Норма ^ Ушкодження

Кардіоміоцитм

Рис. 127. Механізм повторного входження імпульсів

27.28. Що таке фібриляція шлуночків? Коли вона виникає й чим виявляє себе?

При деяких патогенних впливах (проходження електричного струму через сер­це, наркоз хлороформом або циклопропаном, закупорка вінцевих артерій або інші випадки різкої гіпоксії, травма серця, дія токсичних доз наперстянки і кальцію) ви­никає фібриляція шлуночків. При цьому внаслідок хаотичного скорочення окремих М'язових волокон пропузтьсивна сила скорочень практично зникає, кровообіг припи­няється, швидко настає втрата свідомості і смерть. Фібриляції сприяють зменшення Концентрації внутрішньоклітинного калію, що веде до зниження мембранного по­тенціалу кардіоміоцитів і легшого виникнення в них деполяризації та збудження, а їакож зміна вмісту нервових медіаторів, особливо катехоламінів.

При лікуванні фібриляції шлуночків найефективнішим є пропускання через сер. це короткого сильного одиничного електричного розряду (дефібриляція). При цьому відбувається одночасна деполяризація всіх волокон міокарда і припиняються асинх­ронні збудження м'язових волокон. Як захід, що попереджає розвиток фібриляції, рас^госовують корекцію електролітного складу крові.

і

29. Чим може бути обумовлений розвиток порушень скорочувальної функції міокарда ?

У клітинах робочого міокарда відбувається п'ять процесів, які визначають ско­рочувальну функцію серця. Усі вони можуть порушуватися і становити основу роз­витку недостатності серця.

Розлади скорочувальної функції міокарда можуть бути обумовлені порушеннями:

1. збудження кардіоміоцитів;

2. електромеханічного спряження;

3. процесів власне скорочення',

4. процесів розслаблення',

5. енергозабезпечення міокарда.

29. Які фактори впливають на характер потенціалу дії і збудливість кардіоміоцитів? Якими електрофізіологічними ознаками виявляють себе зміни їхньої збудливості?

Основні характеристики потенціалу дії (тривалість, амплітуда, крутість на­ростання деполяризації) і збудливість кардіоміоцитін залежать від таких чинників (рис. 128):

ш 2

5

Рис. 128. Потенціал дії скорочувальних клітин міокарда: І-фаза швидкої деполяризації; II - фаза повільноїрепаляризації (фаза "плато"); III- фаза швидкої репопяризації

Час

а) характеру електричної імпульсації, що надходить до кардіоміоцитів по провід­никовій системі серця. При арнтміях можливе порушення основних параметрів потенціалу дії волокон робочого міокарда і його збудливості;

б) стану (властивостей) сарколеми кардіоміоцитів, і насамперед іонних каналів. Нині відомі хімічні агенти, здатні вибірково порушувати провідність цих каналів. Це блокатори Иа-канашв, Са-каналів, К-каналів;

в) концентрації позаклітинних іонів, що беруть участь у формуванні елеетрични* потенціалів на мембрані кардіоміоцитів. В умовах іп уіуо найбільше значення ма* позаклітинна концентрація іонів калію.

Зміни збудливості волокон міокарда можуть виявляти себе;

1. змінами тривалості потенціалів дії, а отже, і сили серцевих скорочень. Зменшен­ня тривалості потенціалів дії виникає при збільшенні частоти стимуляції, •збіль­шенні позаклітинної концентрації іонів калію, при дії ацетилхоліну. Збільшення тривалості потенціалу дії характерно для охолодження;

2. змінами тривалості періодів абсолютної і відносної рефрактерності, я отже, здатності сприймати імпульсацію (засвоювати ритм). Тривалість цих періодів за­лежить від тривалості потенціалів дії.

29. Як впливають зміни позаклітинної концентрації іонів калію на збудливість міокарда?

Позаклітинна концентрація іонів калію впливає на збудливість міокарда через рівень потенціалу спокою кардіоміоцитів.

Збільшення концентрації іоиів калію - гіперкаліємія викликає деполяризацію мембрани м'язових волокон. При цьому характер змій збудливості міокарда залежить від рівня гіперкаліємії. Виділяють такі діапазони концентрацій іонів калію, дня яких характерні певні картини порушень:

1. від 4 до 8 ммоль/л. Відбувається незначна деполяризація, мембранний потенціал падає від -90 мВ до -80 мВ. При цьому стан Иа-каналів сарколеми істотно не змі­нюється. Унаслідок того, що величина мембранного потенціалу наближається до критичного рівня деполяризації, збудливість м'язових волокон і швидкість про­ведення імпульсів зростають;

2. від 8 до 35 ммоль/л. Мембранний потенціал падає від -80 мВ до -40 мВ, При такому рівні деполяризації значно зменшується нровідність швидких потенціал- залежних Иа-каналів (період відносної рефрактерності). Наслідком є зменшен­ня збудливості і провідності, а також зміни характеру потенціалів дії (зменшення тривалості, амплітуди, крутості);

3. понад 35 ммоль/л. Мембранний потенціал стає менше -40 мВ. При цьому всі швидкі потенціалзалежні N а-канали перебувають у стані інактивації (абсолютна рефрактерність) — відбувається зупинка серця.

Зменшення позаклітинної концентрації іонів калію - гіпокалісмія - викликає гі- перпаляризацію мембрани. Якщо гіпокаліємія досягає рівня 2-3 ммоль/л, дещо збіль­шується поріг деполяризації, зменшується збудливість, збільшуються тривалість по­тенціалів дії і сила скорочень серця.

29. Що таке кардіоплегія? Які використовують підходи до її здійснення?

Кардіоплегія - це штучна зупинка серця, яку застосовують під час операцій не "сухому" серці.

Розроблено такі підходи до здійснення кардіоплегії: а) ішемічна кардіоплегія. Перетискають аорту до відходження вінцевих артерій. Оскільки через 30 хв. починаються необоротні зміни в міокарді, цей підхід можна використати при короткочасних операціях (цо 10-15 хв.);

б) хімічна кардіоплегія. У вінцеві артерії вводять кардіоплегічні розчини, до складу яких входять високі концентрації іонів калію, ацетилхолін і деякі інші препарати. Цей метод дозволяє проводити операції на "сухому" серці протягом 40-60 хв.;

в) холодова хардіоплегія. Її досягають зрошенням серця охолодженим до +4 °С.,.. - 5 °С фізіологічним розчином. Тривалість операцій на серці при цьому може ста- ■довити 60 хв.

29. Які фактори впливають на характер електромеханічного спряження в міокарді?

1. Тривалість потенціалу дії.

2. Частота потенціалів дії.

3. Концентрація іонів кальцію в позаклітинній рідині.

4. Стан Са-каналів сарколеми кардіоміоцитів.

5. Стан систем видаїення іонів кальцію із цитоплазми м'язових волокон.

29. Як зміни тривалості і частоти потенціалів дії впливають на силу серцевих скорочень?

Зміни тривалості потенціалів дії в кардіоміоцитах відбуваються за рахунок уко­рочення або подовження фази "плато", під час якої іони Са²⁺ через потенціалзалеж- ні Са-канали сарколеми надходять у саркоплазму.

З урахуванням того, що концентрація іонів Са** у цитоплазмі м'язових волокон визначає кількість акгоміозинових комплексів, що утворюються, а отже, і силу скоро­чень, можна зробити такий висновок. При зменшенні тривалості потенціалу дії змен­шується надходження іонів Са²⁺ у саркоплазму і, як наслідок, зменшується сила ско­рочення м'язового волокна. При збільшенні тривалості потенціалу дії - все навпаки.

Тривалість потенціалу дії кардіоміоцитів зменшується при гіперкаліємії, при дії на м'язові волокна ацетилхоліну. Збільшення тривалості потенціалу дії характерне для гіпокаліємії, охолодження серця.

Прн збільшенні частоти потенціалів дії, незважаючи нате, що тривалість кожно­го окремого потенціалу, а отже, і фази "плато" зменшується, сумарна тривалість за­значеної фази за одиницю часу збільшується. Це означає, що в кардіоміоцитах ство­рюються більш високі концентрації Са^і+ і, як наслідок, збільшується сила скорочення м'язових волокон. Цим, зокрема, пояснюється хроноінотропний механізм негайної компенсації серця (див. запит. 27.10).

При зменшенні частоти потенціалів дії (наприклад, при брадикардії) сумарна тривалість фази "плато" за одиницю часу зменшується, що веде до зменшення кон­центрації Са²* у саркоплазмі і зменшення сили скорочень серця.

27.35. Як впливає позаклітинна концентрація іонів кальцію на силу скорочень серця? Що таке "кальцієвий парадокс"?

На початку XX ст Рінгером Було показано, що в розчині, позбавленому іонів кальцію, ізольоване серце швидко зупиняється. Нині відомо, що причиною цього є повне роз'єднання збудження і скорочення. В умовах норми іони кальцію, що надхо­дять під час фази "плато" потенціалу дії з позаклітинного середовища в саркоплазму

кардіоміоцитів, "запускають" вивільнення Са²* із саркоплазматичного ретикуяуму й поповнюють його запаси в цих структурах м'язових волокон. При зменшенні поза* клітинної концентрації Са²⁺ його запаси в саркоплазматичному ретикуяумі швидко виснажуються, концентрація Са²⁺ у саркоплазмі падає й, отже, зменшується сила сер­цевих скорочень.

"Кальцієвий парадокс" — це експериментальний феномен, що розвивається після того, як у безкальцієвий розчин, яким здійснювали перфузію серця протягом декількох Хвилин, вносять іони кальцію. При цьому розвивається необоротне ушко­дження міокарда: зменшується вміст АТФ і креатинфосфату, з кардіоміоцитів вихо­дять білки, у тому числі ферменти (міоглобін, креатинкіназа), руйнується саркоплаз- матнчний ретикулум.

"Кальцієвий парадокс" пояснюють тим, що в безкальцієвому розчині відбуваєте єя розшарування глікокалікса кардіоміоцитів (зовнішній шар гпікокалікса відокрем­люється від внутрішнього), у результаті чого значно зростає проникність сарколеми до іонів кальцію. При наступному внесенні в середовище іонів Са²⁺ відбувається їх масивне надходження у клітини, різко зростає його концентрація в саркоплазмі, що "запускає" кальцієві механізми ушкодження (див. розд. 11).

27.36. Які фактори впливають на стан кальцієвих каналів сарколеми кардіоміоцитів? Чим можуть бути обумовлені їх активація і блокада?

У сарколемі кардіоміоцитів є потенціалзалежні повільні Са-канали. Це білкові молекули, вмонтовані в плазматичну мембрану і здатні пропускати через себе іонн кальцію в тому випадку, коли вони відкриті. Відкриття Са-каналів відбувається при деполяризації мембрани. Відкриватися здатні не всі наявні канали, а тільки фосфо- ровані (активовані).

Під активацією Са-каналів розуміють їх фосфорування, у результаті чого збіль­шується кількість Са-каналів, здатних відкриватися при виникненні потенціалу дії. В основі фосфорування Са-каналів лежить збільшення концентрації цАМФ у сарко­плазмі м'язових волокон. Усі фактори, що викликають утворення цАМФ, ведуть до активації Са-каналів. До таких, зокрема, належать:

а) катехоламіни і фармакологічні агенти, що активують 0-адренорецептори;

б) інгібітори фосфодіестерази (метилксантини: теофілін, кофеїн та ін.). Зазначені агенти збільшують вміст цАМФ або через активацію аденілатциклази (через адренорецептори), або через пригнічення руйнування цАМФ (інгібітори фосфоді­естерази). ,

З активацією Са-каналів пов'язаний позитивний інотропний ефект катехола- мінів^В основі його така послідовність подій: катехоламіни -+ активація (3-адрено рецепторів —» активація аденілатциклази —» утворення цАМФ —» активація прото- їнкіназ —► фосфорування Са-каналів сарколеми —♦ збільшення надходження Са²* у саркоплазму під час потенціалів дії —► збільшення концентрації Са²* у саркоплазмі збільшення сили скорочень серця,

В умовах блокади Са-каналів зменшується надходження іонів Са в саркоплазму Кардіоміоцитів і, отже, зменшується сила серцевих скорочень.

• Блокаду Са-каналів викликають;

а) ендогенні фактори - дефіцит АТФ, дефіцит цАМФ, іони водню (ацидоз);

б) екзогенні фактори двовалентні іони (Иі²*, Со²⁺, Мп²⁺), деякі тривалентні іони (Ьа^Х органічні сполуки, що їх застосовують у практичній медицині (верапамід,

ніфедипін та ін.). •

37. Які фактори впливають на стан систем видалення Іонів кальцію з кардіоміоцитів і, як наслідок, на силу серцевих скорочень?

До таких чинників відносять:

а) серцеві глікозиди - фармакологічні препарати рослинного походження, що підви­щують силу скорочень серця (препарати дигіталісу, строфантин та ін.);

б) ендогенні дигіталісоподібні і строфантиноподібні фактори, Вважають, що сер­цеві глікозиди, яких здавна використовують в медицині, імітують дію цих, від­носно недавно відкритих, ендогенних природних факторів. Фізіологічне значення останніх сьогодні ще не встановлено.

Механізм дії серцевих глікозидів і подібних до них ендогенних факторів пов'я­заний з пригніченням активності Іїа-К-АТФ-ази кардіоміоцитів. Наслідком цього є порушення роботи Иа-К-насосій сарколеми, зменшення градієнта концентрацій іо­нів Иа⁺ по обидва боки плазматичної мембрани м'язових волокон. Це призводить до порушення Ш-Са-обмінного механізму в кардіоміоцитах, у результаті чого зменшу­ється видалення Са²⁺ із саркоплазми в позаклітинне середовище і збільшується вну­трішньоклітинна концентрація Са²*. Останнє і обумовлює збільшення сили серцевих скорочень.

37. Від чого залежить сила скорочень окремих кардіоміоцитів? На силу скорочень м'язових волокон серця впливають:

1) концентрація іонів Са'*у саркоплазмі. Залежність тут така: що вищий вміст Са²⁺ у саркоплазмі, то більше утворюється комплексів Са²⁺ з тропоніном С, то більше ви­вільняється центрів зв'язування (активних центрів) на актинових міофіламентах, то більше утворюється "містків" між актином і головками міозину, то більшою буде сила скорочення м'язового волокна. При зменшенні концентрації Са²⁺ у сар­коплазмі - навпаки;

?) ступінь спорідненості тропоніну С до іонів кальцію. Іони водню й неорганічного фосфату, зв'язуючись з тропоніном С, унеможливлюють взаємодію цього білка з Са¹*, у результаті чого сила скорочень кардіоміоцитів зменшується;

3. стан скорочувальних білків —актину і міозину. Велике значення має взаємне роз­ташування актинових і міозинових міофіпаментів. Воно лежить в основі залеж­ності, що її описує закон Франка-Старлінга. При дуже сильному розтягненні м'я­зових волокон кількість утворюваних акгоміозинових "містків" зменшується - за­значений закон не "спрацьовує", сила скорочень серця падає;

4. концентрація АТФ, енергія гідролізу якого забезпечує ковзання м'язових філамен- тів один відносно одного.

37. Що лежить в основі розслаблення кардіоміоцитів? Які механізми забезпечують видалення іонів кальцію із саркоплазми волокон міокарда ? Що може бути причиною порушень розслаблення серцевого м'яза?

Основний процес, що визначає розслаблення кардіоміоцитів, - це видалення іо­нів кальцію із саркоплазми, у результаті чого концентрація Са²⁺ у ній зменшується і стає нижче 10~⁷ моль/л. При цьому комплекси Са²⁺ з тропоніном С розпадаються, тро- поміозин зміщується по відношенню до актинових філаментів і закриває їхні активні центри - скорочення припиняється.

Існує три механізми видалення іонів Са² * із саркоплазми кардіоміоцитів:

1. Са-насоси плазматичної мембрани і саркоплазматичного ретикулуму. Видаля­ють Са²⁺ у позаклітинне середовище і цистерни саркоплазматичного ретикулуму. Складовою їх частиною є Са-АТФ-аза, яка для здійснення активного транспорту іонів Са²⁺ використовує енергію АТФ;

2. Иа-Са-обмінний механізм. Видаляє іони Са²* у позаклітинне середовище. Є різно­видом вторинного активного транспорту (антипорту). Використовує енергію гра­дієнта концентрацій іонів натрію по обидва боки плазматичної мембрани, тому залежить від роботи Ка-К-насоса, що створює цей градієнт;

3. Са-акумулятивна функція мітохондрій. Активується тільки при значному підви­щенні вмісту іонів Са²* у саркоплазмі, що найчастіше буває в умовах патології. Видалення Са²⁺ із саркоплазми в матрико мітохондрій відбувається за рахунок енергії, що вивільняється в процесі транснорту електронів яо дихальному лан­цюгу. Використання цієї енергії на активний транспорт іонів Са^г* у мітохондрії є альтернативою окисному фосфоруванню.

Основними причинами порушень розслаблення кардіоміоцитів є:

а) дефіцит АТФ. При цьому порушується енергозабезпечення Са- і Ма-К-насосів, а також не відбувається розщеплення актоміозннових "містків", що утворилися в процесі скорочення;

б) порушення роботи Са-транспортних систем. Відомі спадково обумовлені дефек­ти білків Са-насосів, що призводять до розвитку кардіопатії.

Порушення розслаблення кардіоміоцитів виявляють себе розвитком м 'язових контрактур,

37. Яке значення має АТФ у забезпеченні функцій клітин міокарда? Чим можуть бути обумовлені порушення енергетичного обміну в серцевому м'язі?.

Енергія гідролізу АТФ у функціонально активних кардіоміоцитах забезпечує: 0 механічну роботу скорочень міофібрил (ковзання міофіламентів один відносно одного);

2. осмотичну роботу *• активний транспорт іонів Са²*, Иа *, К⁺ проти градієнтів кон­центрацій (робота іонних насосів);

3. фосфорування білків Са-каналів, фосфоламбану (білка Са-насосів саркоплазма-' тичного ретикулуму).

* Розлади енергозабезпечення кардіоміоцитів можуть бути пов'язані з' пору­шеннями:

а) ресинтезу АТФ (гіпоксія, голодування, дефіцит вітамінів, зменшення активності ферментів енергетичного обміну);

б) транспорту АТФ із мітохондрій до місць його використання (порушення креатин- Їсіназної транспортної системи);

в) утилізації АТФ (зменшення АТФ-азної активності структур кардіоміоцитів).

27.41. Дайте порівняльну характеристику гіпо- і гіперкальцієвого варіантів недостатності серця.

Сучасний рівень знань про молекулярні механізми скорочувальної функції сер­ця дозволяє виділити два принципово різних патогенетичних варіанти недостатності серця: гіпокальцієеий і гіпєркальцієеий, для яких характерне відповідно зменшення і збільшення концентрації іонів Са²* у саркоплазмі кардіоміоцитів.

Гіпокальцісвий ввріант розвивається в результаті порушень збудження і елек­тромеханічного спряження у волокнах міокарда. Це буває при аритміях (брадикардії різного походження, блокади), короткочасній ішемії міокарда (порушується фосфо­рування Са-каналів у результаті дефіциту АТФ), ацидозі (блокада Са-каналів іонами водню), гіпокальціємії. Виявляє себе зменшенням сили серцевих скорочень. Осно­вний принцип лікування - підвищення вмісту іонів Са²⁺ у саркоплазмі кардіоміоцитів під час систоли серця. Для цього використовують: а) серцеві глікозиди; б) катехопа- міни і |і-адреноміметики; в) парні електричні стимули.

Гіперкальцієвнй варіант розвивається в результаті посиленого надходження іонів Са²* у саркоплазму кардіоміоцитів з позаклітинного середовища (усі види ушко­дження сарколеми, при яких підвищується її проникність) або внаслідок порушень видалення Са²* із саркоплазми (дефіцит АТФ, порушення функції Са-транспортних систем). Виявляється розвитком контрактури (перескорочення) міофібрил, у резуль­таті чого стає неможливим розслаблення м'язових волокон, а отже, і наступне їх ско­рочення. Основини принцип лікування - зменшення вмісту іонів Са^2> у саркоплазмі кардіоміоцитів. Для цього використовують: а) Р-адреноблокатори; б) блокатори Са- каналів.

27.42. Коли розвивається позаміокардіальна недостатність серця? Які компенсаторні механізми характерні для неї?

Позаміокардіальна недостатність розвивається в тих випадках, коли до сер­ця притікає мало крові по венах або коли воно ие в змозі прийняти всю кров, що надходить. Перше буває прн гіповолемії (крововтрата) або різкому розширенні судин (колапс), друге - при накопиченні рідини в порожнині перикарда, що утруднює роз­ширення порожнин під час діастоли.

Накопичення рідини в порожнині перикарда може відбуватися швидко і повільно. Швидке накопичення відбувається внаслідок крововиливу при пораненні або розриві серця, при перикардиті, що швидко розвивається. Через погану розтяжність перикар­да в порожнині підвищується тиск, шо перешкоджає діастолічному розширенню сер­

ця, виникає гостра тампонада серця. В експеримеїггі цей процес моделюють введенням рідини в порожнину перикар­да (О. Фохт). При цьому спостерігають, як зменшується кро- вонаповнення порожнин серця, знижується ударний об см і падає артеріальний тиск. Між внутрішньоперикардіальним І артеріальним тиском існує чітка обернена залежність: що більший внутрішньоперикардіальний тиск, то нижчий арте­ріальний. Венозний тиск при цьому підвищується.

Вмикання компенсаторних механізмів при перикардиті відбувається рефлекторно за участю сигналів, що надходять з трьох рецепторних полів:

1. отворів порожнистих і легеневих вен - підвищення тиску на шляхах припливу;

2. аорти і сонних синусів (синокаротидні зони) - зниження тиску на шляхах відтоку;

3. перикарда — підвищення внутрішньоперикардіального —

тиску. При перетинанні блукаючих і депресорних нервів, а також ири вимиканні рецепторних полів за допомогою новокаїну пристосувальні реакції не здійснюють­ся — порушення кровообігу мають набагато тяжчий перебіг. При тампонаді серця мобілізація потужних механізмів компенсації, які ведуть до посилення скорочень серця (гомео- і гетерометричні механізми, інотропний ефект катехоламінів), мало­ефективна або неможлива. Тому діють тільки відносно малопотужні і енергетично невигідні механізми компенсації і підтримки артеріального тиску - збільшення частоти серцевих скорочень і звуження периферичних судин. Цим і пояснюється важкий клінічний перебіг гострої тампомади серця. При повільнішому накопиченні рідини в перикарді робота компенсаторних меха­нізмів виявляється ефективнішою, підвищення внутрішньоперикардіального тиску протягом деякого часу може компенсуватися. Повільне накопичення рідини, що спо­стерігається при хронічному ексудативному перикардиті і пдроп рикарді, супрово­джується поступовим розтягуванням перикарда і збільшенням об'єму навколосерце­вої сумки. Унаслідок цього внутрішньоперикардіальний тиск змінюється порівняно мало, а порушення кровообігу не виникають тривалий час.

27.43. Які зміни показників кардіо- і гемодинаміки характерні для недостатності серця? _>

При декомпенсації серця показники кардіодинаміки змінюються в такий спосіб: