Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » На правах Рукописихарин

1 2

На правах рукописи

ХАРИН Сергей Николаевич

ФОРМИРОВАНИЕ КАРДИОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПРИ ВСПЫШЕЧНОМ ТИПЕ АКТИВАЦИИ МИОКАРДА ЖЕЛУДОЧКОВ (НА ПРИМЕРЕ ПТИЦ)

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сыктывкар - 1999



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

Научные руководители:

доктор биологических наук,

профессор Д.Н. Шмаков

кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник И.М. Рощевская

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук В.И. Прошева

кандидат биологических наук, доцент Э.А. Новожилова

Ведущее учреждение:

Российский государственный медицинский университет

Защита состоится 31 марта 1999 г. в 1000 час. на заседании диссертационного совета Д200.25.01 в Институте физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук по адресу: 167610, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Первомайская, д. 48.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Коми научного центра УрО РАН.

Автореферат разослан

февраля 1 999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Н.А. Чермных



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Генезис кардиоэлектрического поля является фундаментальной проблемой электрокардиологии. В настоящее время известны четыре способа активации миокарда желудочков у позвоночных животных (Рощевский, 1972; Шмаков, 1990; Шмаков, Рощевский, 1997). Поскольку последовательность распространения волны деполяризации по миокарду определяет характер распределения потенциалов на поверхности сердца и туловища (Рощевский, 1958; Boineau et al., 1966; Шмаков, 1990), исследование биоэлектрической активности сердца у животных с отличающимися типами активации миокарда позволит наиболее полно раскрыть механизм формирования электрического поля сердца и решить проблемы физиологической информативности кардиоэлектрического поля. Особый интерес в этом плане представляет исследование кардиоэлектрического поля у животных, имеющих вспышечный тип активации миокарда желудочков, в частности, у птиц (Шмаков и др., 1 979), начальные желудочковые комплексы в электрокардиографических отведениях у которых значительно отличаются от комплексов QRS ЭКГ у позвоночных животных других классов. Факт существования в природе вспышечной активации миокарда желудочков получил признание в научном мире и упоминается в учебниках по физиологии (Dukes physiology of domestic animals, 1984) и электрокардиологии (van Dam, Janse, 1989; Detweiler, 1989).

У птиц выявлена качественная корреляция между формой комплексов начальной желудочковой активности, регистрируемых на поверхности тела и эпикарде желудочков (Рощевский и др., 1 974; Шмаков, Рощевский, 1 997), проведена корреляция между элементами электрокардиографических комплексов на поверхности тела и топографией волн деполяризации в миокарде (Шмаков, 1 981 ). Вместе с тем, исследования кардиоэлектрического поля на поверхности тела у птиц ограничены изучением характера распределения форм начальных желудочковых комплексов (Douglas, 1960; Крафт, 1974). Данные о динамике распределения потенциалов электрического поля сердца на поверхности туловища в течение кардиоцикла у птиц отсутствуют. Недостаточно изучена деполяризация эпикардиальной поверхности желудочков птиц. Не исследован вклад электрической активности различных слоев миокарда при вспышечном типе активации в динамику распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела и желудочков сердца птиц.

Исследование кардиоэлектрического поля у животных со вспышечной активацией миокарда желудочков, в частности у птиц, позволит разработать на природных модельных объектах новые подходы в решении прямой и обратной задач электрокардиологии. Исследование электрического поля сердца у птиц



важно для решения фундаментальных вопросов эволюционной физиологии и сравнительной электрокардиологии (Рощевский, 1969).

Настоящая работа выполнена в соответствии с планами НИР Института физиологии Коми научного центра УрО РАН Проблема генезиса и физиологической информативности электромагнитных полей и функциональных систем организма (№ ГР 01.9.10.03162) и Механизмы формирования кардиоэлектрического поля у позвоночных животных и человека (№ ГР 01.9.60.001210). Исследование поддержано РФФИ (гранты № 95-04-11910, № 9604-51052, № 96-15-98114).

ЦЕЛЬ работы - изучение роли последовательности активации желудочков сердца птиц в формировании распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на эпикарде желудочков и поверхности тела методом многоканальной синхронной электрокардиотопографии.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1 . Исследование распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела и эпикарде желудочков в период начальной желудочковой активности;

2. Изучение последовательности возбуждения субэпикарда желудочков

сердца;

3. Исследование последовательности активации интрамуральных слоев желудочков сердца;

4. Изучение отображения последовательности возбуждения желудочков сердца в распределении потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела и эпикарде желудочков.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Выявлена полифокальность достижения волной возбуждения эпикарда желудочков у птиц (голубь, курица) и показано, что она является следствием множественных очагов активации миокарда желудочков. Впервые установлена множественность зон поздней активации в желудочках сердца птиц (на примере курицы). Впервые с помощью современного метода многоканальной синхронной электрокардиотопографии, позволяющего регистрировать и анализировать электрофизиологическую информацию посредством компьютерной обработки электрокардиосигналов с дискретизацией во времени до одной миллисекунды, изучена динамика распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела у птиц (голубь, курица) в период начальной желудочковой активности. Установлена одна инверсия расположения положительной и отрицательной зон кардиоэлектрического поля на поверхности тела у курицы и голубя, происходящая в период возбуждения субэпикарда желудочков. Впервые кардиоэлектрические потенциалы на поверхности тела, эпикарде и в интрамуральных слоях миокарда



желудочков зарегистрированы у одной и той же особи птицы (курица), что позволило провести сопоставление по времени процесса активации желудочков сердца и динамики распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на эпикарде желудочков и поверхности тела у каждого конкретного животного.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Созданный банк электрокардиографических данных может быть использован в качестве основы для решения прямой и обратной задач электрокардиологии с учетом способов активации миокарда. Полученные экспериментальные материалы используются в Институте физиологии Коми научного центра УрО РАН для разработки математической модели распространения возбуждения в желудочках сердца у позвоночных животных. Данные могут служить физиологической базой для проверки гипотез о влиянии морфофункциональных особенностей проводящей системы сердца на хронотопографические закономерности процесса активации миокарда. Результаты представленной работы могут быть использованы в исследованиях по моделированию нарушений проведения возбуждения в сердечной мышце и для изучения действия вновь синтезируемых антиаритмических средств.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ: 1 . В субэндокардиальных, интрамуральных и субэпикардиальных слоях желудочков сердца птиц (курица) имеется множество зон поздней деполяризации миокарда.

2. Возникновение многочисленных очагов деполяризации на эпикардиальной поверхности желудочков совпадает по времени с единственной инверсией расположения областей положительных и отрицательных кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела у птиц (курица, голубь) в период начальной желудочковой активности.

3. Многоочаговость достижения волной возбуждения эпикарда желудочков птиц (курица) является следствием полифокальной активации миокарда в начальные моменты деполяризации желудочков сердца.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований были представлены на конференции молодых физиологов и биохимиков России Биохимические и биофизические механизмы физиологических функций (г. Санкт-Петербург, 1995 г.), IV молодежной научной конференции Института биологии Коми научного центра УрО РАН Актуальные проблемы биологии (г. Сыктывкар, 1996 г.), XIII Коми республиканской молодежной научной конференции (г. Сыктывкар, 1 997 г.), IV Международном симпозиуме по сравнительной электрокардиологии (г. Сыктывкар, 1 997 г.), XXIV Международном конгрессе по электрокардиологии (г. Братислава, 1 997 г.), конференции молодых ученых России с международным участием Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины (г.



Москва, 1998 г.), XXV Международном конгрессе по электрокардиологии (г. Будапешт, 1998 г.), XVII Всероссийском съезде физиологов (г. Ростов-на-Дону,

1 998 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы девять печатных работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Работа изложена на 121 странице машинописного текста, состоит из введения, 4 глав (обзор литературы, материал и методы исследований, результаты исследований, обсуждение результатов), выводов, списка литературы (1 52 источника, из них 67 иностранных). Диссертация содержит 32 иллюстрации.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эксперименты были проведены на 11 голубях (Columba livia) и 22 курах (Gallus gallus domesticus). Кардиоэлектрическое поле исследовали методом 64-канальной синхронной электрокардиотопографии на поверхности тела у 20 кур и 11 голубей, на эпикарде желудочков у 21 курицы и пяти голубей, в интрамуральных слоях желудочков сердца у 1 7 кур.

Голубям давали эфиро-тиопенталовый наркоз (20-25 мг/кг тиопентал-натрия, подкожно), кур наркотизировали тиопентал-натрием (1 20-1 50 мг/кг, внутримышечно). Регистрацию кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела осуществляли от 64 подкожных игольчатых электродов, равномерно распределенных по поверхности тела. Затем животных переводили на искусственную вентиляцию легких и вскрывали грудную клетку. Униполярные эпикардиальные электрограммы регистрировали при помощи 64/1 28-электродной эпикардиальной сетки (Витязев, 1 997). У двух голубей и семи кур провели более подробное (до 1 900 точек регистрации) картографирование эпикарда желудочков с помощью эпикардиальной 64-электродной матрицы. Регистрацию униполярных интрамуральных электрограмм желудочков сердца осуществляли при помощи многоэлектродных интрамуральных игл (Шмаков, 1 975, А.с. № 478594), модифицированных по способу изготовления (Витязев, 1 997). Интрамуральные иглы вводили в миокард желудочков в пяти плоскостях, перпендикулярных продольной оси сердца (от 8 до 23 игл в каждой плоскости). Синхронно регистрировали электрограммы от интрамуральных игл, расположенных в одной плоскости.

Синхронизацию электрических потенциалов сердца осуществляли относительно 7?-пика реперной ЭКГ (отведение от передних конечностей). Анализ кардиоэлектрического поля проводили по эквипотенциальным моментным и хронотопографическим картам. Визуализацию хронотопографии процесса



активации миокарда желудочков проводили на основе численной модели, разработанной к.ф.-м.н. Н.А.Антоновой (Антонова, 1993, 1997; Antonova et al., 1993; Шмаков и др., 1996). Данные обрабатывались статистически и представлены в виде: среднее арифметическое±среднеквадратичное отклонение.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Динамика распределения кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела в период начальной желудочковой активности

Анализ эквипотенциальных моментных карт кардиоэлектрического поля на поверхности тела в период начальной желудочковой активности позволил выявить три периода динамики распределения электрических потенциалов сердца на поверхности тела голубя и курицы: первый - период постепенных изменений (завершается за 3 мс до R-пика реперной ЭКГ у голубя и курицы); второй - период инверсии (завершается через 2 мс и 4 мс после R-пика у голубя и курицы, соответственно); третий - период стабильности (завершается по окончании комплекса начальной желудочковой активности).

Голубь. В начальные моменты восходящей фазы R-зубца реперной ЭКГ (за 3 мс до R-пика) на поверхности краниальной части тела формируется область отрицательных потенциалов, а на поверхности каудальной части - область положительных потенциалов (рис. 1 , А). Положительный экстремум локализуется на вентральной поверхности тела в его каудальной трети, отрицательный экстремум - на дорсальной поверхности в краниальной трети, в области основания правого крыла. В последующий период происходит смещение положительной и отрицательной зон кардиоэлектрического поля и их экстремумов. В момент R-пика положительная и отрицательная области меняют взаимное расположение, то есть происходит инверсия их расположения. Положительный экстремум смещается в лево-краниальном направлении на дорсальную поверхность, далее - право-краниально в область основания правого крыла. Смещение отрицательного экстремума по дорсальной поверхности тела происходит в каудальном направлении, затем по вентральной поверхности - лево-каудально в область верхушки киля. После инверсии расположения положительной и отрицательной зон в течение 1 -2 мс устанавливается распределение потенциалов кардиоэлектрического поля, при котором область положительных потенциалов занимает поверхность краниальной части тела, область отрицательных потенциалов - поверхность каудальной части.



Сформированное расположение кардиоэлектрических потенциалов остается стабильным до завершения начальной желудочковой активности.

А


- 6 мс

+ 0.23 мВ

- 0.18 мВ

Б


- 5 мс

+ 0.08 мВ

- 0.04 мВ


- 3 мс

+ 1.05 мВ

- 0.55 мВ


- 3 мс

+ 0.49 мВ

- 0.20 мВ


- 2 мс

+ 1.05 мВ

- 0.38 мВ

- 1 мс

+ 1.19 мВ

- 0.52 мВ



- 2 мс

+ 0.79 мВ

- 0.33 мВ

- 1 мс

+ 1.02 мВ

- 0.47 мВ


+ 2.30 мВ

- 1.11 мВ

+ 3.72 мВ

- 2.72 мВ

+ 1.06 мВ

- 0.50 мВ




+ 1.03 мВ

- 0.66 мВ

+ 0.75 мВ

- 1.04 мВ

+ 0.41 мВ

- 0.62 мВ

Рис. 1. Эквипотенциальные моментные карты кардиоэлектрического поля на поверхности тела голубя (А) и курицы (Б) в период начальной желудочковой активности.

Левая половина эквипотенциальной моментной карты соответствует вентральной поверхности тела, правая половина - дорсальной поверхности. Заштрихованы области положительных потенциалов. Значки ©, и © обозначают положение минимума и максимума потенциалов, соответственно. Справа от каждой карты представлена ЭКГ в отведении от передних конечностей с маркером времени, указана максимальная амплитуда отрицательного и положительного потенциалов. Время указано в мс относительно пика i-зубца. Шаг изолиний равен 0.70 мВ (голубь) и 0.30 мВ (курица).



Курица. В начальные моменты восходящей фазы R-зубца реперной ЭКГ (за 3 мс до пика R-зубца) формируется распределение электрических потенциалов, при котором на большей части вентральной поверхности тела регистрируются положительные потенциалы, на большей части дорсальной поверхности -отрицательные (рис. 1 , Б). Положительный экстремум локализуется на вентральной стороне туловища слева от киля в области проекции желудочков сердца, отрицательный экстремум - на дорсальной поверхности краниальной половины тела справа от задней срединной линии. В последующие моменты времени области положительных и отрицательных потенциалов и их экстремумы смещаются. В момент R-пика происходит инверсия расположения положительной и отрицательной зон кардиоэлектрического поля, после чего область положительных потенциалов располагается краниально, область отрицательных потенциалов - каудально. В течение нескольких миллисекунд после инверсии (до 4 мс после R-пика) формируется следующее распределение потенциалов кардиоэлектрического поля: зона положительных потенциалов занимает на вентральной стороне туловища крайнюю краниальную часть, на дорсальной стороне - краниальные две трети тела; остальную часть поверхности туловища занимает область отрицательных потенциалов. Положительный экстремум локализуется в краниальной трети дорсальной поверхности тела, отрицательный экстремум - на вентральной поверхности в области проекции верхушки сердца, слева от киля. Далее, до окончания комплекса начальной желудочковой активности описанное распределение электрических потенциалов остается стабильным.

Таким образом, в динамике распределения потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела птиц (курица, голубь) в течение начальной желудочковой активности имеется три периода: период постепенных изменений; период инверсии, или изменения взаимного расположения положительной и отрицательной кардиоэлектрических зон; период стабильности, или отсутствия изменений во взаимном расположении положительной и отрицательной кардиоэлектрических зон.

Последовательность деполяризации эпикардиальной поверхности желудочков сердца

Принципиальных межвидовых различий в общем характере последовательности активации эпикардиальной поверхности желудочков у курицы и голубя не обнаружено. В первую очередь деполяризуютсяверхушечные две трети свободной стенки правого желудочка. Затем возбуждается дорсальная поверхность левого желудочка. Далее волна возбуждения распространяется на



вентральную поверхность левой свободной стенки и верхушки сердца. Базальные области желудочков деполяризуются в последнюю очередь. Длительность охвата возбуждением эпикардиальной поверхности желудочков у голубя составляет 11 ±2 мс, у курицы - 12±2 мс.

При анализе хронотопографических данных, полученных при картировании эпикарда желудочков у курицы и голубя, выявлены следующие закономерности деполяризации эпикардиальной поверхности желудочков. Во-первых, полифокальность достижения эпикарда волной активации (рис. 2), причем очаги возникают группами. Во-вторых, установлено, что множественные первичные зоны возбуждения возникают одновременно на поверхности правого и левого желудочков. В-третьих, обнаружена множественность зон поздней деполяризации поверхности желудочков сердца. В-четвертых, охват возбуждением субэпикардиального слоя правого и левого желудочков заканчивается примерно в одно время. Таким образом, деполяризация эпикардиальной поверхности желудочков птиц характеризуется полифокальностью.

А Б


Рис. 2. Зоны достижения волной возбуждения эпикарда желудочков сердца у голубя.

А - вентральная и Б - дорсальная стороны желудочков сердца. Пунктирной линией обозначена межжелудочковая борозда. Цифрами указано время в мс от момента первого выхода волны возбуждения на поверхность желудочков.





1 2
© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.