Ключевые слова: реперфузионные аритмии, реперфузионное повреждение миокарда, тромболитическая терапия, свободные радикалы
Раннее восстановление коронарного кровотока в инфарктозависимой артерии при остром инфаркте миокарда (ОИМ) способствует ограничению зоны некроза миокарда, предупреждению дилатации полости левого желудочка, снижению частоты возникновения опасных для жизни аритмий и риска смерти [1, 4, 5, 23]. Полное или частичное восстановление кровотока в ишемизированной зоне миокарда происходит спонтанно либо искусственным путем [2, 3, 7, 13]. Спонтанная реперфузия возникает вследствие лизиса либо реканализации тромба, прекращения спазма венечной артерии, усиления коллатерального кровотока в участке ишемии. Искусственная реперфузия достигается с помощью внутрикоронарного или внутривенного введения тромболитических агентов, а также хирургических методов – чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики (ЧТКА), аортокоронарного шунтирования и др. [5, 25, 39, 49]. Однако в многочисленных исследованиях установлено, что при возобновлении кровотока в окклюзированной артерии возникают процессы, объединенные в термин “реперфузионное повреждение миокарда”, которые неблагоприятно влияют на восстановление функции ишемизированного миокарда [1, 3, 9, 43].
Реперфузионное повреждение миокарда проявляется в виде:
РА, как правило, возникают сразу после восстановления проходимости сосуда как следствие острых клеточных, метаболических и локальных электрофизиологических изменений в миокарде [2, 3, 42, 51].
В основе реперфузионного повреждения миокарда, а следовательно, и РА лежат следующие дополняющие друг друга и взаимосвязанные механизмы [1, 8, 10, 15]:
В организме существуют два пути утилизации кислорода [1, 9, 10]. Первый – оксидазный, связанный с преобразованием кислорода в воду цитохромоксидазой митохондрий путем тетравалентной редукции без образования промежуточных метаболитов. В нормальных условиях он сопряжен с синтезом АТФ и является основным источником энергии. Второй путь – оксигеназный, при котором кислород подвергается одновалент ной редукции с образованием активных форм: перекиси водорода (H2O2), аниона супероксида (O2–) и гидроксильного радикала (ОН–) [15, 20, 36].
H2O2 обладает токсичным действием, катализируя окисление сульфгидрильных и метильных групп белков. Однако, основной повреждающий эффект этого соединения обусловлен тем, что при разложении его в реакции с металлами, обладающими переменной валентностью, образуется гидроксильный радикал (ОН–), сильный окислитель, запускающий процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в биомембранах КМЦ [2, 5, 8, 15]. При действии H2O2 возможной причиной возникновения брадиаритмий и последующей остановки сердца являются не повреждение сократительного миокарда и асистолия, а повреждение клеток синусно-предсердного узла и депрессия генерации в нем импульсов, то есть нарушение функции автоматизма [15].
Свободные радикалы (супероксидный анион O2– и гидроксильный радикал ОН–) – молекулы с высокой реакционной способностью, содержащие непарный электрон, наличие которого обусловливает выраженную способность вызывать неспецифическое повреждение почти всех компонентов клетки. Особенно подвержены такому повреждению полиненасыщенные жирные кислоты, что способствует активации ПОЛ, значительно изменяющему свойства мембран [10, 11, 15, 19].
Свободные радикалы кислорода образуются как внутри КМЦ – в саркоплазматическом ретикулуме и в митохондриях, так и в эндотелии сосудов и полиморфноядерных лейкоцитах [8, 9, 15]. Их продукция значительно возрастает при ишемии и реперфузии. Цитотоксическое действие свободных радикалов кислорода обусловлено, в первую очередь, их способностью активировать ПОЛ клеточных и субклеточных мембран, а также окислять аминокислоты, сульфгидрильные (SH–) и другие группы в составе белков, приводя к их денатурации и инактивации ферментов [2, 8, 9, 20]. По данным электрофизиологических исследований при повышении уровня свободных радикалов возникают аритмогенные изменения характеристик потенциала действия, нарушения различных фаз деполяризации и увеличение автоматизма, которое проявляется в виде нарушений ритма [11, 14, 15, 41]. При повреждении сарколеммы КМЦ нарушается ее проницаемость с угнетением действия Nа+/К+ насоса и повышением активности Nа+/Са2+ обменного механизма, что в сочетании со снижением активности мембранных АТФаз влечет за собой повышенное накопление в цитоплазме Са2+ [18, 20, 22]. Этому во многом способствует и нарушение обратного транспорта Са2+ через поврежденную ПОЛ мембрану саркоплазматического ретикулума. Цитотоксическим действием обладают и гидролазы, высвобождающиеся из лизосом клеток-мишеней при поражении их мембраны [9, 11, 19]. Повреждающее действие свободных радикалов и гидролаз касается не только клеток сократительного миокарда, но и эндотелия сосудов, где сходные процессы приводят к повышению проницаемости и возникновению отека [8, 31, 43].
Важную роль в возникновении реперфузионного повреждения миокарда играют активированные полиморфноядерные лейкоциты, способные продуцировать большое количество супероксидных анионов и являющиеся источником протеиназ, в частности эластазы, коллагеназы и липооксигеназы, которые секретируются во внеклеточную среду при дегрануляции и оказывают мощное альтеративное действие на клеточные мембраны [1, 8, 9, 29, 48]. Они способствуют также высвобождению биологически активных веществ (тромбоксана, лейкотриенов, активизирующего тромбоцитарного фактора), которые участвуют в локальной реакции воспаления [15, 31]. Кроме того, значение нейтрофильных гранулоцитов в патогенезе реперфузионного повреждения миокарда обусловлено их способностью закупоривать капилляры в зоне ишемии/реперфузии с возникновением феномена “no reflow” [21, 24, 33].
Не менее значимым механизмом реперфузионного повреждения миокарда является ранняя перегрузка клеток кальцием [18, 20, 22, 46]. Содержание кальция в цитоплазме КМЦ увеличивается еще в период ишемии вследствие нарушения функции К+/Nа+-Са2+ насосов и Na+/Са2+ обменного механизма в условиях дефицита АТФ. Сразу же после реперфузии происходит ресинтез АТФ, что обеспечивает возможность возобновления обратного захвата Са2+ саркоплазматическим ретикулумом и его “перекачивание” во внеклеточную среду. Поскольку к этому времени концентрация Са2+ в цитоплазме КМЦ значительно повышена, амплитуда кальциевых токов резко увеличивается, что создает условия для возникновения РА [1, 9, 14, 51].
При ишемии/реперфузии вследствие избытка свободных радикалов кислорода возникает повреждение сосудов микроциркуляторного русла в различных органах, в том числе в сердце, с формированием феномена “no reflow” [11, 24, 33]. Во время восстановления кровотока снижение коронарной перфузии обусловливает возникновение аритмий и постишемическое нарушение сократительной функции миокарда (myocardial stunning) [12, 17, 44]. Это подтверждается тем, что при использовании скавенджеров свободных радикалов и вазодилататоров (нитропруссида натрия, дипиридамола) [15, 23] перфузионное давление в венечных артериях не повышается, наблюдают быстрое восстановление потенциала действия, что способствует восстановлению сократительной способности миокарда и уменьшению частоты возникновения аритмий [11, 14, 42].
Предполагают, что на начальном этапе восстановления кровотока действует дополнительный (механический) фактор повреждения мембран КМЦ в связи с их перерастяжением и разрывами [8, 9, 19, 22]. Появление этого феномена обусловлено в основном четырьмя взаимосвязанными процессами: 1) гиперосмией КМЦ вследствие накопления в них натрия, кальция, мелкодисперсных органических соединений; 2) их гипергидратацией; 3) повышением проницаемости мембран КМЦ для ионов и органических гидрофильных соединений; 4) снижением механической прочности мембран. Два последних процесса являются следствием повреждения клеточных мембран при интенсификации процесса ПОЛ, гидролиза фосфолипидов и внедрения в липидную фазу мембран соединений, оказывающих детергентное действие [8, 10, 31].
Указанные изменения наряду с ишемией и некрозом КМЦ при ОИМ обусловливают формирование аритмогенного субстрата, который является зоной электрической нестабильности и характеризуется нарушением физиологических соотношений между скоростью проведения импульса и длительностью рефрактерного периода в соседствующих группах КМЦ. Это обусловливает локальные нарушения проводимости, рефрактерности и автоматизма, что приводит у формированию электрической негомогенности миокарда желудочков [3, 4, 14, 42].
Течение ОИМ сопровождается значительной активацией симпатоадреналовой системы и выбросом катехоламинов, участвующих в процессах ишемии/реперфузии. Они способствуют дестабилизации липидного обмена в КМЦ, активируя процессы ПОЛ, нарушению регуляции тонуса сосудов, изменяя микроциркуляцию миокарда и участвуя тем самым, в возникновении феномена “no reflow”. Кроме того, катехоламины непосредственно влияют на электрофизиологические параметры миокарда, активизируя эктопический автоматизм и триггерный механизм инициирования желудочковых аритмий, а также, способствуют формированию петли “re-entry” и запуску ЖТ и ФЖ [3, 4, 10, 42]. Это обосновывает необходимость применения блокаторов адренергических структур для предупреждения реперфузионных осложнений [3, 42].
Установлена связь между скоростью реперфузии, продолжительностью предшествовавшей ишемии и возникновением РА [3, 26, 37, 47]. При внезапном восстановлении кровотока происходят реоксигенация и вымывание токсичных метаболитов; ткани становятся гетерогенными и электрически нестабильными, что, в свою очередь, способствует возникновению аритмий [3, 14, 24, 32]. Продолжительность ишемии влияет на выраженность метаболического повреждения в реперфузионный период: чем длительнее период ишемии миокарда, тем более выражено ишемическое/реперфузионное повреждение и выше частота возникновения РА [9, 25, 39].
Выявлена связь между развитием РА и степенью обратимости ишемии: в некротизированных клетках РА не возникают [25, 43, 44]. Это предположение объясняет тот факт, что для возникновения некоторых РА необходима энергия (в виде АТФ). Пик возникновения РА наблюдают в период между 5-й и 20-й минутами после восстановления кровотока, а снижение частоты их появления прямо пропорционально истощению запасов АТФ [8, 43].
Данные экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о возможности предупреждения реперфузионного повреждения КМЦ при использовании лекарственных препаратов, обладающих мембранопротекторными свойствами (триметазидин, магния сульфат, кверцетин), что способствует ограничению зоны некроза, предупреждению дилатации полости левого желудочка, повышению электрической стабильности миокарда и, следовательно, уменьшению частоты возникновения РА [1, 2, 9, 38].
Некоторые авторы отметили кардиопротекторное действие ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) [34, 40, 45]. Ангиотензин ІІ является одним из медиаторов реперфузионного повреждения и РА, он способствует укорочению рефрактерного периода и увеличению частоты сокращений сердца [30, 50]. Вазоконстрикторный эффект ангиотензина ІІ создает дефицит кислорода, что обусловливает ишемию миокарда, которая является мощным аритмогенным фактором. Установлено, что ангиотензин ІІ не только усиливает поток Са2+ через L-тип кальциевых каналов, но и способствует его выходу из внутриклеточных депо посредством рецепторов ангиотензина ІІ 1-го типа, а также высвобождению катехоламинов, что приводит к перегрузке Са2+ [18, 20]. Положительные эффекты ингибиторов АПФ реализуются посредством блокирования продукции ангиотензина ІІ и увеличения содержания брадикинина, что стимулирует выработку простагландинов и оксида азота (NO) [34, 40]. К тому же ингибиторы АПФ предупреждают вазоспазм и повышение агрегации тромбоцитов, а также являются донатором сульфгидрильных групп, связывающих свободные радикалы [50]. В последнее время изучается роль NO при ишемическом/реперфузионном повреждении миокарда, однако механизмы его протекторного действия на миокард не установлены. Предполагают, что основные кардиозащитные эффекты NO реализуются путем устранения перегрузки КМЦ кальцием, снижения сократимости миокарда и потребления им кислорода, антагонизма бета-адренергической стимуляции, антиоксидантного действия, открытия К+-АТФ каналов, устранения феномена “no-reflow” и лейкоцитарной инфильтрации, уменьшения высвобождения цитокинов [16, 44, 52].
Хотя Са2+ является основным патологическим звеном возникновения реперфузионного повреждения и РА, использование блокаторов кальциевых каналов ограничено [3, 43, 51]. Доказана эффективность таких препаратов, как магния сульфат, аденозин, дипиридамол, основной механизм действия которых реализуется путем модулирования трансмембранного потока ионов Са2+ и устранения перегрузки им КМЦ [23, 38, 46]
Таким образом, возникновение РА при реперфузионном повреждении миокарда имеет глубокую биохимическую и нейрогуморальную основу. Изучение тонких электрофизиологических, метаболических механизмов возникновения РА необходимо как для оптимизации сроков и способа восстановления коронарного кровотока, предупреждения развития жизнеопасных аритмий, так и для воздействия на ключевые патогенетические звенья реперфузионного повреждения миокарда.
Необходима разработка новых подходов к проведению системного и внутрикоронарного тромболизиса, а также хирургической реваскуляризации, что позволит существенно уменьшить опасность реперфузионных повреждений миокарда.
Литература
Reperfusion arrhythmias: formation mechanisms
V.A. Bobrov, M.N. Dolzhenko, N.V. Dovhanych, T.A. Kremenetskaya
Appearance of reperfusion arrhythmias (RA) after coronary artery opening in ischemic myocardial zone is still an important problem due to possibility of development of life-threatening arrhythmias and sudden death. Available data on etiology, pathogenesis and mechanisms of RA as a part of reperfusion injury, dependence of RA on previous ischemia, size of myocardial necrosis, speed of restoration of infarct-related coronary artery patency and how RA influence postinfarction ischemia are summarized in this article.