CC BY
12ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОЧАГА ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИНОАТРИАЛЬНОМ УЗЛЕ СЕРДЦА КОШКИ ПРИ УСВОЕНИИ РИТМА БЛУЖДАЮЩЕГО НЕРВА
1 12 Покровский В.М., Абушкевич В.Г., Сомов И.М.
1ФБГУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет», г. Краснодар
2
Психо - неврологический диспансер № 2 г. Армавира
Аннотация.
В 14 опытах, проведенных на сердцах кошек, помещённых в высокочастотное электромагнитное поле, наблюдали свечение пейсмейкера в фазу деполяризации. При залповой стимуляции электрическими импульсами вагосимпатического ствола отмечали развитие вагусно -сердечной синхронизации. При этом очаг свечения в зоне пейсмейкера значительно увеличивался. Томографическая регистрация очага свечения при вагусно - сердечной синхронизации показала значительное увеличение диаметров и площадей его томографических срезов по сравнению с исходным состоянием, что при вагусно - сердечной синхронизации может служить маркером её развития.
Ключевые слова: высокочастотное электрическое поле, свечение очага первоначального возбуждения.
Актуальность. Полученные в ряде отечественных и зарубежных лабораторий факты управления ритмом сердца посредством залпового раздражения блуждающего нерва в определённых диапазонах частот не могут быть объяснены традиционным теориями генерации сердечного ритма в синоатриальном узле [А.А. Зубков, 1936; Н. Suga, М. Oshima, 1968; J.V. Reid, 1969; M.N. Levy с соавт., 1969; В.М. Покровский, 2007]. Совокупность полученных данных, результаты многолетнего изучения феномена управляемой брадикардии в лаборатории В.М. Покровского позволили ему сформулировать оригинальную концепцию иерархической системы ритмогенеза сердца. Согласно этим представлениям, в естественных условиях ритм сердца зарождается в головном мозге в форме залпов нервных импульсов, которые по блуждающим нервам поступают к синоатриальному узлу сердца, и при взаимодействии с ним происходит формирование сердечного ритма. При этом в целостном организме внутрисердечный генератор является жизнеобеспечивающим фактором, который поддерживает насосную функцию сердца, когда центральная нервная система не обеспечивает задание сердечного ритма. Центральный генератор играет существенную роль при осуществлении адаптивных реакций сердца в естественных условиях. Возможность сердца
воспроизводить ритм, заданный ЦНС основывается на специфичности электрофизиологических процессов во внутрисердечном пейсмейкере. Интеграция двух иерархических уровней ритмогенеза обеспечивает надёжность и функциональное совершенство системы генерации ритма сердца в целостном организме (В.М. Покровский, 2005, 2007, 2010).
Периферическим звеном этой системы является усвоение сино-атриальным узлом сердца ритма блуждающего нерва.
Моделью этого процесса является вагусно-сердечная синхронизация.
Компьютерное картирование очага первоначального возбуждения в области синоатриального узла является одним из электрофизиологических методов, позволяющих исследовать пейсмейкерный механизм на поверхности миокарда и не способных регистрировать процессы, происходящие в толще ткани.
Метод оптического потенциала [И.Р. Ефимов с соавт., 2002; В.С. Кузьмин, Л.В. Розенштраух, 2012] обладает огромной разрешающей способностью, но может использоваться только на изолированном препарате.
Таким образом, существующие в настоящее время методы изучения очага первоначального возбуждения не отражают процессы, происходящие в глубине ткани сердца, а лишь регистрируют сигналы, проецирующиеся на поверхность сердца, хотя источник возбуждения - пейсмейкер лежит в глубине ткани.
Учитывая отмеченные выше факты, представляет интерес метод визуализации очага свечения в области синоатриального узла теплокровного животного под действием высокочастотного электрического поля, являющегося маркером очага первоначального возбуждения [1].
Цель исследования: Выявить особенности возбуждения в синоатриальной области сердца кошки при спонтанном ритме, в отсутствии и при наличии вагусно-сердечной синхронизации с помощью метода высокочастотного электрического поля для углубления представлений о ритмогенезе сердца.
Материалы и методы исследования.
Опыты проводились на 14 кошках в состоянии тиопенталового наркоза. После вскрытия грудной клетки на синоатриальную область работающего сердца помещали устройство для визуализации, позволявшее создать высокочастотное электромагнитное поле высокой напряженности. В фазу деполяризации визуально определялось свечение пейсмейкера венозного синуса сердца кошки в глубине ткани. Свечение регистрировалось специальной высокочувствительной телекамерой. Проводили запись электрокардиограммы в первом стандартном отведении, регистрировали очаг свечения в синоатриальной области, раздражали периферический конец перерезанного блуждающего нерва залпами электрических импульсов из 3, 5, 7 импульсов в залпах. При раздражении
получали вагусно-сердечную синхронизацию.
Регистрацию очага свечения осуществляли до раздражения нерва, при раздражении периферического конца блуждающего нерва до получения вагусно-сердечной синхронизации и при развитии вагусно-сердечной синхронизации путем стимуляции нерва залпами, состоящими из 3, 5, 7 электрических импульсов.
Статистический анализ результатов исследования был проведен с использованием программ: «Statistika 6,0 for Windows». Вычислялись величины: М - средняя арифметическая, m - стандартная ошибка средней арифметической, P - показатель достоверности различий. За достоверные различия в сравнении средних величин в парных сравнениях брали t-критерий Стьюдента при р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение Исходное состояние
У 14 наркотизированных кошек, находящихся на искусственной вентиляции легких, со вскрытой грудной клеткой и перикардом, частота сердечных сокращений составляла 125,7±2,2 в минуту.
При воздействии на сердце высокочастотного электрического поля частота сердечных сокращений достоверно не изменялась (P>0,05). В синоатриальной области возникал очаг свечения. Центр светящегося очага располагался на расстоянии 2,1±0,04 миллиметров по диагонали от устья краниальной полой вены. Время между появлением очага свечения и зубцом Р на электрокардиограмме было постоянным и составляло 0,07± 0,01секунды.
Площадь очага свечения составляла 19,17±0,73 мм . Внутри него выделялась область наибольшей яркости свечения, площадью 1,32±0,08 мм2. Согласно ранее полученным данным сопоставления светящейся области наибольшей яркости и очага первоначального возбуждения, выявляемого методом электродного картирования в венозном синусе сердца лягушки [М.Ю. Перова, 2010], область наибольшей яркости свечения соответствует по размеру и локализации очагу первоначального возбуждения. Таким образом, наблюдаемый светящийся очаг включает в себя очаг первоначального возбуждения и зону распространения возбуждения [5].
С помощью компьютерной программы по интенсивности свечения были сделаны 7 томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки. Возбуждение в синоатриальной области распространялось как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. В таблице 1 представлены параметры томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки в исходном состоянии.
Таблица 1
Параметры томографических срезов очага свечения в синоатриальной
области сердца кошки в исходном состоянии (М±т)
Парамет Номер среза очага свечения в сердца синоатриальной области
ры 1 2 3 4 5 6 7
Расстоя о
ние, г о
проходим ое в срезе н в и с к ^ нт аг 0,14± 0,14± 0,01 0,18± 0,01 0,28± 0,01 0,31± 0,01 0,32±0, 01
по 0,01 Р2>0, Рз<0, Р4<0, Р5<0,0 Р6<0,0
горизонта ли (ё), в нч и о е я ея л ин н 05 001 001 01 01
мм ю а ав
Расстоя
ние н с ь 0,04 0,04 0,04 0,04 0,043 0,044
между срезами (Ь), в т с сЗ б О 39 ±0,0 004* 40 ±0,0 004* 40 ±0,0 003* 39 ±0,0 004* 9 ±0,00 04* 0 ±0,00 03*
мм
Площа 2,18± 2,96± 4,61± 7,43± 13,55± 19,17±
дь срезов 1,32± 0,10 0,10 0,13 0,18 0,32 0,73
(Б) в 0,08 Р1<0, Р2<0, Р3<0, Р4<0, Р5<0,0 Р6<0,0
мм2 001 001 001 001 01 01
Примечание: Р - достоверность между столбцами: Р1 - между и 2, Р2 - между 2 и 3, Р3 - между 3 и 4, Р4 - между 4 и 5, Р5 - между 5 и 6, Р6 - между 6 и 7.
* - Р>0,05 - достоверность между ^-6.
Как видно из таблицы 1, при распространении возбуждения от очага свечения к поверхности синоатриальной области сердца кошки площадь томографических срезов очага свечения увеличивается. В том же направлении отмечается увеличение расстояний, проходимых возбуждением (свечением) в каждом срезе. Причем в более поверхностных срезах возбуждение распространяется быстрее, чем в более глубоких, о чём свидетельствуют более широкие поверхностные срезы [2].
При отсутствии вагусно-сердечной синхронизации (при брадикардии)
При стимуляции блуждающего нерва импульсами отмечалось урежение ритма сердца: частота сердечных сокращений составляла 114,7±2,0 в минуту.
Центр очага свечения смещался на расстояние 4,10±0,05 миллиметров по диагонали от устья краниальной полой вены.
Время между появлением очага свечения и зубцом Р на электрокардиограмме колебалось от 0,07 ± 0,02секунды до 0,14± 0,02 секунды.
л
Максимальная площадь очага свечения составляла 25,14±1,02 мм (таблица 2), что превышало площадь очага свечения при исходном ритме на 31,1%.
Таблица 2
Параметры томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки при отсутствии вагусно-сердечной синхронизации __(М±ш)_
Парам Номер среза очага свечения в синоатриальной области сердца
етры 1 2 3 4 5 6 7
Рассто
яние,
проходи мое в е ее га 5 а 0,16± 0,16 ±0,01 0,16 ±0,01 0,19 ±0,01 0,32± 0,01 0,37±0 ,01
срезе по о о й к О 5 0,01 Р2>0 Р3<0 Р4<0 Р5<0, Р6<0,0
горизонт али (ё), в мм аи н я щ и к н и н ьсе аст енс чее 2 Н Я ,05 ,001 ,001 001 01
Рассто яние ^ В ° О к 0,04 40 0,04 40 0,04 40 0,04 41 0,044 0 0,044 0
между слоями (И), в мм ±0,0 003* ±0,0 004* ±0,0 003* ±0,0 005* ±0,00 05* ±0,000 3*
Площа 1,88 2,90 4,29 8,31 16,25 25,14
дь срезов 1,29 ±0,09 ±0,08 ±0,12 ±0,38 ±0,55 ±0,92
(3) ±0,08 Р1<0 Р2<0 Р3<0 Р4<0 Р5<0, Р6<0,
в мм2 ,001 ,001 ,001 ,001 001 001
Примечание: Р - достоверность между столбцами: Р1 - между 1 и 2, Р2 - между 2 и 3, Р3
- между 3 и 4, Р4 - между 4 и 5, Р5 - между 5 и 6, Р6 - между 6 и 7
* - Р>0,05 - достоверность между
Площадь области наибольшей яркости свечения составляла 1,29±0,08 мм2 и достоверно не отличалась от таковой при исходной частоте сердечных сокращений.
При стимуляции блуждающего нерва в более поверхностных слоях возбуждение распространяется быстрее, чем в более глубоких, о чем свидетельствуют более широкие поверхностные срезы и их большая площадь [3].
При вагусно-сердечной синхронизации
При наступлении вагусно-сердечной синхронизации, обусловленной раздражением блуждающего нерва залпами из 3 электрических импульсов, у кошек частота сердечных сокращений составляла 110,2±2,2 ударов в минуту; при залпах из 5 и 7 импульсов, соответственно: 84,1±1,8 и 67,7±1,7 ударов в минуту.
Центр светящегося очага смещался при 3 импульсах в залпе на 4,99±0,05 миллиметров по диагонали от устья краниальной полой вены. При залпах из 5 и 7 импульсов, соответственно: на 68,2±0,5 и на 68,2±0,5 миллиметров по диагонали от устья краниальной полой вены.
Время между появлением очага свечения и зубцом Р на электрокардиограмме составляло 0,12±0,02 секунды при 3 импульсах в залпе; при залпах из 5 и 7 импульсов - 0,15±0,01 секунд.
Площадь очага свечения при вагусно-сердечной синхронизации, вызванной стимуляцией блуждающего нерва залпами из 3 электрических импульсов, составляла 44,82±1,48 мм , что превышало площадь очага свечения при стимуляции нерва без синхронизации на 78,3%, а при исходном ритме - на 133,8%.
Площадь области наибольшей яркости свечения была равна 2,90±0,11 мм2 и превышала аналогичную площадь при стимуляции нерва без синхронизации на 124,8%, а при исходном ритме - на 119,7% (таблица 4).
Происходило увеличение расстояний, проходимых возбуждением (свечением) в каждом срезе в горизонтальной плоскости, в то время как расстояние между срезами очага свечения достоверно не изменялось.
Максимальная площадь очага свечения при вагусно-сердечной синхронизации, вызванной стимуляцией блуждающего нерва залпами из 5 электрических импульсов, составляла 67,92±1,72 мм2, что на 51,6% превышало площадь очага свечения при вагусно-сердечной синхронизации, вызванной раздражением блуждающего нерва залпами из 3 электрических импульсов.
Площадь области наибольшей яркости свечения была равна 5,05±0,2 мм2 и превышала площадь области наибольшей яркости при вагусно-сердечной синхронизации при 3 импульсах в залпе на 74,1%.
Происходило увеличение расстояний, проходимых возбуждением (свечением) в каждом срезе в горизонтальной плоскости, в то время как расстояние между срезами очага свечения достоверно не изменялось.
Максимальная площадь очага свечения при вагусно-сердечной синхронизации, вызванной стимуляцией блуждающего нерва залпами из 7 электрических импульсов, составляла 84,49 ±3,15 мм2, что на 24,4% превышало площадь очага свечения при вагусно-сердечной синхронизации, вызванной раздражением блуждающего нерва залпами из 5 электрических импульсов.
Таблица 3
Параметры томографических срезов очага свечения в синоатриальной области сердца кошки при вагусно-сердечной синхронизации (M±m)
Номер среза Вагусно-сердечная синхронизация
3 импульса залпе 5 импульсов залпе 7 импульсов залпе
1 2 3
Площадь срезов (S) в мм
S1 область 2,90±0,11 5,05±0,20 8,06±0,60
наиболее P1<0,001 P2<0,001
интенсивного P3<0,001
свечения очага
Б2 4,20±0,15 7,41±0,26 Р1<0,001 9,89±0,62 Р2<0,001 РЭ<0,001
БЭ 5,69±0,24 10,19±0,39 Р1<0,001 1Э,91±0,92 Р2<0,001 РЭ<0,001
Б4 10,63±0,53 14,63±0,59 Р1<0,001 20,73±0,1Э Р2<0,001 РЭ<0,001
Б5 13,70±0,44 26,22±0,89 Р1<0,001 Э1,82±0,12 Р2<0,001 РЭ<0,001
Б6 29,09±0,91 47,70±1,20 Р1<0,001 60,54±0,21 Р2<0,001 РЭ<0,001
Б7 44,80±1,48 67,92±1,72 Р1<0,001 84,49±0,Э1 Р2<0,001 РЭ<0,001
Расстояние, проходимое в срезе по горизонтали (ё) в мм
ё2 0,12±0,01 0,16±0,01 Р1<0,001 0,16±0,01 Р2<0,001 РЭ>0,05
ёЭ 0,13±0,01 0,19±0,01 Р1<0,001 0,17±0,01 Р2<0,001 РЭ>0,05
ё4 0,16±0,01 0,26±0,01 Р1<0,001 0,Э6±0,02 Р2<0,001 РЭ<0,001
ё5 0,37±0,01 0,47±0,01 Р1<0,001 0,46±0,01 Р2<0,001 РЭ>0,05
ё6 0,46±0,01 0,48±0,01 Р1<0,001 0,66±0,02 Р2<0,001 РЭ<0,001
ё7 0,84±0,01 0,50±0,01 Р1<0,001 0,74±0,01 Р2<0,001 РЭ<0,001
Примечание: Р - достоверность между столбцами: Р1 - между 1 и 2, Р2 - между 3 и 1, РЭ -между 3 и 2
Площадь области наибольшей интенсивности свечения очага была равна
Л
8,06±0,60 мм и превышала площадь области наибольшего свечения при вагусно-сердечной синхронизации при 5 импульсах в залпе на 59,6%.
Происходило увеличение расстояний, проходимых возбуждением (свечением) в каждом срезе в горизонтальной плоскости, в то время как расстояние между срезами очага свечения достоверно не изменялось [4].
Выводы: Приведенные факты свидетельствуют о большой информативности метода визуализации очага инициации возбуждения в синоатриальной области сердца кошки в высокочастотном электрическом поле, позволяющего регистрировать очаг первоначального возбуждения сердца кошки по анализу его свечения непосредственно в точке возникновения, оценить динамику процесса возбуждения по динамике изменения очага свечения, а также измерить диаметры и площади томографических срезов возбуждённой ткани.
Таким образом, сердце кошки усваивает заданный стимуляцией блуждающего нерва ритм, что проявляется в виде расширенного очага свечения, который может служить маркером усвоения заданного ритма, поступающего к нему по блуждающему нерву при его залповой стимуляции
Метод позволяет получить новые сведения о механизме усвоения сердцем залпов нервных импульсов, поступающих к нему по блуждающим нервам от мозга.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Сомов, И. М. Характеристика очага возбуждения в синоатриальной области сердца кошки при вагусно-сердечной синхронизации // Кубанский научный медицинский вестник. - 2014. - № 5 (147), - С. 113 - 117.
2. Сомов, И. М. Визуализация очага первоначального возбуждения в синоатриальном узле сердца кошки // Политематический журнал КубГАУ -2015. - № 108 (04), - С. 1 - 16.
3. Сомов, И. М. в соавт. Визуализация процесса возбуждения в синоатриальной области сердца кошки при раздражении блуждающего нерва / В. М. Покровский, И. М. Сомов // Медицинский вестник Северного Кавказа. - 2015. - Т. 10. - № 1, - С. 70 - 72.
4. Сомов, И. М. Визуализация процесса возбуждения в возбудимых тканях / Н. В. Махнова, В. А. Минкин, А. Н. Арделян, И. А. Головин, Е. И. Грицаев, А. В. Коданев, Н. В. Корнилова, Ю. Ю. Перова, В. В. Попков, А. С. Саркисян, И.М. Сомов, Н. М. Шулая, Л. А. Скорикова // Материалы 5 Съезда физиологов СНГ. - Сочи, - 2016. - С. 161.
5. Сомов И.М. Исследование визуализации очага первоначального возбуждения в синоатриальном узле сердца кошки при усвоении ритма блуждающего нерва // «XIV Международный постоянно действующий конгресс «Экология и дети». Сборник материалов. 1 том. - г. Анапа, - 2017. - С. 250 - 252.
