Впервые этот феномен был описан на изолированном сердце крысы [Zimmerman A., Hulsman W., 1966]. Оказалось, что перфузия сердца раствором, содержащим ионы Са2+, после периода бескальциевой перфузии сопровождается необратимым прекращением электрической и сократительной активности сердца, развитием контрактуры миокарда, высвобождением в перфузат миокардиальных ферментов. При микроскопическом исследовании обнаруживаются полосы пересокращения миофибрилл, разрывы мембран кардиоцитов и их органелл,…
Дисбаланс ионов и жидкости в мышце сердца при постишемическом возобновлении коронарной перфузии
Постишемическая реперфузия характеризуется существенным изменением как общего содержания ионов в миокарде, так их внутри- и внеклеточной концентрации. Причем происходит это в короткий промежуток времени.
Период реперфузии в отличие от периода ишемии миокарда сопровождается значительной потерей К+, а также накоплением в нем Na+, Са2+ (смотрите рисунок Динамика общего содержания кальция, калия и натрия) и жидкости (смотрите таблицу Динамика общего содержания жидкости (ммоль/г сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (М ± m)). При этом степень ионного дисбаланса и гидратации прямо коррелирует с длительностью предшествующего периода ИшМ.
Динамика изменений общего содержания ионов и жидкости в сердце в существенной мере является отражением их внутриклеточной кинетики. В условиях ПРП кардиоциты теряют К+, накапливают Na+, Са2+ и жидкость [Shen A., Jennings R., 1972].
ПРП обусловливает прогрессирующее снижение содержания К+ в ранее ишемизированном миокарде. Так, в течение 40 мин ПРП концентрация К+ в 1,5 раза снижается по сравнению с окончанием ИшМ длительностью 40 мин. В основе уменьшения К+ в реперфузируемых кардиоцитах лежат выход его в интерстициальную жидкость и вымывание оттуда протекающей кровью.
Реперфузионная редукция К+ является одним из ведущих факторов так называемых реперфузионных аритмий, в том числе и фибрилляции желудочков.
Частота аритмий сердца
Частота аритмий сердца при острой транзиторной коронарной недостаточности. 1 — удельный вес крыс с аритмией среди общего числа животных с нарушениями ритма в первые 40 мин периода ИшМ; 2 — реперфузии после 10 мин ИшМ; 3 — после 40 мин ИшМ; 4 — после 120 мин ИшМ; ПТ+ФЖ — пароксизмальная тахикардия и фибрилляция желудочков; ЭС — экстрасистолия.
Мы отметили, что возобновление коронарного кровотока сопровождается различными нарушениями ритма, частота и характер которых зависит от длительности предшествующей ИшМ. Так, при ПРП после кратковременной 10-минутной ИшМ аритмии развиваются у всех животных; более чем у 80% из них наблюдаются пароксизмальная тахикардия и фибрилляция желудочков (суммарно), а у 17,4% — отдельные экстрасистолы и экстрасистолия. ПРП после длительной (40- и 120-минутной) ИшМ сопровождается экстрасистолами и экстрасистолией лишь у 50% животных.
Меньшая частота и менее «опасные» аритмии после продолжительной ИшМ являются, очевидно, следствием более медленного восстановления кровотока в связи с нарушением проходимости микрососудов. Доказано, что ПРП после длительной ИшМ сопровождается набуханием клеток эндотелия, агрегацией форменных элементов крови и повышением ее свертываемости [Литвицкий П. Ф., 1982; Литвицкий П. Ф. и др., 1983].
Эти явления препятствуют быстрому восстановлению адекватного кровотока в ранее ишемизированном миокарде, что в свою очередь уменьшает возможность резкого нарастания его биохимической гетерогенности и аритмогенеза. ПРП после кратковременной ИшМ обусловливают быстрое поступление крови в сосуды реперфузируемого миокарда и скачкообразное нарастание биохимической гетерогенности в связи с вымыванием интерцеллюлярного К+ и метаболитов, а также притоком с кровью ионов О2, субстратов обмена веществ, биологически активных веществ.
В этой ситуации развивается так называемый эффект биохимической ударной волны [Литвицкий П. Ф., 1981], наблюдается значительное снижение аритмического порога (смотрите рисунок Динамика аритмического порога сердца), развиваются разнообразные нарушения ритма сердца. При этом ведущее значение в развитии «реперфузионных» аритмий играет, очевидно, вымывание внеклеточного К+.
Аргументом в пользу этого допущения являются данные В. И. Капелько и соавт. (1983), показавших на изолированном сердце крысы, что быстрое удаление К+ из экстрацеллюлярного пространства обусловливает исчезновение дифференцированной электрограммы миокарда и развитие фибрилляции. Если миокард перфузируется раствором с высоким содержанием К+ (что сопровождается поглощением его кардиоцитами), то фибрилляции не наблюдается.
Возобновление кровотока в ранее ишемизированном миокарде обусловливает нормализацию содержания в нем ионов Na+ лишь после кратковременной (10 — 20-минутной) ишемии. ПРП после длительной (40- и особенно 120-минутной) ИшМ сопровождается значительным (статистически достоверным) увеличением Na+ в миокарде (смотрите рисунок Динамика общего содержания кальция, калия и натрия).
Главными факторами, обусловливающими его внутриклеточное накопление, являются доставка ионов Na+ с притекающей кровью и свободное проникновение его по градиенту концентрации через поврежденную сарколемму.
Увеличение интрацеллюлярного содержания Na+ ведет к электрической дестабилизации реперфузируемого миокарда, что способствует развитию аритмий, увеличивает гидратацию кардиоцитов, а также усугубляет нарушение обмена кальция.
Возобновление коронарного кровотока в ранее ишемизированной зоне сердца сопровождается увеличением концентрации в нем ионов Са2+. Степень этого увеличения прямо коррелирует с длительностью предшествующей ИшМ (смотрите рисунок Динамика общего содержания кальция, калия и натрия); 40-минутная ПРП после кратковременной (10 мин) ишемии сочетается с небольшим, в среднем на 11%, повышением Са2+ в миокарде по сравнению с ишемическим периодом.
Реперфузия после длительной (40- и 120-минутной) ИшМ характеризуется существенным нарастанием концентрации Са2+. К 40-й минуте ПРП она выше ишемического уровня соответственно на 591,5 и 645,1%. В отдаленных от зоны ИшМ участках сердца общее содержание кальция также имеет тенденцию к увеличению, но оно статистически незначимо (смотрите рисунок Динамика общего содержания кальция, калия и натрия).
При этом ПРП после 10-минутной ИшМ, когда содержание Са2+ меняется в малой степени, характеризуется восстановлением да значений, близких к фоновым показателей сократительной функции сердца (смотрите таблицу Динамика показателей сократительной функции сердца при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)), уровня АТФ (смотрите таблицу Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)) и сравнительно небольшой потерей кардиоцитами КФК (смотрите рисунок Динамика активности МВ-изофермента КФК).
ПРП после 40- и 120-минутной ИшМ, сопровождавшаяся значительным нарастанием Са2+ в реперфузируемом миокарде, обусловливает существенную депрессию контрактильного процесса, увеличение конечного диастолического давления в левом желудочке сердца (смотрите таблицу Динамика показателей сократительной функции сердца при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)), подавление синтеза АТФ (смотрите таблицу Динамика парциального напряжения кислорода (кПа) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)), выраженную МВ-КФК-ферментемию (смотрите рисунок Динамика активности МВ-изофермента КФК).
Эти факты позволяют заключить, что величина накопления Са2+ в поврежденном миокарде при реперфузии может служить одним из показательных критериев степени его повреждения. Описанные изменения в сердце при постишемическом возобновлении коронарного кровотока обозначаются в литературе термином «кальциевый парадокс».
«Коронарная и миокардиальная недостаточность»,
Л.И.Ольбинская, П.Ф.Литвицкий
Накопление Са2+ в митохондриях имеет ряд патогенных последствий. В числе главных следует назвать разобщение окислительного фосфорилирования, что снижает аэробный выход АТФ и препятствует восстановлению адекватного энергообеспечения реперфузируемого миокарда (смотрите таблицу Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)); ток жидкости в митохондрии (вслед за Са2+…