Растяжимость миокарда при гипоксии
Растяжимость миокарда при гипоксии уменьшается, несмотря на то что сократительная функция уменьшается, а объем левого желудочка увеличивается. Последнее обусловлено не увеличением растяжимости, а пассивным растяжением его в результате повышения конечного диастолического давления и развитием дилата-ции. Снижение растяжимости миокарда в начале гипоксии связано с увеличением времени взаимодействия между актином и миозином и обратимо, однако гипоксия при вдыхании газовых смесей без кислорода более минуты приводит к развитию необратимой контрактуры сердца (R. Jacob и соавт., 1975). Снижение активного контрактильного диастолического тонуса не является причиной увеличения объема левого желудочка при острой сердечной недостаточности, «спортивном сердце» или гипертрофии. Расширение сердца в основном возникает при пассивном его растяжении в результате повышения диастолического давления. Гипоксия, напротив, ведет к увеличению крутизны кривой давление — объем и снижению растяжимости желудочка (R. Jacob и соавт., 1975). Возникающее под влиянием гипоксии увеличение жесткости миокарда может играть роль компенсаторного механизма, ограничивающего растяжение сердца.
Для анализа влияния гипоксии на сократительную функцию миокарда используются эксперименты на изолированной сосочко-вой мышце либо межжелудочковой перегородке. На основании таких экспериментов можно выделить 3 фазы изменения сократительной функции мышцы сердца. В первую фазу угнетается активная сократительная функция мышцы — резко снижается максимальное развиваемое мышцей напряжение. Это, вероятно, обусловлено дефицитом энергии (АТФ, КФ) и ограничением доступности Са2+ для регулирующих сократительный акт белков и в результате его связывания при накоплении в цитозоле неорганического фосфора, Н+ и др. Эта фаза рассматривается как частичное разобщение возбуждения и сокращения (W. Nayler и соавт., 1979).
В течение второй фазы продолжает снижаться активная сократительная функция миокарда, т. е. развиваемое им пиковое напряжение, но одновременно начинает возрастать напряжение покоя. Эта фаза, вероятно, обусловлена уменьшением доступности энергии для внутриклеточных процессов и перераспределением внутриклеточного Са2+ в результате ограничения захвата и связывания его, в частности саркоплазматическим ретикулумом (Е. Barnet и соавт., 1977; W. Nayler и соавт., 1979). Тотальное увеличение внутриклеточной концентрации Са2+ необязательно.
В течение третьей фазы активное напряжение значительно снижено, но быстро нарастает напряжение покоя. Для этой фазы характерно повреждение мембран, увеличение входа Са2+ и его внутриклеточной концентрации (W. Nayler и соавт., 1979). Это фаза развития гипоксической контрактуры сердца. Патогенез нарушения сократительной функции миокарда и конкретная роль кальция, его источники, динамика и механизмы перераспределения внутри клетки остаются предметом изучения и дискуссий (Д. О. Левицкий, 1980; A. Grey и соавт., 1977; W. Nayler и соавт., 1979; P. Pool-Wilson и соавт., 1981, и др.).
Развитие кальциевого парадокса, вероятно, вызвано пассивным входом Са2+ по градиенту концентрации. Кислородный парадокс, возможно, обусловлен быстрой реоксигенацией электронной цепи, что запускает неконтролируемый захват Са2+ митохондриями из цитоплазмы. Это также пассивный процесс, который не угнетается гипотермией или ингибиторами синтеза АТФ, но может быть предупрежден веществами, блокирующими реоксигенацию цепи транспорта электронов (D. Hearse и соавт., 1978). Реоксигенация миокарда приводит к связыванию Н+ в митохондриях, и Са2+ немедленно накапливается в митохондриях в обмен на Н+. Некоторые исследователи полагают, что внутриклеточный ацидоз защищает мышцу сердца от перегрузки Са2+ (W. Nayler, E. Fassold, 1977; Е. G. Lakatta и соавт., 1979).
При гипоксии условия для развития контрактуры миокарда создаются благодаря меньшей степени ацидоза по сравнению с ишемией. Кальциевый парадокс развивается в течение 3 мин перфузии бескальциевым раствором, при реперфузии раствором, содержащим Са2+. Кислородный парадокс развивается при реперфузии оксигенизированной кровью после 45 мин гипоксии. При ишемии контрактура развивается через 2 ч после реперфузии (D. Hearse и соавт., 1978; см. также 8.1.7.5). При реоксигенации немедленно возрастает поступление Са2+ в клетку (P. Pool-Wilson, J981). Это ведет к массивным повреждениям миокардиоцитов, разрывам мио-фибрилл и сарколеммы, набуханию клеток, разрывам и разрушению митохондрий, накоплению кальциево-липидных частиц и развитию контрактуры. Вероятно, основные патогенетические механизмы кальциевого и кислородного парадокса, контрактуры и повреждения миокарда при ишемии идентичны и основаны на накоплении Са2+ в кардиомиоцитах (Ф. 3. Меерсон, 1978; D. Hearse и соавт., 1978).