Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
ГоловнаМедицинаКардіологія
« Попередня Наступна »
Під редакцією В. Дж. Мандела. Аритмії серця, 1996 - перейти до змісту підручника

Вплив патологічних станів на потенціал спокою і потенціал дії серцевих клітин

Порушення ритму серця і порушення проведення можуть виникати в результаті змін електричних властивостей серцевих волокон при захворюванні міокарда. Для з'ясування особливостей таких змін недавно був проведений ряд досліджень. Для реєстрації електричної активності клітин в препаратах міокарда, отриманих у хворих і експериментальних тварин, використовувалися скляні мікроелектроди. Результати подібних досліджень часто корелюють з даними, отриманими при вивченні нормальних міокардіальних тканин, поміщених в змінену позаклітинне середовище з метою моделювання умов, що існують при деяких захворюваннях серця.



Потенціал спокою



При багатьох захворюваннях серця, що викликають аритмію, відзначається тенденція до деполяризації мембрани серцевих клітин. До моменту написання даної глави мембранні потенціали були зареєстровані в передсердних клітинах препаратів, отриманих при ревматичних і вроджених захворюваннях [51] і кардіоміопатії [52], а також у клітинах міокарда шлуночків і в волокнах Пуркіньє, ізольованих з уражених ішемією та інфарктом областей серця [53 -56]. У всіх випадках мембранний потенціал спокою виявився менш негативним, ніж у клітинах аналогічних ділянок здорового серця (рис. 3.10).

Причини зменшення потенціалу спокою в кожному з цих випадків не до кінця зрозумілі, хоча ясно, що певний внесок можуть вносити кілька факторів. При їх розгляді найкраще використовувати позначення з рівняння Гольдмана, Ходжкіна і Катцу, яке, як було показано раніше, дозволяє досить точно визначити потенціал спокою у волокнах Пуркіньє при самих різних позаклітинних концентраціях іонів калію:







Якщо як типові величини концентрації іонів і відносини проникності в цьому рівнянні прийняти [К +] 0=4 мМ, [K +] i=150 мМ, [Na +] 0=150 мМ, [Na +] i=10 мМ і PNA / PK=1 / 100, то можна показати, що за відсутності значних змін температури є 4 різних шляхи, що дозволяють зробити потенціал спокою (Vr) менш негативним. Вони такі: 1) підвищити позаклітинне концентрацію іонів калію - [К "+] 0, 2) знизити внутрішньоклітинну концентрацію іонів калію-[K +] i :: ставлення PNA / PK можна збільшити або (3) шляхом підвищення проникності мембрани для іонів натрію - PNA, або (4) шляхом зниження проникності для іонів калію - РK. Будь-яке з цих змін здатне викликати зменшення потенціалу спокою, але в пошкоджених клітинах може одночасно спостерігатися кілька таких змін. Наприклад, будь-яке патологічний стан, що приводить до ослаблення активності натрієвого насоса, слід розглядати як фактор, що сприяє деполяризації пошкоджених клітин, обумовленої, ймовірно, як підвищенням [К +] 0, так і зниженням [К +] r. Нормальна втрата клітинного К + і накопичення Na +, супроводжуючі електричну активність (і спостерігаються в меншій мірі навіть в спокої), не є, отже, легкоустранімих (як це зазвичай буває) за допомогою натрієвого насоса. Іншими словами, має місце безперервна сумарна втрата К + з клітин (клітинний К + ефективно заміщається Na +), тому [К +] i поступово зменшується. Оскільки дифузія іонів з позаклітинного простору в певній мірі обмежена і, отже, сповільнена, в ньому відбувається накопичення втрачених клітинами іонів калію, що призводить до підвищення [К +] 0. Як зазначалося вище, і зниження [К +] i, і підвищення [К +] 0 можуть сприяти зміні мембранного потенціалу спокою.



Рис. 3.10. Зміни потенціалу дії, зареєстровані у волокнах Пуркіньє при інфаркті в серці собаки.

У нижній частині кожного фрагмента (записано на вищій розгортці) показано диференційоване наростання потенціалу дії, якому передує диференційований калібрувальний сигнал при швидкості деполяризації 200 В / с; калібрувальний імпульс дифференциатора має форму прямокутника. На лівому фрагменті (контроль) - потенціал дії, зареєстрований з волокна Пуркіньє за межами інфарктне зони; відзначаються нормальний діастолічний максимум (або потенціал спокою) і швидке наростання. Праворуч-потенціали дії, зареєстровані в трьох різних волокнах Пуркіньє на ендокардіальної поверхні в інфарктне зоні. Відзначте, що максимальний діастолічний потенціал, амплітуда потенціалу дії і швидкість наростання (Vmax) в зоні інфаркту нижчий, ніж у контрольній області. Пригнічення потенціалу спокою і потенціалу дії особливо виражено на середньому фрагменті [53}.





Аналогічно тому, як зміни [К +] 0 і [К +] i можуть одночасно сприяти зниженню потенціалу спокою, зміни PNa і РK, що вносять додатковий внесок у деполяризацию мембрани, найімовірніше, відбуваються одночасно. Наприклад, припустимо, що певне патологічне стан пов'язаний із збільшенням втрат іонів Na через клітинну мембрану (інакше кажучи, PNA підвищено). У цьому випадку відношення РNа-РК збільшиться і (як випливає з наведеного вище рівняння) потенціал спокою зменшиться.
Оскільки така деполяризація може відбуватися без будь-яких значних змін [К +] 0 або [К + ] i, потенціал рівноваги К + не зміниться. Однак спрямована назовні рушійна сила для К +, рівна Vm-ЕK, буде тепер більше норми і (як результат спрямованого всередину випрямлення) провідність К +, а значить, і коефіцієнт проникності для К + ( РK) будуть менше норми. Постійна деполяризація мембрани в цих умовах дійсно пов'язана із збільшенням відношення PNA-PK, проте такій зміні сприяє не тільки підвищення PNA а й зниження РK.

З іншого боку, якщо яке- то захворювання серця призводить до специфічного зниження РK (наприклад, в результаті змін хімічного складу мембрани, обумовлених порушенням метаболізму білків або жирів), відношення PNA-РК збільшиться і виникне деполяризация, незважаючи на відсутність змін PNA. Слід підкреслити, що такого специфічного зміни РК поки не вдалося виявити в уражених серцевих клітинах, хоча аналогічний ефект може бути штучно викликаний в ізольованих міокардіальних тканинах шляхом додавання в перфузійний розчин декількох миллимолей цезію [57]. Безсумнівно, підтримуване збільшення втрат Na + через клітинну мембрану, зрештою, призвело б до зміни розподілу катіонів щодо поверхні мембрани, якби натрієвий насос не володів здатністю протистояти зростаючим потокам Na + і К +. У відповідь на відносне підвищення проникності для натрію виникне початкова деполяризація (як це описано вище), але потім буде поступово розвиватися повторна деполяризация, що відображає зниження внутрішньоклітинної концентрації К + . Це пов'язано з виходом К + з клітини в міру надходження в неї Na + для збереження електронейтральності клітинного об'єму. Незважаючи на те що проникність мембрани для іонів хлору в серцевих клітинах зазвичай досить низька, деяка кількість іонів хлору може надходити в клітини разом з Na + і водою , внаслідок чого клітина злегка набухає, що відповідно призводить до подальшого зменшення [К +] i .. Оскільки активність натрієвого насоса визначається переважно рівнем [Na +] i з підвищенням останнього в таких клітинах з витоком вона зростає. Однак якщо пасивні потоки Na і К великі або активність насоса-яким чином ослаблена, то, незважаючи на активацію роботи насоса внутрішньоклітинними іонами натрію, відзначаються значні зміни рівня [Na +] i та [К +] i.



Нульова фаза деполяризації



Для більшості вивчених патологічних станів характерно уповільнене наростання із зниженою амплітудою потенціалу дії (фаза 0) у волокнах Пуркіньє або в клітинах робочого міокарда передсердь або шлуночків [51-56, 58]. Такі зміни, очевидно, під чому обумовлені "зменшенням мембранного потенціалу уражених клітин, хоча аналогічні зміни можуть бути також наслідком специфічних для даного захворювання відхилень у попередніх механізмах провідності за відсутності будь-яких змін потенціалу спокою. Ми поки не володіємо достатньою інформацією щодо первинного специфічного впливу захворювань на механізми провідності перед виникненням спрямованого всередину потоку, що викликає наростання потенціалу дії.

Раніше вже описувалися механізми інактивації швидкої натрієвої провідності при тривалій деполяризації мембрани (після наростання потенціалу дії), а також відзначалася необхідність зниження реполяризації мембрани до рівня глибокого негативного потенціалу (тобто реполяризация потенціалу дії) для повного усунення цієї інактивації. Якщо мембрана реполяризуется не повністю, то в даних умовах інактивація усувається лише частково. Таким чином, після повної активації натрієвої провідності цілком достатньо гіперполяризації до рівня приблизно -100 мВ, щоб повністю усунути інактивацію і повернути всім натрієвих каналах здатність до реактивації при наступному деполярізуется стимулі; при тривалій же реполяризації до рівня від -60 до -70 мВ близько 50 % натрієвих каналів инактивируются і, отже, стають недоступними для реактивації під час наступної деполярізуется стимуляції. При потенціалі близько -50 мВ практично всі натрієві канали залишаються інактивованими і недоступними для негайної реактивації (див. рис. 3.3).

Таким чином, в серцевих клітинах, деполярізованнимі внаслідок захворювання, тільки частина швидких натрієвих каналів доступна для вхідного струму. У цьому випадку величина сумарного вхідного струму під час фази 0 потенціалу дії зменшується, а, значить, швидкість наростання і амплітуда знижуються (див. рис. 3.10). Такі потенціали дії, наростання яких залежить від вхідного струму, поточного через частково інактивовані натрієві канали, іноді називають «пригнобленими швидкими відповідями» [16] на відміну від «повільних відповідей», які також мають повільне наростання, але залежать від вхідного струму, що протікає по зовсім іншим, фармакологи чески відмінним мембранним каналах (див.
вище). Через повільне наростання і невисокою амплітуди швидкість поширення пригноблених швидких відповідей істотно знижена. Наприклад, швидкість проведення потенціалів дії волокон Пуркіньє може знизитися з 2-4 м / с до менш ніж 0,5 м / с внаслідок стійкого стану інактивації натрієвих каналів, обумовленого деполяризацией мембрани. Подальша деполяризация і інактивація натрієвих каналів може призвести до повної невозбудімості клітин, так що тут можливий розвиток блоку проведення. Але хоча провідність швидких натрієвих каналів може бути повністю інактивована на рівні приблизно -50 мВ, канали повільного вхідного струму (Na + / Ca2 +-кaнaли) стають доступними для активації при потенціалі нижче цього рівня [20, 21]. Отже, в цих умовах сильний Деполяризуючий стимул здатний викликати повільний вхідний струм. Можливість цього зазвичай невеликого повільного вхідного струму викликати регенеративную деполяризацию, характерну для повільно поширюється потенціалу дії, залежить від відносної величини мембранної провідності К +. Як вже зазначалося при обговоренні потенціалу спокою, деполяризація мембрани, викликана, наприклад, деяким підвищенням її проникності для Na +, сприяє зниженню провідності для К +, що пов'язано з наявністю спрямованого всередину випрямлення. У цих умовах повільний вхідний струм може виявитися достатнім для ініціації повільного відповідного потенціалу дії (див. рис. 3.3). З іншого боку, деполяризація мембрани, що є наслідком підвищення [К +] 0, пов'язана із збільшенням калієвої провідності, так що в цьому випадку такий же невеликий повільний вхідний струм може викликати лише незначну деполяризацію. Однак, якщо повільний вхідний струм зростає, наприклад, у присутності катехоламінів, повільний потенціал дії може бути викликаний і в умовах підвищеної [К +] 0 [59]. Через повільне наростання швидкість проведення повільних потенціалів дії дуже низька. Таким чином, в результаті сильної деполяризаціїмембрани швидкість поширення потенціалів дії у волокнах Пуркіньє може знизитися до величини менше 0,1 м / с [20].

Якщо деполяризация у фазу 0 сповільнюється до критичного рівня, може виникнути односпрямований блок проведення [1]. У пучках передсердних або шлуночкових волокон, а також у волокнах Пуркіньє, стимульованих з того чи іншого кінця для ініціації нормального потенціалу дії, імпульс проводиться приблизно з рівною швидкістю в обох напрямках уздовж пучка. При критичному рівні придушення швидкості наростання потенціалу дії проведення в одному напрямку може зникнути, але буде повільно здійснюватися в іншому напрямку (рис. 3.11). Критичний рівень гноблення в різних областях серця варіює і частково залежить від геометрії серцевого синцития. Подальше придушення наростання потенціалу дії і зменшення амплітуди зазвичай призводить до блокування проведення в обох напрямках. Повільне проведення або односпрямований блок проведення може виникнути в пучках волокон, в яких відзначається або пригноблений швидку відповідь, або повільний потенціал дії.







Рис. 3.11. Односпрямований блок проведення в пучку волокон Пуркіньє у собаки.

На верхній лінії відзначено час з інтервалами в 100 мс. Три розташовані нижче криві - реєстрація потенціалу дії в трьох різних клітинах уздовж пучка волокон Пуркіньє. Потенціали дії на верхній кривої записані з ближнього кінця пучка, на середній - з центральній частині пучка і на нижній - з далекого кінця пучка. Клітини центрального сегмента пучка були деполярізованнимі шляхом перфузії розчином з високим вмістом [К '^] а тому потенціали дії тут мають низьку амплітуду і уповільнене наростання. Частковий А: запис при стимуляції далекого кінця пучка. Імпульс реєструється спочатку в клітці далекого кінця пучка (нижня крива), потім він проходить через центральний сегмент (крива в середині) і, нарешті, збуджує клітини ближнього пучка (верхня крива). Фрагмент Б: запис при стимуляції ближнього кінця пучка. Клітка, активність якої зареєстрована на верхній кривої, збуджується, оскільки вона знаходиться поблизу місця стимуляції, проте проведення блокується в пригніченому центральному сегменті (крива в середині), тому активації далекого кінця волокна (нижня крива) не відбувається [1].





  Так як зниження мембранного потенціалу в уражених областях серця навряд чи відбувається абсолютно однаково, вираженість інактивації натрієвих каналів швидше за все буде різною - від незначної (імпульси проводяться швидко у вигляді швидких потенціалів дії) і помірною (імпульси проводяться відносно повільно як пригноблені швидкі відповіді) до повної (імпульси, якщо вони виникають, поширюються дуже повільно як повільні потенціали дії). 
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "Вплив патологічних станів на потенціал спокою і потенціал дії серцевих клітин"
  1.  . Нейрогуморальна регуляція і стан репродуктивної системи жіночого організму в період згасання її функції
      Статеве дозрівання і настання менопаузи представляють собою два критичних періоду в житті жінки. Перший з них характеризується активацією, другий - припиненням функції гонад. 169 Глава 1. Структура і функція репродуктивної системи у віковому аспекті Як формування, так і виключення циклічної функції гонад тягне за собою цілий ряд істотних змін в
  2.  Лікування гестозу в стаціонарі
      . Основні положення Лікування має бути патогенетично обгрунтованим з урахуванням ступеня залучення в патологічний процес нирок, печінки, системи гемостазу, легенів, головного мозку, що залежить від тяжкості і тривалості гестозу, вихідного фонового захворювання, а також від строку вагітності, стану плода, індивідуальних особливостей пацієнтки (непереносимість деяких лікарських
  3.  ФУНКЦІЯ СЕРЦЯ У НОРМІ І ПРИ ПАТОЛОГІЇ
      Євген Браунвальд (Eugene Braunwald) Клітинні механізми серцевого скорочення Міокард складається з окремих поперечнополосатих м'язових клітин (волокон), діаметр яких в нормі составлят 10-15 мкм, а довжина - 30-60 мкм (рис. 181-1, а). Кожне волокно включає в себе безліч пересічних і з'єднаних між собою ниток (міофібрил), які йдуть на всьому протязі волокна і в
  4.  Серцева недостатність
      Євген Браунвальд (Eugene Braunwald) Серцеву недостатність можна визначити як патофізіологічний стан, при якому порушення функції серця призводить до нездатності міокарда перекачувати кров зі швидкістю, необхідної для задоволення метаболічних потреб тканин, або ж ці потреби забезпечуються тільки за, рахунок патологічного підвищення тиску наповнення
  5.  Брадиаритмією
      Марк Е. Джозефсон, Альфред Е. Бакстон, Франсіс Є. Мархлінскі (Mark Е. Josephson, Alfred E. Buxton, Francis Е. Marchlinski) Анатомічна будова провідної системи серця. У нормальних умовах функцію водія ритму серця виконує синусно-передсердний (синусний) вузол, що знаходиться у місці впадання верхньої порожнистої вени в праве передсердя. Довжина вузла становить 1,5 см; ширина 2-3 мм.
  6.  ТАХІАРИТМІЯМИ
      Марк Е. Джозефсон, Альфред Е. Бакстон, Франсіс Є. Мархлінскі (Mark Е. fosephson, Alfred E. Buxton, Francis E. Marchlinski) Механізм розвитку тахіаритмій Тахіаритмії можуть бути розділені на дві групи: що виникають внаслідок порушення поширення імпульсу і внаслідок порушення утворення імпульсу. Найчастіше зустрічаються тахіаритмії, викликані порушенням поширення імпульсу. При
  7.  АТЕРОСКЛЕРОЗ ТА ІНШІ ФОРМИ Артеріосклероз
      Едвін Л. Бірман (Edwin L. Bierman) Артеріосклероз - потовщення і ущільнення стінок артерії, причина більшості випадків смерті в Сполучених Штатах і в більшій частині країн, де населення веде західний спосіб життя. Атеросклероз, що представляє собою один з варіантів артеріосклерозу, характеризується ураженням великих артерій і зустрічається у переважної частини пацієнтів з коронарною хворобою
  8.  ПІДХІД ДО хворих з ураженням нирок і сечових шляхів
      Фредрік Л. Кое, Баррі М. Бреннер (Fredric L. Сої, Barry M. Brenner) Специфічні ураження нирок і сечових шляхів часто супроводжуються появою безлічі взаємозалежних або згрупованих клінічних ознак, симптомів і результатів лабораторних досліджень, званих синдромами. Синдроми більш інформативні в плані діагностики тому, що розвиток кожного з них обумовлюється
  9.  ЕПІЛЕПСІЯ І судомних станів
      М. А. Діхтер (М. A. Dichter) Епілепсії - це розлади, що характеризуються хронічними, рецидивуючими пароксизмальними порушеннями функцій ЦНС, обумовлені змінами електричної активності мозку. Це група поширених неврологічних розладів; хворіють особи будь-якого віку; за наявними даними, ними страждають 0,5 - 2% населення. Кожен епізод неврологічної дисфункції
  10.  ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ОБСТЕЖЕННЯ ПАЦІЄНТІВ З нервово-м'язові захворювання
      Р. К. Гріггс, У. Г. Бредлі, Б. Т. Шаханов (R. С. Griggs, W. С. Bradley, і. Т. Shahani) Нервово-м'язові захворювання - це порушення функції моторних (рухових) одиниць, а також чутливих (сенсорних) і вегетативних периферичних нервів. Кожна моторна одиниця представлена: 1) тілом клітини моторного нейрона, що локалізується або в передньому розі (для м'язів, що іннервуються з спинного
© medbib.in.ua - Медична Бібліотека