Одним из социально
значимых нарушений ритма сердца является фибрилляция предсердий (ФП).
Тромбоэмболические события как самые частые и серьезные осложнения
ФП могут привести к инсульту, инфаркту миокарда, артериальным
тромбозам. Существующие подходы в лечении и профилактике ФП на
сегодняшний день показали свою эффективность при определенных формах
заболевания. Так, методом выбора в лечении пароксизмальной ФП является
радиочастотная абляция (РЧА) устьев легочных вен. Однако не всегда этот
метод дает эффективный и стойкий результат, поэтому ведется поиск новых
методов терапии [1].
Ранее нами уже был выполнен ряд
наблюдений. Перед проведением РЧА в левом предсердии у пациентов, страдающих
пароксизмальной ФП, вне наркоза, на синусовом ритме проводили
навигационное картирование правого предсердия (ПП) и определяли площадь
ранней деполяризации синоатриальной (СА) области. На системе CARTO-3 строили
электроанатомическую изохронную модель ПП при помощи циркулярного
навигационного 20-полюсного катетера LASSO NAV. Применяли автоматический метод
сбора и анализа активационных точек (модуль CONFIDENCE). Устанавливали не
менее 500 активационных точек в полости ПП.
Было выявлено, что у пациентов с
пароксизмальной формой ФП площадь зоны ранней деполяризации в ПП связана с
длительностью заболевания: чем меньше продолжительность заболевания, тем больше
площадь первоначальной активации ПП [2].
Теории, объясняющие объединение ритмов
пулов клеток синусового узла (СУ) в единую систему формирования ритма сердца
путем нексусов, электрических, электротонических взаимодействий, содержат много
противоречий и не могут объяснить этот процесс [3]. Они основаны на
общепринятых представлениях о том, что ритм сердца инициируется
пейсмекерными клетками СУ, а экстракардиальная нервная система оказывает
корригирующее влияние, проявляемое увеличением или уменьшением частоты
сердечных сокращений [4]. Это воздействие может проявляться двумя путями: внутриклеточными
механизмами, приводящими к изменению скорости медленной
диастолической деполяризации потенциалов действия пейсмекерных клеток
узла, или межклеточным взаимодействием - объединением пулов пейсмекерных
клеток, имеющих разные ритмы в единый ритм [5].
Принципиально иной механизм объединения
пулов клеток СУ рассматривает возможность одновременного поступления нервных
импульсов из головного мозга по парасимпатическим
волокнам блуждающего нерва, непосредственно в область СУ, т.е.
происходит усвоение пейсмекерными клетками СУ ритма, передаваемого по
блуждающему нерву.
В ряде работ показана возможность
купирования нарушений ритма сердца путем чрескожной аурикулярной стимуляции
блуждающего нерва [б].
Цель работы - апробирование способа управления ритмом сердца и снятие аритмии
путем чрескожной стимуляции залпами электрическим импульсов рефлексогенной
зоны ушной раковины кролика.
Материал и методы
Наблюдения были выполнены на 10 домашних
кроликах-самцах 5-6 мес массой 4-5 кг. Животное фиксировалось в станке
головным концом вниз. На компьютерном кардиографе
регистрировали электрокардиограмму в I стандартном отведении. В
рефлексогенной зоне правой ушной раковины фиксировали два игольчатых
крючкообразных электрода. Залпы электрических импульсов поступали от
универсального электростимулятора через изолирующий блок. В эксперименте
на животных исследователи обеспечили гуманное отношение к животным,
действовали в соответствии с Правилами по уходу и использованию
лабораторных животных.
Статистический анализ данных исследования
был проведен с использованием программ STATIS-TIKA б,0 for Windows фирмы Stat
Soft, Inc.
Результаты
Исходная частота сердечных сокращений -
201,2±3,3. У 6 кроликов исходный ритм был синусовый, а у 4 наблюдалась
синусовая аритмия. При стимуляции рефлексогенной зоны залпами из 4
электрических импульсов (длительность импульсов по 2 мс, частота импульсов
в залпах по 80 Гц) в частотном диапазоне 173,5±2,0 - 214,0±1,8 импульса в
минуту наблюдалась синхронизация между частотой стимуляции и частотой сердечных
сокращений. На каждый залп, наносимый на рефлексогенную зону ушной
раковины, сердце выдавало одно сокращение. Изменение частоты
стимуляции приводило к синхронному изменению частоты сердечных сокращений.
Создавалась возможность управлять ритмом сердца. Исходно регистрируемая
синусовая аритмия исчезала (см. рисунок). За пределами
границ диапазона синхронизации не отмечали. При увеличении количества
импульсов в залпе до 8 диапазон синхронизации увеличивался и
составлял 165,8±2,2 - 210,3±2,4 импульса в минуту. За пределами
рефлексогенной зоны эффект отсутствовал. При 8 импульсах в залпах
отмечается расширение диапазона синхронизации.
Таким образом, в нашем эксперименте
показано, что залповая стимуляция рефлексогенной зоны ушной раковины кролика в
определенном частотном диапазоне приводит к синхронизации ритма
сердца с частотой стимуляции. Наблюдаемое явление может быть положено в
основу разработки метода купирования аритмий сердца.
Усвоение сердцем ритма залпов
электрических импульсов, наносимых на рефлексогенную зону уха кролика: А -
исходная ЭКГ кролика в I отведении. ЧСС 150 в минуту; Б - усвоение сердцем
ритма залпов из 4 электрических импульсов, наносимых на рефлексогенную зону уха
кролика. Частота стимуляции 110 имп/мин; В - синусовая аритмия в исходном
состоянии; Г - снятие аритмии при усвоении сердцем ритма залпов из 4
электрических импульсов, наносимых на рефлексогенную зону уха кролика с
частотой стимуляции 140 имп/мин. Скорость регистрации ЭКГ 50 мм/c
Assimilation by the heart of
the rhythm of bursts of electrical impulses applied to the reflexogenic zone of
the rabbit's ear: А - initial rabbit
ECG in lead I. Heart rate 150/min; В - аssimilation of the
rhythm of the heart of volleys of 4 electrical impulses applied to the
reflexogenic zone of the rabbit's ear. Stimulation frequency 110 imp/min; С - sinus
arrhythmia in the initial state; D - removal of arrhythmia when the heart
assimilates the rhythm of volleys of 4 electrical impulses applied to the
reflexogenic zone of the rabbit's ear with a stimulation frequency of 140
impulses, min. ECG
recording speed of 50 mm/s
Обсуждение
Согласно концепции ритмогенеза В.М.
Покровского [7, 8], формирование ритма сердца в целостном организме
осуществляется иерархической системой структур и механизмов, включающих прямое
взаимодействие мозга и сердца. Ритм формируется в головном мозге в форме залпов
нервных импульсов. Конечным звеном формирования являются эфферентные
структуры блуждающего нерва в продолговатом мозге. Отсюда сигналы в
форме залпов нервных импульсов по блуждающим нервам достигают СА-узла,
и при взаимодействии этих сигналов с пейсмекерными клетками
инициируется ритм сердца.
Такая точка зрения подтверждается тем, что
при подавлении центрального генератора ритма сердца (общая анестезия)
площадь очага ранней деполяризации синоатриальной области уменьшается [9].
Моделью усвоения СА-узлом ритма,
передаваемого по блуждающему нерву, является вагусно-сердечная синхронизация: в
ответ на стимуляцию в виде залпа электрических импульсов, наносимых на
периферический конец перерезанного блуждающего нерва, сердце строго через
определенный промежуток времени производит одно сокращение. Изменение
частоты стимуляции в определенном частотном диапазоне вызывает
синхронное изменение частоты сердечных сокращений [7]. Соответственно
если происходит усвоение сердцем заданного ритма, то область
первоначальной активации в области СА-узла должна быть
значительно большей, чем при автономной работе сердца. Данное утверждение
было подтверждено серией экспериментов с применением методики
свечения пейсмекерных клеток в высокочастотном электромагнитном поле [10,
11].
Таким образом, одним из способов
увеличения зоны ранней деполяризации в СА-области является получение
вагусно-сердечной синхронизации посредством прямой стимуляции блуждающего
нерва. Однако такой подход в клинической практике неприемлем. В настоящее
время ведется поиск неинвазивных методов стимуляции. Один из подходов
увеличения зоны ранней деполяризации в СУ - разработка новых фармакологических
препаратов. Так, в опытах на кошках с аритмией сердца через 15 мин от
момента введения SS-68 в дозе 20 мкг/кг частота сердечных сокращений (ЧСС)
достоверно не изменялась, сердечные циклы становились одинаковыми по
длительности, пулы пейсмекерных клеток объединялись, аритмия
прекращалась. В течение последующих 2 ч действие SS-68 сохранялось [12].
Недавно показано, что SS-68 в опытах на
кардиомиоцитах млекопитающих (в режиме whole cell с применением метода
patch damp [13]) обладает высокой избирательной блокирующей
активностью в отношении IKAch, а также М2-холинорецепторов, которые
при стимуляции способны активировать IKAch, способствуя
синхронизации работы пулов пейсмекерных клеток и исчезновению аритмии.
Принципиально другой подход увеличения
зоны ранней деполяризации в СА-узле - замена на биологические пейсмекеры,
созданные на основе генов, доставленных непосредственно в кардиомиоциты,
или на основе трансплантированных генетически модифицированных стволовых
клетках, обладающих спонтанной пейсмекерной активностью. Экспрессирование
человеческого натрийуретического пептида в эмбриональные стволовые
клетки мышей по морфологическим признакам позволяет идентифицировать
пейсмекероподобные клетки, а их культивирование с эндотелином-1
способно увеличить концентрацию подобных клеток для последующего
использования в качестве биологического пейсмекера [14].
Заключение
Чрескожная стимуляция рефлексогенной зоны
ушной раковины залпами электрических импульсов в определенном частотном
диапазоне приводит к увеличению площади зоны ранней деполяризации в СА-области
и объединению разрозненных пулов клеток в единый очаг активации.
Подавление разрозненной спонтанной активности пейс-мекерных клеток СУ через
увеличение площади зоны ранней деполяризации в СА-области
является перспективным подходом для лечения нарушений ритма сердца.
Требуется дальнейшее изучение указанного подхода.
Литература
1. Стрельников А.Г, Лосик Д.В.,
Сергеевичев Д.С., Зыков И.С., Абашкин С А., Романов А.Б., Покушалов Е.А. Нейротоксическая денервация автономной нервной системы
левого предсердия в целях лечения и профилактики фибрилляции предсердий:
экспериментальное исследование // Патология кровообращения и
кардиохирургия. 2015. Т. 19, № 3. С. 94-99.
2. Нечепуренко А.А.,
Романцов Е.И. Влияние блуждающего нерва на длительность пароксизмальной
фибрилляции предсердий и зону ранней деполяризации в синоатриальной
области сердца // Высшая школа: научные исследования : материалы Межвузовского
научного конгресса. Москва : Инфинити, 2020. C. 136-143.
3.
Mazurov M.E. Control of the unified heart rhythm
// Biofizika. 2009. Vol. 54, N 1. P. 89-96.
4. Сыровнев В.А., Лебедев ДС., Михайлов
Е.Н. Стимуляция блуждающего нерва в кардиологии // Трансляционная
медицина. 2017. № 4 (2). С. 6-16.
5.
Yaniv V., Lyashkov A.E., Lakatta E.G. The fractallike
complexity of heart rate variability beyond neurotransmitters and autonomic
receptors: signaling intrinsic to sinoatrial node pacemaker cells //
Cardiovasc. Pharm. Open Access. 2013. Vol. 2. P. 111. DOI: https://doi.org/10.4172/2329-6607.1000111
6.
Badran B.W., Yu A.B., Adair D., Mappin G., DeVries W.H.,
Jenkins D.D. et al. Laboratory Administration of Transcutaneous Auricular Vagus
Nerve Stimulation (taVNS): technique, targeting, and considerations // J.
Vis. Exp. 2019. Vol. 143. Article ID e58984. DOI: https://doi.org/10.3791/58984
7. Покровский В.М.
Формирование ритма сердца в организме человека и животных. - Краснодар :
Кубань-книга. 2007. 143 с.
8. Pokrovsky V.M.,
Polischuk L.V. Cardiorespiratory synchronism in estimation of regulatory and
adaptive organism status //J.
Integr. Neurosci. 2016. Vol. 15, N 1. P. 19-35.
9. Покровский В.М.,
Тарасов Д.Г., Нечепуренко А.А., Коротков К.Г, Абушкевич В.Г Очаг ранней
деполяризации в синоатриальной области правого предсердия у человека до
наркоза и при наркозе // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал
имени академика Б.В. Петровского. 2018. Т. 6, № 4 (22). С. 49-54.
10. Покровский В.М.,
Сомов И.М. Визуализация процесса возбуждения в синоатриальной
области сердца кошки при раздражении блуждающего нерва // Медицинский вестник
Северного Кавказа. 2015. Т. 10, № 1. С. 70-72.
11.
Pokrovsky V.M., Nechepurenko A.A., Tarasov
D.G., Korotkov K.G., Abushkevich V.G. Sinoatrial node pacemaker cell pool
Dynamics upon synchronization with vagus nerve rhythm // J. Appl.
Biotechnol. Bioeng. 2019. Vol. 6, N 3. P. 114-116.
12.
Bogus S.K., Galenko-Yaroshevsky P.A., Suz-dalev K.F., Sukoyan
G.V., Abushkevich V.G. 2-Phenyl-1-(3-Pyrrollidin-1-1L-Propyl)-1 H-Indole
Hydrochloride (SS-68) antiarrhythmic and cardioprotective activity and its
molecular mechanisms of action (Part I) // Res. Results Pharmacol.
2018. Vol. 4, N 2. P. 133-150.
13. Абрамочкин Д.В., Кузьмин В.С.,
Розенштраух Л.В. Ионные каналы и токи сердечного волокна - основы современной
электрофизиологии сердца // Руководство по кардиологии в четырех томах. Т.
1: Физиология и патофизиология сердечно-сосудистой системы / под ред. Е.И.
Чазова. Москва : Практика. 2014. С. 39-83.
14. Загидуллин Н.Ш.,
Загидуллин Ш.З. Возможности конструкции биологических водителей ритма
сердца при поражении синусового узла (обзор литературы с собственными
исследованиями) // Медицинский вестник Башкортостана. 2008. Т. 3, № 1. С.
51-56.