|
|
|
Заведующий лабораторией - к.б.н. Вайкшнорайте Марина Альвирасовна. Область научных интересов: электрофизиология сердца, активация и реполяризация миокарда, гемодинамика.
Сыктывкар. Тел./факс: 8(8212) 24-00-85
|
|
Научный руководитель лаборатории - д.б.н., проф. Шмаков Дмитрий Николаевич.
Заслуженный деятель науки РФ, Заслуженный работник Республики Коми, Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники.
Область научных интересов: Электрофизиология сердца, механизмы формирования кардиоэлектрического поля, кардиодинамика. Cыктывкар.
Тел./факс 8 (8212) 24-00-85, E-mail: shmakov@physiol.komisc.ru
|
 ЛАБОРАТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ СЕРДЦА
Лаборатория физиологии сердца (первоначальное название - лаборатория физиологической информативности биофизических полей) была организована в 1989 г. Основное направление исследований лаборатории - изучение механизмов формирования кардиоэлектрического поля на основе ранее открытых и описанных д.б.н. Шмаковым Д.Н. и акад. Рощевским М.П. сформировавшихся в ходе филогенетического развития у позвоночных животных разных способов охвата возбуждением миокарда.
В лаборатории работают пять докторов наук, среди них - один профессор, и 11 кандидатов наук. Общая численность лаборатории на начало 2016 г. составила 17 человек.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
– механизмы формирования и функциональное значение электрической гетерогенности миокарда;
– электрофизиологические механизмы адаптации сердца;
– электрическое ремоделирование миокарда в ходе патологических процессов в сердечно-сосудистой системе;
– механизмы возникновения и электрофизиологические предвестники аритмий сердца;
– электрофизиологические и кардиогемодинамические эффекты кардиотропных препаратов;
– физиологическая информативность электрической активности эндокардиальных, интрамуральных и эпикардиальных слоев сердца;
– хронотопография интрамурального распространения возбуждения в сердце позвоночных животных;
– механизмы формирования кардиоэлектрического поля в период деполяризации и реполяризации миокарда;
– сравнительно-физиологическое исследование кардиогемодинамики у животных с разными способами активации миокарда желудочков;
– изучение электрической активности клеток синусно-предсердной области хордовых животных.
ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Развито новое научное направление в физиологии - хронотопография интрамурального распространения возбуждения в сердце позвоночных животных. Установлены фундаментальные закономерности структурно-функциональной организации возбуждения интрамуральных слоев сердца у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Экспериментально доказано, что в процессе филогенетического развития у позвоночных животных сформировались несколько способов охвата возбуждением миокарда желудочков. У животных со вспышечным типом активации миокарда (птиц) выявлена множественность зон поздней деполяризации, расположенных не только в субэпикардиальных, но и в субэндокардиальных и интрамуральных слоях.
Доказано, что электрофизиологически информативными являются все без исключения слои сердца: эндокардиальные, интрамуральные и эпикардиальные. В результате этого в кардиоэлектрическом поле на поверхности желудочков сердца и туловища отображается биоэлектрическая активность всей толщи миокарда. Не отражающаяся на ЭКГ биоэлектрическая активность первичных очагов возбуждения в интрамуральных слоях формирует распределение потенциалов кардиоэлектрического поля на поверхности тела с положительной областью в каудальном отделе грудной клетки и отрицательной областью - в краниальном отделе. Показано, что индивидуальные различия ориентации сердца в грудной клетке у животных одного вида влияют на отображение электрической активности желудочков сердца на кардиоэлектрическом поле на поверхности тела в большей степени, чем форма торса.
Сформулирована и экспериментально доказана концепция формирования кардиоэлектрического поля на поверхности туловища животных в период реполяризации желудочков на основе апикобазальной и межжелудочковой разницы во времени окончания реполяризации. Изучена пространственно-временная организация процесса реполяризации желудочков сердца insitu у представителей разных классов позвоночных животных, у которых показана последовательность окончания реполяризации от верхушки желудочков к их основанию, соответствующая апикобазальному распределению локальных длительностей реполяризации. Впервые обнаружены трансмуральные градиенты длительности реполяризации, направленные от эпикарда к эндокарду. Активация миокарда влияет на трансмуральную последовательность окончания реполяризации, в то время как апикобазальная и межжелудочковая последовательности от нее не зависят.
Выявлены закономерности электрической и механической организации систолы желудочков сердца у птиц и млекопитающих, имеющих разные способы активации желудочкового миокарда. Установлено, что повышение уровня метаболизма в процессе эволюции сопровождалось увеличением сердечного выброса за счет ЧСС и/или ударного объема. Сформулирована концепсия о детерминирующем влиянии гемодинамики на формирование разных типов активации миокарда желудочков у позвоночных животных в процессе филогенеза.
При электростимуляции желудочков сердца развивается ремоделирование миокарда, приводящее к постепенному изменению процессов деполяризации и реполяризации, насосной функции сердца и качества жизни пациентов с имплантированными кардиостимуляционными системами. При электрической стимуляции гемодинамический ответ сердца оптимален при эктопическом возбуждении областей миокарда с наибольшей длительностью реполяризации.
Установлено, что в результате экспериментальных воздействий и патологических процессов изменяется апикобазальный градиент реполяризации, отображающийся в изменении Т волны электрокардиограммы. Охлаждение сердца и гипоксия в наибольшей степени влияют на длительность реполяризации на верхушке сердца, что обусловливает смену последовательности окончания реполяризации эпикарда и инверсии распределения потенциала на поверхности туловища. Развитие сердечной недостаточности в рамках различных экспериментальных моделей патологических процессов (токсическая кардиомиопатия, сахарный диабет, ренокардиальный синдром) сопровождается неоднородным удлинением реполяризации миокарда, наиболее выраженным на верхушке правого желудочка. Показано, что все слои миокарда зоны ишемии одинаково реагируют на коронарную окклюзию. Нет различий в увеличении времени активации и уменьшении длительности реполяризации между субэпикардиальными, интрамуральными, субэндокардиальными слоями зоны ишемии.
Определена ведущая роль симпатической системы в острых и хронических изменениях пространственно-временной организации реполяризации миокарда. Нарушение процессов реполяризации желудочков сердца кролика при экспериментальном сахарном диабете связано с симпатической нейропатией и устраняется при введении кардиоселективного β-адреноблокатора эсмолола. Автономная нейропатия у кроликов с сахарным диабетом приводит к ухудшению инотропных свойств желудочков сердца. При введении β1-адреноблокатора дополнительно нарушаются лузитропные свойства миокарда, что свидетельствует о значении сохранной симпатической иннервации в поддержании диастолической функции сердца на ранних этапах развития сахарного диабета. От состояния автономной нервной системы зависит изменение длительности реполяризации левого желудочка сердца при повышении гемодинамической нагрузки. При перегрузке интактного сердца длительность реполяризации постепенно увеличивается, а на фоне фармакологической автономной блокады - уменьшается.
Установлены закономерности электрической активности клеток синусно-предсердной области, работающих в режиме истинного и скрытого водителя ритма. Основные параметры потенциалов действия клеток синусно-предсердного узла кролика – скорость медленной диастолической деполяризации, максимальная скорость фазы быстрой деполяризации и общий период генерирования потенциалов действия в диапазоне концентрации калия от 0 до 15 мМ имели колокообразную зависимость. В генерацию фазы быстрой деполяризации клеток, работающих в режиме истинного водителя ритма, вносит вклад медленный натриевый ток, который присутствует также и у клеток, работающих в режиме скрытого водителя ритма. Этот ток нечувствителен к тетродотоксину и подавляется при снижении электрохимического градиента Na+.
ПРИКЛАДНЫЕ РАЗРАБОТКИ
- разработаны методы регистрации и анализа электрических потенциалов в интрамуральных слоях сердца в норме и при экспериментальной патологии на основе сконструированных в лаборатории множественных интрамуральных игольчатых электродов, новизна которых подтверждена авторским свидетельством и патентом;
- создана 144-канальная системаCardioMappingSystemдля синхронной регистрации потенциалов электрического поля сердца (совместно с ООО "Альтоника", г.Москва);
- предложено использование измерений интервалов активация-восстановление в качестве критерия выбора места расположения желудочкового электрода при электрической кардиостимуляции;
- предложены способы оценки глобальной дисперсии и апикобазального градиента реполяризации для прогнозирования аритмий у пациентов с острым коронарным синдромом и сахарным диабетом на основе измерений интервалов Tpeak-Tend и амплитуды Т волны электрокардиограммы.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЛАБОРАТОРИИ
- исследование молекулярных механизмов формирования электрической гетерогенности миокарда в норме и при развитии патологических процессов в сердце;
- разработка терапевтических и хирургических способов снижения риска фатальных аритмий при остром коронарном синдроме и хронических заболеваниях сердца;
- поиск электрокардиографических предикторов желудочковых и предсердных нарушений ритма сердца;
- исследование закономерностей насосной функции сердца и системной гемодинамики в зависимости от последовательности активации и окончания реполяризации.
|
