направлении может исчезнуть, но будет медленно осуществляться в другом направлении (рис. 3.11). Критический уровень угнетения в различных областях сердца варьирует и частично зависит от геометрии сердечного синцития. Дальнейшее подавление нарастания потенциала действия и уменьшение амплитуды обычно приводит к блокированию проведения в обоих направлениях. Медленное проведение или однонаправленный блок проведения может возникнуть в пучках волокон, в которых отмечается либо угнетенный быстрый ответ, либо медленный потенциал действия.
Рис. 3.11. Однонаправленный блок проведения в пучке волокон Пуркинье у собаки.
На верхней линии отмечено время с интервалами в 100 мс. Три расположенные ниже кривые — регистрация потенциала действия в трех различных клетках вдоль пучка волокон Пуркинье. Потенциалы действия на верхней кривой записаны с ближнего конца пучка, на средней — с центральной части пучка и на нижней — с дальнего конца пучка. Клетки центрального сегмента пучка были деполяризованы путем перфузии раствором с высоким содержанием [К'^] а поэтому потенциалы действия здесь имеют низкую амплитуду и
замедленное нарастание. Фрагмент А: запись при стимуляции дальнего конца пучка. Импульс регистрируется сначала в клетке дальнего конца пучка (нижняя кривая), затем он проходит через центральный сегмент (кривая в середине) и, наконец, возбуждает клетки ближнего пучка (верхняя кривая). Фрагмент Б: запись при стимуляции ближнего конца пучка. Клетка, активность которой зарегистрирована на верхней кривой, возбуждается, поскольку она находится вблизи места стимуляции, однако проведение блокируется в угнетенном центральном сегменте (кривая в середине), поэтому активации дальнего конца волокна (нижняя кривая) не происходит [1].
Так как снижение мембранного потенциала в пораженных областях сердца вряд ли происходит совершенно одинаково, выраженность инактивации натриевых каналов скорее всего будет различной — от незначительной (импульсы проводятся быстро в виде быстрых потенциалов действия) и умеренной (импульсы проводятся относительно медленно как угнетенные быстрые ответы) до полной (импульсы, если они возникают, распространяются очень медленно как медленные потенциалы действия).
Реполяризация и рефрактерность
Как было описано в разделе, посвященном нормальному потенциалу действия, относительный рефрактерный период нормальных волокон Пуркинье или клеток рабочего миокарда предсердий или желудочков (с максимальным диастолическим потенциалом около —90 мВ) продолжается вплоть до полной реполяризации потенциала действия. Преждевременные потенциалы действия, вызванные в этот период, имеют меньшую скорость нарастания и сниженную амплитуду вследствие сохраняющейся частичной инактивации натриевой проводимости. Такая инактивация исчезает в течение нескольких миллисекунд после реполяризации до уровня —90 мВ; затем скорость нарастания потенциала действия и его амплитуда нормализуются. Однако скорость устранения инактивации натриевого тока (а значит, и скорость восстановления максимальной частоты деполяризации) находится в определенной зависимости от установившегося уровня мембранного потенциала: восстановление происходит быстро (в пределах 20 мс) при —90 мВ, но при —60 мВ оно требует больше времени (более 100 мс) [60]. Следовательно, в сердечных клетках, деполяризованных вследствие заболевания, восстановление скорости нарастания потенциала действия может быть продолжительным. Поскольку нарастание потенциалов действия в таких клетках уже несколько замедлено вследствие стойкой мембранной деполяризации, преждевременные потенциалы действия, вызванные во время продолжительного
относительного рефрактерного периода, будут иметь еще более медленное нарастание и соответственно более низкую скорость проведения. Если клетки деполяризованы настолько, что натриевая проводимость остается полностью инактивированной и в них могут возникать только медленные потенциалы действия, то относительный рефрактерный период будет захватывать и часть диастолы, так как устранение инактивации медленного входящего тока происходит также очень медленно. В этом случае абсолютный рефрактерный период может длиться до тех пор, пока реполяризация потенциала будет полной, и полное восстановление скорости нарастания преждевременного импульса может не закончиться в сотни миллисекунд после этого времени. Существенно замедленное проведение преждевременных импульсов в миокардиальных волокнах с низким мембранным потенциалом может привести к возникновению циркуляции, и вызвавшие циркуляцию в этих волокнах преждевременные импульсы могут возникать еще достаточно долго после полной реполяризации.
Значительные изменения рефрактерных периодов могут быть также связаны с изменением длительности потенциала действия в клетках с высоким отрицательным потенциалом покоя, так как устранение инактивации в этом случае бывает полным только после реполяризации потенциала действия. Поэтому уменьшение (во времени) потенциала действия в таких клетках (как при увеличении частоты стимуляции) сопровождается соответствующим сокращением эффективного и относительного рефрактерных периодов [3]. С другой стороны, в клетках с очень низким потенциалом покоя устранение инактивации может происходить настолько медленно, что относительный рефрактерный период практически не будет зависеть от длительности потенциала действия.
Приведем несколько примеров изменения длительности потенциала действия вследствие заболевания сердца. Потенциал действия клеток рабочего миокарда желудочков уменьшается (во времени) вскоре после начала ишемии, до появления заметных изменений потенциала покоя [55, 61, 62]. Эффективный и относительный рефрактерные периоды в пораженных ишемией клетках соответственно сокращаются. На участках с хронической ишемией длительность потенциалов действия клеток рабочего миокарда желудочков и волокон Пуркинье может быть значительно увеличена [53, 54, 63]; следовательно, эффективный и относительный рефрактерные периоды в этих клетках возрастают. Стимуляция вагуса сокращает длительность потенциала действия и рефрактерных периодов в предсердиях [64]. Подобные изменения длительности потенциала действия и рефрактерности могут существенно повлиять на характеристики проведения, вызвав таки м образом аритмию (см. ниже).
Аномальный автоматизм и триггерная активность
Как уже отмечалось ранее, автоматизм является нормальным свойством некоторых типов сердечных клеток. В нормальных клетках рабочего миокарда предсердий и желудочков не развивается спонтанная диастолическая деполяризация и не возникают спонтанные импульсы. Однако если в экспериментальных условиях мембранный потенциал предсердных или желудочковых клеток снизить примерно до — 60 мВ, то в этих клетках могут наблюдаться «спонтанная» диастолическая деполяризация и автоматическое возникновение возбуждения [65—67]. Такие «спонтанно» возникающие потенциалы действия развиваются по типу медленного ответа. Однако снижение мембранного потенциала, способное привести к аномальному автоматизму, может быть также следствием заболевания (рис. 3.12). Автоматизм может наблюдаться и в волокнах Пуркинье при деполяризации мембраны менее —60 мВ (см. рис. 3.6) [68]. Как отмечалось выше, для того чтобы при таком низком мембранном потенциале в клетках рабочего миокарда предсердий и желудочков или в волокнах Пуркинье могли распространяться потенциалы действия, калиевая проводимость их мембран должна быть очень низкой. В клетках, деполяризованных путем повышения [К+]о, такой автоматизм обычно не наблюдается, так как в этих условиях возрастает и калиевая проводимость мембраны.