авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Физиологические закономерности функционирования желудочков сердца у птиц и млекопитающих

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Харин Сергей Николаевич

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖЕЛУДОЧКОВ СЕРДЦА

У ПТИЦ И МЛЕКОПИТАЮЩИХ

03.03.01 – физиология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

доктора биологических наук

Сыктывкар – 2010

1

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Шмаков Дмитрий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Кривченко Александр Иванович доктор биологических наук, старший научный сотрудник Проценко Юрий Леонидович доктор биологических наук, профессор Фатеев Михаил Михайлович

Ведущая организация: Государственное учебно-научное учреждение Биологический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Защита состоится «_» _ 2010 г. в 1000 ч. на заседании диссертационного совета Д 004.017.01 Учреждения Российской академии наук Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ГСП-2, ул. Первомайская, д. 50.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН.

Автореферат разослан «_» _ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Н.Г. Варламова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В ходе морфофункциональной эволюции камерных сердец у позвоночных животных сформировалось несколько способов охвата возбуждением миокарда желудочков [Рощевский, 1972;

Шмаков, 1990;

Шмаков, Рощевский, 1997]. Поскольку активация миокарда является предшественником его сокращения, очевидно, разная последовательность активации обусловливает разную последовательность сокращения и, следовательно, кардиодинамику, под которой понимается времення организация сердечного цикла и изменение давления и объема полостей сердца в течение сердечного цикла [Парин, Карпман, 1980].

«Вспышечный» способ активации миокарда желудочков является наиболее сложным и, возможно, эволюционно более прогрессивным, чем «вспышечно последовательный» и «последовательный» способы. Вопросы о происхождении в филогенезе и об эволюционном значении «вспышечного» способа активации миокарда желудочков и о том, можно ли рассматривать его как фактор интенсификации насосной функции сердца и надежности функционирования сердечно-сосудистой системы в условиях максимального напряжения организма, остаются открытыми. Сравнительно-физиологические исследования являются одним из путей выяснения механизмов эволюции сердечной деятельности и выявления причинно-следственных связей в сердце с использованием моделей, предоставляемых природой.

Фазовый анализ сердечной деятельности позволяет определить сократимость желудочков сердца [Карпман, 1965]. Времення организация сердечного цикла изучена наиболее полно лишь у собаки [Сальманович, Кошарская, 1966;

Прусс, Новицкий, 1967;

Аринчин, Сенько, 1970;

Овсянников, Санкин, 1973;

Knudson, Amend, 1976] и кролика [Трохименко, 1968;

Бабкин, Белов, 1976;

Goch et al., 1980;

Long et al., 1982]. Данные о структуре сердечного цикла у копытных животных [Sprri, 1965;

Ackermann et al., 1976;

Pipers et al., 1977, 1978;

Berman et al., 1980;

Moses, Ross, 1987;

du Plooy, Schutte, 1989;

Lightowler et al., 2003;

Hallowell et al., 2007], грызунов [Schoemaker, Smits, 1990;

Moiss et al., 2000;

Brown et al., 2002] и некоторых других млекопитающих [Pipers et al., 1979;

Nelson et al., 2003] фрагментарны, и целостная картина отсутствует.

Времення организация сердечного цикла у птиц не изучена.

Птицы по своим физиологическим параметрам [Avian physiology, 1976;

Holmes, Ottinger, 2003;

McNab, 2009] являются уникальным объектом для сравнительно-физиологических исследований, в том числе и для изучения деятельности сердечно-сосудистой системы, которая характеризуется рядом специфических особенностей в строении клапанного аппарата [Соколов, 1978;

Прошева, Рапота, 1989;

Lu et al., 1993а;

Yildiz, Cavusoglu, 2004], архитектонике [Robb, 1965;

Bezuidenhout, 1983] и пространственной организации проводящей системы [Клюшина, 1981а, б;

Прошева, 1990;

Lu et al., 1993а, б] сердца, активации миокарда желудочков [Шмаков и др., 1979], динамике распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела [Харин и др., 2000, 2001], гемодинамике [Grubb, 1983;

Seymour, Blaylock, 2000]. Вместе с тем мало изучена механическая деятельность сердца [Цывьян и др., 2001], немногочисленны сведения о кардиодинамике, имеются лишь отрывочные данные об инотропных свойствах и динамике давления в полости левого желудочка сердца [Furnival et al., 1973;

Gruver et al., 1993]. Отсутствуют сведения об интрамуральной реполяризации миокарда, влиянии электро кардиостимуляции на функцию сердца у птиц.

Эти значительные пробелы в физиологии птиц не позволяют интерпретировать результаты сравнительно-физиологического исследования временнй организации сердечного цикла. В отсутствии этих знаний невозможно построить теорию адаптации и эволюции деятельности сердечно сосудистой системы и в наиболее полной мере раскрыть принципы функциональной организации сердца.

Значимый вклад в прояснение вопроса о значении и причинах возникновения в процессе филогенеза разных способов активации миокарда желудочков может внести исследование масштабирования биологических процессов в сердце. Такой подход в изучении электрофизиологии сердца применен к настоящему времени лишь для атриовентрикулярной задержки у млекопитающих [Meijler et al., 2002, 2005;

Noujaim et al., 2004;

Meijler, Strackee, 2006а, б]. Закономерности изменения длительности начальной желудочковой активности у животных с разными способами активации желудочкового миокарда не выяснены, несмотря на наличие большого количества электрокардиографических данных.

Таким образом, в настоящее время нет достаточных сведений для сравнительно-физиологического анализа сократительной функции желудочков сердца у позвоночных животных с разными способами активации миокарда желудочков, который является ключевым подходом в выяснении механизмов эволюции сердечной деятельности, формирования и эволюционного значения способов активации желудочкового миокарда.

Работа выполнена в соответствии с планами НИР Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Механизмы формирования кардиоэлектрического поля у позвоночных животных и человека» (№ ГР 01.9.60 001210), «Формирование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в зависимости от структурно функциональной организации сердца» (№ ГР 01.2.00 107402), «Функциональная гетерогенность реполяризации интрамуральных слоев миокарда у позвоночных животных» (№ ГР 01.2.00 602857), «Механизмы формирования функциональной электрической гетерогенности миокарда» (№ ГР 01.2.00 950822).

Исследования поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований (проекты № 03-04-48001-а «Сравнительно-физиологическое исследование фазовой структуры сердечного цикла у животных с разными способами активации миокарда желудочков» и № 06-04-48022-а «Закономерности функционирования желудочков сердца птиц»);

Программой Президента Российской Федерации для поддержки молодых ученых – кандидатов наук – и их руководителей (проект № МК-5347.2006.4 «Закономерности функционирования желудочков сердца птиц»);

Программой поддержки научных проектов Уральского отделения РАН (проекты «Скрининг кардиотропных препаратов в экспериментальных моделях патологических процессов в сердце» и «Электрическая гетерогенность миокарда и кардиогемодинамика в экспериментальных моделях патологических процессов в сердце и при действии кардиотропных препаратов»);

Фондом содействия отечественной науке.

Цель исследования – изучение кардиодинамики и лежащих в её основе электрических процессов у эндотермных животных с разными способами активации миокарда желудочков.

Задачи исследования:

1) Изучить временню организацию систолы сердца у птиц (курица, перепел) и млекопитающих (овца, крыса).

2) Провести сравнительный анализ временнй организации систолы сердца у млекопитающих с разными способами активации миокарда желудочков и птиц.

3) Определить аллометрические отношения между массой тела, массой сердца, частотой сердечных сокращений и длительностью электрокардиографи ческого комплекса начальной желудочковой активности у млекопитающих и птиц.

4) Сравнить зависимость длительности электрокардиографического комплекса начальной желудочковой активности от массы тела, массы сердца и частоты сердечных сокращений у млекопитающих с разными способами активации миокарда желудочков и птиц.

5) Изучить последовательность активации и последовательность реполяризации желудочков сердца при синусно-предсердном ритме у курицы.

6) Изучить влияние электрокардиостимуляции на последовательность активации, последовательность реполяризации и инотропное и лузитропное состояния желудочков сердца курицы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Ведущим фактором, определяющим временню организацию систолы и насосную функцию сердца у эндотермных животных, является частота сердечных сокращений, тогда как способ активации миокарда желудочков и относительная масса сердца не вносят существенный вклад в их формирование. При этом сердца млекопитающих работают в менее напряжённом режиме, чем сердца птиц, а сердца копытных животных по сравнению с сердцами грызунов.

2) Независимо от типа активации миокарда желудочков длительность их деполяризации и в ряду птиц, и в ряду млекопитающих разных видов изменяется как степення функция массы тела (отрицательная аллометрия) и как обратная степення функция частоты сердечных сокращений;

при этом аллометрическая связь длительности активации миокарда желудочков с массой тела меньше, чем с частотой сердечных сокращений.

3) Закономерности реполяризации интрамуральных слоев и эпикардиальной поверхности желудочков сердца при синусно-предсердном ритме и изменения функционального состояния желудочков сердца при электрокардиостимуляции аналогичны у птиц и млекопитающих.

Научная новизна. На основе фазового анализа сердечной деятельности выявлено, что напряжённость режима функционирования сердца в ряду «копытные животные – грызуны – птицы» увеличивается. Показано, что способ активации миокарда желудочков не играет первостепенной роли в определении напряжённости насосной функции желудочков сердца. Установлены принципы изменения длительности начальной желудочковой активности у птиц и млекопитающих. Определены закономерности реполяризации желудочков сердца при синусно-предсердном ритме у птиц: наличие трансмуральной, апикобазальной и межжелудочковой гетерогенности реполяризационных свойств миокарда;

неодинаковая выраженность трансмуральных различий реполяризационных свойств миокарда в разных областях стенки желудочков и апикобазальных различий в разных слоях желудочков;

детерминированность последовательности реполяризации локальными реполяризационными свойствами миокарда. Выявлены закономерности изменения функционального состояния желудочков сердца птиц в ответ на электрокардиостимуляцию:

уменьшение гетерогенности и увеличение длительности активации миокарда обоих желудочков вследствие преобладания миогенного распространения волны возбуждения;

неоднородное увеличение длительностей локальной реполяризации миокарда;

бльшая уязвимость лузитропного состояния желудочков по сравнению с инотропным, а насосной функции правого желудочка по сравнению с насосной функцией левого желудочка;

наибольшее снижение насосной функции сердца при эктопическом возбуждении правого желудочка. Сформулирована концепция о детерминирующем влиянии гемодинамики на формирование разных типов активации миокарда желудочков в процессе филогенетического развития эндотермных позвоночных.

Научно-практическая значимость. Результаты исследования вносят вклад в сравнительную физиологию кровообращения и в выяснение механизмов адаптации и эволюции сердца. Полученные данные расширяют представления о функциональном состоянии сердца у позвоночных животных с разными способами активации желудочкового миокарда. Результаты исследования свидетельствуют о единых механизмах ответа желудочков сердца на электрокардиостимуляцию у птиц и млекопитающих, что важно для разработки общебиологических теорий, в частности теорий адаптации и эволюции.

Выведены аллометрические уравнения, позволяющие оценить длительность процесса активации миокарда желудочков у млекопитающих и птиц. Разработан способ уменьшения просвета мелких кровеносных сосудов (патент № 2213377) для ограничения кровотока на любом заданном участке и дозированной ишемизации органов. Результаты исследования могут представлять интерес для специалистов, занимающихся созданием и тестированием физиологически активных соединений. Полученные данные могут быть использованы при разработке математических моделей сердца, необходимых для поиска высокоинформативных диагностических критериев функционального состояния сердца.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены лично в виде устных и стендовых докладов на XXXII (г. Гданьск, Польша, 2005 г.), XXXIV (г. Стамбул, Турция, 2007 г.), XXXV (г. Санкт-Петербург, 2008 г.) и XXXVI (г. Вроцлав, Польша, 2009 г.) Международных конгрессах по электрокардиологии;

на Пекинской объединенной научной конференции по физиологическим наукам 2008 (г. Пекин, Китай, 2008 г.);

на I (г. Сочи, Россия, 2005 г.) и II (г. Кишинёв, Молдова, 2008 г.) съездах физиологов СНГ;

на XVIII (г. Казань, 2001 г.), XIX (г. Екатеринбург, 2004 г.) и XX (г. Москва, 2004 г.) съездах Всероссийского физиологического общества имени И.П. Павлова;

на XIII Международном совещании и VI школе по эволюционной физиологии (г. Санкт-Петербург, 2006 г.);

на IV Всероссийской с международным участием школе-конференции по физиологии кровообращения (г. Москва, 2008 г.);

на III Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 175-летию со дня рождения Ф.В. Овсянникова (г. Санкт-Петербург, 2003 г.);

на 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.);

на IV съезде физиологов Урала (г. Екатеринбург, 2009 г.);

на III конференции молодых ученых России с международным участием, посвященной 60-летию РАМН «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (г. Москва, 2004 г.);

на VI симпозиуме по сравнительной электрокардиологии (г. Сыктывкар, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 57 научных работ, в том числе патент Российской Федерации, 10 статей в зарубежных и 10 статей в Российских рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации для публикации основных научных результатов диссертаций на соискание учёной степени доктора наук.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав (обзор литературы, материал и методы исследования, результаты исследования, обсуждение результатов), выводов и списка литературы. Работа изложена на 288 страницах машинописного текста и содержит 52 таблицы и 35 рисунков.

Список литературы включает 700 источников, 624 из которых на иностранном языке.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Работа выполнена в соответствии международными правилами обращения с экспериментальными животными (Guide for the Care and Use of Laboratory Animals – публикация US National Institutes of Health: NIH Publication № 85-23, ред. 1996) и одобрена локальным этическим комитетом Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. В работе использованы следующие виды животных: курица Gallus gallus domesticus (n=39), перепел Coturnix coturnix japonica (n=3), овца Ovis aries Романовской породы (n=11), белая лабораторная крыса (n=95).

Временню организацию систолы сердца изучали у курицы (n=13, возраст 9-12 месяцев, масса тела 1,5-2,2 кг), перепела (n=3, возраст 2-3 месяца, масса тела 120-175 г), овцы (n=5 и n=6, возраст от 3 месяцев до 10 лет), крысы (n=35 и n=26, возраст 6-8 месяцев, масса тела 200-300 г). Птиц наркотизировали тиопенталом натрия (80-100 мг/кг внутримышечно), располагали в положении лежа на спине и вскрывали грудную клетку;

температуру тела поддерживали на уровне 41-42С. Микрофон сердечных звуков закрепляли на уровне сердца на левой стороне тела, датчик пульса фиксировали с помощью штатива в непосредственном контакте с верхушкой сердца. Овцы во время эксперимента находились в положении на правом боку;

микрофон сердечных звуков располагали в прекардиальной области в зоне наилучшей регистрации первого и второго сердечных тонов;

датчик пульса фиксировали с помощью ремней в зоне верхушечного толчка сердца, определяемой путем пальпации. Крысы при регистрации поликардиограммы находились под эфирным наркозом в положении лежа на спине. Микрофон сердечных звуков располагали на поверхности грудной клетки справа от сердца, датчик пульса – в зоне верхушечного толчка сердца, определяемого как визуально, так и путем пальпации.

Поликардиограмму, включавшую ЭКГ во втором биполярном отведении от конечностей, апекскардиограмму и фонокардиограмму, регистрировали с помощью компьютерного комплекса Поли-Спектр-ЭФС (Нейрософт, г. Иваново, Россия). Электрокардиографический канал полиграфа характеризуется полосой пропускания 0,575 Гц и дискретизацией 1000 Гц. Чувствительность и частота дискретизации апекскардиографического канала полиграфа составляют соответственно 0,31,5 мВ/мм и 1000 Гц. Для регистрации апекскардиограммы использовали тензометрический датчик пульса (Нейрософт, г. Иваново, Россия) с частотным диапазоном 0,3-200 Гц, чувствительностью 100 мВ/Па и постоянной времени 0,6 с. Запись фонокардиограммы осуществляли с использованием педиатрического микрофона сердечных звуков, содержащим пьезодатчик (Нейрософт, г. Иваново, Россия), по каналу полиграфа с дискретизацией 12000 Гц и системой фильтрации по Маасу-Веберу.

Длительность фазы асинхронного сокращения измеряли от начала комплекса QRS до первого высокоамплитудного компонента первого тона фонокардиограммы, длительность общей систолы – от начала комплекса QRS до первого высокоамплитудного компонента второго тона фонокардиограммы, длительность механической систолы – от первого высокоамплитудного компонента первого тона до первого высокоамплитудного компонента второго тона фонокардиограммы, длительность периода изгнания – от пика E апекскардиограммы до первого высокоамплитудного компонента второго тона фонокардиограммы. Длительность фазы изоволюметрического сокращения определяли как разность между длительностью механической систолы и периода изгнания;

длительность периода напряжения – как разность между длительностью общей систолы и периода изгнания.

На основе описанных измерений вычисляли индексы сократимости желудочков сердца:

1) индекс напряжения миокарда (ИНМ) – отношение длительности периода напряжения к длительности общей систолы, – показывающий, какая часть времени сокращения желудочка растрачивается непроизводительно, то есть без совершения внешней работы;

2) индекс Н/И – отношение длительности периода напряжения к длительности периода изгнания, – уменьшение которого свидетельствует о повышении систолической функции сердца, а увеличение – о снижении сократимости желудочков сердца;

3) внутрисистолический показатель (ВСП) – отношение длительности периода изгнания к длительности механической систолы, – показывающий, какая часть времени сокращения желудочка тратится на изгнание крови, то есть на полезную работу.

Все параметры определяли по пяти репрезентативным сердечным циклам и усредняли. Статистическую обработку данных проводили с использованием непарного t-критерия и вычислением коэффициента корреляции для зависимости интервалов от частоты сердечных сокращений (ЧСС). Данные представлены в виде: среднее арифметическое ± стандартное отклонение.

Аллометрические отношения между длительностью комплекса QRS, ЧСС, массой тела и массой сердца изучены у птиц и млекопитающих. Сведения об указанных параметрах были собраны из научной литературы для нескольких видов птиц из 13 семейств и 10 отрядов и нескольких видов млекопитающих из 34 семейств и 13 отрядов. Для некоторых видов животных данные усреднялись на основе сведений, взятых их нескольких источников. Диапазон значений составил для длительности комплекса QRS, ЧСС, массы тела и относительной массы сердца соответственно 13-60 мс, 50-480 ударов в минуту, 0,1-90 кг и 0,22-1,68% для птиц и соответственно 11-330 мс, 30-637 ударов в минуту, 0,016-32000 кг и 0,21-0,91% для млекопитающих. Млекопитающие были разделены на две группы в соответствии с двумя способами активации миокарда желудочков. Определение млекопитающих того или иного вида в одну из групп было проведено на основе анализа литературы в отношении последовательности активации миокарда желудочков, формы и длительности комплекса QRS, идентифицируемости системы волокон Пуркинье в желудочках сердца.

Китообразные, хоботные, сирены и копытные животные были отнесены к млекопитающим со «вспышечным» типом активации миокарда желудочков, а виды из остальных систематических групп – к млекопитающим со «вспышечно последовательным» типом активации миокарда желудочков. Также изучена аллометрическая зависимость индекса сократимости Н/И от ЧСС, массы тела и относительной массы сердца у млекопитающих на основе данных, взятых из литературы.

Вычисленные уравнения представлены в виде [Y=aXb±SE(p), p], где Y – длительность комплекса QRS (мс), ЧСС (ударов в минуту), относительная масса сердца (%) или значение индекса Н/И, X – масса тела (кг), ЧСС (ударов в минуту), или масса сердца (г или %), a – коэффициент пропорциональности, b – показатель степени, SE – стандартная ошибка для показателя степени, (p) – уровень значимости для показателя степени, p – уровень значимости для Y.

Последовательность активации и реполяризации миокарда свободной стенки левого желудочка была изучена при синусно-предсердном ритме и электрической стимуляции желудочков сердца у курицы (n=6, возраст 9-12 месяцев, масса тела 1,3-1,8 кг). Птиц наркотизировали тиопенталом натрия (120-150 мг/кг внутримышечно), располагали в положении лежа на спине, переводили на искусственную вентиляцию легких. Грудную клетку вскрывали двусторонним разрезом вдоль грудины, после чего грудину с грудными мышцами отгибали. Перикард вскрывали продольным разрезом от верхушки к основанию желудочков. В ходе эксперимента сердце орошали теплым (41-42С) физиологическим раствором, температуру тела птиц поддерживали на уровне 41-42С. Субэндокардиальную, интрамуральную и эпикардиальную электростимуляцию основания, средней части и верхушки левого желудочка и основания правого желудочка осуществляли прямоугольными импульсами (3 мс, 3-7 В) с частотой следования 3 Гц (в среднем на 15-30% выше, чем синусно предсердный ритм) с помощью электростимулятора ЭСЛ-2 в течение 20- секунд. Для регистрации интрамуральных электрограмм в желудочки сердца вводили 14 семиэлектродных интрамуральных игл, изготовленных в соответствии с описанным ранее способом [Пат. 2167599;

Витязев, Шмаков, 2001].

Регистрацию униполярных электрограмм и ЭКГ в стандартных биполярных отведениях от конечностей осуществляли синхронно с помощью 128-канальной установки, разработанной АОЗТ «Геософт-Истлинк» (г. Москва) совместно с Институтом физиологии Коми НЦ УрО РАН (1999 г.). Технические характеристики установки следующие: дискретизация сигнала 4000 Гц, полоса пропускания 0,05-1000 Гц, разрешающая способность от 10 до 100 мкВ на один разряд аналого-цифрового преобразования, входное сопротивление усилителей не менее 10 МОм.

По окончании эксперимента, длительность которого от перевода на искусственную вентиляцию легких до эвтаназии животного не превышала полутора часов, сердце извлекали и разрезали для уточнения локализации интрамуральных игл. Срезы и расположение интрамуральных игл зарисовывали для последующего вычисления координат контуров желудочков и электродов.

Последовательность активации и реполяризации миокарда свободной стенки левого желудочка анализировали по хронотопографическим картам, построенным с помощью авторских программ, разработанных в Институте физиологии Коми НЦ УрО РАН к.ф.-м.н. Н.А. Антоновой. В численной модели для визуализации фронтов активации и “фронтов” реполяризации на основе конечного множества временных моментов (время активации/реполяризации в зоне электрода) и координат точек регистрации внеклеточных потенциалов в миокарде используется многомерный натуральный интерполяционный сплайн.

Момент прихода волны возбуждения в зону электрода определяли как минимум первой производной униполярной электрограммы по времени в период комплекса QRS на ЭКГ в отведениях от конечностей, момент реполяризации – как максимум первой производной униполярной электрограммы по времени в период комплекса ST-T на ЭКГ в отведениях от конечностей. Период между этими моментами времени, называемый интервалом активация–восстановление (ИАВ), использовали для анализа локальных реполяризационных свойств миокарда [Millar et al., 1985].

ИАВ корректировали к длительности сердечного цикла по формуле Базетта:

ИАВ/RR1/2. Статистическую обработку данных проводили с использованием парного критерия Вилкоксона, парного и непарного t-критерия. Данные представлены в виде: среднее арифметическое ± стандартное отклонение.

В одной из серий экспериментов проводили картографирование эпикарда обоих желудочков при синусно-предсердном ритме у кур (n=11), наркотизированных тиопенталом натрия (120-150 мг/кг внутримышечно), с помощью 128-электродной эпикардиальной сетки.

Влияние электрокардиостимуляции на инотропное и лузитропное состояния желудочков сердца было изучено у курицы (n=9, возраст 16- месяцев, масса тела 1,7-2,2 кг). Птиц наркотизировали комбинацией ксилазина (0,1 мл/кг внутримышечно;

Xyla, Interchemie werken “De Adelaar” B.V., Нидерланды) и тилетамина-золазепама (0,4 мл/кг внутримышечно;

Zoletil 100, Virbac, Франция), грудную клетку вскрывали. Для регистрации внутри желудочкового давления в оба желудочка через их свободные стенки вводили по одному полиэтиленовому катетеру (внешний диаметр 0,9 мм;

внутренний диаметр 0,6 мм), подсоединённому к датчику давления SP844 (чувствительность 50 мV/V/cmHg;

MEMSCAP, Франция). Регистрацию динамики внутри желудочкового давления и ЭКГ в стандартных биполярных отведениях от конечностей осуществляли синхронно с помощью гемодинамической установки Prucka Mac-Lab 2000 (GE Medical Systems, GmbH, Германия). Эпикардиальную и субэндокардиальную электростимуляцию основания, средней части и верхушки левого желудочка и основания и верхушки (только эпикардиальную) правого желудочка осуществляли прямоугольными импульсами (3 мс, 2-10 В) с частотой следования 4,5 Гц (в среднем на 15-20% выше, чем синусно предсердный ритм) в течение 20-40 секунд.

По окончании эксперимента, длительность которого от вскрытия до эвтаназии животного не превышала полутора часов, сердце извлекали, определяли массу сердца и его желудочков. Длительность асинхронного сокращения (n=7) измеряли как интервал между началом комплекса QRS при синусно-предсердном ритме или началом стимула при электрической стимуляции и началом резкого повышения давления в полости левого желудочка.

Для обоих желудочков сердца определяли максимальное систолическое давление, конечнодиастолическое давление, максимальную скорость нарастания внутрижелудочкового давления в период изоволюметрического сокращения (dP/dtmax), максимальную скорость снижения внутрижелудочкового давления в период изоволюметрического расслабления (dP/dtmin). Все значения усреднялись на основе измерений, проведенных по пяти последовательным сердечным циклам. Статистическую обработку данных проводили с использованием парного критерия Вилкоксона. Данные представлены в виде:

среднее арифметическое ± стандартное отклонение.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Сравнительный анализ временнй организации систолы сердца у птиц и млекопитающих Сократимость миокарда определяет экономичность и эффективность работы сердца. Последовательность сокращения миокарда повторяет в некоторой степени последовательность охвата возбуждением, поскольку волна деполяризации является предвестником сокращения. Нами проведен сравнительно-физиологический анализ процентного содержания систолических интервалов в сердечном цикле (поскольку ЧСС у животных может различаться), соотношений систолических интервалов с ЧСС и индексов сократимости желудочков сердца у эндотермных животных четырёх видов со «вспышечным»

и «вспышечно-последовательным» типами активации миокарда желудочков, различающихся по ЧСС и массе сердца. Структура систолы у овцы существенно отличается от таковой у птиц и грызунов (табл. 1). Наблюдаются значительные различия в структуре систолы между млекопитающими и перепелом. Меньшие различия имеют место в структуре систолы между изученными видами птиц.

Ни по одному из показателей, за исключением длительности сердечного цикла, не обнаружено различий между курицей и крысой. Левый желудочек сердца у овцы характеризуется “наилучшими” индексами сократимости, значимо отличающимися от таковых у других животных (табл. 1).

Таблица Систолические интервалы, индексы сократимости и относительная масса левого желудочка сердца у птиц и млекопитающих.

Курица Перепел Крыса Овца Параметр (n=13) (n=3) (n=61) (n=11) 190±29 †† 479±106 * Сердечный цикл, мс (100%) 243±58 230± ** Общая систола, % 51,7±4,7 44,0±5,3 53,8±4,5 54,2±7, 40,5±4,2 36,1±4,3 ** 46,8±5,3 * Механическая систола, % 42,1±3, 30,9±10,4 24,8±2,9 ** 41,1±5,0 * Период изгнания, % 35,1±4, 12,3±3,8 * Период напряжения, % 19,9±5,9 19,5±5,6 19,0±3, Фаза изоволюметрического 11,5±4,3 ** 5,3±1,8 * 8,7±4,4 7,3±2, сокращения, % Фаза асинхронного 8,1±1,5 † 7,5±2,2 † 11,2±2,2 11,7±1, сокращения, % 0,39±0,11 0,44±0,08 ** 0,35±0,06 0,23±0,04 * ИНМ 0,54±0,14 0,82±0,28 ** 0,56±0,16 0,31±0,08 * Н/И 0,81±0,12 0,69±0,09 ** 0,83±0,07 0,88±0,05 * ВСП Относительная масса ЛЖ, % 0,23±0,03 0,61±0,08 † 0,27±0,03 †† 0,38–0,53 # * p0,05 по сравнению с курицей, перепелом и крысой;

** p0,05 по сравнению с овцой и крысой, † p0,05 по сравнению с курицей и крысой, †† p0,05 по сравнению с птицами.

ЛЖ – левый желудочек. # по данным [Moses, Ross, 1987;

Seymour, Blaylock, 2000].

Нами обнаружены половые различия во временнй организации систолы сердца у крыс (табл. 2). Выявлено, что сердце у самцов функционирует в более напряжённом режиме, чем у самок. Это согласуется с данными о кардиопротективной роли эстрогена и повреждающем эффекте тестостерона на функцию сердца в организме человека [Luczak, Leinwand, 2009], а также с наличием половых различий в адаптации миокарда к постнагрузке у крыс [Wallen et al., 2000].

Сравнение уравнений линейной регрессии для систолических интервалов в зависимости от ЧСС у овец и крыс выявило несовпадение линий регрессий для всех систолических интервалов: общей (p0,001) и механической (p0,001) систол, периодов изгнания (p0,001) и напряжения (p0,001), фаз изоволюметрического (p0,01) и асинхронного (p0,001) сокращения.

Несовпадение линий регрессий у кур и овец обнаружено для общей (p0,001) и механической (p0,001) систол и периода изгнания (p0,001). Несовпадение Таблица Систолические интервалы и индексы сократимости желудочков сердца у крыс.

Показатель и (n=61) (n=35) (n=26) 176±19 * Длительность сердечного цикла, мс 190±29 199± 21±2 * Фаза асинхронного сокращения, мс 22±2 23± 11±3 * Фаза изоволюметрического сокращения, мс 14±4 15± 32±5 * Период напряжения, мс 35±6 38± Период изгнания, мс 67±14 69±17 64± 75±8 * Механическая систола, мс 80±13 83± 96±9 * Общая систола, мс 102±14 105± 0,35±0,06 0,37±0,07 0,34±0,04 * ИНМ 0,56±0,16 0,59±0,18 0,51±0,10 * Н/И 0,83±0,07 0,82±0,07 0,85±0,05 * ВСП * p0,05 по сравнению с самцами.

линий регрессий у кур и крыс было значимым для периода напряжения (p0,001), фазы изоволюметрического сокращения (p0,01) и фазы асинхронного сокращения (p0,001). Проведённый анализ позволяет сделать заключение, что линии регрессии для периода напряжения и составляющих его фаз не совпадают у животных со «вспышечно-последовательным» (крыса) и «вспышечным» (овца, курица) способами активации миокарда желудочков.

Линии регрессии для периода изгнания, а также общей и механической систол, совпадают у животных с разными способами активации миокарда желудочков, имеющих близкие значения ЧСС (курица и крыса).

Для куропатки [Шмаков, 1981] и курицы [Харин и др., 2001;

Kharin et al., 2006] характерен «вспышечный» способ активации миокарда желудочков.

Учитывая, что ЭКГ у курицы [наши данные;

Dougals, 1960;

Goldberg, Bolnick, 1980], куропатки [Шмаков, 1981] и перепела [наши данные;

Szabuniewicz, McCrady, 1974], также относящегося к отряду Galliformes, аналогична, можно утверждать, что активация миокарда желудочков перепела происходит полифокальным путём. Поскольку у курицы и перепела способ активации миокарда желудочков одинаков, а ЧСС сопоставима, небольшие различия в сократимости левого желудочка сердца (с незначительной тенденцией функционирования левого желудочка перепела в более напряжённом режиме по сравнению с желудочком сердца курицы) обусловлены, вероятно, относительной массой левого желудочка (табл. 3). Несмотря на сходство в способе активации миокарда желудочков у овцы [Абросимова, Шмаков, 1985;

Шмаков, Рощевский, 1997] и курицы [Харин и др., 2001;

Kharin et al., 2006], значения индексов (табл. 1) свидетельствуют о более высокой сократимости миокарда у овец по сравнению с птицами, что обусловлено, вероятно, значительными различиями в ЧСС и, в меньшей степени, различиями в относительной массе левого желудочка (табл. 3). Субэндокардиальное расположение сети волокон Пуркинье в желудочках сердца грызунов [Rentschler et al., 2001;

Miquerol et al., 2004] свидетельствует о том, что для них, и в частности для крыс [Roshchevskaya et al., 1999], характерен «вспышечно последовательный» тип активации миокарда желудочков. Поскольку различия в сократимости левого желудочка у крысы и курицы отсутствуют (табл. 3), а также учитывая выше проведённые сравнения, можно сделать заключение, что различная сократимость левого желудочка у овцы и крысы обусловлена различием в ЧСС и, в значительно меньшей степени, в последовательности активации миокарда и относительной массе левого желудочка (табл. 3).

Таблица Сравнение сократимости желудочков сердца, способа активации миокарда желудочков, частоты сердечных сокращений и относительной массы левого желудочка сердца у птиц и млекопитающих.

Различия Пары сравнения сократимость способ активации ЧСС масса Курица–Перепел ± – – +++ Курица–Овца + – ++ ++ Перепел–Овца + – ++ + Курица–Крыса – + + ± Крыса–Овца + + +++ + (+) Перепел–Крыса + + + + + (+) + есть различия (количество + показывает степень различий), – нет различий, ± слабые различия.

На основе данных научной литературы мы проанализировали зависимость Н/И от массы тела (Y=405X-0,075±0,058 (p0,05), p0,05), относительной массы сердца (Y=0,251X-0,35±0,32 (p0,05), p0,05) и ЧСС (Y=0,044X0,42±0,21 (p0,05), p0,05) у млекопитающих. Коэффициент пропорциональности a значим (p0,05) для всех трех уравнений. Хотя аллометрические уравнения незначимы, в целом можно сказать, что уменьшение Н/И с увеличением массы тела (r=-0,601, p0,05) происходит медленнее, чем с уменьшением ЧСС (r=0,733, p0,01), и Н/И меньше у млекопитающих с большей относительной массой сердца (r=-0,517, p0,05).

Как для млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков, так и для млекопитающих со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков высокие коэффициенты корреляции Н/И с ЧСС (0,700 и 0,643), массой тела (-0,600 и -0,750) и относительной массой сердца (-0,700 и -0,536) незначимы (p0,05). У млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков Н/И слабо зависит от массы тела (Y=0,811X-0,21±0,15 (p0,05), p0,05) и выше у особей с большей ЧСС (Y=0,005X0,93±0,15 (p0,01), p0,01) и меньшей относительной массой сердца (Y=0,126X-1,19±0,52 (p0,05), p0,05). У млекопитающих со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков Н/И слабо зависит от ЧСС (Y=0,066X0,33±0,40 (p0,05), p0,05) и относительной массы сердца (Y=0,311X -0,13±0,41 (p0,05), p0,05) и, по-видимому, не зависит от массы тела (Y=0,385X-0,07±0,11 (p0,05), p0,05). Различия в характере изменения Н/И при увеличении массы тела, относительной массы сердца и ЧСС в обеих группах млекопитающих незначимы. Н/И у млекопитающих со «вспышечно последовательной» активацией миокарда желудочков выше (p0,001), чем у млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков, имеющих ту же ЧСС;

и выше (p0,05) при сходстве относительной массы сердца (см.

значения коэффициента пропорциональности a в соответствующих уравнениях).

Результаты анализа показывают, что у крупных млекопитающих с низкой ЧСС сердце работает в менее напряжённом режиме, чем у мелких млекопитающих с высокой ЧСС.

Таким образом, у копытных животных (овца) менее напряжённый режим работы сердца по сравнению с грызунами (крыса) и птицами (курица, перепел), а сердца птиц функционируют в более напряжённом режиме, чем сердца млекопитающих. Одним из ведущих факторов, обеспечивающих более напряжённый режим работы сердца у эндотермных животных является частота сердечных сокращений, тогда как относительная масса сердца и способ активации миокарда желудочков влияют на сократимость желудочков сердца в меньшей степени. Результаты, полученные нами в исследовании, проведённом на рептилиях и амфибиях, также свидетельствуют о том, что способ активации желудочкового миокарда не играет первостепенной роли в определении напряжённости работы сердца [Kharin, Shmakov, 2009].

Аллометрическое масштабирование длительности комплекса начальной желудочковой активности у птиц и млекопитающих В научной литературе отсутствует достаточное для выявления каких-либо закономерностей количество данных о длительности асинхронного сокращения у разных видов позвоночных животных, но содержится обширный материал по длительности комплекса QRS, которая отражает длительность активации миокарда желудочков и имеет высокую корреляцию с длительностью асинхронного сокращения. Поэтому для выяснения закономерностей изменения длительности асинхронного сокращения у птиц и млекопитающих нами был использован анализ длительности комплекса QRS от массы тела, ЧСС и массы сердца (поскольку данные о массе желудочков сердца единичны).

Кроме того нами проанализирована зависимость ЧСС от относительной массы сердца.

ЧСС не зависит от относительной массы сердца ни у птиц, ни у млекопитающих (b значимо не отличается от 0). ЧСС у млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков (Y=85X0,36±0,37 (p0,05), p0,05) меньше (p0,001), чем у птиц (Y=238X-0,16±0,26 (p0,05), p0,05), имеющих ту же относительную массу сердца (см. выделенные жирным шрифтом значения коэффициента пропорциональности a). ЧСС у млекопитающих со «вспышечно последовательной» активацией миокарда желудочков (Y=134X-0,27±0,43 (p0,05), p0,05) незначимо (p0,05) отличается от ЧСС у млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков и птиц, имеющих ту же относительную массу сердца.

Зависимость длительности комплекса QRS от массы тела закономерна, поскольку с увеличением массы тела увеличивается объем миокарда, который необходимо охватывать возбуждением. С увеличением массы тела длительность комплекса QRS увеличивается у птиц и млекопитающих (рис.) с одинаковым темпом (b=0,18). Длительность комплекса QRS у птиц (Y=24X0,18±0,03 (p0,001), p0,001) меньше (p0,001), чем у млекопитающих (Y=30X0,18±0,01 (p0,001), p0,001) и млекопитающих со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков (Y=32X0,15±0,02 (p0,001), p0,001) той же массы тела, и не отличается (p0,05) от длительности комплекса QRS у млекопитающих со «вспышечной»

активацией миокарда желудочков (Y=22X0,24±0,02 (p0,001), p0,001) той же массы тела (см. выделенные жирным шрифтом значения коэффициента пропорциональности a;

рис.). Длительность комплекса QRS у некрупных млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков меньше (p0,001), чем у млекопитающих со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков той же массы тела (рис.).

Существование зависимости длительности комплекса QRS от ЧСС в ряду птиц и млекопитающих согласуется с полученными нами данными об отрицательной корреляции между длительностью фазы асинхронного сокращения и ЧСС у кур и крыс. Длительность комплекса QRS уменьшается с увеличением ЧСС у птиц и млекопитающих (рис.). У птиц (b=-0,45) это происходит медленнее (p0,05), чем у млекопитающих (b=-0,73). Длительность комплекса QRS у птиц (Y=292X-0,45±0,12 (p0,001), p0,001) меньше (p0,01 и p0,05), чем у млекопитающих со «вспышечной» (Y=2713X-0,84±0,14 (p0,001), p0,001) и «вспышечно-последовательной» (Y=917X-0,62±0,07 (p0,001), p0,001) активацией миокарда желудочков, имеющих ту же ЧСС (см. выделенные жирным шрифтом значения коэффициента пропорциональности a;

рис.). ЧСС различается у млекопитающих двух групп (p0,05). При равенстве ЧСС млекопитающие со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков занимают промежуточное положение между млекопитающими со «вспышечной»

активацией миокарда желудочков и птицами.

Показатели степени в уравнениях для длительности комплекса QRS от массы тела и ЧСС свидетельствуют, что в ряду птиц и млекопитающих увеличение длительности комплекса QRS при уменьшении ЧСС происходит быстрее, чем при увеличении массы тела (см. угол наклона прямых на рис.).

Длительность комплекса QRS не зависит от относительной массы сердца ни у птиц, ни у млекопитающих (b значимо не отличается от 0).

Длительность комплекса QRS у птиц (Y=24X-0,07±0,21 (p0,05), p0,05) меньше (p0, и p0,05), чем у млекопитающих со «вспышечной» (Y=64X-0,23±0,26 (p0,05), p0,05) и «вспышечно-последовательной» (Y=44X0,12±0,34 (p0,05), p0,05) активацией миокарда желудочков, имеющих одинаковую относительную массу сердца (см.

выделенные жирным шрифтом значения коэффициента пропорциональности a). Длительность комплекса QRS у млекопитающих двух групп, имеющих одинаковую относительную массу сердца, не различается (p0,05).

Длительность комплекса QRS, мс МВ МВ МВП П П МВП 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 - Масса тела, кг или Частота сердечных сокращений, мин Рисунок. Аллометрическая связь длительности комплекса QRS с массой тела (тонкая линия) и частотой сердечных сокращений (толстая линия) у птиц (П) и млекопитающих со вспышечным (МВ) и вспышечно-последовательным (МВП) типом активации миокарда желудочков. Графики изображены в логарифмической системе координат.

Учитывая, что и длительность комплекса QRS, как показано нами, и абсолютная масса сердца зависят от массы тела, оправдано предположение о существовании значимой корреляции между длительностью комплекса QRS и абсолютной массой сердца у птиц и млекопитающих. Данные, необходимые для определения корреляции между этими параметрами, в литературе отсутствуют. Основываясь на вычисленных ранее аллометрических уравнениях для абсолютной массы сердца птиц [Brush, 1966;

Grubb, 1983;

Bishop, 1997;

Seymour, Blaylock, 2000] и млекопитающих [Stahl, 1967;

Holt et al., 1968;

Bishop, 1997;

Seymour, Blaylock, 2000], можно предположить, что уравнение, характеризующее зависимость длительности комплекса QRS от абсолютной массы сердца (в граммах), выглядит для птиц как Y=17,0X0,191, где коэффициент пропорциональности находится в диапазоне 15,2-22,5, а показатель степени – в диапазоне 0,166-0,201;

и для млекопитающих как Y=23,2X0,171, где коэффициент пропорциональности находится в диапазоне 21,1-25,8, а показатель степени – в диапазоне 0,159-0,182. Исходя из этих двух уравнений, можно сделать заключение, что длительность комплекса QRS у птиц меньше, чем у млекопитающих, имеющих ту же массу сердца (см. значения коэффициента пропорциональности a). Это согласуется с пространственной организацией системы волокон Пуркинье в желудочках сердца птиц [Шмаков и др., 1979;

Клюшина, 1981б;

Davies, Francis, 1946;

Truex, Smythe, 1965;

Moore, 1965;

Gossrau, 1969;

Lamers et al., 1991], обусловливающей более быстрый охват возбуждением миокарда желудочков.

Воспользовавшись ранее собранными данными [Seymour, Blaylock, 2000], мы вывели аллометрические уравнения для массы сердца у млекопитающих со «вспышечным» и «вспышечно-последовательным» способами активации миокарда желудочков и, далее, уравнения, характеризующие зависимость длительности комплекса QRS от абсолютной массы сердца (в граммах):

Y=25,9X0,145 для млекопитающих со «вспышечно-последовательным» способом активации миокарда желудочков и Y=15,7X 0,23 для млекопитающих со «вспышечным» способом активации миокарда желудочков. Эти уравнения свидетельствуют, во-первых, о том, что при равенстве массы сердца длительность комплекса QRS у млекопитающих со «вспышечным» способом активации миокарда желудочков меньше, чем у млекопитающих со «вспышечно-последовательным» способом активации миокарда желудочков, и не отличается от таковой у птиц (a=15,7, a=25,9 и a=17,0 соответственно). Это согласуется с тем, что пространственная организация периферической проводящей системы аналогична у млекопитающих со «вспышечным»

способом активации миокарда желудочков [Клюшина, 1981а;

Toshimori et al., 1988;

Oosthoek et al., 1993;

Ansari et al., 1999] и птиц [Шмаков и др., 1979;

Клюшина, 1981б;

Davies, Francis, 1946;

Truex, Smythe, 1965;

Moore, 1965;

Gossrau, 1969;

Lamers et al., 1991]. Во-вторых, при увеличении сердца у млекопитающих со «вспышечным» способом активации миокарда желудочков длительность комплекса QRS увеличивается с бльшим темпом, чем у млекопитающих со «вспышечно-последовательным» способом активации миокарда желудочков (b=0,23 и b=0,145 соответственно);

причем этот темп увеличения примерно одинаков для млекопитающих со «вспышечным» способом активации миокарда желудочков и птиц (b=0,23 и b=0,191 соответственно).

У птиц выделяют пять типов полёта [Viscor, Fuster, 1987]. Проведенный нами анализ данных свидетельствует об отсутствии связи между длительностью активации миокарда желудочков и типом полёта.

Таким образом, аллометрическое изменение длительности комплекса QRS подобно у птиц и млекопитающих. В целом у птиц больше относительная масса сердца и ЧСС, но меньше длительность комплекса QRS по сравнению с млекопитающими (табл. 4). У млекопитающих со «вспышечной» активацией миокарда желудочков больше длительность комплекса QRS и относительная масса сердца, но меньше ЧСС по сравнению с млекопитающими со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков (табл. 4).

У птиц и млекопитающих ЧСС в большей степени связана с длительностью комплекса QRS, чем с размерами сердца. Величины коэффициентов b (если b0) в уравнениях, выведенных для длительности комплекса QRS от абсолютной массы сердца, дают основание для выдвижения гипотезы, что у эндотермных животных плотность сети волокон Пуркинье и/или контактов между проводящими и сократительными желудочковыми кардиомиоцитами в сердцах большего размера выше, чем в сердцах меньшего размера.

Таблица Средние значения относительной массы сердца, частоты сердечных сокращений и длительности комплекса QRS у птиц и млекопитающих.

Параметр Выборка ОМС, % ЧСС, мин-1 QRS, мс Птицы 0,862 287 25, Млекопитающие 0,512 140 67, Млекопитающие со «вспышечно-последова 0,482 203 42, тельной» активацией миокарда желудочков Млекопитающие со «вспышечной» активацией 0,541 75 93, ОМС – относительная масса сердца. Значения вычислены на основе данных литературы.

Среди электрокардиографических комплексов аллометрический анализ проведен лишь для интервала PR у млекопитающих [Meijler, 1985;

Meijler et al., 2002;

Noujaim et al., 2004;

Meijler, Strackee, 2006а]. Длительность интервала PR в ряду млекопитающих аллометрически увеличивается с увеличением массы и аллометрически уменьшается с увеличением ЧСС. Такая направленность изменения длительности интервала PR у млекопитающих аналогична направленности изменения длительности комплекса QRS. Гемодинамический смысл увеличения атриовентрикулярной задержки (удлинения интервала PR) с увеличением размеров сердца в ходе эволюции состоял в обеспечении адекватного размерам сердца времени наполнения желудочков [Meijler et al., 2005;

Meijler, Strackee, 2006б]. Однако проблема взаимосвязи гемодинамического и электрического масштабирования атриовентрикулярной задержки остается нерешенной [Billette, 1999;

Meijler et al., 2005]. На наш взгляд, не менее важной является проблема электрического и гемодинамического масштабирования процесса активации миокарда. В данном исследовании мы впервые провели аллометрический анализ длительности комплекса QRS у птиц и млекопитающих.

Гемодинамический смысл отрицательной аллометрии длительности активации миокарда желудочков с размерами сердца в ходе эволюции заключается, вероятно, в формировании необходимого функционального асинхронизма в деятельности сократительных кардиомиоцитов желудочков для обеспечения адекватного потребностям организма ударного объёма сердца. Это предположение нуждается в непосредственных доказательствах, но согласуется с гипотезой о том, что в эволюции гемодинамика управляет электрической активностью сердца [Meijler et al., 2005].

Функционирование определенных систем организма направлено на поддержание на нужном уровне метаболизма за счёт снабжения клеток необходимым количеством кислорода. Деятельность сердца в таком контексте призвана обеспечить адекватный потребностям организма сердечный выброс, который определяется ударным объёмом и ЧСС. В ходе эволюции гомойотермии энергетические затраты живых организмов увеличивались. Это возможно было осуществить двумя путями: увеличением ЧСС, которое ограничено скоростью протекания электрических процессов в сердце, и увеличением ударного объёма, которое может обеспечиваться лишь увеличением размеров сердца, ограниченного, в свою очередь, размерами тела, которые также претерпевали изменения. Проведённый нами анализ свидетельствует, что эти процессы происходили в ходе эволюции независимо.

Изменение в филогенезе размеров тела и вместе с этим сердца неизменно отражалось на длительности активации миокарда желудочков. При очень больших размерах сложнее достичь синхронизации возбуждения и последующего сокращения желудочков сердца для адекватного ударного объёма. Адаптация заключалась в относительном уменьшении длительности активации. Морфологической основой для неё явилось формирование волокон Пуркинье в толще стенок желудочков сердца, что физиологически проявилось как «вспышечная» активация миокарда желудочков.

Изменение ЧСС также связано с изменением длительности активации миокарда желудочков. Основываясь на гипотезе о том, что в эволюции гемодинамика управляет электрической активностью сердца [Meijler et al., 2005], можно предположить, что уменьшение длительности активации миокарда желудочков было вторичным по отношению к увеличению ЧСС, инициировано им и имело обратную связь с гемодинамикой и кардиодинамикой. Оно могло способствовать в ходе эволюции уменьшению длительности сердечного цикла (то есть увеличению ЧСС), которое нельзя было проводить только за счёт диастолы, хотя очевидно, что вклад уменьшения длительности активации миокарда желудочков в увеличение ЧСС был незначительным на фоне изменений длительности диастолы и периода изгнания. Уменьшение длительности активации миокарда желудочков не могло не иметь предела, который проявился, по всей вероятности, в оптимальном количественном соотношении сократительных и проводящих кардиомиоцитов.

Гемодинамический смысл аллометрического уменьшения длительности активации миокарда желудочков (если рассматривать активацию как функциональный асинхронизм в деятельности сократительных кардиомиоцитов желудочков для создания адекватного ударного объёма) с увеличением ЧСС в ходе эволюции заключается, вероятно, в поддержании адекватного потребностям организма сердечного выброса.

Анализ выведенных нами аллометрических уравнений позволяет сделать предположение о трёх направлениях эволюции. Первое направление характеризовалось изменением главным образом ЧСС (млекопитающие со «вспышечно-последовательной» активацией миокарда желудочков);

второе направление было связано преимущественно с изменением размеров сердца (млекопитающие со «вспышечной» активацией миокарда желудочков);

а развитие по третьему пути сопровождалось изменением как ЧСС, так и размеров сердца (птицы). Изменение сердечного выброса у птиц за счёт обоих составляющих было связано, по-видимому, с более высоким по сравнению с млекопитающими уровнем базального метаболизма [Calder, 1968;

Grubb, 1983;

McNab, 2009], необходимым для полёта [Дольник, 1981]. Возникновение в эволюции «вспышечной» активации миокарда желудочков у млекопитающих также объясняется с позиций энергетических затрат организма. В частности, копытные животные, для которых характерна такая активация, имеют самую высокую скорость базального метаболизма среди млекопитающих [Hayssen, Lacy, 1985]. Увеличение размеров сердца, обусловившее в ходе эволюции формирование «вспышечной» активации миокарда желудочков, можно рассматривать как один из механизмов увеличения сердечного выброса для обеспечения адекватного снабжения организма кислородом.

Таким образом, мы предложили гипотезу, объясняющую причины и пути формирования двух типов активации миокарда желудочков у эндотермных животных. Дальнейшие исследования должны быть направлены на решение вопросов, является ли резкое увеличение частоты сердечных сокращений в условиях напряжения (например, при физической нагрузке [Рощевский и др., 1974б] и стрессе [Рощевский и др., 1976] у копытных животных и при взлёте [Ackerman et al., 2004] и стрессе [Machida et al., 2001] у птиц) прямым следствием «вспышечной» активации миокарда желудочков, можно ли рассматривать её как фактор надёжности функционирования сердечно-сосудистой системы и интенсификации насосной функции сердца в условиях максимального напряжения организма [Шмаков, 1990]. Сердце, выполняя свою функцию – нагнетание крови в сосудистое русло, работает в сложном взаимодействии с дыхательной системой, системой транспорта газов кровью и газообмена в легких и такнях, нервной и эндокринной системами. Конечным результатом этого взаимодействия является адекватное потребностям организма снабжение кислородом. Поскольку в ходе эволюции происходит оптимизация комплекса функций [Шмидт-Ниельсен, 1987], системный подход позволит приблизиться к решению вопроса о преимуществах и недостатках разных типов активации миокарда желудочков в тех или иных условиях существования позвоночных животных.

Активация и реполяризация миокарда желудочков курицы при синусно-предсердном ритме и электрокардиостимуляции Анализ, представленный выше, свидетельствует о том, что времення организация систолы сердца у птиц и млекопитающих в целом сходна, тип активации миокарда желудочков не определяет её и напряжённость работы сердца, а длительность процесса активации миокарда изменяется с одинаковой закономерностью у млекопитающих и птиц. Очевидно, что для объяснения этих результатов необходимо исследовать процессы, которые лежат в основе сокращения сердечной мышцы. Поскольку сокращение сердца инициируется деполяризацией и происходит в период реполяризации миокарда и определяется инотропными и лузитропными свойствами миокарда, мы изучили последовательность активации и реполяризации желудочков сердца и их инотропное и лузитропное состояния у птиц (на примере курицы). Для более полного выяснения закономерностей мы использовали электрокардио стимуляцию, поскольку она, являясь адекватным раздражителем для сердца, существенно изменяет его электрическую активность и позволяет смоделировать (в частности у млекопитающих при некоторых локализациях стимулирующего электрода), «последовательный», более древний тип активации желудочкового миокарда. Эти исследования мы провели на птицах (на примере курицы), поскольку подобные сведения о функционировании сердец у млекопитающих широко представлены в литературе.

Активация миокарда желудочков при синусно-предсердном ритме у курицы характеризуется полифокальностью и мозаичностью деполяризации субэндокардиальных, интрамуральных и субэпикардиальных слоёв [Харин и др., 2001;

Харин, 2003;

Kharin, 2004]. При электростимуляции основания левого желудочка волна деполяризации в миокарде свободной стенки левого желудочка распространялась слева направо и от основания к верхушке. При стимуляции как основания правого желудочка, так и верхушки левого желудочка активация миокарда свободной стенки левого желудочка проходила в направлении от верхушки к основанию и справа налево. Последовательность активации не зависела от места нанесения стимула по всей глубине стенок желудочков сердца.

Длительность активации миокарда свободной стенки левого желудочка составила 9,3±1,0 мс при синусно-предсердном ритме и увеличивалась при электрической стимуляции желудочков. Наименьшее увеличение (в 1,6±0,5 раза) происходило при субэндокардиальной стимуляции средней части левого желудочка, наибольшее увеличение (в 2,4±0,3 раза) – при эпикардиальной стимуляции основания левого желудочка. Длительность комплекса QRS при электрической стимуляции желудочков сердца увеличивалась на 28-69% по сравнению с синусно-предсердным ритмом (23,2±2,6 мс).

При эктопическом возбуждении желудочков сердца курицы полифокальность и мозаичность активации миокарда желудочков, характерные для синусно-предсердного ритма, не были выражены наряду со значительным увеличением длительности активации;

миокард обоих желудочков охватывался возбуждением преимущественно миогенным путём при модифицированном участии системы волокон Пуркинье.

Реполяризация желудочков сердца при синусно-предсердном ритме проходила без какой-либо полифокальности, её последовательность зависела главным образом от локальных реполяризационных свойств миокарда (r=0,830;

p0,001). При электрической стимуляции желудочков сердца длительность реполяризации и дисперсия ИАВ миокарда свободной стенки левого желудочка изменялись незначимо, различия в дисперсии реполяризации и ИАВ между эктопическим возбуждением разной локализации не обнаружены;

зависимость последовательности реполяризации от последовательности активации, как правило, возрастала (при эпикардиальном эктопическом возбуждении больше, чем при субэндокардиальном), при сохранении высокой корреляции между последовательностью реполяризации и распределением ИАВ. Апикобазальные различия в длительности ИАВ больше, чем трансмуральные как при синусно предсердном ритме, так и при эктопическом возбуждении желудочков сердца.

Трансмуральные гетерогенность реполяризации. При синусно предсердном ритме субэпикардиальные слои свободной стенки левого желудочка реполяризовались раньше субэндокардиальных;

длительность ИАВ в субэндокардиальных слоях была больше, чем в субэпикардиальных;

выраженность трансмуральных различий в длительности ИАВ в средней и верхушечной частях свободной стенки левого желудочка была выше, чем в основании. При электрической стимуляции желудочков сердца на 11-50% проанализированных интрамуральных игл (в зависимости от локализации электрического стимула) была зафиксирована реверсия трансмуральных различий (то есть субэндокардиальные слои реполяризовались раньше субэпикардиальных), что обусловливало уменьшение трансмуральных различий реполяризации вплоть до реверсии (при эпикардиальной стимуляции основания правого желудочка);

трансмуральные различия в длительности ИАВ были выражены меньше, чем при синусно-предсердном ритме;

выраженность трансмуральных различий в длительности ИАВ была неодинакова в разных областях (верхушка, средняя часть, основание) свободной стенки левого желудочка сердца в зависимости от локализации электрического стимула;

наименьшее увеличение ИАВ происходило при эпикардиальной стимуляции верхушки левого желудочка;

при правожелудочковой стимуляции ИАВ во всех областях свободной стенки левого желудочка увеличивались существенно больше, чем при левожелудочковой стимуляции.

Апикобазальная гетерогенность реполяризации. При синусно предсердном ритме короткие ИАВ регистрировались в основании, средней длительности – на верхушке, наиболее длинные – в средней части свободной стенки левого желудочка. При электрической стимуляции верхушки левого желудочка основание являлось областью ранней реполяризации (короткие ИАВ), тогда как при электрической стимуляции основания оно реполяризовалось позже верхушки (ИАВ в основании больше, чем на верхушке). При электрической стимуляции желудочков сердца, за исключением эпикардиальной стимуляции верхушки левого желудочка, ИАВ увеличивались во всех слоях миокарда свободной стенки левого желудочка. При правожелудочковой стимуляции ИАВ, как в свободной стенке левого желудочка в целом, так и во всех её слоях (субэндокардиальном, интрамуральном, субэпикардиальном), увеличивались существенно больше, чем при левожелудочковой стимуляции.

Наибольшие изменения в длительности ИАВ при стимуляции левого желудочка, по сравнению с синусно-предсердным ритмом, наблюдались в средней части свободной стенки левого желудочка, а наименьшие – в основании (при стимуляции верхушки) и на верхушке (при стимуляции основания).

Субэндокардиальная левожелудочковая стимуляция значимо влияла на длительность ИАВ во всех слоях верхушки и средней части свободной стенки левого желудочка (при стимуляции верхушки) и во всех слоях основания и средней части (при стимуляции основания);

эпикардиальная стимуляция основания левого желудочка приводила к статистически значимому удлинению ИАВ во всех слоях средней части и в интрамуральном и субэпикардиальном слоях основания свободной стенки левого желудочка.

Апикобазальные различия во времени реполяризации и длительности ИАВ в различных слоях свободной стенки левого желудочка сердца (субэндокардиальном, интрамуральном, субэпикардиальном) отличались при синусно-предсердном ритме и электрической стимуляции желудочков сердца.

Их выраженность была наименьшей при правожелудочковой стимуляции. При субэндокардиальной стимуляции основания правого желудочка и верхушки и основания левого желудочка общему апикобазальному градиенту соответствовал апикобазальный градиент в каждом из трех слоев, при эпикардиальной стимуляции верхушки и основания левого желудочка – апикобазальный градиент в интрамуральном слое, при эпикардиальной стимуляции правого желудочка – в субэндокардиальном и интрамуральном слоях.

Межжелудочковая гетерогенность реполяризации при синусно предсердном ритме. Величина среднего ИАВ в субэпикардиальном слое правого желудочка была больше (p0,05), чем в субэпикардиальном слое левого желудочка.

Наши результаты в сочетании с данными литературы позволяют сделать заключение, что десинхронизация активации миокарда желудочков при их эктопическом возбуждении у млекопитающих со «вспышечным» способом активации миокарда желудочков [Cojoc et al., 2006;

Kharin et al., 2006] и птиц меньше, чем у млекопитающих со «вспышечно-последовательным» способом активации миокарда желудочков [Шмаков, Рощевский, 1997;

Maisenbacher et al., 2009]. Это связано, очевидно, с пространственной организацией системы волокон Пуркинье, незначительный вклад которой в процесс активации желудочков сердца при их эктопическом возбуждении остаётся. Сопоставление полученных результатов с данными литературы свидетельствует об отсутствии принципиальных различий в закономерностях реполяризации миокарда желудочков между млекопитающими с разными способами активации миокарда желудочков и птицами.

Инотропное и лузитропное состояние желудочков сердца курицы при электрокардиостимуляции Электрокардиостимуляция, а также локализация электрического стимула не влияли статистически значимо на максимальное систолическое давление, конечно-диастолическое давление, сократимость и расслабление левого желудочка сердца курицы (табл. 5). Как правило, максимальное систолическое давление в левом желудочке сердца при эндокардиальной стимуляции было незначительно выше, чем при эпикардиальной. В целом прослеживается тенденция, при которой инотропное и лузитропное состояния левого желудочка при правожелудочковой стимуляции ниже, чем при левожелудочковой. Такая же закономерность выявлена при изучении влияния электрокардиостимуляции на насосную функцию сердца у млекопитающих [Prinzen et al., 1998;

Cojoc et al., 2006;

Maisenbacher et al., 2009] и человека [Vanagt et al., 2004;

Lieberman et al., 2006;

Padeletti et al., 2006]. Полученные результаты согласуются с тем, что при правожелудочковой стимуляции десинхронизация охвата возбуждением миокарда желудочков курицы выше, чем при левожелудочковой стимуляции.

Так, длительность асинхронного сокращения желудочков сердца варьировала от 44±9 мс до 52±11 мс при эктопическом возбуждении левого желудочка и от 53±14 мс до 59±11 мс при электрической стимуляции правого желудочка.

Существенное изменение последовательности активации миокарда желудочков при их эктопическом возбуждении у курицы сопровождается незначительными изменениями насосной функции левого желудочка. Слабая подверженность насосной функции левого желудочка сердца курицы влиянию электрокардио стимуляции обусловлена, вероятно, пространственно-временнй организацией процесса активации желудочкового миокарда.

В правом желудочке сердца курицы при электрокардиостимуляции происходило снижение максимального систолического давления и сократимости, повышение конечно-диастолического давления и ухудшение расслабления (табл. 5). Правожелудочковая стимуляция значимо отличалась от левожелудочковой в отношении изменения максимального систолического давления и конечно-диастолического давления в правом желудочке (табл. 6).

Таблица Показатели давления в желудочках сердца при их электростимуляции у курицы.

Зона МСД, КДД, dP/dtmax, dP/dtmin, стимуляции мм рт.ст. мм рт.ст. мм рт.ст./с мм рт.ст./с Левый желудочек 103±20 7,6±4,8 2432±1564 -2002± СР (78–131) (1–14) (860–4820) (-645–-4375) -1653±994 ср, эпслж ЭНВЛЖ 100±23 9,3±7,1 2312± ср, энвлж, энслж, эполж -1779±1121 ср ЭПВЛЖ 90±27 9,3±6,8 2345± ЭНСЛЖ 102±26 10,0±8,5 2377±1693 -1704± 100±25 энслж -1923±1160 энвлж ЭПСЛЖ 11,0±8,5 2304± -1757±1103 ср ЭНОЛЖ 100±23 10,6±9,1 2284± эпопж ЭПОЛЖ 103±20 9,2±7,7 2341±1453 -1877± ЭНОПЖ 99±27 9,6±7,8 2148±1329 -1711± 96±26 эполж, энопж, эпвпж 10,2±8,1 2130±1352 эполж ЭПОПЖ -1630± ЭПВПЖ 95±26 10,3±9,1 2114±1313 -1612± Правый желудочек 16,6±4,2 2,8±1,9 259±88 -254± СР (11–25) (1–7) (144–384) (-125–-625) 3,8±2,0 ср ЭНВЛЖ 16,7±4,7 256±96 -214± 4,0±2,1 ср ЭПВЛЖ 16,3±4,4 256±96 -236± 16,0±3,8 ср 3,8±2,2 ср 229±67 ср ЭНСЛЖ -214± 15,8±3,1 ср 3,7±1,9 ср 224±80 ср ЭПСЛЖ -224± 3,8±2,2 ср -170±91 ср ЭНОЛЖ 16,1±3,8 229± ср ср ЭПОЛЖ 16,2±3,3 3,8±2,0 229±79 -192± 15,3±3,9 ср 4,4±2,1 ср 219±90 ср -163±92 ср ЭНОПЖ 14,9±3,7 ср 4,4±2,4 ср 219±68 ср -189±153 ср ЭПОПЖ ср ср ср -170±95 ср ЭПВПЖ 15,0±4,3 4,7±2,2 213± n=9;

индекс с подчеркиванием – p0,01, индекс без подчеркивания – p0,05. МСД – максимальное систолическое давление, КДД – конечно-диастолическое давление, dP/dt max – максимальная скорость повышения внутрижелудочкового давления (сократимость), dP/dtmin – максимальная скорость снижения внутрижелудочкового давления (расслабление). СР – синусно-предсердный ритм, ЭНВЛЖ – субэндокард верхушки левого желудочка, ЭПВЛЖ – эпикард верхушки левого желудочка, ЭНСЛЖ – субэндокард средней части левого желудочка, ЭПСЛЖ – эпикард средней части левого желудочка, ЭНОЛЖ – субэндокард основания левого желудочка, ЭПОЛЖ – эпикард основания левого желудочка, ЭНОПЖ – субэндокард основания правого желудочка, ЭПОПЖ – эпикард основания правого желудочка, ЭПВПЖ – эпикард верхушки правого желудочка. Для синусно-предсердного ритма в скобках указан диапазон значений.

Таблица Статистическая значимость различий в показателях давления в правом желудочке сердца у курицы при электрокардиостимуляции.

Зона сти ЭПВЛЖ ЭНСЛЖ ЭПСЛЖ ЭНОЛЖ ЭПОЛЖ ЭНОПЖ ЭПОПЖ ЭПВПЖ муляции Максимальное систолическое давление ЭНВЛЖ p0,05 p0,05 p0,01 p0,01 p0, ЭПВЛЖ p0,05 p0,01 p0, ЭПОЛЖ p0, ЭНОПЖ p0,01 p0, Конечно-диастолическое давление ЭНВЛЖ p0,01 p0,01 p0, ЭНСЛЖ p0,05 p0,05 p0, ЭПСЛЖ p0,01 p0,01 p0,01 p0, ЭНОЛЖ p0,01 p0,01 p0, ЭПОЛЖ p0,01 p0,01 p0, ЭНОПЖ p0, ЭПОПЖ p0, Сократимость (dP/dtmax) ЭНВЛЖ p0,05 p0,05 p0,05 p0,01 p0,05 p0,05 p0, ЭПВЛЖ p0,01 p0,01 p0,01 p0, ЭПСЛЖ p0, ЭНОЛЖ p0, Расслабление (dP/dtmin) ЭНВЛЖ p0,05 p0,01 p0, ЭПВЛЖ p0,01 p0,01 p0,05 p0, ЭНСЛЖ p0,01 p0,01 p0, ЭПСЛЖ p0,05 p0,01 p0,05 p0, ЭПОЛЖ p0, Сокращения те же, что и в таблице 5;

n=9.

Сократимость правого желудочка при верхушечной стимуляции левого желудочка была значимо выше, чем при эктопическом возбуждении другой локализации (табл. 5, 6). Ухудшение расслабления правого желудочка было значимым при правожелудочковой стимуляции по сравнению с синусно предсердным ритмом (табл. 5) и левожелудочковой стимуляцией (табл. 6).

Инотропное и лузитропное состояния правого желудочка в наибольшей мере сохранялись при стимуляции верхушки левого желудочка и значительнее всего ухудшались при правожелудочковой стимуляции по сравнению с синусно предсердным ритмом. Аналогичная картина наблюдается у человека [Donal et al., 2007]. Высокая подверженность насосной функции правого желудочка (по сравнению с насосной функцией левого желудочка) электрокардиостимуляции и наибольшее её снижение при правожелудочковой стимуляции обусловлены влиянием сокращения левого желудочка сердца на механику сокращения правого желудочка [Fogel et al., 1995] и с ролью левого желудочка в изгнании крови из правого [Moon et al., 1993;

Santamore, Gray, 1995;

Mau et al., 2007].

Ведущая роль при этом принадлежит межжелудочковой перегородке [Saleh et al., 2006]. Влияние сокращения левого желудочка на сокращение правого подтверждается наличием высокой корреляции между максимальным систолическим давлением в правом и левом желудочках, как при синусно предсердном ритме (r=0,80;

p0,05), так и при эктопическом возбуждении сердца (r=0,83–0,92;

p0,05), и менее тесной связью между желудочками сердца в отношении конечно-диастолического давления, dP/dtmax и dP/dtmin, как при синусно-предсердном ритме (соответственно r=0,43, r=0,50 и r=-0,24;

для всех p0,05), так и при эктопическом возбуждении сердца (соответственно r=0,41–0,87, p0,05, если r=0,76–0,87;

r=0,35–0,69, p0,05, если r=0,68 и 0,69;

r=-0,02–0,52, p0,05).

Сократимость и расслабление правого желудочка были подвержены влиянию электрокардиостимуляции больше (p0,05), чем левого. В зависимости от локализации очага эктопического возбуждения снижение dP/dtmax в левом желудочке происходило на 2-13%, а изменение dP/dtmin – на 4-19%;

для правого желудочка снижение dP/dtmax и изменение dP/dtmin составили соответственно 1-18% и 7-36%. Для обоих желудочков сердца лузитропный эффект электрокардиостимуляции (за исключением эпикардиальной стимуляции средней части левого желудочка) был выражен сильнее, чем инотропный (p0,05). Преобладание лузитропного эффекта стимуляции над инотропным в правом желудочке было выше (p0,05), чем в левом. Изменения насосной функции правого желудочка сердца при электрокардиостимуляции у курицы и собаки имеют сходную направленность [Киблер и др., 2009] вследствие сходства последовательности активации миокарда желудочков при их эктопическом возбуждении [Шмаков, Рощевский, 1997;

Шмаков и др., 2000;

Kharin et al., 2006, 2007]. Некоторые различия во влиянии локализации эктопического возбуждения на насосную функцию правого желудочка у курицы и собаки [Киблер и др., 2009] обусловлены, вероятно, такими особенностями желудочков сердца, как пространственная организация проводящей системы, архитектоника волокон сократительного миокарда, структура клапанного аппарата.

Таким образом, несмотря на морфофункциональные особенности желудочков сердца птиц, направленность изменений насосной функции желудочков сердца при электрокардиостимуляции аналогична у курицы и млекопитающих (собака, свинья, человек) [Киблер и др., 2009;

Prinzen et al., 1998;

Vanagt et al., 2004;

Cojoc et al., 2006;

Lieberman et al., 2006;

Padeletti et al., 2006;

Donal et al., 2007;

Maisenbacher et al., 2009].

*** Проведенное сравнительно-физиологическое исследование позволило выявить закономерности функциональной организации систолы сердца у млекопитающих с разными типами активации миокарда желудочков и птиц.

Несмотря на различия в способе охвата возбуждением миокарда желудочков, функциональная организация систолы у изученных видов животных имеет общие закономерности. Вместе с тем эндотермные животные с разными типами активации миокарда различаются по степени напряжённости насосной функции желудочков. Режим работы сердца у млекопитающих и птиц обусловливается в большей степени частотой сердечных сокращений, тогда как тип активации миокарда желудочков не вносит существенный вклад в его напряжённость.

Предложена гипотеза, в соответствии с которой повышение уровня метаболизма в организме позвоночных животных в процессе эволюции осуществляется со стороны сердца формированием адекватного сердечного выброса путём увеличения частоты сердечных сокращений и/или ударного объема, что приводит к структурным преобразованиям сердца и, как следствие, к изменению его электрической организации. Рассмотрены дальнейшие направления и перспективы исследований, вытекающие из данной работы.

ВЫВОДЫ 1. Частота сердечных сокращений, в отличие от способа активации миокарда желудочков и относительной массы сердца, является важнейшим фактором, определяющим временню организацию систолы и напряжённость работы сердца у эндотермных животных с разными способами активации миокарда желудочков.

2. Сердца млекопитающих функционируют в менее напряжённом режиме, чем сердца птиц, а сердца копытных животных по сравнению с сердцами грызунов, при этом существуют половые различия во временнй организации систолы и напряжённости работы сердца.

3. Независимо от типа активации миокарда желудочков изменение её длительности, как в ряду птиц, так и в ряду млекопитающих разных видов, характеризуется степеннй зависимостью от массы тела и массы сердца (отрицательная аллометрия) и обратной степеннй зависимостью от частоты сердечных сокращений;

при этом аллометрическая связь длительности активации миокарда желудочков с частотой сердечных сокращений больше, чем с массой тела и массой сердца, а связь с относительной массой сердца отсутствует.

4. Установлены закономерности реполяризации миокарда желудочков при синусно-предсердном ритме у птиц: наличие трансмуральных, апикобазальных и межжелудочковых различий реполяризационных свойств миокарда;

неодинаковая выраженность апикобазальных и трансмуральных различий реполяризационных свойств миокарда соответственно в разных слоях стенки и в разных областях желудочков сердца;

детерминированность последовательности реполяризации локальными реполяризационными свойствами миокарда.

5. При эктопическом возбуждении желудочков сердца у птиц закономерным является увеличение длительности активации миокарда желудочков наряду с уменьшением гетерогенности, проявляющейся при синусно-предсердном ритме в виде полифокальности и мозаичности, а также неоднородное изменение локальных реполяризационных свойств миокарда и увеличение влияния последовательности активации на последовательность реполяризации.

6. Отрицательный эффект электрической стимуляции желудочков сердца птиц на насосную функцию правого желудочка больше, чем на насосную функцию левого желудочка, а на расслабление желудочков сердца выражен сильнее, чем на сократимость. Наибольшее снижение насосной функции желудочков сердца происходит при электрической стимуляции верхушки правого желудочка.

7. Увеличение длительности возбуждённого состояния желудочков сердца ухудшает их инотропное и лузитропное состояния у птиц.

8. Закономерности реполяризации желудочков сердца при синусно предсердном ритме и реакции электрического, инотропного и лузитропного состояний желудочков сердца на электрокардиостимуляцию аналогичны у птиц и млекопитающих.

9. Сформулирована концепция о детерминирующем влиянии условий гемодинамики, изменяемых для обеспечения потребностей организма, на формирование разных типов активации миокарда желудочков через структурные преобразования сердца у эндотермных животных в процессе филогенеза.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Патент 1. Пат. 2213377 Рос. Федерация : МКИ7 G 09 B 23/28бA61 B 17/12. Способ уменьшения просвета кровеносного сосуда / Крандычева В.В., Харин С.Н.;

заявитель и патентообладатель Ин-т физиологии Коми НЦ УрО РАН. – № 2002105571/14;

заявл. 01.03.02;

опубл. 27.09.03, Бюл. № 27 (III ч.).

Статьи в рецензируемых журналах 2. Харин С.Н., Рощевская И.М., Шмаков Д.Н., Рощевский М.П. Корреляция во времени кардиоэлектрического поля на поверхности туловища и последовательности деполяризации эпикарда желудочков сердца у голубя // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2000. Т. 86, № 12. C. 1604–1611.

3. Харин С.Н., Шмаков Д.Н., Антонова Н.А., Рощевская И.М., Рощевский М.П.

Формирование кардиоэлектрического поля на поверхности тела в период активации миокарда желудочков у курицы Gallus domesticus // Журн. эвол.

биохимии и физиологии. 2001. Т. 37, № 2. С. 121–127.

4. Харин С.Н., Шмаков Д.Н. Кардиоэлектрическое поле в период реполяризации желудочков сердца у курицы // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2003.

Т. 89, № 7. C. 803–809.

5. Kharin S.N. Depolarisation and repolarisation sequences of ventricular epicardium in chickens (Gallus gallus domesticus) // Comp. Biochem. Physiol., Part A Mol. Integr. Physiol. 2004. Vol. 137, № 1. P. 237–244.

6. Харин С.Н., Крандычева В.В., Шмаков Д.Н., Сократительная и электрическая функции сердца при гипертрофии левого желудочка у крыс // Бюл. эксперим.

биологии и медицины. 2004. Т. 137, № 5. С. 489–492.

7. Харин С.Н., Крандычева В.В. Методика сужения почечной артерии для моделирования реноваскулярной гипертензии у крыс // Бюл. эксперим.

биологии и медицины. 2004. Т. 138, № 7. С. 118–120.

8. Kharin S.N., Krandycheva V.V., Shmakov D.N. Depolarization pattern of ven tricular epicardium in two-kidney one-clip hypertensive rats // Exp. Physiol.

2005. Vol. 90, № 4. P. 621–626.



Pages:   || 2 |
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.