Глава 18
КАЛЬЦИЙ И ПОВРЕЖДЕНИЕ КАРДИОМИОЦИТОВ
В. Г. НЕЙЛЕР, М. ДЖ. ДЕЙЛИ (W. G. NAYLER, M. J. DALY)
ВВЕДЕНИЕ
Поврежденные кардиомиоциты аккумулируют ионы Са2+. Неважно, по-видимому, что вызывает повреждение миокарда: является ли оно следствием реперфузии после продолжительного периода ишемии при нормальной температуре [1, 2] или же результатом длительной гипоксии [3], миокардиопатического поражения или восстановления концентрации ионов Са2+ в перфузате после нескольких минут воздействия бескальциевого раствора [4—б]. Конечный результат будет один и тот же—клетки перегружаются ионами Са2+. Основная цель этой главы заключается в выяснении причины накопления ионов Са2+ при повреждении кардиомиоцитов и механизмов поглощения ионов Са2+ клетками. В заключении мы рассмотрим основные последствия перегрузки кардиомиоцитов ионами Са2+.
НАКОПЛЕНИЕ КАЛЬЦИЯ ПРИ ПОСТИШЕМИЧЕСКОЙ РЕПЕРФУЗИИ
Количество поступающих в кардиомиоциты ионов Са2+
Прирост тканевого содержания ионов Са2+ при постишемической реперфузии был впервые описан авторами работы [1]. Прежде чем приступить к обсуждению причин этого явления, рассмотрим вопрос о количестве ионов Са24", поглощаемых клетками, и выясним значение этого процесса для кардиомиоцитов. Предварительное представление об этом можно получить на основе результатов, показанных на рис. 18.1, на котором одной из переменных является величина прироста содержания ионов Са2+ в ткани, и отчетливо видна линейная зависимость между этой величиной и восстановлением активной сократительной способности сердца при реперфузии. Эти результаты были получены в серии экспериментов на препаратах изолированного сердца кроликов в условиях ретроградной перфузии [7]. Сначала на 60 мин создавали тотальную ишемию миокарда при температуре ткани от 25 до 37 °С, а затем при 37 °С начинали реперфузию. Через 15 мин после начала реперфузии сердце помещали в раствор концентрированной азотной кислоты до полного растворения, и методом атомной абсорбционной спектрофотометрии измеряли содержание в нем кальция [8]. В течение всего эксперимента: и до начала ишемии, и в период тотальной ишемии, и в процессе реперфузии регистрировали силу сокращения сердца [3]. При построении графика зависимости относительной величины восстановления силы сокращения от прироста содержания кальция в ткани была получена прямолинейная зависимость, как показано на рис. 18.1, причем чем меньше ионов Са2+ было накоплено в сердце, тем полнее восстанавливалась его сократительная способность. Можно получить некоторое представление о значении увеличения содержания кальция в диапазоне 2—10 мкмоль/г сухой массы (см. рис. 18.1), если учитывать, что в цитозоле кардиомиоцитов ионы Са2+ обычно содержатся в субмикромолярных концентрациях. Даже полное количество кальция в нормальной сердечной мышце, включая его содержание во внутриклеточных запасниках (митохондриях и саркоплазматическом ретикулуме), составляет только 2—2,5 мкмоль/г сухой массы. Следовательно, как было установлено более 10 лет назад [1], реперфузия после относительно короткого периода ишемии может вызывать более чем 5-кратное увеличение содержания кальция в ткани.
Рис. 18.1. Соотношение между приростом содержания Са2+ в ткани во время постишемической реперфузии и восстановлением способности миокарда активно генерировать силу сокращения. Ишемия продолжалась в течение 60 мин, после чего сердце реперфузировали .15 мин при 15 °С. Восстановление силы сокращения выражено в процентах к величине силы сокращения непосредственно перед началом тотальной ишемии. Каждый результат представлен в виде среднего ± стандартное отклонение по крайней мере для 6 экспериментов.
Таблица 18.1. Прирост содержания Са2+ в миокарде, вызванный реперфузией
Препатат |
Продолжительность (мин) |
Прирост содержания Са2+ (мкмоль/г сухой массы ткани) |
Литературный источник |
|
ишемии |
реперфузии |
|||
Задняя папиллярная мышца левого желудочка собаки |
40 |
20 |
3,8 |
[1] |
Межжелудочковая перегородка кролика |
60 |
30 |
6,7±0,7 |
[9] |
Миокард левого желудочка кролика |
60 |
15 |
6,3±0,2 |
[8] |
Опубликованные недавно данные о влиянии ишемии и постишемической реперфузии на содержание кальция в препарате межжелудочковой перегородки сердца кролика [9] подтвердили, что при постишемической реперфузии имеется прямолинейная зависимость между относительной величиной восстановления активной сократительной способности и повышением содержания кальция в ткани. При изучении опубликованных в литературе данных часто встречаются наблюдения, свидетельствующие об аккумуляции кальция клетками сердца млекопитающих при реперфузии после периода ишемии. Например, имеется сообщение [10] о 4-кратном увеличении содержания кальция в тканях сердца свиньи, которое реперфузировали после 2-часовой ишемии, создаваемой окклюзией левой передней нисходящей коронарной артерии. Данные, полученные из других источников, суммированы в табл. 18.1.