Деполяризация в фазу 4 - аритмии сердца (4)
Латентные пейсмекерные клетки. Четвертый возможный механизм аберрации длительного цикла при замедленном синусовом ритме и при ритме ускользания в АВ-соединении основывается на существовании в системе Гис—Пуркинье большого числа автоматических клеток (латентных водителей ритма), способных к спонтанной диастолической деполяризации [56, 238—241]- возникновение аберрации при этом обусловлено описанной ранее взаимосвязью автоматизма и проводимости (рис. 4.19) [56].
Медленное повышение диастолического потенциала, происходящее при деполяризации в фазу 4, вызывает постепенное, зависящее от потенциала и времени уменьшение Vmax и амплитуды потенциала действия, инициируемого в позднюю фазу диастолы, а также развитие нарушений, аналогичных наблюдаемым в не полностью реполяризованных волокнах (см. рис. 4.19) [56]. Поскольку латентные пейсмекерные клетки имеются практически везде в системе Гис—Пуркинье, ускорение их деполяризации в фазу 4 способно вызывать практически любой тип нарушений предсердно-желудочкового и внутрижелудочкового проведения, причем конкретная картина аберрации определяется локализацией аномальных волокон и степенью их деполяризации. Во всех случаях, когда такие волокна расположены в ножках пучка Гиса, наблюдаются изменения формы комплекса QRS, которые представляют собой аберрацию. Усиленный автоматизм в дистальных сегментах АВ-узла (зона NH) или в пучке Гиса, который обычно проявляется АВ-блокадой, при развитии продольной диссоциации предсердно-желудочковой проводящей системы может вызвать нарушение внутрижелудочкового проведения и аберрацию. Поскольку такая аберрация обусловлена уменьшением абсолютной величины мембранного потенциала во время фазы 4 потенциала действия, ее называют «блоком в фазу 4» или «аберрацией в фазу 4» {11, 238]. Однако эти термины недостаточно точны, так как они используются для описания аберрации, связанной со стабильным повышением потенциала покоя без медленной диастолической деполяризации.
Massumi [234] составил перечень электрокардиографических характеристик аберрации длительного цикла. Из особенностей природы предложенного механизма следует, что постепенное увеличение длительности сердечного цикла должно сопровождаться усилением аберрантности. Это наглядно показано на рис. 4.18. И наоборот, факторы, замедляющие деполяризацию в фазу 4, предупреждают развитие аберрации длительного цикла и ослабляют или устраняют уже существующую аберрацию. Примером тому служит сокращение синусового цикла при физической активности или под влиянием таких препаратов, как атропин, а также повышение частоты основного ритма сердца вследствие имплантации пейсмекера в случаях брадиаритмии, как и фармакологическое подавление деполяризации в фазу 4. Таким образом, при выяснении причин аберрантности в неясных случаях целесообразно применение воздействий, изменяющих частоту синусового ритма.
Видео: Тоны сердца 2015
Рис. 4.19. Схематическое изображение трансмембранных потенциалов латентного пейсмекера в системе Гис—Пуркинье и одновременно полученная поверхностная ЭКГ, которые иллюстрируют взаимосвязь автоматизма и проведения.
Фазы потенциала действия обозначены арабскими цифрами от 0 до 4, а ЭКГ-дефлексии — латинскими буквами Р, R, S и Т. А — во время первых трех возбуждений стимуляция проводилась достаточно быстро и деполяризация в фазу 4 оказалась подавленной — ситуация, аналогичная наблюдаемой при синусовом ритме. Мембранный потенциал имеет нормальную величину и остается постоянным во время диастолы (фаза 4). Потенциалы действия, развивающиеся примерно на уровне —90 мВ (а), так же нормальны, как и ЭКГ. Фаза реполяризации третьего возбуждения прерывается преждевременным ответом, который возникает приблизительно на уровне —60 мВ (б) и характеризуется существенным уменьшением амплитуды и Упшг, а также угнетенным проведением, что электрокардиографически проявляется аберрантной формой RS. Б — первые два возбуждения зарегистрированы при той же частоте стимуляции, что и на фрагменте А. Потенциалы действия и ЭКГ нормальны. Третье, четвертое и пятое возбуждения инициируются после развития деполяризации в фазу 4 вследствие сильного снижения частоты стимуляции. Третий потенциал действий, как показано, возникает в клетке при нормализации максимального диастолического потенциала (МДП, —90 мВ) и порогового потенциала (ПорП, г, приблизительно—70 мВ). Поскольку процесс деполяризации не может уменьшить диастолический потенциал до величины ниже пороговой (ПорП), наблюдаемое в результате снижение амплитуды и Vmax является недостаточным для значительного угнетения проведения, поэтому ЭКГ остается нормальной. Четвертый потенциал действия отражает эффект смещения ПорП к менее отрицательному уровню (ПорП г). Такое смещение позволяет четвертому потенциалу действия инициироваться при значительно более низком потенциале — примерно —60 мВ (д), чем в норме. Снижение амплитуды и У max, а также замедление проведения становятся соответственно более выраженными. Комплекс RS на ЭКГ является аберрантным. Обратите внимание на сходство с преждевременным ответом на фрагменте А, который также инициируется на уровне примерно —60 мВ. Кроме того, следует отметить, что смещение ПорП сопровождается уменьшением МДП (е). Пятый потенциал действия показывает, как изменения реактивности типа представленных на фрагменте Б рис. 4.3 предрасполагают к аберрации вследствие деполяризации в фазу 4 при более отрицательных, чем обычно, потенциалах и при нормальном ПорП. Обратите внимание: хотя это возбуждение возникает на уровне около —70 мВ (ж), амплитуда и Vmax снижены достаточно для замедления проведения и появления аберрации комплекса RS. Это напоминает скорее четвертый ответ, возникающий на уровне примерно —60 мВ (д), нежели третий, хотя он также развивается на уровне —70 мВ (г). Снижение амплитуды и Vmax сверх ожидаемого, а также угнетение проведения для данного уровня потенциала отражают изменение реактивности [56].
Кроме того, у больных с аберрацией, обусловленной деполяризацией в фазу 4, можно ожидать появления желудочковых экстрасистол, происходящих из области повышенного автоматизма: у больных с аберрацией типа блокады правой ножки пучка Гиса должны возникать экстрасистолы с признаками блокады левой ножки, и наоборот. Выявление экстрасистол соответствующего типа подтверждает обусловленность аберрации длительного цикла усиленным автоматизмом. На рис. 4.17, Б и 4.18 показано развитие аберрации типа блокады левой и правой ножек пучка Гиса в сочетании с наличием желудочковых эктопических сокращений, соответственно с формой блокады правой и левой ножек. На рис. 4.18 также наблюдается одновременное исчезновение аберрации и эктопии.
Электрофизиологические детерминанты. Аберрации, обусловленные деполяризацией в фазу 4 потенциала действия, вероятнее всего, возникнут в условиях усиления автоматизма латентных пейсмекерных клеток в системе Гис—Пуркинье, из которых наиболее очевидны следующие два обстоятельства.
1. Снижение частоты сердечного ритма в результате ослабления активности синусового узла или вследствие таких факторов, как АВ-блокада высокой степени или блокирование предсердной экстрасистолы. Продолжительная диастола дает достаточно времени для развития деполяризации в фазу 4 с последующим снижением уровня диастолического мембранного потенциала, с которым сталкивается распространяющийся импульс (см. рис. 4.19, Б). Это одно из возможных объяснений аберрации, возникающей при снижении частоты ритма до уровня, близкого К собственной частоте возбуждений латентных пейсмекеров АВ-соединения или системы Гис—Пуркинье или ниже (40— 55 уд/мин) (см. рис. 4.17, Б).
2. Прямое усиление автоматизма латентных водителей ритма. Ряд физиологических воздействий, таких как изменения рН, рСО2 и температуры, ишемия, перерастяжение в дилатированном сердце, изменения внеклеточных концентраций ионов, а также многие медикаментозные средства, в том числе сердечные гликозиды, вызывают повышение скорости деполяризации в фазу 4 латентных пейсмекерных клеток системы Гис—Пуркинье [25, 28, 38—47]. Это позволяет объяснить явление, показанное на рис. 4.18, где аберрация возникает при небольшом увеличении длительности цикла и при такой частоте синусового ритма, которая обычно не обеспечивает значительной деполяризации латентных пейсмекерных клеток в фазу 4.
Учитывая большое количество автоматических клеток в сердце, а также существование целого ряда физиологических и фармакологических факторов, угнетающих активность синусового узла или повышающих автоматизм латентных пейсмекеров, можно сделать вывод, что данный тип аберрации должен быть достаточно обычным. Однако имеющиеся в литературе данные не подтверждают этого заключения. Это особенно касается больных с клинически здоровым сердцем, так как в большинстве случаев явление описано в органически пораженном сердце.
Анализ связи между мембранным потенциалом и скоростью проведения [56, 115] позволяет объяснить этот явный парадокс. Как отмечалось ранее, проведение возбуждения обычно поддерживается и даже несколько улучшается до тех пор, пока мембранный потенциал не становится меньше — 70 мВ, чему способствуют следующие факторы: 1) уменьшение тока, необходимого для возбуждения (т. е. повышение возбудимости), по мере приближения диастолического потенциала к пороговому уровню- 2) увеличение константы длины вследствие повышения сопротивления мембраны при деполяризации в фазу 4. Оба фактора способствуют повышению эффективности электротонического распространения тока и компенсируют снижение Удах при деполяризации [56]. Поскольку пороговый потенциал в нормальных волокнах Пуркинье близок к —70 мВ [116], деполяризация в фазу 4 не способна уменьшить диастолический мембранный потенциал до менее отрицательной величины: при потенциале выше порогового обязательно возникнет спонтанное возбуждение, а значит, и желудочковая экстрасистола. Поэтому в нормальном миокарде деполяризация в фазу 4 вряд ли вызовет медленное проведение и аберрацию (см. рис. 4.19, Б).
Однако в некоторых особых условиях деполяризация в фазу 4 способна вызывать значительное уменьшение диастолического потенциала, вполне достаточное для, развития аберрации, причем одно из таких условий может выполняться и в нормальном миокарде. На рис. 4.20 показана активность латентных пейсмекерных клеток, в которых скорость деполяризации в фазу 4 повышена- она лишь немного ниже скорости диастолической деполяризации клеток синусового узла. При таких близких частотах возбуждение синусового узла может достигнуть латентной пейсмекерной клетки в момент приближения ее диастолического потенциала к пороговому уровню. Так как пороговый потенциал определяет переход между диастолой (фаза 4) и быстрой деполяризацией (фаза 0) следующего потенциала действия, при его достижении происходит быстрое нарастание скорости деполяризации и резкое уменьшение мембранного потенциала за очень короткое время (10—20 мс). В таких условиях даже очень небольшие вариации во времени прихода распространяющегося импульса, которые обусловлены либо изменением синусового ритма, либо скоростью диастолической деполяризации латентных пейсмекерных клеток, приведут к значительным изменениям уровня мембранного потенциала в момент прихода импульса и, следовательно, изменяет его проведение. Соответственно этому, небольшое увеличение длительности синусового цикла обусловит значительную аберрацию проведения. И наоборот, столь же небольшое его уменьшение способно нормализовать проведение. Аналогично небольшие изменения скорости деполяризации в фазу 4 латентных пейсмекерных клеток повлияют на проведение в отсутствие каких-либо изменений частоты синусового ритма. Этот механизм позволяет объяснить изменения проведения практически от комплекса к комплексу, а также развитие интермиттирующей аберрации При наджелудочковом ритме ускользания и вариабельность форм комплексов, возникающих вблизи аналогичных интервалов ускользания (см. рис. 4.18, Г).
Рис. 4.20. Аберрантность длительного цикла, связанная с медленной диастолической деполяризацией.
А — трансмембранные потенциалы латентного пейсмекера, зарегистрированные в правой ножке пучка Гиса, показывают, каким образом деполяризация в фазу 4 может привести как к аберрантности длительного цикла, так и к аберрации проведения в отсутствие заметных изменений синусового ритма даже в нормальном сердце. Скорость деполяризации в фазу 4 в клетках правой ножки предположительно повышена до уровня, несколько меньшего, чем частота синусового ритма. Такая близость частот позволяет распространяющемуся синусовому импульсу достигнуть клеток ножки пучка в тот момент, когда их диастолический потенциал приближается к уровню порогового потенциала. Этот период (переход фазы 4 в фазу нарастания следующего потенциала действия) характеризуется быстрым увеличением скорости деполяризации и существенным снижением потенциала в течение короткого времени (20 мс). Поэтому даже небольшие изменения времени прихода распространяющегося возбуждения, обусловленные изменениями частоты синусового ритма или скорости деполяризации латентного пейсмекера клетки, будут сопровождаться выраженным различием в величине потенциала в этот момент, что приведет к вариабельности формы ответа и его дальнейшего распространения. Обратите внимание на постепенное уменьшение амплитуды и Vm,, трех ответов (I, 2 и 3), инициированных с возрастающей задержкой (шаг 20 мс), а также на усиливающееся угнетение проведения (определяется по ЭКГ-изменениям QRS). Ответ 1 возникает непосредственно перед появлением порогового потенциала и распространяется нормально. Ответы 2 и 3 характеризуются возрастающей аберрантностью типа блокады правой ножки вследствие ее активации при все более положительных потенциалах. Небольшие временные различия не обнаруживаются на стандартной ЭКГ, так что вариации формы QRS определяются как возникающие в отсутствие изменений частоты ритма. Наличие этого механизма обеспечивает также разумное объяснение типа изменений формы QRS в каждом последовательном возбуждении, который показан на рис. 4.18. Б — стандартная ЭКГ в 12 отведениях у больного 68 лет с ишемической болезнью сердца, демонстрирующая появление и исчезновение аберраций типа блокады левой ножки в отсутствие явных изменений частоты синусового ритма (см. отведения V1—V6). Выявление такой вариабельности вместе со спонтанными желудочковыми экстрасистолами, характеристики которых указывают на их левостороннее происхождение (см. отмеченные стрелками комплексы в отведениях I—III), позволяет предположить, что аберрации могут быть обусловлены ускорением деполяризации в фазу 4 в латентном водителе ритма, расположенном в левой ножке пучка Гиса. Обсуждение в тексте.
Учитывая результаты, полученные при исследовании ишемического и патологически измененного миокарда, следует отдельно рассмотреть еще два условия возникновения нарушений проведения и аберрации, а именно: 1) смещение порогового потенциала к уровню ниже —70 мВ, что позволяет мембранному потенциалу в процессе деполяризации понизиться до уровня, при котором проведение существенно ухудшится [56]- 2) изменения соотношения реактивности, аналогичные показанным на рис. 4.3, Б и снижающие степень, при которой автоматические клетки должны деполяризоваться до замедления проведения с последующим блокированием. На рис. 4.19, Б, например, существенные нарушения проведения могли бы появиться скорее при деполяризации до —70 мВ, нежели до —60 мВ. Для возникновения аберрации также должно быть достаточно меньшего увеличения длительности цикла. Стоит отметить, что экспериментальное воспроизведение нарушений проведения, связанных с постепенной деполяризацией изолированных волокон Пуркинье в фазу 4, обычно сопровождается изменениями зависимости реполяризации от времени и потенциала, что проявляется снижением максимального диастолического потенциала и генерализованной гипополяризацией кардиомиоцитов [56], а также смещением потенциала за нулевой уровень [56J. Эти изменения иллюстрирует рис. 4.19, Б. Верхний и средний фрагменты рис. 4.21 позволяют объяснить изменения формы комплекса QRS на рис. 4.18с точки зрения зависящих от длительности цикла изменений диастолического потенциала в клетках латентных пейсмекеров правой ножки пучка Гиса. Ввиду небольших изменений длительности цикла, сопровождающихся появлением и исчезновением аберрации, здесь предполагается ускорение деполяризации в фазу 4 вследствие ишемии, а также вызванное деполяризацией смещение порогового потенциала к менее отрицательным значениям или упомянутые ранее изменения реактивности миокарда. Дальнейшее подтверждение значимости этих факторов для развития аберрации длительного цикла было получено El-Sherif и соавт. [252] при исследовании нарушений проведения в системе Гис — Пуркинье собаки после перевязки коронарной артерии. Важная роль изменений возбудимости, зависимых от длительности цикла, в развитии аберрации этого типа подчеркивалась другими исследователями [150].
Осцилляторная активность. Предполагается также, что нарушения проведения могут быть связаны с осцилляторной активностью, вызванной деполяризацией, или с другими типами этой активности [30, 253]. Если циклические изменения мембранного потенциала, обусловленные осцилляторной активностью, происходят достаточно медленно, обеспечивая тем самым изменения электрофизиологических свойств мембраны, то создаются условия для возникновения нарушений проведения, аналогичных наблюдаемым при деполяризации в фазу 4 латентных пейсмекерных клеток. Так, относительно медленные колебания мембранного потенциала, связанные с действием сердечных гликозидов [253], могут сопровождаться циклическими изменениями Ушах и скорости проведения в фазу диастолы. С другой стороны, быстрые колебания должны обусловить более однородное угнетение свойств мембраны до уровня, обеспечивающего усреднение потенциала при осцилляторной активности. Это в свою очередь приведет к изменениям возбудимости и проведения, более характерным для ситуации с низким потенциалом покоя, чем для повышенного автоматизма. Данные о существовании относительно медленной Осцилляторной активности во многих препаратах ишемического и патологически измененного миокарда (см. рис. 4.4) и о наличии во многих спонтанно активных клетках изменений порогового потенциала [77] и реактивности [74, 75, 77, 87], облегчающих развитие медленного проведения, указывают на потенциальную значимость такой активности как причины нарушений проведения. Определенное значение имеют и сообщения о наличии связи между осцилляторной активностью и вариабельной местной блокадой в подобных препаратах [74, 75, 77, 87, 91—93].
Антиаритмические препараты и аберрация длительного цикла. Все антиаритмики, используемые в настоящее время, угнетают деполяризацию в фазу 4 потенциала действия латентных пейсмекерных клеток и, следовательно, должны влиять на аберрантность длительного цикла. Однако к такому выводу следует относиться с определенной осторожностью. Ярким примером служат хинидин и прокаинамид, действие которых на нарушения проведения в фазу 4 представляется весьма парадоксальным [40, 256, 257]. С одной стороны, в терапевтической концентрации они ослабляют или устраняют автоматизм латентных пейсмекеров. Это предотвращает развитие аберрации (или устраняет уже имеющуюся). С другой стороны, прямое блокирующее действие этих препаратов на Na+-кaнaлы [45, 46, 146, 221] способно облегчить развитие аберрации или усилить уже существующую аберрацию. Их суммарное влияние на проведение и аберрантность зависит от того, насколько благотворное подавление деполяризации в фазу 4 превышает прямое угнетение проведения. При низких концентрациях их прямое угнетающее влияние на проведение может быть столь небольшим, что замедление деполяризации в фазу 4 приведет к улучшению проведения и ослаблению аберрантности. С другой стороны, при высоких концентрациях этих препаратов может преобладать угнетающее влияние на проведение. Кроме того, хинидин и прокаинамид в высокой концентрации способны уменьшить диастолический потенциал, облегчив тем самым развитие автоматизма, связанного с деполяризацией [40, 254, 255].
Рис. 4.21. Альтернативный механизм возникновения аберраций при ускорении деполяризации в фазу 4 латентного клеточного пейсмекера в отсутствие значительных изменений частоты синусового ритма.
Показан также возможный механизм «сверхнормального» внутрижелудочкового проведения. Слева приведена упрощенная схема проводники системы, аналогичная представленной на рис. 4.1, А. Кривые показывают трансмембранные потенциалы, зарегистрированные в синусовом узле (СУ), пучке Гиса (Гис) и правой ножке пучка (ПНП)- ниже дана ЭКГ во И отведении. Верхний фрагмент (контрольные условия): частота синусового ритма в нормальном диапазоне. Латентные пейсмекеры в пучке Гиса и его правой ножке не подвергаются деполяризации в фазу 4, ЭКГ в норме. Средний фрагмент: синусовый ритм не изменяется. Автоматизм латентного пейсмекера в правой ножке усиливается до степени, лишь немного уступающей таковой синусового узла. Одновременно отмечается смещение порогового потенциала до менее отрицательного, чем в норме, уровня, а также угнетение реактивности. В результате амплитуда и Vmах ответа, возникающего в клетках правой ножки, значительно снижаются и проведение угнетается. На ЭКГ наблюдается блокада правой ножки пучка Гиса. Нижний фрагмент: предсердная экстрасистола достигает клеток правой ножки в тот момент, когда диастолический потенциал имеет максимальную величину. Следовательно, амплитуда и Vmax превосходят таковые основного возбуждения, что соответствует улучшению проведения в правой ножке по сравнению с основным возбуждением. Форма QRS соответственно менее аберрантна, чем во время основного возбуждения («сверхнормальное» внутрижелудочковое проведение). Обсуждение в тексте.
Если аберрантность фазы 4 в ишемическом или поврежденном миокарде обусловлена изменением электрофизиологических свойств большого количества частично деполяризованных, спонтанно активных волокон, то восстановление максимального диастолического потенциала до более отрицательной величины может способствовать угнетению автоматизма и ослаблению аберрантности. Такое действие оказывают катехоламины [56, 77, 254, 255]. Однако они одновременно усиливают автоматизм нормальных латентных водителей ритма, что уменьшает целесообразность их применения.
