CC BY
63
УДК 612.172
ВЛИЯНИЕ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОЙ ГИПОКИНЕЗИИ НА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ, РЕПОЛЯРИЗАЦИИ МИОКАРДА И ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕРДЦА СОБАКИ
C.В. АХМЕТЗЯНОВА*, Н.А. КИБЛЕР**, В.П. НУЖНЫЙ***, Д.Н. ШМАКОВ**, Н.В. АРТЕЕВА**
*Коми филиал Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кировская государственная медицинская академия», г. Сыктывкар
** Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар [email protected]
Электрофизиологические свойства и гемодинамика сердца изучены на наркотизированных взрослых собаках (n=12) в условиях антиортостатической гипокинезии. Выявлены разнонаправленные изменения в электрофизиологиче-ских свойствах слоев и областей миокарда. Установлена зависимость последовательности реполяризации от последовательности активации миокарда желудочков. Предположено, что в основе механизмов, участвующих в формировании физиологических реакций при антиортостатической гипокинезии, лежит упрощение функций системы сердца.
Ключевые слова: антиортостатическая гипокинезия, деполяризация, реполяризация, сердечная гемодинамика, внутрижелудочковое давление
S.V. AKHMETZYANOVA, N.A. KIBLER, V.P. NUZHNY, N.V. ARTEEVA,
D.N. SHMAKOV. EFFECTS OF ANTIORTHOSTATIC HYPOKINESIA ON THE SEQUENCE OF THE MYOCARDIAL DEPOLARIZATION AND REPOLARIZATION OF VENTRICLES AND HEMODYNAMIC INDICES OF THE HEART IN DOG
Electrophysiological properties and hemodynamics of heart were studied in 12 adult anaesthetized dogs in conditions of antiorthostatic hypokinesia. Differently directed changes in electrophysiological properties of layers and myocarium areas are revealed. Dependence of the sequence of repolarization from the sequence of activation of the ventricular myocardium is established. It is assumed that simplification of functions of the heart system is in the basis of the mechanisms participating in formation of physiological reactions under ANOH.
Key words: cardiac hemodynamics, antiorthostatic hypokinesia, ventricular pressure, depolarization, repolarization, dog
Антиортостатическая гипокинезия (АНОГ) моделирует один из основных физиологических эффектов невесомости - перераспределение жидких сред в краниальном направлении. Следствием их перемещения является каскад реакций со стороны физиологических систем организма, особое значение в развитии которых принадлежит изменениям функциональной деятельности сердца [1, 2]. Если в процессе филогенеза и онтогенеза к ортостатической позе вырабатываются адаптивные механизмы, то при АНОГ последние отличаются от критериев физиологической нормы [3]. В организме нарушается принцип субординации и функционального взаимодействия физиологических систем. Причины, влияющие на функционирование сердца при АНОГ, - мультифакторны, а их механизмы сложны и изучены недостаточно [4]. Инверсия гидростатического градиента давления и возрастание объема циркулирующей крови в краниальном направлении при АНОГ вызывают противоположные ортостати-
ческому положению сдвиги кровообращения [5], определяют потерю устойчивости исходного состояния системы сердца как фазового перехода к новому равновесному состоянию на основе структурной и функциональной перестройки миокарда [6, 7]. В ряде исследований [8, 9] установлены противоположные результаты в динамике изменений объемов полостей сердца, центрального венозного давления, сердечного выброса в начальном периоде невесомости. Выявляются также разнонаправленные изменения зубца Т комплекса ЭКГ, механизмы формирования которого остаются малоизученными и не могут быть объяснены только с позиции гемодинамической перегрузки сердца [10]. Электрофизиологические свойства миокарда гете-рогенны и изменения дисперсии реполяризации могут быть причиной нарушения функциональной деятельности сердца [11].
В настоящее время не изучены электрофи-зиологические процессы в интрамуральных слоях
желудочков и их взаимосвязь с сократительной функцией во время АНОГ и не выяснена особенность функциональной деятельности сердца в переходном периоде (начало воздействия) АНОГ.
Актуальными для теории и практики космической физиологии и клинической медицины являются фундаментальные исследования физиологических механизмов деятельности сердца при АНОГ для понимания эволюционно-адаптивных системных реакций, переводящих функционирование сердца на качественно новый структурно-организационный уровень, в пределах которых сохраняется эффективность его работы.
Цель данной работы - изучение и выявление закономерности изменений во времени и в структуре миокарда процессов деполяризации и реполяризации при АНОГ, а также их связи с сократительной функцией сердца.
Материалы и методы
Экспериментальная часть работы выполнена на 12 взрослых беспородных собаках обоего пола, массой тела 30±5 кг (в соответствии с международными правилами обращения с экспериментальными животными Guide for the Care and Use of Laboratory Animals - публикация US National Institutes of Health: NIH Publication № 85-23, ред. 1996). Собак наркотизировали золетилом (15 мг/кг внутримышечно), фиксировали в положении лежа на спине на специальном устройстве, позволяющем создавать АНОГ. После вскрытия грудной клетки температуру тела животного во время эксперимента поддерживали на уровне 37-38° С.
С помощью гемодинамической установки Prucka Mac-Lab 2000 (GE Medical System, GmbH) производили инвазивный контроль сатурации гемоглобина кислородом, температуры в полости сердца, регистрировали давление в левом желудочке (Лж) и аорте. Изучали гемодинамические показатели: максимальное систолическое (МСДЛЖ), конечно-диастолическое давление в ЛЖ и среднее давление в аорте (Рср), а также максимальную скорость повышения давления (dP/dtmax) и падения давления (dP/dtmin) в ЛЖ, определяли сердечный выброс (СО), общее периферическое сопротивление (ОПС). Регистрировали электрокардиограммы в стандартных отведениях от конечностей. Интрамуральные электрограммы регистрировали с помощью равно расположенных друг от друга игольчатых электродов. Их устанавливали в миокард основания правого желудочка (ПЖ) и ЛЖ, в верхушки обоих желудочков и среднюю часть ЛЖ.
Момент прихода волны возбуждения в область отведения потенциала (время деполяризации) определяли по минимуму первой производной потенциала по времени (dV/dtmin) в период комплекса QRS, а момент восстановления возбудимости (время окончания реполяризации) - по точке максимума первой производной по времени (dV/dtmax) в период ST-T комплекса. Определяли дисперсию времени активации и окончания реполяризации.
Показатели гемодинамики и электрофизиоло-гические параметры регистрировали в горизонтальном положении, с первой минуты АНОГ, затем через каждые 5 мин в течение 30 мин при последовательном изменении угла наклона АНОГ 45° и 60°.
Статистическую обработку проводили с помощью программ БТАТ1БТЮА 6.0., ВЮБТАТ 4.03. Для оценки различий параметров до и после воздействия применяли критерий Уилкоксона, тест Фридмана с последующим применением критерия Ньюмена-Кейлса. Различия признавали значимыми при р<0,05.
Результаты исследования
Электрофизиологические свойства. Длительность QRS комплекса ЭКГ в течение всего эксперимента по отношению к исходному горизонтальному положению (40+10 мс) существенно не изменяется. В 1-ю мин АНОГ 45° происходит увеличение (258+59 мс; р<0,05) интервала QТ в сравнении с горизонтальным положением (236+51 мс). В течение последующего времени пребывания тела в условиях АНОГ независимо от угла наклона временная динамика интервала QТ носит ундулирую-щий характер с инверсией зубца Т.
Последовательность деполяризации миокарда желудочков собаки в условиях АНОГ аналогична таковой при горизонтальном положении тела. В миокарде ЛЖ и ПЖ наиболее раннее время активации наблюдается в субэндокардиальных слоях (р<0,05) верхушечной части сердца (рис. 1, А). Наиболее поздние очаги возбуждения обнаружены в субэпикардиальных слоях (р<0,05) основания желудочков (рис. 1, А). В ПЖ максимальный трансмуральный градиент деполяризации выявлен в основании - на 1-й, 10-й и 20-й мин АНОГ 60°. В ЛЖ максимальный трансмуральный градиент деполяризации также возникает в основании на 1-й и 20-й мин, но при АНОГ 45°, и на 1-й и 30-й мин АНОГ 60°, в свободной стенке ЛЖ - на 30-й мин АНОГ 45°. В области верхушки ЛЖ максимальный трансмуральный градиент сохраняется в течение всего времени пребывания тела в положении АНОГ (рис.
1, А). Апикобазальный градиент деполяризации в ПЖ появляется (р<0,05) на 1-й, 10-й мин АНОГ 45°, и на 1-й и 30-й мин АНОГ 60°. В ЛЖ апикобазаль-ный градиент возникает с первой минуты АНОГ 45° (р<0,05), исчезает на 10-1 мин и вновь появившись, сохраняется на протяжении всего эксперимента (табл. 1).
Дисперсия времени деполяризации желудочков увеличивается (р<0,05) с 20-й мин АНОГ 45°. Во время АНОГ 60° происходит дальнейшее увеличение времени охвата возбуждением желудочков с максимальным значением (р<0,05) на 1-й мин. При этом дисперсия времени активации миокарда ЛЖ возрастает (р<0,05) только на 1-й мин АНОГ 60°, а в ПЖ - в начальные 10 мин пребывания тела в условиях АНОГ 60° (табл. 2).
При АНОГ в горизонтальном положении области ранней реполяризации в ЛЖ располагаются в
Слои миокарда
Я ЭНДОКАРДИАЛЬНЫЙ ^ ИНТРАМУРАЛЬНЫЙ ЭПИКАРДИАЛЬНЫЙ
Рис. 1. Трансмуральная последовательность активации (А) и реполяризации (Б) миокарда желудочков собаки при АНОГ; ПЖ - правый желудочек, ЛЖ - левый желудочек.
Периоды времени, в которые животные находились в разном положении, разделены на зоны с помощью штриховки, сверху каждой зоны посередине указан угол наклона туловища в градусах.
Нулевой момент на шкале времени соответствует моменту, когда животное наклонили на 45°; параметры, предшествующие нулевому моменту, соответствуют исходному горизонтальному положению туловища.
Таблица 1
Время деполяризации и реполяризации различных областей миокарда ЛЖ и ПЖ в условиях АНОГ
Показатели Исходное горизон- тальное положение 450 0,5 мин. 450 10 мин 450 20 мин 450 30 мин. 600 0,5 мин. 600 10 мин. 600 20 мин. 600 30 мин
Деполяризация ПЖ основание 9,4±2,9 12,5±2,4+ 9,8±3,1 + 7,1±2,8 15,6±4,3 15,7±4,2+ 10,2±2,9 6,5±2,8 11,9±4,3+
верхушка 5,2±3,5 6,2±5,1 3,7±3,1 3,9±4,8 12,3±7,3 6,0±9,7 6,6±4,9 6,0±6,3 6,0±6,4
ЛЖ основание 12,1±2,6+* 13,4±1,1+* 9,9±11,3 9,5±3,8+* 17,0±4,3+* 15,0±4,2+ 9,3±6,3+* 10,6±5,4+* 10,4±3,1 +
средняя часть 7,3±4,4 7,3±3,8 7,3±3,6 6,1±3,8 10,2±4,5 9,5±6,8 8,7±3,4 6,3±4,0 7,5±4,1
верхушка 3,7±4,4* 5,1±4,1* 8,2±3,8 5,6±5,2* 6,3±5,4* 5,8±6,7* 7,0±5,2 4,5±3,9* 5,0±4,2*
Реполяризация ПЖ основание 184,9±9,5+ 191,2±11,7 175,7±13,5 184,8±5,0 250,1±9,6§ 253,8±13,1 + § 243,6±10,1 + § 252,9±6,0+§ 258,8±6,9+§
верхушка 175,8±7,6 191,7±7,1 173,6±7,9 185,6±6,1 254,5±4,9§ 246,8±6,3§ 247,6±7,7§ 257,7±4,5§ 261,8±1,6§
ЛЖ основание 181,8±6,3+ 201,6±10,4 +* 181,7±8,8 189,9±2,7+* 254,7±11,9+ §* 250,6±8,3+* § 247,8±7,0*§ 266,4±3,3+§ 262,8±8,4+* §
средняя часть 171,7±12,5 192±10,4 177,7±4,8 193,0±5,6 249,2±6,3§ 245,0±4,8§ 251,6±3,3§ 263,1±5,9§ 263,5±5,1§
верхушка 183,5±9,4* 198,2±5,8* 180,6±12,5* 201,1±6,1* 258,2±7,5*§ 262,3±11,7* § 248,4±8,6*§ 222,3±49,0* § 271,0±5,6*§
Примечание: M±SD, п=12; ЛЖ - левый желудочек, ПЖ - правый желудочек; ^<0.05 - по отношению к верхушке желудочка; *р<0.05 - по отношению к средней части желудочка; § р<0.05 - по отношению к горизонтальному положению тела.
Таблица 2
Дисперсии времен деполяризации и реполяризации миокарда желудочков в условиях АНОГ
Показатели Исходное горизон- тальное положе- ние 450 0,5 мин 450 10 мин 450 20 мин 450 30 мин 600 0,5 мин 600 10 мин 600 20 мин 600 30 мин
Деполяри- зация Общая 31,1±7,6 34,8±8,9 32,4±9,7 38,8±12,4* 49,8±16,6* 50,3±19,3* 46,0±16,8* 41,7±18,5* 42,7±13,0*
ЛЖ 20,7±6,0 22,2±9,6 20,9±8,1 23,7±9,2 26,5±21,5 30,7±24,8* 25,8±25,8 24,7±19,2 24,2±18,1
ПЖ 17,9±5,6 20,1±9,7 17,9±6,8 21,3±12,3 22,2±18,7 27,6±22,8* 24,3±16,8* 23,4±20,3 24,0±22,9
Реполяри- зация Общая 100,1±45,1 165,7±66,7* 129±60 105±50,7 114±67 121,9±60 105±39 98±43 97±50
ЛЖ 54,4±45,5 77,6±58,8* 62,9±55,5 45,0±37,6 56,0±47,3 50,2±52,8 46,6±38,9+ 75,0±86,8+ 45,4±34,2
ПЖ 57,7±52,3 88,9±89,6* 62,5±41,5 57,1±43,7 58,8±53,6 56,6±39,01 66,7±38,4 52,2±36,1 51,0±43,2
Примечание: M±SD, п=12; ЛЖ - левый желудочек, ПЖ - правый желудочек; *р<0.05 - по отношению к исходному горизонтальному положению; ^р<0.05 - по отношению к ПЖ.
субэндокарде свободной стенки (рис. 1, Б). Далее реполяризуются эпикард средней части ЛЖ и интрамуральные слои основания ЛЖ. Затем процесс реполяризации охватывает субэндокард верхушки ЛЖ и, распространяясь на субэндокард основания ЛЖ, вновь изменяет направление в сторону верхушки ЛЖ, где регистрируется в интрамуральных слоях. В последнюю очередь, практически одновременно, процесс реполяризации охватывает субэпикард ЛЖ от верхушки до основания (рис.1, Б).
В основании ПЖ на 1-й мин АНОГ 45° процесс реполяризации начинается в субэндокарде и последовательно распространяется в сторону интрамуральных и субэпикардиальных слоев. На 20-й мин АНОГ 45° реполяризуется субэндокард (182,9±6,8 мс; р<0,05), затем последовательно интрамуральные (185,3±5,4 мс) и субэпикардиальные (185,7±2,2 мс) слои однородным фронтом (рис.1, Б). Увеличивается (р<0,05) время реполяризации
во всех миокардиальных слоях, по сравнению с исходным положением тела (табл. 1). На 30-й мин АНОГ 60° процесс реполяризации начинается в интрамуральных слоях и далее одновременно охватывает субэндокардиальные и субэпикардиаль-ные слои (рис.1, Б).
На верхушке ПЖ в 1-ю мин АНОГ 45° ранние очаги реполяризации формируются в интрамуральных слоях, затем реполяризуются в субэпикард и субэндокард. На 1-й мин АНОГ 60° ранняя область реполяризации наблюдается в интрамуральных слоях верхушки ПЖ, а на 30-й мин АНОГ 60° практически одновременно реполяризация начинается в субэндокарде и субэпикарде с распространением в интрамуральные слои верхушки ПЖ (рис. 1, Б).
Таким образом, в ПЖ, в сравнении с исходным положением тела (172,1±4,1 мс), с 30-й мин АНОГ 45° имеет место дискретное увеличение времени реполяризации с однородным распреде-
лением во всех слоях миокарда (254,9±3,7 мс, р<0,05). При повышении угла АНОГ 60° время реполяризации возрастает до максимального значения (262,4± 1,5 мс, р<0,05) (табл. 1).
В основании ЛЖ при АНОГ 45° на 1-й мин процесс реполяризации охватывает субэндокарди-альные слои, далее реполяризуются интрамуральные и субэпикардиальные слои. На 10-й мин АНОГ 45° в основании ЛЖ формируется трансмуральный градиент реполяризации (р<0,05), изменяется направление движения волны реполяризации от субэндокарда и субэпикарда в сторону интрамурального слоя, нарушая тем самым последовательность трансмурального распространения реполяризации и образуя феномен позднего возбуждения. На 30-й мин АНОГ 45° и в течение всего времени в условиях АНОГ при 60° реполяризация однородным фронтом охватывает субэндокардиальные, интрамуральные и субэпикардиальные слои основания ЛЖ (рис. 1, Б).
В свободной стенке ЛЖ при АНОГ 45° на 1-й и 30-й мин процесс реполяризации направлен от субэпикарда в сторону интрамуральных слоев и к субэндокарду. При АНОГ 60° на 1-й мин в средней части ЛЖ появляется трансмуральный градиент реполяризации, где раньше реполяризуется субэндокард (240,9±1,7 мс), по сравнению с субэпикардом (246,7±1,9 мс; р<0,05). На 30-й мин АНОГ 60° вновь происходит инверсия движения волны реполяризации в направлении от субэпикарда ЛЖ к субэндокарду (рис. 1, Б).
В области верхушки ЛЖ на 1-й мин АНОГ 45° раньше реполяризуется интрамуральный слой. Выявлен трансмуральный градиент, при котором ре-поляризуется в первую очередь субэндокард (р<0,05) по отношению к субэпикарду в области верхушки ЛЖ на 10-й мин АНОГ 60° (рис. 1, Б).
Время реполяризации, в сравнении с исходным положением тела (183,1±10,6 мс), с 30-й мин АНОГ 45° (256,5±7,7 мс, р<0,05) дискретно увеличивается с однородным распределением во всех слоях миокарда с продолжающимся увеличением при АНОГ 60°, достигая максимального значения (270,3±5,1 мс; р<0,05) на 30-й мин, без образования трансмурального градиента.
В исходном горизонтальном состоянии тела миокард ПЖ во всех слоях реполяризуется (р<0,05) в направлении от верхушки к основанию. Реполяризация происходит раньше (р<0,05) в средней части ЛЖ, позднее - в основании и верхушке (табл. 1). В условиях АНОГ в ПЖ выявлен апикобазальный градиент реполяризации на 1-й мин АП 60°. С 10-й по 30-ю мин АП 60° в ПЖ происходит изменение (р<0,05) апико-базального на базоапикальный градиент реполяризации. В ЛЖ с 1-й АП 45° по 1-ю мин АНОГ 60° сначала реполяризуются (р<0,05) в интрамуральные слои, позднее - верхушечная и базальная части желудочка. Во время дальнейшего пребывания тела в условиях АНОГ 60° на 20-й мин обнаружен апикоба-зальный (р<0,05), а на 30-й мин - базоапикальный (р<0,05) градиент деполяризации (табл. 1).
Дисперсия времени окончания реполяризации как в целом по обоим желудочкам, так и от-
дельно ЛЖ и ПЖ увеличивается (р<0,05) только на 1-й мин АП 45°, по отношению к исходному состоянию. В ЛЖ дисперсия времени окончания реполяризации меньше (р<0,05) по сравнению с ПЖ на 10-й мин АП 60°. Однако на 20-й мин АП 60° наблюдается обратная картина - дисперсия больше (р<0,05) в ЛЖ.
Гемодинамика. В условиях АНОГ частота сердечных сокращений (ЧСС) по отношению к исходному положению (99±24 у/мин) не изменялась (102±20 у/мин). При этом максимальное систолическое давление ЛЖ (МСДЛЖ) уменьшается (р<0,05) на 30-й мин АНОГ 45°, эта тенденция сохраняется и в дальнейшем при АНОГ 60° (р<0,05), по отношению к исходному горизонтальному положению тела (рис. 2, А). Конечно-диастолическое давление (КДО) ЛЖ существенно не изменяется (рис. 2, Б). Начиная с 30-й мин АНОГ 45° и в течение 30-ти мин АНОГ 60° снижаются (р<0,05) максимальные скорости прироста давления ^РМтах) и падения давления ^РМт1п) и Рср (рис. 2, В,Г,Д). Сердечный выброс (СО) не изменяется по отношению к горизонтальному положению (рис. 2, Е).
Корреляционные связи. На 20-й мин АП 60° последовательность активации прямо пропорциональна последовательности окончания реполяризации (г=0,31; р<0,05). Однако на 30-й мин АП 60° время деполяризации отрицательно коррелирует с последовательностью времени окончания реполяризации (г=-0,27; р<0,05). Показана отрицательная корреляционная связь между временем активации и показателем сократимости ЛЖ dP/dt тах на 1-й (г=-0,60; р<0,05) и 30-й (г=-0,66; р<0,05) мин АНОГ 45°.
Обсуждение результатов
С первых минут установлено увеличение дисперсии времени деполяризации миокарда в ЛЖ и ПЖ. Время охвата возбуждением желудочков начинает дискретно возрастать с 20-й мин АНОГ 45°, значительно увеличиваясь при угле наклона в 60°. Сократительная функция сердца ухудшается на 30-й мин АНОГ 45°, снижаясь в большей степени на 30-й мин АНОГ 60°. Изменения ЧСС были незначительны и незакономерны. Длительность QT интервала и дисперсия времени окончания реполяризации увеличиваются уже на 1-й мин АНОГ 45°, при этом длительность QRS комплекса существенно не изменяется, но происходит инверсия зубца Т на ЭКГ.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в первые минуты при АНОГ 45° возникают разнонаправленные изменения функциональных свойств сердца. В первую очередь изменяются электрофизиологические показатели, которые более выражены в основании и верхушке ЛЖ с сохранением сократительной функции в течение первых 30-ти мин АНОГ 45°. Это позволяет рассматривать ранние механизмы адаптации сердца к АНОГ как аварийные и краткосрочные, направленные на сохранение сократительной функции сердца в условиях возникшей разгрузки и функциональной изоляции сердца. В дальнейшем, с увеличением времени пребывания в АНОГ, включаются долгосрочные механизмы, регулирующие деятельность
Рис. 2. Гемодинамические показатели сердца собаки в условиях АНОГ: А - максимальное систолическое давление левого желудочка (МСДЛЖ); Б - конечно-диастолическое давление левого желудочка (КДДЛЖ); В - максимальная скорость прироста давления (dP/dt max); Г - максимальная скорость падения давления (dP/dt min); Д - среднее артериальное давление (Рср); Е - сердечный выброс (СО). *p<0,05 - по отношению к горизонтальному положению.
сердца для обеспечения длительного сохранения силы сокращений желудочка. Формируется определенный уровень электрического ремоделирования миокарда с 30-ти мин АНОГ 45°. Мозаичность и разнонаправленность реакций сменяются образованием региональной однородности процессов реполяризации, не свойственной нормальному миокарду.
Устанавливаются цикличные изменения структурно-функциональных свойств в основании и верхушке ЛЖ, характеризующие функциональное ремоделирование миокарда. Это сопровождается снижением показателей сократительной функции (МСДЛЖ, dP/dtmax, dPMmin, Рср) и сохранением КДДЛЖ и сердечного выброса, где показатели насосной функции желудочков в большей степени снижаются на 30-й мин АНОГ 60°. Полученная отрицательная корреляция между временем активации желудочков и максимальной скоростью прироста давления ЛЖ позволяет утверждать, что увеличение времени охвата возбуждением сердца при АНОГ сопровождается снижением сократимости миокарда.
Изменение пространственно-геометрического расположения сердца, перераспределение крови в интраторакальную область способствуют появлению митральной регургитации. Это ограничивает возрастание механической нагрузки на миокард в систолу ЛЖ и нивелирует в целом отрицательное влияние возникающих локальных дефектов сокращения на общую сократительную функцию сердца, что тем самым не позволяет в начальном периоде АНОГ уменьшиться ударному объему ЛЖ.
Десинхронизирующее воздействие АНОГ на проведение возбуждения по миокарду изменяет величину и скорость трансмембранного потенциала, способствует замедлению распространения активации [12] и увеличивает время охвата возбуждением сердца. К 30-й мин АНОГ 45° возникает тенденция к однообразным реакциям в виде упрощения электрофизиологических свойств миокарда. Ранние очаги активации обнаружены во внутренних слоях миокарда ЛЖ, от которых волна деполяризации движется одновременно к субэндокарду и субэпикарду. Субэндокардиальные слои охватываются одновременно волной деполяризации, а затем движение волны направлено к субэпикарду. В отличие от горизонтальной позы при АНОГ выявлена тенденция в направлении последовательности реполяризации от субэндокарда к субэпикарду, где ранее всего реполя-ризуются интрамуральные слои миокарда ЛЖ. Основание ЛЖ с наиболее поздней деполяризацией имеет меньшую продолжительность реполяризации, а на верхушке ЛЖ, где выявлена область ранней активации, регистрируются более длинные потенциалы действия. В результате чего происходит почти одновременная реполяризация всего миокарда.
Нами установлено, что при АНОГ: уменьшаются различия во времени восстановления между субэпикардом и субэндокардом; снижаются градиенты деполяризации и реполяризации; инвертируется апикобазальный градиент реполяризации ЛЖ в базоапикальный. Таким способом это формирует
необходимый для сохранения сократительной функции уровень электрофизиологического ремоделирования миокарда. Перераспределение механической нагрузки приводит к локальной чрезмерной перегрузке кардиомиоцитов (КМЦ) в базальных отделах и локальной «недогрузке» в области верхушки ЛЖ. В областях с максимальным растяжением в диастолу снижается анизотропия миокарда, возникает так называемый «функциональный дуализм» КМЦ [13], который, возможно, компенсируется увеличением числа межмитохондриальных контактов (ММК) [14, 15]. При патологическом растяжении фибробласты индуцируют изменение функционирования stretch-activated channels и, как следствие, возникновение механически обусловленных потенциалов, вызывающих пролонгированную автодеполяризацию КМЦ в конце реполяризации. Это приводит к удлинению потенциала покоя, тем самым увеличивая время реполяризации и изменение трансмурального градиента деполяризации и реполяризации [16]. «Недогрузка» объемом верхушки ЛЖ в условиях АНОГ приводит к перераспределению максимального градиента внутриже-лудочкового давления в конце систолы из средних областей ЛЖ в области верхушки и базальных отделов. При этом в областях с механической разгрузкой происходит дедифференцировка КМЦ с потерей ими специфических структурных свойств, обеспечивающих сопряжение электрического возбуждения с механическим сокращением [17]. Это является причиной дальнейшего усугубления механической неоднородности сокращения миокарда. Регулирование процессов выравнивания трансмурального градиента дисперсии реполяризации обеспечивается изменением градиента тока Ito, распределение которого является генетически детерминируемым процессом и играет важную роль в установлении аутоидентичности различных участков сердца. Возможно, ток Ito определяет временную заданную структурную организацию миокарда на локальном и региональном уровнях [18, 19]. Выявляемые однотипные изменения электрофизиологи-ческих свойств в области основания и верхушки ЛЖ обусловлены согласованной функциональной деятельностью КМЦ, которая направлена на выравнивание суммарного энергетического потенциала на их поверхности, и свидетельствует об образовании новой структурной организации на основе кластерного управления функциями миокарда [20, 21].
Заключение
В условиях АНОГ происходит одновременная реполяризация всех слоев желудочков сердца в базоапикальном направлении. Увеличивается дисперсия времени деполяризации с 20-й мин АП 45° и до конца периода пребывания туловища в АП, что сопровождается ухудшением контрактильной функции ЛЖ. При этом дисперсия времени окончания реполяризации изменяется только в 1-ю мин АП 45°. Последовательность деполяризации не определяет последовательность реполяризации. В целях сохранения функциональной гетерогенности и насосной функции ЛЖ при АНОГ замедление ско-
рости реполяризации, повышение интрамуральной однородности реполяризации в области основания и верхушки ЛЖ компенсируются изменением длительности потенциала действия (ПД) и повышением трансмуральной дисперсии реполяризации в свободной стенке ЛЖ.
Электрические отличия между базальными отделами, свободной стенкой и верхушкой, а также между правым и левым желудочками являются результатом возникающей разницы скоростей восстановления транзиторных исходящих потоков ионов, наиболее заметных между базальными отделами и свободной стенкой ЛЖ, между субэпикардом и интрамуральными слоями.
Гетерогенность миокарда как основа его деятельности для обеспечения функциональной механической целостности в начальном периоде АНОГ снижается до определенных пределов, что обеспечивает устойчивость насосной функции при срочной адаптации в условиях возрастающей энергетической потребности.
Инверсия вектора гравитации способствует раннему переводу функционирования сердца на механизмы фетального фенотипа, которые обеспечивают энергетически более экономный режим функциональной деятельности за счет упрощения функций сердца.
Литература
1. Prisk G., Fine J., Elliott A., West J. Effect of 6
degrees head-down tilt on cardiopulmonary function: comparison with microgravity //
Aviat. Space Environ Med. 2002.Vol.73. No.l. P.8-16.
2. Григорьев А., Баранов В. Сердечно-сосудистая система человека в условиях космического полета // Вестник РАМН. 2003. Т.12. С.41-45.
3. Парин В., Газенко О. Развитие космической биологии и медицины // Космическая биология и медицина. 1967. Т. I. №5. С. 5-10.
4. Газенко О., Касьян И. Физиологические проблемы невесомости. М.: Медицина, 1990. 288 с.
5. Носков В.Б. Перераспределение жидких сред организма в условиях невесомости и моделирующих ее воздействий // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2011. Т.45. №1. С.17-26.
6. Нужный В.П., Киблер НА., Цветкова А.С. и др. Интегральный анализ взаимодействия электростимуляционной системы и сердца // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2011. Вып. 2(6). С.45-52.
7. Пипин В.В., Рагульская М.В., Чибисов С.М. Модели реакции сердца человека как нелинейной динамической системы под воздействием космо- и геофизических факторов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 149. №4. С. 476-480.
8. Фомина ГА., Котовская А.Р. Изменение гемодинамики человека в условиях длительной невесомости и значение гиповолемии //Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008. Т. 42. № 2. С. 21-25.
9. Донина ЖА., Лаврова И.Н., Тихонов МА. и др. Влияние изменений внутригрудного и центрального венозного давления на динамику наполнения сердца // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2003. Т. 136. №12. С.612-615.
10. Голубчикова И.В., Алферова В.Р., Лямин В.Р. Исследования биоэлектрической активности миокарда. Орбитальная станция «Мир». М., 2001. Т. 1. С.276-282.
11. Сосницкий В.Н., Стаднюк ЛА., Сосницкая Т.В. Магнитокардиография: новый взгляд на старые идеи // Серце i судини. 2004. № 4. С. 73-78.
12. Агафонова Е.Л., Побезинский ЛА., Шорнико-ва М.В., Ченцов Ю.С. Митохондрии кардио-миоцитов левого желудочка сердца крыс при гипокинезии // Биология мембраны. 1997. Т. 14. № 5. С. 495-505.
13. Thomason D., Anderson O., Menon V. Fractal analysis of cytoskeleton rearrangement in cardiac muscle during head-down tilt // J. Appl. Physiol. 1996. Vol. 81. P. 1522-1527.
14. Липина Т.В., Шорникова М.В., Ченцов Ю.С. Электронно-микроскопическое изучение ми-тохондриома кардиомиоцитов левого желудочка крыс при антиортостатическом вывешивании// Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004. Т. 137. № 3. С. 328-331.
15. Вареник Е.Н., Липина Т.В., Шорникова М.В. Структура миокарда левого желудочка крыс в условиях моделирования эффектов невесомости и искусственной силы тяжести // Доклады РАН. 2010. Т. 433. № 3. С. 423-425.
16. Анисимова Т. Роль F-актина микрофиламен-тов в работе механосенситивных каналов сердца // Мед. научн. и учебно-метод. журн. 2001. № 2. С. 72-75.
17. Cooper Z., Mercer E., Hoober et.al. Load regulation of the properties of adult feline cardio-cytes. The role of substrate adhesion // Circ. Res. 1986.Vol.58. P.692-705.
18. Antzelevitch C, Dumaine R. Electrical heterogeneity in the heart: Physiological, pharmacological and clinical implications. In: Page E, Fozzard HA, Solaro RJ, eds. Handbook of Physiology. Section 2. The Cardiovascular System.New York: Oxford University Press, 2001. Р.654-692.
19. Burashnikov A., Antzelevitch C. Prominent Iks in epicardium and endocardium contributes to development of transmural dispersion of repolarization but protects against development of early afterdepolarization // J. Cardiovasc. Electrophysiol. 2002. Vol.13. P.172-177.
20. Barat S., Verkleij A., Рost J. Peroxynitrite activates nitogen-activated protein kinase (MAPK) via a MEK-independent pathway: a role for protein kinase C // FEBS Letters. 2001. Vol.499. P.21-26.
21. Шемарова И.В., Нестеров В.П. Эволюция механизмов Ca2+ -сигнализации. Роль Ca2+ в регуляции фундаментальных клеточных функций// Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2008. Т.44. №4. С.341-349.
Статья поступила в редакцию 06.08.2013
