Возникновение и распространение сердечного импульса

Клиническая

Анестезиология

Книга вторая

Дж. Эдвард Морган-мл. Мэгид С. Михаил

Перевод с английского под редакцией

академика PAMH А. А. Бунятяна,

канд. мед. наук A. M. Цейтлина

Издательство БИНОМ

Москва

Невский Диалект

Санкт-Петербург

Перевод с английского: канд. мед. наук Горелов В. Г., Добродеев А. С., канд. мед. наук Селезнев M. H., канд. мед. наук Цейтлин A. M., Шатворян Б. P.

Дж. Эдвард Морган-мл., Мэгид С. Михаил

М79 Клиническая анестезиология:книга 2-я.— Пер. с англ. — M.-СПб.: Издательство БРШОМ-Невский Диалект, 2000. 366 с., ил.

В книге рассмотрены физиологические основы проведения анестезии у пациентов с сопутствующими заболеваниями сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, нервными и психическими расстройства­ми, нарушениями водно-электролитного баланса и кислотно-основного состояния. В отдельных главах представлены методы проведения анестезиологического пособия в пред-, интра- и постоперационном пе­риодах при хирургических вмешательствах на сердце и сосудах, легких и трахее, пищеводе, головном и спинном мозге и позвоночнике, почках и других органах мочевыделительной системы. Детально освеще­ны вопросы проведения инфузионной терапии — показания, методы, виды растворов, осложнения и аль­тернативные варианты.

Для врачей-анестезиологов, реаниматологов, студентов медицинских учебных заведений.

Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть воспроизведена в любой форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографирование, магнитную запись или иные средства копирования или сохранения информации, без письменного разрешения издательства.

ISBN5-7989-0165-3 (Издательство БИНОМ) ISBN5-7940-0044-9 (Невский Диалект) ISBN0-8385-1470-7 (англ.)

Издание на русском языке: © Издательство БИНОМ, Невский Диалект, перевод, оформление, 2000.

Original edition copyright

© 1996, All Rights Reserved.

Published by arrangement with the Original Publisher,

Appleton & Lange a Simon & Schuster Company

Раздел IV

Анестезиологическое

Пособие

Физиология кровообращения л q
и анестезия

Анестезиолог должен иметь фундаментальные знания по физиологии кровообращения, которые необходимы как для понимания научных основ специальности, так и для практической работы. В этой главе обсуждаются вопросы физиологии сердца и большого круга кровообращения, а также патофизиологии сердечной недостаточности. Малый (легочный) круг кровообращения рассмат­ривается в главе 22, физиология крови и обмен ве­ществ — в главе 28.

Система кровообращения состоит из сердца и кровеносных сосудов. Она предназначена для снабжения тканей кислородом и питательными ве­ществами и удаления продуктов метаболизма. Сердце перекачивает кровь через две сосудистые системы. В малом круге кровообращения кровь обогащается кислородом и избавляется от угле­кислого газа. В большом круге — доставляет кис­лород к тканям и поглощает продукты метаболиз­ма, которые затем элиминируются через легкие, почки или печень.

Сердце

Анатомически сердце представляет собой единый орган, но функционально оно делится на правый и левый отделы, каждый из которых состоит из предсердия и желудочка. Предсердия служат как проводниками для крови, так и вспомогательны­ми насосами для заполнения желудочков. Желу­дочки выполняют роль главных насосов, перека-

чивающих кровь. Правый желудочек получает дезоксигенированную кровь из большого круга кровообращения и перекачивает ее в малый круг. Левый желудочек получает оксигенированную кровь из малого круга кровообращения и перека­чивает ее в большой круг. Четыре клапана обеспе­чивают однонаправленный поток крови через каждую камеру. Насосная функция сердца обес­печивается сложной последовательностью элект­рических и механических явлений.

Сердце состоит из специализированной попе-речнополосатой мышечной ткани, заключенной в соединительнотканный каркас. Клетки сердеч­ной мышцы — кардиомиоциты — подразделяют­ся на предсердные, желудочковые, водителей ритма и проводящей системы. Способность кардиомиоцитов к самовозбуждению и их уни­кальная организация позволяют сердцу функци­онировать как высокоэффективному насосу. Последовательные соединения между отдельны­ми кардиомиоцитами (вставочные диски), имея низкое сопротивление, обеспечивают быстрое и упорядоченное распространение электрическо­го импульса в каждой камере сердца. Волна воз­буждения распространяется от одного предсер­дия к другому и от одного желудочка к другому по проводящим путям. Связь между предсердия­ми и желудочками осуществляется не непосред­ственно, а через АВ-узел, поэтому возбуждение передается с задержкой. За счет этого происхо­дит наполнение желудочка при сокращении предсердия.

Потенциалы действия кардиомиоцитов

Мембрана кардиомиоцита проницаема для ионов К⁴, но относительно непроницаема для ионов Na'. Мембраносвязанная Ка⁺/К⁴-зависимая АТФ-аза перекачивает ионы K⁺ внутрь клетки, а ионы Na" из клетки (глава 28). Концентрация К⁴ внутри клетки выше, чем во внеклеточном про­странстве. Концентрация Na', наоборот, выше во внеклеточном пространстве, чем внутри клетки. Относительная непроницаемость мембраны для кальция поддерживает высокий градиент концен­трации кальция между внеклеточным простран­ством и цитоплазмой. Выход K⁺из клетки по гра­диенту концентрации приводит к потере суммарного положительного заряда внутри клет­ки. Анионы не сопровождают ионы К⁴, поэтому возникает электрический потенциал, причем внутренняя поверхность клеточной мембраны за­ряжается отрицательно по отношению к наруж­ной. Таким образом, мембранный потенциал по­коя формируется в условиях равновесия между двумя противоположными силами: движением K⁺ по градиенту концентрации и электрическим притяжением отрицательно заряженным внутри­клеточным пространством положительно заря­женных ионов К".

В норме мембранный потенциал покоя кардио­миоцита желудочка варьируется от -80 до -90 мВ. Если мембранный потенциал становится менее от­рицательным и достигает пороговой величины, то в кардиомиоците, как и в клетках других возбу­димых тканей (нерв, скелетная мышца), возникает потенциал действия, т. е. происходит деполяриза­ция (рис. 19-1 и табл. 19-1). Потенциал действия вызывает преходящее увеличение мембранного потенциала кардиомиоцита до +20 мВ. В отличие

от потенциала действия нейрона (гл. 14), в потен­циале действия кардиомиоцита за пиком следует фаза плато, которая длится 0,2-0,3 с. Потенциал действия скелетной мышцы и нерва обусловлен ла­винообразным открытием быстрых натриевых ка­налов мембраны, потенциал действия кардиомио­цита вызывается открытием как быстрых натриевых каналов (фаза начальной быстрой репо-ляризации), так и медленных кальциевых каналов (фаза плато). Кроме того, деполяризация сопро­вождается преходящим уменьшением проницае­мости мембраны для калия. В последующем проницаемость мембраны для калия восстанавли­вается, натриевые и кальциевые каналы закрыва­ются и мембранный потенциал возвращается к ис­ходному уровню.

После деполяризации клетки рефрактерны (невосприимчивы) к деполяризующим стимулам до наступления 4-й фазы. Эффективный рефрак-терный период равен минимальному интервалу между двумя импульсами, вызвавшими распрост­ранение возбуждения. В быстропроводящих кар-диомиоцитах эффективный рефракторный период практически равен продолжительности потенциа­ла действия. В медленнопроводящих кардиомио-цитах, напротив, эффективный рефрактерный период может превышать продолжительность по­тенциала действия.

Возникновение и распространение сердечного импульса

В норме электрические импульсы в сердце выра­батываются синусовым узлом— группой специа­лизированных клеток, расположенных в стенке правого предсердия впереди от отверстия верхней полой вены. Мембрана этих клеток характеризу­ется повышенной проницаемостью для натрия и,

ТАБЛИЦА 19-1.Потенциал действия кардиомиоцита

возможно, кальция. Медленный ток натрия при­водит к снижению потенциала покоя клеток сину­сового узла (-50— -60 мВ против -80— -90 мВ в кардиомиоцитах желудочков) и имеет три важ­ных следствия: постоянную инактивацию быст­рых натриевых каналов; потенциал действия

с порогом -40 мВ, обусловленный в первую оче­редь движением ионов через медленные кальцие­вые каналы; регулярную спонтанную деполяриза­цию. В диастолу поступление натрия в клетку приводит к тому, что мембрана клетки постепенно становится все менее отрицательной; когда дости-

Рис. 19-1. Потенциалы действия сердца. А. Характеристика потенциалов действия различных отделов сердца. Б. Клетки пейсмекера синусового узла характеризуются отчетливой спонтанной диастолической деполяризацией, в них значи­тельно слабее выражены четкие фазы потенциала действия, в отличие от клеток миокарда предсердия или желудочка. Смотрите табл. 19-1 для объяснения различных фаз потенциала действия. (С изменениями. Из: Ganong W. F. Review of Medical Physiology, 16th ed. Appleton & Lange, 1993.)

гается пороговый потенциал, то открываются кальциевые каналы, уменьшается проницаемость мембраны для калия и развивается потенциал действия. Восстановление нормальной проницае­мости для калия возвращает клетки синусового узла в состояние покоя.

Импульс, возникший в синусовом узле, в нор­мальных условиях быстро распространяется по предсердиям pi к АВ-узлу. Специализирован­ные волокна проводят возбуждение как к левому предсердию, так и к АВ-узлу. АВ-узелрасположен с правой стороны межпредсердной перегородки, впереди от отверстия венечного синуса и над пере­городочной створкой трехстворчатого клапана. В АВ-узле выделяют три отдельные области: верх­нюю, среднюю и нижнюю. Средняя область АВ-уз-ла не обладает внутренней спонтанной актив­ностью (автоматизмом), в то время как верхняя и нижняя области способны вырабатывать им­пульсы. В физиологических условиях водителем ритма является синусовый узел, потому что часто­та его спонтанной диастолической деполяризации выше, чем в верхней и нижней областях АВ-узла, где она составляет 40-60 мин"¹. Любой фактор, уменьшающий частоту деполяризации синусового узла или увеличивающий автоматизм верхней и нижней областей АВ-узла, способствует возникно­вению АВ-узлового ритма.

Импульсы из синусового узла в норме достига­ют АВ-узла через 0,04 с и покидают его через по­следующие 0,11 с. Эта задержка связана с низкой скоростью проведения возбуждения в тонких во­локнах внутри АВ-узла, что в свою очередь опре­деляется активацией медленных кальциевых ка­налов. Напротив, проведение импульса между примыкающими друг к другу клетками в предсер­диях и желудочках определяется активацией и инактивацией быстрых натриевых каналов. Во­локна, отходящие от нижней части АВ-узла, обра­зуют пучок Гиса.Эта специализированная группа волокон проходит в межжелудочковую перего­родку, а затем разделяется на левую и правую ножки, разветвляющиеся в сложную сеть волокон Пуркинье,которые деполяризуют оба желудочка. Волокна Гиса-Пуркинье разительно отличаются от ткани АВ-узла: они имеют наиболее высокую скорость проведения в сердце, что приводит к по­чти одновременной деполяризации эндокарда обоих желудочков (в норме это занимает 0,03 с). Распространение возбуждения от эндокарда к эпикарду через миокард требует еще 0,03 с. Та­ким образом, импульсу, возникающему в синусо­вом узле, в нормальных условиях необходимо ме­нее 0,2 с для деполяризации всего сердца.

Галотан, энфлюран и изофлюран угнетают авто­матизм синусового узла. С другой стороны, данные препараты оказывают лишь весьма умеренное непосредственное влияние на АВ-узел, увеличивая время проведения возбуждения и рефрактерность. Сочетание этих эффектов позволяет объяснить высокий риск возникновения AB-узловой тахикар­дии в тех случаях, когда на фоне ингаляционной ане­стезии для лечения синусовой брадикардии применя­ют холиноблокаторы: скорость водителей ритма в АВ-узле возрастает в большей степени, чем тако­вая в синусовом узле. Электрофизиологические эф­фекты ингаляционных анестетиков на волокна Пуркинье и миокард желудочков имеют сложный характер из-за участия в процессе вегетативной нервной системы. Описаны как антиаритмические, так и аритмогенные свойства анестетиков. Первые могут быть обусловлены прямым подавлением потока Ca²⁺ внутрь клетки, вторые — потенцирова­нием действия катехоламинов (гл. 7). Для возник­новения аритмогенного эффекта необходима акти­вация как Q₁-, так и (3-адренорецепторов.

Токсическая концентрация местных анестети­ков в крови сопряжена с риском развития электро­физиологических нарушений в сердце. Лидокаин способен оказывать антиаритмическое действие при низкой концентрации в крови (гл. 48). При высокой концентрации в крови местные анестети-ku подавляют проведение возбуждения в сердце, связываясь с быстрыми натриевыми каналами. Са­мые мощные местные анестетики — бупивакаин и, в меньшей степени, этидокаин и ропивакаин, по-видимому, оказывают наиболее сильное влияние на сердце, особенно на волокна Пуркинье и мио­кард желудочков. Бупивакаин связывается с инак-тивированными быстрыми натриевыми каналами (и затем медленно диссоциирует), что приводит к возникновению тяжелой синусовой брадикар­дии, остановки синусового узла, а также опасной для жизни желудочковой аритмии.

Антагонисты кальция представляют собой орга­нические химические соединения, которые блоки­руют ток кальция внутрь клетки через медленные каналы. Антагонисты кальция из группы дигидро-пиридинов (нифедипин) перекрывают канал, а вера-памил и, в меньшей степени, дилтиазем связываются с деполяризованным инактивированным каналом.

Механизм сокращения

Клетки миокарда сокращаются в результате взаи­модействия двух сократительных белков — акти­на и миозина.Эти белки фиксированы внутри клетки как во время сокращения, так и при рас-

слаблении. Сокращение клетки происходит, когда актин и миозин взаимодействуют и скользят друг относительно друга (рис. 19-2). Это взаимодей­ствие в норме предотвращается двумя регулирую­щими белками: тропонином и тропомиозином.Молекулы тропонина присоединены к молекулам актина на одинаковом расстоянии друг от друга. Тропомиозин располагается в центре актиновых структур. Увеличение концентрации внутрикле­точного кальция (приблизительно с 10~⁷ до 10~⁵ моль/л) приводит к сокращению, поскольку ионы кальция связывают тропонин. Кальций изменяет конформацию тропонина, что обеспечивает откры­тие активных участков у молекул актина, способ­ных взаимодействовать с миозиновыми мостиками. Активные участки на миозине функционируют как Mg-зависимая АТФ-аза, чья активность воз­растает при увеличении концентрации кальция внутри клетки. Мостик миозина последовательно соединяется и разъединяется с новым активным участком актина. При каждом соединении потреб­ляет ся АТФ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: