Введение к работе
Актуальность работы. Проблема автоматии сердца является одной из наиболее актуальных для современной физиологии. В настоящее время все больше внимания уделяется вопросам генерации и регуляции сердечного ритма, что связано с возрастающим клиническим значением нарушений ритма, связанных с патологическими изменениями функционирования пейсмекера сердца.
Принято считать, что частота разрядов САУ, который выполняет функцию первичного водителя ритма в сердце млекопитающих, регулируется за счет изменения максимального диастолического потенциала и крутизны медленной диастолической деполяризации в клетках САУ. Однако, еще Гоффман и Крейнфилд предположили в 1960 году, что в правом предсердии существует несколько потенциальных центров автоматии, обладающих разной автоматической способностью, и переключение функции ведущего пейсмекера между этими центрами может служить дополнительным способом изменения сердечного ритма (Hoffman, Cranefield, 1960). Позднее, с развитием техники картирования, было выяснено, что эти центры автоматии могут находиться в пределах САУ (Mackaay et al., 1980а). Было высказано предположение, что передача функции ведущего водителя ритма между центрами внутри САУ обеспечивает изменения ритма в более широком диапазоне, чем вариация крутизны диастолической деполяризации. До недавнего времени этот вопрос был слабо изучен в связи с отсутствием методики, позволяющей непрерывно регистрировать последовательность активации САУ.
В данной работе мы исследуем явление миграции водителя ритма в САУ млекопитающего и его механизмы на примере сердца кролика. Под миграцией водителя ритма мы понимаем временное изменение местоположения точки ранней активации САУ, то есть точки, в которой происходит первичная генерация возбуждения. Другими словами, миграция водителя ритма подразумевает передачу функции ведущего пейсмекера от одной группы клеток в пределах САУ к другой. Известно, что миграция может происходить при различных воздействиях: холинергических, адренергических, изменении температуры и др. (Opthof, 1987). Для изучения этого феномена необходим метод, позволяющий непрерывно регистрировать электрическую активность во всех точках САУ и в результате анализа этих данных получать картину распространения возбуждения в САУ. Такую возможность дает метод высокоразрешающего оптического картирования - наиболее современная
техника, применяемая для изучения распространения возбуждения в сердце. Непрерывная регистрация изменений последовательности активации САУ, происходящих под действием холинергических, адренергических и других факторов, может помочь сопоставить миграцию пейсмекера с изменениями синусного ритма и таким образом, развить представления о роли миграции пейсмекера в регуляции синусного ритма.
В настоящее время механизмы миграции пейсмекера в САУ не ясны. Тем не менее, результаты исследований механизмов холинергических эффектов в САУ кролика, проведенных с помощью внутриклеточной регистрации электрической активности (Виноградова и др., 1996, 1997, Vinogradova et al., 1998), позволяют предполагать, что АЦХ вызывает подавление электрической активности в центральной части САУ. Это явление названо холинергической невозбудимостью. Впервые феномен холинергической невозбудимости был обнаружен в предсердиях амфибий (Розенштраух и др., 1970). Можно предположить, что появление невозбудимой зоны на месте исходного расположения точки ранней активации САУ неизбежно приведет к миграции пейсмекера. Эта гипотеза относительно возможного механизма миграции водителя ритма при холинергических воздействиях нуждается в проверке с помощью оптического картирования.
Поскольку явление холинергической невозбудимости представляется важным для регуляции синусного ритма у теплокровных, представляется важным его изучение в сравнительно-физиологическом аспекте. Механизмы явления холинергической невозбудимости в настоящее время не выяснены и представляют особый интерес. При этом в качестве модели для изучения механизмов невозбудимости подходит не только САУ млекопитающего, но и предсердия низших позвоночных (Розенштраух и др., 1975).
Таким образом, исследование феномена миграции водителя ритма в САУ млекопитающих с помощью современного метода оптического картирования, роли миграции в осуществлении регуляции синусного ритма, а также раскрытие механизмов явления холинергической невозбудимости, необходимо для выяснения механизмов регуляции автоматической активности сердца.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы было исследование феномена миграции водителя ритма САУ кролика при холинергических, адренергических и других воздействиях, а также явления
холинергической невозбудимости в САУ кролика и предсердиях низших позвоночных.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
Изучить изменения последовательности активации САУ кролика при действии стимуляции интрамуральных парасимпатических нервов, экзогенного АЦХ, а также эндогенного АЦХ, накапливающегося в препарате при ингибировании ацетилхолинэстеразы.
Исследовать изменения последовательности активации САУ при адренергических воздействиях: стимуляции интрамуральных симпатических нервов и Р-агониста изопротеренола.
Исследовать изменения хронотопографии возбуждения САУ при избирательном воздействии на крутизну МДД, достигаемом за счет блокады тока If.
Установить корреляцию между степенью изменения синусного ритма и миграцией пейсмекера.
Исследовать феномен холинергической невозбудимости, как один из вероятных механизмов миграции пейсмекера, в САУ кролика, а также в модельных экспериментах на предсердиях низших позвоночных.
Проверить гипотезу, согласно которой холинергическая невозбудимость обусловлена активацией калиевого ацетилхолинзависимого токаікась
Научная новизна исследования.
Впервые определена корреляция между величиной изменения синусного ритма и миграцией пейсмекера в САУ при холинергических и адренергических воздействиях, а также при блокаде тока If. Показано, что лишь небольшое изменение ритма (до 10-12% от исходной длительности цикла) происходит в отсутствие миграции, большее изменение всегда сопровождается миграцией и может быть связано с ней.
Впервые показано, что экзогенный и эндогенный АЦХ вызывает образование невозбудимой области в пределах САУ кролика на том месте, где в норме располагается ведущий водитель ритма. Поэтому холинергическая невозбудимость может служить одним из механизмов возникновения миграции пейсмекера в САУ.
Впервые явление холинергической невозбудимости обнаружено в предсердном миокарде рыб. Впервые показано, что в развитии холинергической невозбудимости в САУ кролика и в предсердиях рыб и
амфибий ключевую роль играет активация под действием АЦХ калиевого ацетилхолинзависимого тока ікась
Научное и практическое значение работы.
Полученные данные существенно расширяют наши представления о функциональной организации водителя ритма сердца, о явлении холинергической невозбудимости и его механизмах. Поскольку ранее в ряде работ предполагалась важная роль холинергической невозбудимости в развитии предсердных аритмий у амфибий (Розенштраух и др., 1975) и млекопитающих (Виноградова и др., 1997), подробное исследование этого феномена и раскрытие его механизмов должно внести существенный вклад в понимание мханизмов возникновения предсердных аритмий, являющихся одной из важных проблем современной кардиологии.
Положения, выносимые на защиту
Холинергические и адренергические воздействия, а также избирательная блокада тока If могут вызывать миграцию водителя ритма в пределах САУ кролика.
Существует корреляция между степенью изменения синусного ритма и наличием миграции водителя ритма. Малые изменения ритма не сопровождаются миграцией.
АЦХ может вызывать появление невозбудимой зоны в центральной части САУ кролика, что неизбежно приводит к миграции водителя ритма. Таким образом, холинергическая невозбудимость является одним из механизмов миграции пейсмекера.
АЦХ может вызывать возникновение невозбудимых зон в предсердиях лягушки, карпа и трески.
Одним из механизмов развития холинергической невозбудимости является активация под действием АЦХ калиевого ацетилхолинзависимого токаікась
Апробация диссертации.
Материалы работы были представлены на II Конгрессе Сербского физиологического общества с международным участием (Крагуевац, Сербия, 2009), XXXV Международном Электрокардиологическом Конгрессе (Санкт-Петербург, 2008), Съезде Скандинавского физиологического общества (Оулу, Финляндия, 2008), Конференции, посвященной 70-летию ББС МГУ (ББС МГУ, 2008), Международных научных конференциях «Ломоносов-2007» и «Ломоносов-2008» (Москва, 2007, 2008), IV школе-конференции по физиологии кровообращения (Москва, 2008), I Всероссийской молодежной
научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (Сыктывкар, 2008), V Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2007) и других научных конференциях. Диссертационная работа апробирована на заседании кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова 14 сентября 2009 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 статей, из которых 11 - в журналах, рекомендованных ВАК, а также 13 тезисов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов, объектов и материалов исследования, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка цитируемой литературы. Работа изложена на 158 листах, содержит 42 рисунка. Список литературы включает 315 источников.
