Введение

Мерцание и трепетание предсердий встречаются у 2—3% населения, и с каждым годом число больных с такими нарушениями ритма возрастает [1, 2]. Общепризнано, что мерцание и трепетание предсердий обусловлены циркулирующими волнами возбуждения — re-entry [3, 4]. Для существования re-entry нужно, чтобы длина волны, определенная как произведение скорости проведения на величину функционального рефрактерного периода (ФРП) (Виннеровская длина волны), не превышала длины замкнутого контура, по которому циркулирует волна возбуждения. Соответственно для прекращения аритмии нужно увеличить длину волны, чтобы она превысила замкнутый контур [5, 6]. Поскольку скорость проведения мы не можем увеличить (она зависит от количества и проводимости натриевых каналов и коннексинов), то для этого увеличивают ФРП. Наиболее доступный способ увеличения ФРП — увеличить длительность потенциала действия (ДПД) за счет блокирования калиевых каналов, отвечающих за восстановление потенциала покоя.

Блокаторами калиевых токов или антиаритмическими веществами III класса являются такие лекарственные препараты, как Соталол, ибутилид, дофетилид, вернакалант и отечественные препараты Нибентан и Рефралон (ниферидил, РГ-2) [6—11]. Хотя все эти лекарственные средства являются антиаритмическими препаратами III класса, эффективность их сильно различается. Так, эффективность для снятия мерцательной аритмии для Соталола равна 10%, ибутилида — 35%, дофетилида — 28%, они не эффективны при трепетании предсердий и при хронических формах нарушений ритма [6]. Несколько обособленно стоит вернаколант, он имеет высокую эффективность в первые дни возникновения мерцания предсердий, затем она резко падает, и через 7 дней его действие не отличается от эффекта плацебо. Нибентан и РЕФРАЛОН (ниферидил, РГ-2) эффективны соответственно в 76% [7] и 90% [8—11] случаев при мерцании предсердий независимо от времени возникновения, также эффективны при трепетании. Следует отметить, что трепетание, согласно теории циркулирующей волны, гораздо сложнее прекратить, так как имеется достаточно большой зазор неактивированной ткани предсердий между головой и хвостом волны возбуждения.

Показано, что и РЕФРАЛОН, и Соталол наиболее сильно подавляют быстрый компонент выходящего калиевого тока задержанного выпрямления [12, 13], но их эффективность существенно различается, что и подтверждено в рекомендациях по их применению [11].

Оба препарата не действуют на скорость проведения, поэтому в данной работе изучено влияние этих препаратов на параметры потенциала действия в области, в которой в 60—80% случаев возникают нарушения ритма (устья легочных вен) [14]. Одной из задач исследования было выяснение причины, согласно которой можно было бы объяснить столь большое различие в эффективности данных препаратов с точки зрения концепции увеличения циркулирующей длины волны.

Цель исследования — изучить действие антиаритмических препаратов III класса на миокард в области устьев легочных вен.

Материал и методы

Опыты проводили на крысах линии вистар массой 300—400 г. Животных наркотизировали раствором уретана (внутрибрюшинно, 2 г на 1 кг массы тела), содержащим гепарин (0,2 ед.), после чего вскрывали грудную клетку, быстро извлекали сердце вместе с легкими и помещали в емкость с раствором Тироде комнатной температуры следующего состава (ммоль/л): NaCl — 118; KCl — 4,7; CaCl₂ — 1,8; MgCl₂ — 1,2; NaHCO₃ — 25, NaH₂PO₄ — 1,2; глюкоза — 11. Легкие отделяли, область левого предсердия и легочных вен освобождали от фасций, жировой ткани, после чего отпрепаровывали левое предсердие вместе с ушком и участками легочных вен, исключая межпредсердную перегородку. Препарат помещали в перфузионную камеру объемом 2,5 мл. После фиксации препарата раствор Тироде постепенно нагревали до 37 °C со скоростью 1 °C в минуту. Перфузионный раствор оксигенировали газовой смесью (95% O₂ и 5% CO₂), добиваясь уровня pH раствора 7,35±0,05. Участок легочных вен (ЛВ), прилегающий к левому предсердию, разрезали и разворачивали в перфузионной камере таким образом, чтобы внешняя сторона препарата была обращена ко дну камеры, а «эндокардиальная» сторона — к экспериментатору. В экспериментах в камере ушко, предсердие и центральную вену выделяли как цельный препарат, отрезая остальные ЛВ и ответвления от центральной ЛВ. После окончательной очистки ЛВ от фасций и фиксации ЛВ препарат начинали стимулировать в области ушка с периодом стимуляции S1—S1=300 мс. Перфузию осуществляли со скоростью 18 мл/мин раствором Тироде при температуре 37 °C.

Измерения электрофизиологических параметров

Измерения проводили не ранее чем через 30 мин после нагревания раствора Тироде до 37 °C. Потенциалы действия (ПД) регистрировали при помощи стеклянных микроэлектродов, заполненных 3М раствором KCl (сопротивление электродов от 10 до 40 МОм). Сигналы усиливали при помощи усилителя KS-701 (W-P Instruments). Все сигналы записывали в цифровой форме (частота оцифровки — 5кГц) на компьютер с помощью АЦП (Е-154, L-Card). Для записи и обработки сигналов использовали программу L-Graph. ПД отводили с эндокардиальной стороны. Электрод устанавливали в устье ЛВ.

Протокол исследования

После окончания адаптации проводили запись ПД при периоде стимуляции 300 мс в течение 1 минуты. Потом увеличивали частоту стимуляции и снова записывали ПД в течение минуты. Увеличение частоты стимуляции проводили до тех пор, пока навязывался ритм (стимул—ответ) 1:1 в устье ЛВ. Периоды стимуляции составляли: 300, 200, 150, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40 и 30 мс. После определения минимально-навязываемой частоты стимуляции период стимуляции восстанавливали до 300 мс и давали в течение 30 мин следующую дозу исследуемого препарата, после чего повторяли частотный протокол.

Для Сотолола (n=5) измерения проводили при дозах 0 мг/100 мл раствора — контроль, 250 мкг/100 мл раствора — первая доза, 500 мкг/100 мл раствора — вторая доза, 1,5 мг/100 мл раствора — третья доза (что в пересчете на массу живого организма составляло 0 мг на 1 кг массы тела, 250 мкг на 1 кг массы тела, 500 мкг на 1 кг массы тела, 1,5 мг на 1 кг массы тела соответственно).

Для РЕФРАЛОНА (n=5) измерения проводили при дозах 0 мг/100 мл раствора — контроль, 10 мкг/100 мл раствора — первая доза, 20 мкг/100 мл раствора — вторая доза, 30 мкг/100 мл раствора — третья доза (что в пересчете на массу живого организма будет составляло 0 мг на 1 кг массы тела, 10 мкг на 1 кг массы тела, 20 мкг на 1 кг массы тела, 30 мкг на 1 кг массы тела соответственно).

Статистический анализ

Все величины, указанные в работе, представлены как средние значения, а их ошибки — стандартными ошибками среднего. Изменения в группе оценивали с помощью парного t-теста Стьюдента, различия между группами — при помощи t-теста Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

На рис. 1, а показан подготовленный к измерениям препарат предсердие—легочная вена и обозначены соответствующие участки миокардиальной ткани. Справа (рис. 1, б) показаны примеры потенциалов действия в норме (период стимуляции 300 мс, нормальный раствор Тироде) (синий цвет) и при действии 30 мкг/100 мл раствора РЕФРАЛОНА и 1,5 мг/100 мл раствора Соталола (выделено красным цветом). На рис. 1, б показано пунктирными линиями увеличение ДПД при 90% реполяризации под действием обоих препаратов, интервал выделен красным. Синими линиями показано, сколько таких же полных интервалов помещается в контрольном потенциале действия. Из рис. 1, б видно, что ДПД под действием Соталола увеличивается значительно больше (~33% ДПД), чем под действием РЕФРАЛОНА (~15% ДПД). На рис. 2, а показано увеличение ДПД в зависимости от концентрации Соталола и РЕФРАЛОНА при периоде стимуляции 300 мс. Как видно из графика, первая же доза РЕФРАЛОНА увеличивает ДПД до достижимого при помощи РЕФРАЛОНА максимума (с 75±1 до 85±4 мс (p<0,005), 86±2 мс (p<0,005), 85±2 мс (p<0,005)), и две оставшиеся дозы «очерчивают» плато (максимальное увеличение ДПД). В цифрах изменение ДПД представлено в таблице. Соталол, несмотря на то что его минимально действующая концентрация превосходит максимальную дозу РЕФРАЛОНА в 8 раз, не демонстрирует выход на плато, и ДПД продолжает расти с повышением концентрации Соталола (с 75±3 до 80±3 мс (p<0,01), 90±3 мс (p<0,005), 101±5 мс (p<0,005)). При третьей дозе Соталола ДПД статистически значимо и существенно превосходит ДПД под действием РЕФРАЛОНА (85±2 мс по сравнению с 101±5 мс (p<0,05). В противоположность ДПД максимальный ФРП, который и определяет длину волны возбуждения, под действием и РЕФРАЛОНА, и Соталола статистически значимо не отличался (74±5 и 72±7 мс) (рис. 2, б). Следует отметить, что, как и ДПД, ФРП увеличивался до максимального значения при введении первой дозы РЕФРАЛОНА, после чего статистически значимо не изменялся (с 44±2 до 66±4 мс (p<0,001), 68±4 мс (p<0,001), 74±5 мс (p<0,001)). Под действием Соталола ФРП увеличивался уже при второй дозе до значений, статистически значимо не отличающихся от действия РЕФРАЛОНА (66±4 и 65±4 мс), после чего также статистически значимо не отличался — выходил на плато (с 40±1 до 51±3 мс (p<0,001), 65±4 мс (p<0,001), 72±6 мс (p<0,001)). Таким образом, происходил разрыв корреляции между ДПД при периоде стимуляции 300 мс и ФРП.

Рис. 1. Фотография легочной вены и примеры отведенных потенциалов действия.

а — препарат предсердия—легочных вен крысы, подготовленный для микроэлектродных отведений; б — пример действия Соталола и РЕФРАЛОНА на потенциал действия из устьев легочных вен крысы. Синим цветом выделена контрольная запись потенциала действия, красным — под действием препаратов. Синими точками отмечена контрольная длительность потенциала действия в примере с Соталолом. Красным отрезком внизу отмечена разница в изменении длительности потенциала действия в результате воздействия препаратов. Синими отрезками показано соотношение увеличения длительности потенциала действия к контрольному значению.

Рис. 2. Дозозависимые изменения параметров потенциала действия.

а — дозозависимое изменение длительности потенциала действия под действием Соталола (светлые точки) и РЕФРАЛОНА (темные точки) при периоде стимуляции 300 мс. Звездочками обозначены статистически значимые различия между двумя препаратами при одной и той же дозе; б — дозозависимое изменение функционального рефрактерного периода под действием Соталола (светлые точки) и РЕФРАЛОНА (темные точки). Звездочками обозначены статистически значимые различия между двумя препаратами при одной и той же дозе; в — дозозависимое изменение длительности потенциала под действием Соталола (светлые точки) и РЕФРАЛОНА (темные точки) при периоде стимуляции равном функциональному рефрактерному периоду. Звездочками обозначены статистически значимые различия между двумя препаратами при одной и той же дозе: * — p<0,05; ** — p<0,01.

Дозозависимые изменения характеристик потенциала действия при периоде стимуляции 300 мс

Примечание. ПП — потенциал покоя; АПД — амплитуда потенциала действия; ДПД 90% — длительность потенциала действия при 90% реполяризации; угол наклона — угол наклона кривой зависимости длительности потенциала действия от времени отдыха; * — статистически значимые различия между контролем и действием препарата, p<0,05; ** — статистически значимые различия между контролем и действием препарата, p<0,01.

Хотя ФРП под действием и РЕФРАЛОНА, и Соталола показывал признаки выхода на плато, ДПД под действием Соталола продолжала статистически значимо увеличиваться (рис. 2, в). В то же время ДПД при стимуляции препарата с периодом, равным ФРП после первой дозы РЕФРАЛОНА, статистически значимо не изменялась. На рис. 3 показана разница между ДПД и ФРП. Видно, что при действии РЕФРАЛОНА длительность ФРП приближается к ДПД (с 31±1 до 26±3 мс, 20±4 мс (p<0,05)), 12±5 мс (p<0,01), в то же время у Соталола такой эффект не наблюдался (с 35±3 до 29±5 мс, 25±6 мс, 29±7 мс).

Рис. 3. Дозозависмая разница между длительностью потенциала действия и функциональным рефрактерным периодом.

Звездочками обозначена статистически значимая разница между контролем и действием препарата: * — p<0,05, ** — p<0,01; двойной слэш —статистически значимые различия между РЕФРАЛОНОМ и Соталолом, p<0,05.

Следует отметить, что значение потенциала покоя и под действием Соталола, и при действии РЕФРАЛОНА статистически значимо не изменялось (~(–)82 мВ) (см. таблицу). Амплитуда ПД несколько уменьшалась при обоих воздействиях, хотя данные изменения были статистически незначимые (см. таблицу) и, скорее всего, связаны с длительным (2 часа) удержанием электрода внутри клетки. В последнем столбце таблицы показано изменение угла наклона кривой восстановления ДПД (зависимость ДПД от времени отдыха ткани). В некоторых работах отмечено, что данный показатель может определять вероятность чередования коротких и длинных ПД при высоких частотах возбуждения ПД, и в итоге влиять на длину волны возбуждения. Несмотря на некоторые различия угла при малых дозах препаратов, при максимальных исследуемых концентрациях РЕФРАЛОНА (с 45±6 мс до 33±4, 33±4, 27±7 градусов) и Соталола (с 38±2 до 47±3, 37±6, 31±7 градусов) статистически значимых различий не было.

Обсуждение

Как описано во введении, ФРП является основным параметром, на который можно эффективно влиять для того, чтобы увеличить длину волны возбуждения и тем самым прекратить циркуляцию волны возбуждения. Однако ФРП является интегральным показателем. Использование антиаритмических препаратов III класса приводит к увеличению ДПД [6]. Увеличение ДПД поддерживает деполяризацию потенциала покоя, из-за чего потенциалчувствительные натриевые токи, обусловливающие фронт в нормальном миокарде предсердий, остаются инактивированными, и ПД не развивается. Таким образом, увеличение ДПД приводит к увеличению ФРП. В наших экспериментах (см. рис. 2, а, б) показано, что ДПД под действием Соталола статистически значимо больше, чем под действием РЕФРАЛОНА, а ФРП статистически значимо не отличался.

Из этого можно сделать предположение, что ФРП зависит от ДПД не прямо пропорционально, а имеет какую-то более сложную зависимость, а сам ФРП не является достаточным показателем, чтобы судить об эффективности препаратов. В то же время эффективность антиаритмических препаратов при мерцании и трепетании предсердий также не прямо пропорциональна ФРП, иначе невозможно объяснить, как два препарата, имеющие примерно равные показатели по влиянию на ФРП, имеют столь различную эффективность при мерцании и трепетании предсердий. Об этом же говорят и данные, полученные на ЛВ: ФРП от ушка к предсердию и дальше по ЛВ растет.

Таким образом, с одной стороны, получается, что область, в которой возникает от 60 до 80% предсердных аритмий, имеет наибольший ФРП в наджелудочковой части сердца [15, 16]. С другой стороны, мы видим, что Соталол примерно пропорционально увеличивает и ДПД, и ФРП, в то время как РЕФРАЛОН сближает эти показатели (см. рис. 3), что может говорить о том, что РЕФРАЛОН, в первую очередь, уменьшает окно уязвимости — интервал времени, когда ПД еще не реполяризовался до конца, но при этом уже можно вновь вызвать следующий ПД, а Соталол его сдвигает.

Вывод

При одинаковом увеличении функционального рефрактерного периода важную роль играет сокращение времени окна уязвимости и в меньшей степени его сдвиг, чем, по всей видимости, и может быть объяснена разница в эффективности действия РЕФРАЛОНА и Соталола.

Работа выполнена в рамках НИОКТР-121031300188-6.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.