Патогенез нарушений сердечного ритма

Следует выделить два основных механизма нарушений рит­ма сердечных сокращений: 1) патологию образования импульса и 2) дефекты проведения импульса. Однако чаще всего аритмии воз­никают при участии обоих механизмов.

Патология образования импульса может быть обусловлена нару­шениями автоматизма и повышением возбудимости кардиомиоцитов.

Нарушения автоматизма синусового узла и латентных водите­лей ритма. Различают нарушения нормального автоматизма, т.е. автоматизма синусового узла, и появление аномального автома­тизма, который обусловлен активацией пейсмекерной функции в клетках проводящей системы, не являющихся в норме водителя­ми ритма (атриовентрикулярный узел, ножки пучка Гиса, волокна 11уркинье).

Как известно, в основе процесса любого автоматизма лежит медленная спонтанная диастолическая деполяризация, постепен­но понижающая мембранный потенциал до порогового уровня, с которого начинается быстрая деполяризация мембраны, или фаза О потенциала действия (рис. 15-18). В кардиомиоцитах рабочего миокарда и в специализированных клетках потенциал покоя обе­спечивается за счет высокой активности электрогенной Na⁺/K⁺- АТФазы, которая, в свою очередь, обеспечивает градиент ионов калия и натрия между цитоплазмой клетки и экстрацеллюлярным пространством. Кроме того, потенциал покоя поддерживается так называемым током утечки К⁺ из саркоплазмы во внеклеточное пространство. Оба эти процесса в совокупности поддерживают от­рицательный заряд на внутренней поверхности сарколеммы. В со­кратительных кардиомиоцитах ток К⁺ направлен из клетки наружу и в состоянии покоя остается неизменным. В клетках проводящей системы сердца этот ток постепенно уменьшается, что и ведет к развитию медленной спонтанной диастолической деполяризации сарколеммы до пороговой. Особенно сильно выражена способ­ность к подобной деполяризации в клетках синоатриального узла, именно поэтому данный узел является водителем ритма сердца.

Изменения нормального автоматизма сердца (времени медленной спонтанной деполяризации клеток синоатриального узла) приво­дит к возникновению синусовых аритмий. На продолжительность спонтанной деполяризации и, следовательно, на частоту сердеч­ной деятельности оказывают влияние три механизма.

Первый из них (наиболее важный) — скорость спонтанной диа­столической деполяризации. При ее возрастании пороговый потен­циал возбуждения достигается быстрее и происходит учащение синусового ритма. Противоположный эффект, т.е. замедление • ионтанной диастолической деполяризации, ведет к замедлению синусового ритма.

Второй механизм, оказывающий влияние на уровень автома- ппма синоатриального узла, — изменение величины мембранного

потенциала покоя его клеток. Когда мембранный потенциал ста­новится более отрицательным (при гиперполяризации клеточной мембраны, например при действии ацетилхолина), требуется боль­ше времени для достижения порогового потенциала возбуждения, если, разумеется, скорость спонтанной диастолической деполяри­зации остается неизменной. Следствием такого сдвига будет умень­шение числа сердечных сокращений. При увеличении мембранно­го потенциала покоя, когда он становится менее отрицательным, частота сердечных сокращений, напротив, возрастает.

Третий механизм — изменение порогового потенциала возбуж­дения (фактически — чувствительности кардиомиоцитов к элек­трическому стимулу). Его уменьшение (более отрицательный) способствует учащению синусового ритма, а увеличение (менее отрицательный) — брадикардии. Величина порогового потенциала возбуждения кардиомиоцитов определяется свойствами Na⁺-Ka- налов, а клеток проводящей системы — Са²⁺- каналов. В связи с этим следует напомнить, что в основе фазы быстрой деполя­ризации в клетках рабочего миокарда лежит активация быстрых №⁺-каналов, а в клетках специализированной ткани сердца — Са²⁺-каналов.

Возможны и различные комбинации трех основных электро- физиологических механизмов, регулирующих автоматизм синоа­триального узла.

Аномальный автоматизм (эктопический автоматизм) — это появ­ление пейсмекерной активности в клетках сердца, не являющихся во­дителями сердечного ритма. В норме эктопическая активность по­давляется импульсами, поступающими из синоатриального узла, но при блокаде проведения импульса по предсердиям главным водителем ритма сердца может стать атриовентрикулярный узел. Способность к спонтанной деполяризации в элементах этого узла менее выражена, чем в клетках синусового узла, поэтому в услови­ях поперечной блокады обычно развивается брадикардия.

Еще менее выражена способность к автоматизму у волокон Пуркинье. Однако эти волокна, как и другие клетки проводящей системы, более устойчивы к гипоксии, чем сократительные кар- диомиоциты, в связи с чем не всегда погибают в зоне ишемии. Вместе с тем электрофизиологические свойства таких ишемизи­рованных волокон Пуркинье существенно отличаются от параме­тров интактных волокон тем, что у них появляется пейсмекерная активность, а способность к проведению импульса существенно

снижается. Кроме того, спонтанная биоэлектрическая активность, возникающая в этих волокнах, в условиях патологии (например, при глубокой ишемии) перестает подавляться импульсами, посту­пающими из синусового узла, и может быть причиной возникно­вения желудочковых экстрасистол.

Повышение возбудимости кардиомиоцитов наиболее часто обу­словливает возникновение аритмий по механизму триггерной (на­веденной, пусковой) активности. Электрофизиологической осно­вой триггерной активности (триггерного автоматизма) являются ранние и поздние постдеполяризации.

Ранняя постдеполяризация — это преждевременная деполяризация клеток миокарда и проводящей системы, которая появляется тогда, когда фаза реполяризации потенциала действия еще не завершена, потенциал мембраны еще не достиг диастолической величины, соот­ветствующей потенциалу покоя (рис. 15-19). Можно указать таких два важнейших условия возникновения ранних постдеполяриза­ций, как: удлинение фазы реполяризации потенциала действия и брадикардия. При замедлении реполяризации и соответственно увеличении общей продолжительности потенциала действия мо­жет возникнуть преждевременная спонтанная деполяризация в тот момент, когда процесс реполяризации еще не завершился. При уменьшении частоты основного ритма сердца (брадикардия) про­исходит постепенное возрастание амплитуды ранних надпорого- вых колебаний мембранного потенциала. Достигнув порога воз­буждения, одна из них вызывает образование нового потенциала действия еще до завершения исходного (рис. 15-20). Этот пре­ждевременный потенциал действия рассматривается как триггер-

иый (наведенный), поскольку он обязан своим возникновением ранней постдеполяризации, исходящей от основного потенциала действия. В свою очередь, второй (наведенный) потенциал дей­ствия за счет своей ранней постдеполяризации может вызвать тре­тий, тоже триггерный потенциал действия, а третий — четвертый триггерный потенциал действия и т.д. Если источник триггерной активности находится в желудочках, то на ЭКГ подобный тип на­рушений образования импульсов проявляется, как желудочковая жстрасистолия или полиморфная желудочковая тахикардия.

Поскольку ранние постдеполяризации реализуются за счет ак- гивации Na⁺- и Са²⁺-каналов, супрессировать связанные с ними нарушения сердечного ритма можно с помощью блокаторов на- Iванных каналов. Кроме того, триггерный ритм, вызванный ран­ними постдеполяризациями, может быть подавлен с помощью •нектрокардиостимуляции с частотой, превышающей исходный ритм сердца. Возникновению ранних постдеполяризаций способ­ствуют: гиперкатехоламинемия, гипокалиемия, ацидоз, ишемия, синдром удлиненного интервала Q—T. Часто подобный автоматизм является результатом применения антиаритмических препаратов, (•локирующих К⁺-каналы (соталол, хинидин и др.).

Поздние (задержанные) постдеполяризации — это преждевремен­наи деполяризация клеток миокарда и проводящей ткани, которая появляется сразу же после завершения фазы реполяризации, т.е. когда центрический заряд сарколеммы соответствует диастолическому потенциалу. Подпороговые колебания мембранного потенциала, которые в норме могут присутствовать, но никогда себя не проявля­ют, при патологических состояниях, вызывающих Са²⁺-перегрузку кардиомиоцитов, могут возрастать по амплитуде, достигая порога возбуждения (рис. 15-21). Повышение внутриклеточной концен­трации ионов кальция вызывает активацию неселективных ион­ных каналов, обеспечивающих усиленное поступление катионов из внеклеточной среды в кардиомиоцит. При этом в клетку посту­пают главным образом ионы Na⁺, концентрация которых в экс- трацеллюлярной жидкости намного превышает уровень К⁺ и Са²⁺. В результате отрицательный заряд внутренней поверхности клеточ­ной мембраны уменьшается, достигая пороговой величины, вслед за чем возникает серия преждевременных потенциалов действия. В конечном итоге формируется цепь триггерных возбуждений.

Триггерная активность клеток сердца, связанная с задержанны­ми постдеполяризациями, может возникнуть под действием сердеч­ных гликозидов или катехоламинов. Очень часто она появляется при инфаркте миокарда. В отличие от ранних постдеполяризаций, возникновению (усилению) которых способствует брадикардия, задержанные постдеполяризации, наоборот, стимулируются уча­щением сердечного ритма. Это, по-видимому, связано с тем, что чем выше частота сердечных сокращений, тем большее количество ионов кальция поступает в клетку. Следует напомнить, что наибо­лее частой причиной увеличения концентрации Са²⁺ в цитоплаз­ме может быть активация Na⁺/Ca²⁺-обмена в условиях реперфузии миокарда.

Дефекты проведения импульса. Существует три основных типа нарушений проводимости: 1) замедление и/или блокада проведе­ния; 2) повторный вход импульса (re-entry)', 3) сверхнормальное (супернормальное) проведение.

Замедление проведения, блокада. Причиной замедленного про- нсдения импульса или его блокады нередко бывает снижение ко­личества потенциалзависимых №⁺-каналов тех клеток, которым в нормальных условиях присуще свойство быстрой деполяризации (волокна Пуркинье и сократительные кардиомиоциты). Скорость проведения импульсов в этих клетках непосредственно связана с крутизной и амплитудой фазы деполяризации (фаза 0) потенциа­ла действия, т.е. с такими характеристиками, которые как раз и определяются числом активных потенциалзависимых №⁺-каналов мембраны. В свою очередь, существует тесная прямая зависимость между числом №⁺-каналов, способных к открытию, и величиной мембранного потенциала покоя. Если под влиянием патологиче­ских воздействий этот потенциал понижается (приближается к ну­левому значению), то уменьшается и скорость деполяризации, а соответственно замедляется проведение импульса. Так, при умень­шении потенциала покоя до уровня 50 мВ (в норме — 80—90 мВ) инактивируется около половины всех Na^-каналов. В этом случае иозбуждение и проведение импульса становятся невозможными. Такая ситуация может иметь место в зоне ишемии инфаркта мио­карда.

Однако в определенных случаях даже при значительном умень­шении потенциала покоя проведение импульса, правда, суще­ственно замедленное, сохраняется (рис. 15-22). Такое проведе­ние осуществляется медленными Са²⁺-каналами и «медленными» Ыа⁺-каналами, которые устойчивы к снижению потенциала по­коя. В интактном кардиомиоците существуют только быстрые Ыа⁺-каналы, но в условиях ишемии одна половина этих каналов инактивируется, а другая половина может превратиться в аномаль­ные «медленные» Ка⁺-каналы. Таким образом, «быстрые» клетки превращаются в «медленные» кардиомиоциты, при прохождении через которые импульс может замедлить свое распространение или блокироваться. Причинами блокады могут быть: гипоксия и свя­занный с ней энергодефицит, вызывающий снижение активности №⁺/К⁺-АТФазы и уменьшение потенциала покоя, а также гибель кардиомиоцитов й волокон Пуркинье в результате ишемии, апоп- тоза или дистрофии.

Повторный вход импульса {re-entry). Как возможный механизм сердечных аритмий существование re-entry было доказано еще в 1928 г. Этим термином обозначают явление, при котором импульс,

Рис. 15-22. Влияние острой ишемии миокарда на потен­циал действия кардиомиоци- тов: А — нормальный потен­циал покоя; Б — «медленный» потенциал действия

совершая движение по замкнутому кругу (петле, кольцу), возвраща­ется к месту своего возникновения (circus movement).

Различают macro re-entry (макрориентри) и micro re-entry (микро- риентри). При таком делении учитывают размеры петли (круга), в которой осуществляется повторный вход.

Для формирования macro re-entry с характерными для него свойствами требуются определенные условия:

а) существование двух каналов проведения, разделенных между собой функционально или анатомически (односторонняя блокада одного из них);

б) наличие потенциально замкнутой петли движения импульса;

в) замедление скорости распространения импульса, так что ни в одной точке петли волна возбуждения не встречается с зоной рефрактерности.

Пришедшая волна возбуждения медленно продвигается по вет­ви 1, но не попадает в веточку 2 (рис. 15-23), где имеется участок односторонней блокады. Медленно движущийся импульс вызы­вает деполяризацию всего мышечного сегмента с образованием потенциала действия. Затем он проникает ретроградно в ветвь 2, возбуждая ее на всем протяжении. К этому моменту исчезает реф- рактерность ветви 1, в которую импульс иастся повторный круге преждевременным возбуждением мышеч­ного сегмента. Если такой процесс ограничивается одним re-entry, то на ЭКГ регистрируется экстрасистола. Если круговое движение импульса существует длительное время, возникает серия преждев­ременных ЭКГ-комплексов, т.е. приступ тахикардии.

При электрической кардиостимуляции отдела сердца, где су­ществует петля re-entry, весь миокард одновременно переводится в состояние абсолютной рефрактерное™, и циркуляция импульса прекращается. Наиболее наглядно это проявляется при дефибрил­ляции сердца.

Описанный механизм macro re-entry лежит, как полагают, в основе трепетания предсердий.

При другой разновидности повторного входа — micro re-entry — движение импульса происходит по малому замкнутому кольцу, не связанному с каким-либо анатомическим препятствием. По- иидимому, многие сложные тахиаритмии, в частности фибрилля­ции, связаны с механизмом micro re-entry. Сочетания петель, лежа­щих в разных плоскостях, возникают у больных с желудочковыми тахикардиями в остром периоде инфаркта миокарда.

Очень часто морфологическим субстратом для возникновения re-entry являются волокна Пуркинье, находящиеся в зоне ишемии (рис. 15-24). Эти клетки устойчивы к гипоксии и могут не поги­бать в очаге инфаркта. Однако при этом они меняют свои элек- I рофизиологические характеристики таким образом, что быстрые

№⁺-каналы превращаются в «медленные». В этом случае проведе­ние импульса замедляется, и из зоны ишемии он выходит в тот мо­мент, когда остальной миокард уже находится в состоянии отно­сительной рефрактерности и готов к повторному возбуждению, но импульс из синусового узла еще не поступил. Возникает феномен повторного входа (re-entry), когда миокард дважды стимулируется одним и тем же импульсом: первый раз, когда он поступает из синусового узла, и второй раз, когда он повторно выходит из зоны ишемии. В этом случае разорвать петлю re-entry можно с помощью препаратов, блокирующих «медленные» Иа⁺-каналы в зоне ише­мии (лидокаин, новокаинамид). Несомненным достоинством этих антиаритмиков является то, что они проявляют высокое сродство именно к аномальным Ыа⁺-каналам в зоне ишемии и практически не ингибируют быстрые №⁺-каналы в клетках здорового миокар­да, а значит, не влияют на электрофизиологические процессы в интактных кардиомиоцитах.