Содержание к диссертации
Список сокращений используемых терминов 5
Введение 6
Глава 1. Влияние эктопического возбуждения сердца на насосную
функцию желудочков у животных с разными типами активации миокарда
(обзор литературы) 11
1.1. Насосная функция сердца при синусно-предсердном ритме у
животных последовательным (амфибии) и вспышечно-последовательным
(собака) типами активации миокарда 11
Гемодинамические и электрофизиологические показатели сердца амфибий при синусно-предсердном ритме 11
Гемодинамические и электрофизиологические показатели сердца собаки при синусно-предсердном ритме 12
1.2. Насосная функция желудочков при эктопическом возбуждении
сердца у млекопитающих 13
1.2.1. Нарушение процесса сокращения волокон миокарда
желудочков 14
1.2.2. Влияние частоты сокращения на насосную функцию левого
желудочка сердца 16
1.2.3. Влияние моно- и бифокальной кардиостимуляции на
сократимость и расслабление миокарда левого желудочка 18
1.2.4. Локализация стимулирующего электрода в миокарде для
поддержания оптимальной насосной функции левого
желудочка 23
1.2.5. Причины снижения насосной функции левого желудочка при
эктопическом возбуждении 26
1.2.6. Структурно-функциональная организация правого желудочка...29
1.3. Проводящая система последовательность деполяризации и
реполяризации миокарда желудочка у амфибий 30
1.4. Особенности деполяризации и реполяризации миокарда желудочков
у млекопитающих при эктопическом возбуждении 32
1.5. Взаимосвязь электрических и механических процессов в
желудочках сердца 35
Глава 2. Материалы и методы 39
2.1. Материал исследования и подготовка животных к эксперименту..39
2.2. Методика регистрации внутрижелудочкового давления и
гемодинамических показателей сердца 42
Методика регистрации интрамуральных электрограмм желудочков сердца 45
Методика электрической стимуляции сердца 48
Аппаратное обеспечение 50
Обработка данных 52
Глава 3. Результаты исследований 55
Гемо динамические и электрофизиологические показатели сердца амфибий при синусно-предсердном и суправентрикулярном ритмах 55
Насосная функция и электрофизиологические свойства желудочка сердца амфибий при электрической стимуляции желудочка 58
Гемо динамические и электрофизиологические показатели сердца собаки при синусно-предсердном и суправентрикулярном ритмах 67
Насосная функция и электрофизиологические свойства левого и правого желудочков сердца собаки при предсердно-желудочковой и бивентрикулярной стимуляциях 70
- 3.5. Насосная функция и электрофизиологические свойства левого и правого желудочка сердца собаки при стимуляции левого желудочка .. ..80
3.6. Насосная функция и электрофизиологические свойства левого и
правого желудочков сердца собаки при стимуляции правого желудочка..91
Глава 4. Обсуждение результатов 101
4.1. Гемодинамические и электрофизиологические показатели сердца у
амфибий и собаки при синусно-предсердном ритме 101
4.2. Насосная функция желудочка амфибий при эктопическом
возбуждении желудочка 106
4.3. Насосная функция желудочков собаки при
электрокардиостимуляции 108
4.4. Влияние последовательности возбуждения и длительности
реполяризации миокарда на насосную функцию желудочка жабы и
желудочков собаки 113
Заключение 124
Выводы 125
Список литературы 127
Список сокращений используемых терминов
ЧСС - частота сердечных сокращений
ЛЖ - левый желудочек
ПЖ - правый желудочек
Ао - аорта
ДДЖ - диастолическое давление желудочка
МСДЖ - максимальное систолическое давление желудочка
КДДЖ - конечно-диастолическое давление желудочка
dP/dtmax - максимальная скорость прироста давления
dP/dtmin — максимальная скорость падения давления
Рср - среднее артериальное давление
МОК- минутный объем крови
ОПС - общее периферическое сопротивление
АВ блокада - атриовентрикулярная блокада
ЭКС - электрокардиостимуляция
DDD режим — предсердно-желудочковая (атриовентрикулярная) стимуляция
МЖП - межжелудочковая перегородка
P-V зависимость - зависимость давление-объем
Stim - артефакт стимула
ARI - интервал активация-восстановление (длительности реполяризации)
dV/dtmjn - минимум первой производной потенциала по времени в период
комплекса QRS
dV/dtmax - максимум первой производной по времени в период ST-T
комплекса
КДО - конечно-диастолический объем
КСО - конечно-систолический объем
Введение к работе
Актуальность темы. Экономичность и эффективность работы сердца определяется сократимостью и расслаблением миокарда. Поскольку волна деполяризации является предвестником сокращения мышечных волокон, то отличающиеся друг от друга типы активации миокарда у позвоночных животных обеспечивают различную последовательность сократительного акта (Шмаков, Рощевский, 1997). В связи с этим, значительный интерес представляет изучение насосной функции сердца у животных с разными типами активации миокарда желудочков.
Наряду с типами активации миокарда на процессы сокращения и расслабления желудочков сердца существенное влияние оказывает электрокардиостимуляция (Prmzen et al., 1998; Peschar et al., 2003). Насосная функция сердца млекопитающих при кардиостимуляции зависит от частоты и места нанесения стимула (Prinzen, Peschar, 2002), а также от структуры проводящей системы (Klotz et al., 1963; Samet et al., 1968; Daggett et al., 1970; Zile et al., 1987; Prinzen et al., 1998; Peschar et al., 2003). В большинстве случаев, при электрической стимуляции последовательность деполяризации желудочков сердца характеризуется медленным проведением волны возбуждения от эктопического очага по миокарду (Шмаков, Рощевский, 1997; Klotz et al., 1963; Myerburg et al., 1972; Prinzen et al., 1998). В связи с этим, разное расположение искусственного пейсмекера по отношению к проводящей системе приводит к той или иной степени десинхронизации возбуждения желудочков (Lister et al., 1964; Park et al., 1985; Burkhoff et al., 1986; Rosenqvist et al., 1996; Tavazzi, 2000) и, соответственно, к изменению насосной функции сердца (Prinzen et al., 1998). Изучение последовательности деполяризации миокарда при электрокардиостимуляции позволит установить, каким образом она влияет на показатели насосной функции сердца.
В большинстве проведенных исследований (Lister et al., 1964; Park et
al., 1985; Burkhoff et al., 1986; Rosenqvist et al., 1996; Prinzen et al., 1998;
Peschar et al., 2003) при эктопическом возбуждении изучается только
насосная функция левого желудочка. Насосная функция правого желудочка
сердца у теплокровных животных при различной локализации эктопических
очагов возбуждения исследована в меньшей мере по сравнению с насосной
функцией левого желудочка (Prinzen, Peschar, 2002). Исследование
закономерностей формирования насосной функции правого желудочка
сердца актуально для поиска оптимальных областей
электрокардиостимуляции, при которых нарушения гемодинамики были бы минимальными.
Земноводные являются удобными модельными объектами для изучения влияния эктопического возбуждения на насосную функцию сердца, так как наличие единственного желудочка и функциональных эквивалентов проводящей системы сердца у амфибий (Sedmera et al., 2003) исключает существующий в сердце теплокровных животных межжелудочковый асинхронизм деполяризации и сокращения миокарда. Исследование насосной функции сердца у холоднокровных и теплокровных животных с разной последовательностью деполяризации миокарда имеет особое значение для сравнительной кардиологии, поскольку функциональная роль типов активации миокарда в формировании насосной деятельности сердца остается невыясненной, а закономерности ее изменения при электрической стимуляции у земноводных остаются малоизученными.
Настоящая работа выполнена в соответствии с планами НИР Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Формирование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в зависимости от структурно-функциональной организации сердца» (№ ГР 01.2.00 107402) и «Функциональная гетерогенность реполяризации интрамуральных слоев миокарда у позвоночных животных» (№ ГР 0120.0 602857).
Цель работы - сравнительно-физиологическое изучение насосной функции сердца у животных с последовательным и вспышечно-последовательным типами активации миокарда при эктопическом возбуждении желудочков.
Задачи:
1. Изучить насосную функцию желудочка у животных с
последовательным типом активации миокарда при эктопическом
возбуждении сердца на примере жабы (B.bufo) и лягушки (R.temporaria).
2. Изучить насосную функцию левого и правого желудочков у
животных со вспышечно-последовательным типом активации миокарда при
эктопическом возбуждении сердца на примере собаки.
3. Выявить зависимость показателей насосной функции желудочков сердца от локальных длительностей реполяризации у животных с последовательным и вспышечно-последовательным типами активации миокарда при эктопическом возбуждении.
4. Определить оптимальную зону локализации электрического стимула, при раздражении которой в наибольшей мере сохраняется насосная функция сердца у животных с последовательным и вспышечно-последовательным типами активации миокарда.
Научная новизна.
Впервые изучены показатели насосной функции желудочка сердца у амфибий при эктопическом возбуждении. Электрическая стимуляция миокарда желудочка у амфибий приводит к снижению насосной функции сердца. В большей степени снижение показателей насосной функции желудочка сердца у амфибий происходит при стимуляции его верхушки, по сравнению со стимуляцией основания.
Определены показатели насосной функции правого желудочка сердца собаки при электркардиостимуляции. Наибольшее снижение насосной функции правого желудочка происходит при электрической стимуляции его
верхушки по сравнению со стимуляцией других зон миокарда, в том числе локализованных в левом желудочке. При стимуляции верхушки правого желудочка сердца собаки происходит ухудшение насосной функции обоих желудочков.
Впервые установлено, что при эктопическом возбуждении желудочков у животных со вспышечно-последовательным (собака) и последовательным (амфибии) типами активации миокарда насосная функция сердца снижается в меньшей степени при стимуляции области желудочков сердца с наиболее длительной реполяризацией.
Научно-практическая значимость.
Полученные данные вносят вклад в сравнительную электрофизиологию сердца, углубляют представления об электрической и насосной функции сердца в норме и при электрической стимуляции миокарда.
Учитывая сходство типов активации миокарда желудочков собаки и человека, результаты работы по исследованию насосной функции сердца собаки при электрической стимуляции могут быть использованы для выбора локализации стимулирующего электрода в миокарде, обеспечивающей оптимальные электрические и сократительные параметры работы желудочков сердца при их стимуляции.
Полученные результаты способствуют пониманию механизмов формирования систолической и диастолической дисфункции миокарда при электрокардиостимуляции и важны для дальнейшего совершенствования кардиостимуляционных технологий.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Электрическая стимуляция уменьшает показатели насосной функции сердца вне зависимости от типа активации миокарда желудочков (последовательный - амфибии, вспышечно-последовательный - собака).
2. У животных с разными типами активации миокарда (жаба, собака)
насосная функция сердца снижается в наименьшей степени при стимуляции
областей желудочков с наиболее длительной реполяризацией.
3. Насосная функция желудочка сердца у животных с
последовательным типом активации миокарда {B.bufo и Rjemporaria)
снижается в большей мере при стимуляции его верхушки. Электрическая
стимуляция желудочков сердца у животных со вспышечно-
последовательным типом активации миокарда (собака) сопровождается
снижением насосной функции обоих желудочков, которое наиболее
выражено при стимуляции верхушки правого желудочка.
Апробация работы. Результаты исследований обсуждены на 34 и 35 Международных Конгрессах по Электрокардиологии (г. Стамбул, 2007 г. и г. Санкт-Петербург, 2008 г.); Международном Междисциплинарном Симпозиуме «От экспериментальной биологии к превентивной и интегративной медицине» (г. Судак, 2006 г.); Пекинской объединенной конференции по физиологическим наукам 2008 (г. Пекин, 2008 г.); V Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения академика В.Н. Черниговского «Механизмы функционирования висцеральных систем» (г. Санкт-Петербург, 2007 г.), IV Всероссийской с международным участием школе-конференции по физиологии кровообращения (г. Москва, 2008 г.); VI и VII Молодежных научных конференциях института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (г. Сыктывкар, 2007, 2008 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ для защиты кандидатских и докторских диссертаций.
