Введение к работе
Актуальность темы. Острое растяжение сердца при кардиохирургичеcких операциях часто сопровождается нарушениями ритма (Taggart, Sutton, 1999). Доказана связь между острым и хроническим растяжением сердца и риском возникновения фатальных аритмий (Taggart, 1996; Kjekshus, 1990; Tomaselli, Zipes, 2004). Одним из факторов аритмогенеза при перегрузке сердца является увеличение дисперсии реполяризации (Reiter et al., 1988, Ghanem et al., 2001). Результаты исследований процесса реполяризации при механическом воздействии на изолированных кардиомиоцитах (White et al., 1993; Sasaki et al., 1994), полосках миокарда (Nilius et al., 1980), изолированном (Calkins et al., 1989; Reiter et al., 1997; Lerman et al., 2001; Sung et al., 2003) и интактном сердце (Levine et al., 1988) противоречивы. В работах, выполненных на изолированном сердце морской свинки (Coulshed, Cowan, 1991), собаки (Lerman et al., 2001, Calkins et al., 1989), и кролика (Reiter et al., 1997), установлено, что повышение конечно-диастолического давления в левом желудочке вызывает укорочение потенциалов действия. По данным других авторов (Benditt et al., 1985; Gornick et al., 1986, 1989; Sung et al., 2003), повышение преднагрузки изолированного сердца приводит к удлинению потенциалов действия. Работы по изучению влияния острой перегрузки сердца на длительность реполяризации различных областей и слоев миокарда, выполненные in situ, в литературе практически не представлены. В большинстве работ (Taggart et al., 1988; Calkins et al., 1989; Taggart et al., 1992; Reiter et al., 1997; Nanthakumar et al., 2000; Lerman et al., 2001) длительность потенциалов действия оценивается по одной или нескольким зонам, в основном миокарда левого желудочка и при существенно различной степени растяжения сердца. Вместе с тем, электрофизиологические показатели кардиомиоцитов различных слоев сердца в ответ на разную нагрузку могут значительно отличаться. В ряде работ (Taggart et al., 1988; Taggart et al., 1992; Nanthakumar et al., 2000) установлено, что у пациентов при изменении преднагрузки левого желудочка посредством выполнения пробы Вальсальвы наблюдается как удлинение, так и укорочение потенциалов действия.
В клинической практике для прогнозирования риска возникновения аритмий наиболее часто используется подсчет дисперсии корригированного интервала QT, зарегистрированного на поверхности туловища, показатель Tpeak-Tend и их производные. Однако, связь этих показателей с дисперсией реполяризации, измеренной прямым способом, и риском аритмогенеза, показанная одними авторами (Antzelevitch, 2008 – обзор), зачастую опровергается другими (Galinier et al., 1998; Sahu et al., 2000; Brendorp et al., 2001). До настоящего времени продолжается поиск показателейэлектрической активности сердца, регистрируемых в отведениях на поверхности туловища и в частности ЭКГ, которые обладали бы достаточной специфичностью и чувствительностью, для определения риска возникновения аритмий в период реполяризации миокарда желудочков.
Исследование механизмов реполяризации миокарда при повышении преднагрузки сердца, установление диагностической значимости дисперсии реполяризации и способов ее оценки неинвазивными методами является актуальным и позволит глубже изучить проблему возникновения аритмий и разработать более эффективные способы ее прогнозирования и предотвращения.
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 01.2.00 62857).
Цель работы. Изучение закономерностей процесса реполяризации миокарда желудочков при повышении преднагрузки сердца.
Задачи.
1. Исследовать локальные длительности реполяризации в интрамуральных слоях желудочков сердца собаки при разном уровне преднагрузки левого желудочка.
2. Определить связь возникновения желудочковых аритмий (экстрасистолия, желудочковая тахикардия) с дисперсией реполяризации миокарда при повышении преднагрузки левого желудочка.
3. Выявить изменения электрокардиограммы в период реполяризации миокарда желудочков у человека при изменении преднагрузки сердца.
Научная новизна.
Впервые в условиях in situ изучена длительность реполяризации интрамуральных слоев миокарда при повышении преднагрузки левого желудочка. Показано, что изменения длительности реполяризации миокарда при объемной перегрузке носят двухфазный характер: при умеренной перегрузке происходит удлинение реполяризации в разных областях и слоях миокарда. Дальнейшее повышение конечно-диастолического давления левого желудочка ведет к укорочению длительности интервала активация-восстановление в правом и левом желудочке по сравнению с умеренной перегрузкой.
Впервые установлено, что повышение преднагрузки левого желудочка приводит к неоднородному изменению длительности реполяризации в разных слоях миокарда левого желудочка. Показано значимое увеличение трансмуральной дисперсии реполяризации при перегрузке левого желудочка. Установлено, что острая перегрузка объемом приводит к появлению апико-базального градиента реполяризации на эпикарде левого желудочка у собак.
Впервые обнаружено, что снижение и повышение преднагрузки сердца у человека вызывает изменение амплитуды зубца Т на электрокардиограмме в отведениях, расположенных в проекции верхушки и основания сердца по продольной оси.
Научно-практическая значимость. Результаты исследования можно использовать в кардиохирургии для оценки риска развития аритмий, степени безопасного увеличения преднагрузки во время операции на сердце с искусственным кровообращением. Раннее обнаружение изменений реполяризации позволит оптимизировать уровень преднагрузки и оперативно изменить тактику анестезиолога. На основании полученных данных может быть создан аппаратно-программный комплекс, оценивающий риск возникновения аритмии в автоматическом режиме.
Полученные теоретические и практические данные внедрены в лечебно-диагностическую работу Кардиологического диспансера Республики Коми (акт внедрения от 3.04.09) и используются на кафедре нормальной физиологии Коми филиала Кировской государственной медицинской академии при изложении лекций и в ходе практических занятий (акт внедрения от 13.04.09).
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Повышение преднагрузки сердца собаки вызывает двухфазное изменение длительности реполяризации миокарда желудочков: умеренное повышение конечно-диастолического давления левого желудочка приводит к удлинению интервала активация-восстановление в основании и боковой стенке левого желудочка, в интрамуральных слоях верхушки и субэндокардиальных основания правого желудочка. Дальнейшее повышение преднагрузки вызывает укорочение времени реполяризации в субэндокардиальных областях основания и боковой стенки левого желудочка, основания правого желудочка.
2. Повышение преднагрузки левого желудочка сердца собаки вызывает увеличение трансмуральной дисперсии реполяризации в области его основания и боковой стенки и апико-базального градиента реполяризации субэпикардиальных слоев миокарда.
3. Увеличение апико-базальной и трансмуральной дисперсии реполяризации в результате повышения преднагрузки сердца увеличивает риск аритмогенеза.
Апробация работы. Данные диссертационной работы представлены на XXVIII Европейском симпозиуме Международного Общества исследователей сердца (г. Афины, Греция, 2008 г.), 35 Международном конгрессе по электрокардиологии (г. Санкт-Петербург, Россия, 2008 г.), IV Съезде физиологов Урала (г. Екатеринбург, 2009 г.), I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (г. Сыктывкар, Россия, 2008 г.), VIII молодежной научной конференции ИФ Коми НЦ УрО РАН «Молодежь и наука на Севере» (г. Сыктывкар, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь работ, в том числе две статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 108 машинописных страницах, состоит из введения, четырех глав (обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты исследований, обсуждение результатов), выводов и списка литературы (176 источников). Диссертация содержит 17 таблиц, 18 рисунков.
