Организованная структура фибрилляции желудочков собаки при перфузии сердца в длительном эксперименте

Цель исследования — выявление организованной активности фибрилляции желудочков (ФЖ) собаки и определение ее количественных параметров при перфузии сердца в длительном эксперименте.

Материалы и методы. Выполнено четыре эксперимента на изолированном сердце собаки, перфузируемом кровью поддерживающей собаки. Регистрировали электрограмму желудочков в течение перфузии сердца при ФЖ. Проводили спектральный анализ электрограммы методом быстрого преобразования Фурье в диапазоне 0,5–15,0 Гц. Определяли частоту, спектральную мощность (амплитуду) и удельный вес (%) осцилляций 1-, 2- и 3-й по спектральной мощности частот ФЖ (частота — мода; амплитуда, удельный вес — M±SEM; n=120).

Результаты. В условиях перфузии ФЖ сердца собаки характеризуется организованной активностью, о чем свидетельствует доминантная структура частот осцилляций. Осцилляции частотой 9–10 Гц, занимающие 1/10 диапазона 0,5–15 Гц, содержат 42–44% спектральной мощности и доминируют в структуре частот осцилляций. Стабильность организованной структуры по частоте и спектральной мощности доминирующих осцилляций свидетельствует о том, что в условиях перфузии ФЖ не вызывает нарушений организованной активности.

Заключение. Эксперимент на изолированном искусственно перфузируемом сердце позволил выявить закономерности ФЖ, которые невозможно раскрыть на сердце in situ в условиях, осложняющих анализ нервных факторов и ишемии при ФЖ. По резуль­татам работы получен патент, который можно использовать для диагностики ФЖ в имплантируемых дефибрилляторах.

1. Гурвич Н.Л. Основные принципы дефибрилляции сердца. М: Медицина; 1975.
2. Ellenbogen K.A., Kay G.N., Wilkoff B.L. Clinical cardiac pacing and defibrillation. W.B. Saunders Company; 2000.Hayashi M., Shimizu W., Albert C.M. The spectrum of epidemiology underlying sudden cardiac death. Circ Res 2015; 116(12): 1887–1906, https://doi.org/10.1161/circresaha.116.304521.
3. Востриков В.А., Кузовлев А.Н. Общедоступная дефибрилляция при внезапной остановке сердца (краткий обзор). Общая реаниматология 2018; 14(1): 58–67.
4. Narayan S.M., Wang P.J., Daubert J.P. New concepts in sudden cardiac arrest to address an intractable epidemic: JACC state-of-the-art review. J Am Coll Cardiol 2019; 73(1): 70–88, https://doi.org/10.1016/j.jacc.2018.09.083.
5. Jalife J. Mathematical approaches to cardiac arrhythmias. Ann N Y Acad Sci 1990; 591: 1–416.
6. Karma A. Physics of cardiac arrhythmogenesis. Annu Rev Condens Matter Phys 2013; 4: 313–337, https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-020911-125112.
7. Pandit S.V., Jalife J. Rotors and the dynamics of cardiac fibrillation. Circ Res 2013; 112(5): 849–862, https://doi.org/10.1161/circresaha.111.300158.
8. Qu Z., Weiss J.N. Mechanisms of ventricular arrhythmias: from molecular fluctuations to electrical turbulence. Annu Rev Physiol 2015; 77: 29–55, https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-021014-071622.
9. Huizar J.F., Warren M.D., Shvedko A.G., Kalifa J., Moreno J., Mironov S., Jalife J., Zaitsev A.V. Three distinct phases of VF during global ischemia in the isolated blood-perfused pig heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2007; 293(3): H1617–H1628, https://doi.org/10.1152/ajpheart.00130.2007.
10. Kong W., Ideker R.E., Fast V.G. Intramural optical mapping of Vm and Cai2+ during long-duration ventricular fibrillation in canine hearts. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2012; 302(6): H1294–H1305, https://doi.org/10.1152/ajpheart.00426.2011.
11. Huang J., Dosdall D.J., Cheng K.A., Li L., Rogers J.M., Ideker R.E. The importance of Purkinje activation in long duration ventricular fibrillation. J Am Heart Assoc 2014; 3(1): e000495, https://doi.org/10.1161/jaha.113.000495.
12. Guryanov M.I. Dominant and non-dominant structure of ventricular fibrillation in canine heart. Bull Exp Biol Med 2016; 160(3): 291–294, https://doi.org/10.1007/s10517-016-3153-4.
13. Гурьянов М.И. Организованная структура фиб­рилляции желудочков сердца собаки. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова 2016; 102(3): 297–306.
14. Guryanov M.I. Organized frequency structure of electrocardiogram during long-duration ventricular fibrillation under experimental conditions. Sovremennye tehnologii v medicine 2016; 8(3): 37–48, https://doi.org/10.17691/stm2016.8.3.04.
15. Zaitsev A.V., Guha P.K., Sarmast F., Kolli A., Berenfeld O., Pertsov A.M., de Groot J.R., Coronel R., Jalife J. Wavebreak formation during ventricular fibrillation in the isolated, regionally ischemic pig heart. Circ Res 2003; 92(5): 546–553, https://doi.org/10.1161/01.res.0000061917.23107.f7.
16. Koller M.L., Riccio M.L., Gilmour R.F. Jr. Dynamic restitution of action potential duration during electrical alternans and ventricular fibrillation. Am J Physiol
17. 1998; 275(5): H1635–H1642, https://doi.org/10.1152/ajpheart.1998.275.5.h1635.
18. Wilkoff B.L., Williamson B.D., Stern R.S., Moore S.L., Lu F., Lee S.W., Birgersdotter-Green U.M., Wathen M.S., Van Gelder I.C., Heubner B.M., Brown M.L., Holloman K.K.; PREPARE Study Investigators. Strategic programming of detection and therapy parameters in implantable cardioverter-defibrillators reduces shocks in primary prevention patients: results from the PREPARE (Primary Prevention Parameters Evaluation) study. J Am Coll Cardiol 2008; 52(7): 541–550, https://doi.org/10.1016/j.jacc.2008.05.011.
19. Olde Nordkamp L.R.A., Postema P.G., Knops R.E., van Dijk N., Limpens J., Wilde A.A., de Groot J.R. Implantable cardioverter-defibrillator harm in young patients with inherited arrhythmia syndromes: a systematic review and meta-analysis of inappropriate shocks and complications. Heart Rhythm 2016; 13(2): 443–454, https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2015.09.010.
20. Thøgersen M.A., Larsen J.M., Johansen J.B., Abedin M., Swerdlow C.D. Failure to treat life-threatening ventricular tachyarrhythmias in contemporary implantable cardioverter-defibrillators: implications for strategic programming. Circ Arrhythm Electrophysiol 2017; 10(9): e005305, https://doi.org/10.1161/circep.117.005305.
21. Watanabe E., Okajima K., Shimane A., Ozawa T., Manaka T., Morishima I., Asai T., Takagi M., Honda T., Kasai A., Fujii E., Yamashiro K., Kohno R., Abe H., Noda T., Kurita T., Watanabe S., Ohmori H., Nitta T., Aizawa Y., Kiyono K., Okumura K. Inappropriate implantable cardioverter defibrillator shocks — incidence, effect, and implications for driver licensing. J Interv Card Electrophysiol 2017; 49(3): 271–280, https://doi.org/10.1007/s10840-017-0272-4.
22. Gebhard M.-M., Bretschneider H.J., Schnabel P.A. Cardioplegia principles and problems. In: Physiology and pathophysiology of the heart. Springer Science+Business Media; 1989; p. 655–668.
23. Langendorff O. Untersuchungen am überlebenden Säugethierherzen. Pflügers Arch 1895; 61: 291–332, https://doi.org/10.1007/BF01812150.
24. Janse M.J. The effect of changes in heart rate on the refractory period of the heart. PhD Thesis. Amsterdam: Mondeel-Offsetdrukkerij; 1971.
25. The R Project for Statistical Computing. URL: https://www.r-project.org/.
26. Хромов-Борисов Н.Н. Биостатистические программы свободного доступа. Травматология и ортопедия России 2015; 4(78): 154–159.
27. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М: Физматлит; 2006.
28. Stanley W.C., Recchia F.A., Lopaschuk G.D. Myocardial substrate metabolism in the normal and failing heart. Physiol Rev 2005; 85(3): 1093–1129, https://doi.org/10.1152/physrev.00006.2004.
29. Иванов Г.Г., Востриков В.А. Фибрилляция желудочков и желудочковые тахикардии — базовые положения и диагностические критерии. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина 2007; 4: 44–54.
30. Noujaim S.F., Berenfeld O., Kalifa J., Cerrone M., Nanthakumar K., Atienza F., Moreno J., Mironov S., Jalife J. Universal scaling law of electrical turbulence in the mammalian heart. Proc Natl Acad Sci U S A 2007; 104(52): 20985–20989, https://doi.org/10.1073/pnas.0709758104.
31. Venable P.W., Taylor T.G., Shibayama J., Warren M., Zaitsev A.V. Complex structure of electrophysiological gradients emerging during long-duration ventricular fibrillation in the canine heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2010; 299(5): H1405–H1418, https://doi.org/10.1152/ajpheart.00419.2010.
32. Barr R.C. The electrocardiogram and its relationship to excitation of the heart. In: Physiology and pathophysiology of the heart. Springer Science+Business Media; 1989; p. 175–193.
33. Гурьянов М.И. Способ диагностики фибрилляции желудочков сердца. Патент РФ 2704783. 2019.

Guryanov M.I., Pusev R.S., Guryanova N.M., Kharitonova E.A., Yablonsky P.K. Organized Structure of Ventricular Fibrillation during Prolonged Heart Perfusion in Dogs. Sovremennye tehnologii v medicine 2020; 12(3): 26, https://doi.org/10.17691/stm2020.12.3.03