекет потенциалының түрі мен пайда болуы механизмі және оның деполяризация ұзақтығы жүйке талшықтары мен қаңқа сүйек бұлшық ет жасушаларындағы әрекет потенциалының ұзақтығынан өзгеше. Мысалы, кальмар аксонындағы әрекет потенциалының ұзақтығы 0,5-1 мс болса қаңқа сүйек бұлшық еттегі 2-3 мс болады, ал жүрек қарыншасының миокардындағы әрекет потенциалының ұзақтығы 250-300 мс созылады (1 сурет).

мВ

1 сурет

Мұндай ұзақ уақыт жүрек бұлшық ет құрылымының қозуы мен жиырылуының синхронды болуын қамтамасыз етеді, ол өз кезегінде қан айдауға мүмкіндік береді.

Кардиомиоциттағы әрекет потенциалының өзгеше болуы жасушаның ішкі және сыртқы орталарындағы иондардың таралуына тікелей байланысты. Кардиомиоцит пен қаңқа сүйегі бұлшық еттерінде калии және натрии иондарының концентрациясы жақын. Бірақ, кардиомиоцитте әрекет потенциалының пайда болуы мен жүректің жиырылуында кальции иондарының үлкен үлесі бар екендігі анықталды. Кальции ионы жасушаның сыртында 2 ммоль/л болса, ішінде өте аз 10^-4 ммоль/л шамасында. Ал жүректің жиырылуы кезінде, жасуша ішінде бос кальции иондарының концентрациясы 10³ ммоль дейін артуы мүмкін, бірақ бұл артық иондар реполяризация кезінде жасушадан сыртқа шығарылады.

Кардиомиоциттегі иондар баланысын калии, натрии және кальции иондық насостары қамтамасыз етеді, олар жасушадан сыртқы ортаға активті тасымалдау арқылы натрии және кальции иондарын айдайды, ал пассивті тасымалдау арқылы ішке кальции, натрии, сыртқы ортаға калии иондарын айдайды (2 сурет).

2 сурет

Бұл насостардың жұмысын саркомадағы миокардит жасушасындағы калии-натрии АТФаза мен кальции АТФаза ферментері қамтамасыз етеді. Мембрананың 1 мкм² ауданындағы калии-натрии насосының тығыздығы 1000, яғни 1 см² ауданға 10¹¹ насостан келеді. Иондық насостар 1 секундта иондарды 20 рет айдаса, онда 1 см² аудандағы насостар 1 секундта иондарды 2∙10¹² рет айдар еді. 1 иондық насос 1 ретте 3 натрии ионын айдайтыны белгілі, сонда 1 см² аудандағы барлық насостар 1 секундта 6∙10¹² ионды айдайды. Бұл иондар санын Авогадро санына (6,02×10²³ моль) бөлсек 10×10^-12 моль/см²×с саны келіп шығады, мұнан мембрананың 1 см² ауданы арқылы 1 секундта 10 моль натрии ионы тасымалданатын анықтайймыз.

Тыныштық қалыптағы мембранның натрии және кальции иондарын өткізуі өте төмен, мысалы P_Na/P_K = 0,05, сол секілді P_Са/P_К қатынасы да төмен, оның үстіне мембрана сыртында кальции иондарының концентрациясы Na⁺, K⁺ иондарына салыстырғанда аз. Сондықтан миокардтың тыныштық потенциалы жасушаның екі жағындағы калии иондарының концентрациясымен анықталынады.

Миокардтың әрекет потенциалы үш түрлі фазамен (кезеңмен) сипаталады: I фаза-деполяризация кезіндегі күй, II фаза- плато кезіндегі күй және III фаза- реполяризация кезіндегі күй.

I фаза – деполяризациялық кезең. Бұл кезең мембрананың натрии иондарын өткізуінің күрт өсуімен P_K : P_Na = 1:20 және мембранадағы j_М тыныштық потенциалының кемуімен (потенциал таңбасының өзгеруімен) сипатталады. Мебранадағы потенциал шамасы -60мВ жеткенді натрии каналдары 1-2 миллисекундтан 6 милисекундқа дейін ашылады (3сурет).

Фаза	Каналдар сипатамасы	Ионды каналдардың күйі	Ток бағыты
I - Деполяризация	ТNa= 1-2 мс   jNa = -60мВ	Na Ca K	Na+

3 сурет

II фаза-плато (жазықтық). Бұл кезеңде мембранадағы әрекет потенциал шамасы +30 мВ тан 0 дейін төмендейді және екі түрлі каналдар бір мезгілде жұмыс істейді, яғни кальции және калии каналдары иондарды баяу өткізе бастайды. Ашылған кальция каналы баяу түрде жасушаға кальции иондарын өткізе бастайды, нәтижесінде ішке қарай бағытталған ток пайда болады:

мұндағы g_Ca – мембрананың Ca^2- ионы үшін өткізгіштігі. Бұл пассивті тасымалдау кальции ионы үшін электрохимиялық градинет есебінен жүреді. Мембрана кальции тогының өсуімен қатарласа калии ионын өткізуін де күшейтеді, бұл өз кезегінде мембрананың сыртына қарай бағытталған калии тогын және мембрананың сәйкес иондарды өткізгіштігін кемуін, жоғарылауын тудырады және мембрананы реполяризациялауға алып келеді (4 сурет). Осылайша пайда болған қарама қарсы бағытталған екі токтың шамасы бірте бірте теңеседі, бұл өз кезегінде мембранадағы потенциалды 0 дейін төмендетеді. Бұл кезеңде кальции мен калии токтарының қосындысы 0 ұмтылады

Фаза	Каналдар сипатамасы	Ионды каналдардың күйі	Ток бағыты
II – Плато	ТСa=200-250 мс jСа = +30 мВ	Na Ca K	Сa+   К+

4 сурет

III фаза - реполяризациялау кезеңі.Бұл кезең кальции каналдарының жабылуымен, жоғарылауымен, нәтижесінде мембранадан сыртқа қарай калии тоғының күшейуімен сипатталады ( 5 сурет).

Фаза	Каналдар сипатамасы	Ионды каналдардың күйі	Ток бағыты
IIІ- реполяризация	ТК = -50 мс	Na Ca K	К+

5 сурет.

Кардиомиоциттегі қозу құбылысын арнаулы әдістермен зерттейді. Соның бірі кальции иондарын блокатор арқылы тежеу әдісі. Миоциттегі кальции тогын (кальции иондарының ағынын) тежейтін Д-600, верапамид, Li Mn²⁺ металдарының катионы т.б. препараттар анықталды. Олар кальции иондарын жасушаға енуін тежейді, соның нәтижесінде мембранадағы әсер потенциалының шамасы мен түрі өзгереді. Жүрізілген тәжрибелер кальции каналдарын тетродотоксинмен, натрии ионымен тежеуге болматындығын көрсетті, бұл жағдай кардиомиоцитте жеке кальции каналдарынынң болатындығын дәлелдейді.

Келесі люминесценттік талдау әдісі. Бұл әдіс жарқырауық медузадан алынған экворин ақуызы арқылы кальции иондарының тасымалдауын бақылауға болады. Оның басты ерекшілігі кальции ионын қосып алған экворин ақузы өзінен жарық шығарып, люминесценцияланады. Экворин ақузын жүрек бұлшық еті дәрілеріне қосып береді де,арнаулы оптикалық құралдармен оның шығарған жарығының интенсивтілігін өлшейді.

Осылайша алынған мәліметтер арқылы жүрек бұлшық еттерінде кальции иондарын тасымалдау кезінде әсер потенциалы өзгерісін сипаттауға болады.

Қалыпты жағдайда және патология кезінде жүрек бұлшық еттерінде кальции иондарының таралуын радионуклидті диагностика әдісі арқылы анықтайды. Осы мақсатта кальцидің Са⁴⁵ изотопы қолданылады. Изотаптан шығатын бета сәулесін сканер арқылы тіркейді.

Енді жүрек бұлшық етінде қозудың (әрекет потенциалының - электр импульсінің) таралу механизмін қарастырайық. Жүрек құлақшасында орналасқан, тұрақты түрде үздіксіз электр импульсін өндіретін «синоаурикулярлы (синус) түйіні (Кейт-Флака түйіні)» деп аталатын ерекше нүкте бар. Ол өндірген электр импульсі жүрек бұлшық еттерінде таралып, жүрек қарыншасы мен жүрекшелерді кезек- кезгімен синхронды түрде жиырылуын қамтамасыз етеді. Жүректің жиырылу жиілігі синоаурикулярлы (синус) түйінде (СТ) автоматты түрде өндірілген қозуға (электр импульсіне) тікелей байланысты, сондықтан СТ «пейсмекер» деп атайды( 6-сурет).

6 сурет

СТ өндірілген электр импульсі (әрекет потенциалы) алдымен жүрек құлақшасына 1 м/с жылдамдықпен жетеді, 40 миллисекундтан соң құлақшаның барлық аймағы қозған күйге, яғни деполяризация күйіне көшеді. Жүрек құлақшасында әр түрлі жолдармен тарағын электр импульстары, жүректің фиброзды ұлпасында орналасқан, электр импульстарын өткізбейтін (қозбайтын), қарыншаны жүрекшеден бөліп тұратын атриовентрикулярлы түйінге бір мезгілде жетеді. Тек осы түйін ғана қозуды, яғни электр импульстарын қарыншадан жүрекшеге жеткізетін бірден бір жол болып саналады. Бұл түйіннің электрлік кедергісі жоғары, сондықтан онда электр импульстарының таралуы қарыншаға қарағанда 0,02-0,05 м/с баяу жылдамдықпен тарайды. Аталған құбылыс атриовентрикулярлы тежеу деп аталады. Бұл тежеу диастола кезінде қарыншада жиналған барлық қан көлемін жүрекшенің жиырылуына дейін жүрекшеге жиналуына жететіндей уақыт береді. Атриовентрикулярлы түйіннен тараған электр импульсі жүректің өткізгіш келесі буыны- Гиса шоғына (түйініне) жетеді. Бұл аймақтағы талшықтар жуан болғандықтан оларда электр импульстары 2-3 м/с жылдамдықпен тарайды. Гиса шоғынан Пуркинье талшықтары тарайды, олардың диаметрлері миокард талшығына қарағанда үлкен, сондықтан бұл талшықтрда электр импульстарының таралу жылдамдағы 4-5 м/с жетеді. Ары қарай электр импульстарның таралуы баяулайды, бұл жүрекшенің барлық бұлшық еттерінң синхронды түрде жиырылуына мүмкінді береді. Осылайша электр импульсі жүрекшенің қарынша аймағанда жиырылмаған бөлігіне жетеді.

Жүректің электр импульсін тарату жүйесіндегі ақау аритмия немесе жүрек соғуының бұзылуы деп аталады. Мұндай ақау жүрек соғысының өте төмен (брадикардия) немесе өте жоғары (тахиаритмия) болуына алып келеді.

Медициналық практикада жүрек потенциалын өлшеу әдісін электрокардиография(ЭКГ) деп атайды, ал өлшеу құралын электрограф деп, өлшеу нәтижесінде алынған қағаздағы жазба мәлімет электрограмма деп аталады. Оның негізіне Эйнтховенның тармақтар теориясы алынған. Бұл теорияға сәйкес жүрек диполдық моменті Р_Ж болатын электр диполі ретінде қарастырылады, ол жүрек қызметінің циклына сәйкес уақыт өтуіне қарай өз осі бойымен кеңістікте бұрылады, орналасуын өзгертеді.

Эйнтховен жүректі үштары «оң қол - сол қол- сол аяқ» болатын тең қабырғалы үшбұрыштың ортасында орналасқан деп санауды ұсынған (7 сурет).

U_I

Р_I

a

P_II P_III

U_II U_III

7 –сурет. 8-сурет.

Биопотенциалдары өлшенетін екі нүкте жұбы «тармақтар» деп аталады. Осыған сәйкес 1912 ж. Эйнтховен «ОҚ- СҚ-СА» тармақтарын «стандартты тармақтар жүйесі» деп атауды ұсынды және ол үш тармақтан тұрады. І тармақ «оң қол- сол қол», ІІ тармақ «оң қол- сол аяқ», ІІІ тармақ «сол қол- сол аяқ». Әр тармаққа өз потенциалдар айырымы U_I : U_II : U_III сәйкес келеді. Жүрек - диполдің үшбұрыш қабарғаларына түсіретін диполдік моментінің проекциясы Pi мен потенциалдар айрымы U_i арасында мынадай тәуелділік анықталған U_I : U_II : U_III = Р_I : Р_II : Р_III. Олай болса диполдің дипольдік моментінің үшбұрыш қабырғаларына түсіретін проекциясы жоғарыда аталған нүктелер арасындағы потенциал айырымына тең, ол өз кезгінде жүрек потенциалын сипаттайды.

Жүрек -диполдің Р_Ж моменті мен оның І тармақтағы проекциясы арасындағы a бұрыш жүректің электрлік осінің бағытын көрсетеді, ол көбіне жүректің анатомиялық осімен сәйкес келеді (8 сурет).

«Диполь-жүрек» уақытқа байланысты өз осімен айналатындықтан оның тармақтардағы проекциясы потенциалдар айрымының уақытқа тәуелділігін көрсетеді, оны электрокардиограмма (ЭКГ) деп атайды (9 сурет).

ЭКГ тістерін латын әріптері P, QRS және T белгіленеді. Электрокардиограммадағы Р тiсi жүрекше құлақшасының жиырылуы кезінде, Q,R,S тiстер кешені жүрек қарыншасы жиырылғанда, ал T тісі оның соңғы кезеңiнде, яғни жүрек қарыншаның бастапқы қалпына келгенде (босаңсығанда) пайда болады.

Медицналық практикада стандартты тармақтардан басқа кардиалды униполярлы ( кеуде) ЭКГ тармақтары да кең түрде қолданылады. Мұнда бір электродты активті деп атап, оны кеуде қуысының сол жақ бетінің 6 нүктесіне орналастырады. Бұл активті электрод Вильсон электродымен бірге 6 кеуде тармағын құрайды(10 сурет). Кеуде тармағы «V» бас латын әрпіне активті электродтың орналасқан орнына сәйкес келетін санды тіркеп жазу арқылы белгілейді, мысалы V1, V2, V3, ... V6

V1 тармағы – активті электрод оң жақ кеуде куысындағы 4 қабырға аралық нүктеге орнатылады.

V2 тармағы - активті электрод сол жақ кеуде куысындағы 4 қабырға аралық нүктеге орнатылады.

V3 тармақ - активті электрод екінші және төртінші позицияда, яғни сол жақ парастерналды сызық деңгейіндегі төртінші қабырға нүктесіне орнатылады;

V4 активті электрод сол кеуде кусындағы 5 қабырға аралық сызық бойына орнатылады;

V5 активті электрод сол жақ қолтық асты сызығының бойына орналатылады;

V6 активті элемент сол жақ қолтық асты горизонталь сызық бойына орналатылады;

10-сурет

ЭКГ диагностикалық мәліметі ретінде оның P, QRS және T тістерінің биіктігі және P-Q, Q-R-S,S-T, R-R интервал ұзақтығы алынады. Пациентен алынған ЭКГ мәліметтерді төмендегі кестеде берілген стандарты мәліметпен салыстырылады.

ЭКГ II тармағында қалыпты жағдайдағы жүрек биопотенциалы мен уақыт интервалың мәндері

Соңғы жылдары ЭКГ тәулік бойы өзгерісін тіркеу кең түрде қолданылуда. Мұндай зерттеуді «ЭКГ-нің тәуліктік мониторингі» немесе осы әдісті алғаш ұсынған американдық биофизик Норман Холтердің құрметіне «Холтер бойынша ЭКГ» деп атайды.

Шын мәнінде тәуліктік мониторинг деп ЭКГ-ны тәулік немесе одан көп уақыт бойы(48, 72 сағат, кейде 7 күн бойы) үздіксіз тіркеуді атайды. Оны тіркеу пациеттің беліне бекітілген шағын аппарат-рекордер арқылы іске асырылады. Тіркеу кезінде пациент күнделікті тіршілігін өзгертпей, қызметін орындай береді. Холтер бойынша ЭКГ-ны тіркеу аурухана немесе амбулаторлы жағдайда жүргізіле береді. Тіркеу нәтижесі компьютер арқылы оқылып, тиісті программа арқылы зерттелінеді. Мұндай құралдың сыртқы көрінісі төмендегі суретте берілген.

Электрографияның түрлері:

ЭЭГ- электроэнцефалография, ми биопотенциалын тіркеу.

ЭМГ- электромиография, бұлшық ет биопотенциалын тіркеу.

ЭРГ- электроретинография көзге әсер ету кезіндегі көз торында пайда болатын биопотенциалды тіркеу.