Оценка влияния механического растяжения правого предсердия на работу изолированного сердца крысы методом мультиэлектродного картирования

Цель исследования — методом мультиэлектродного картирования гибкими матрицами оценить влияние механического растяжения правого предсердия изолированного сердца крысы на частоту и вариабельность ритма сердца, а также на скорость распространения волны возбуждения в миокарде левого желудочка.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования были проведены на изолированном сердце крысы по методу Лангендорфа. С помощью системы гибких мультиэлектродных матриц регистрировалась электрическая активность сердца.

Результаты. С помощью метода мультиэлектродного картирования гибкими матрицами выявлены особенности изменения электрофизиологических параметров изолированного сердца в условиях растяжения правого предсердия. При этом устройство гибкой матрицы позволило осуществить регистрацию электрических потенциалов с поверхности левого желудочка активно сокращающегося сердца крысы, перфузируемого методом Лангендорфа и тем самым оценить взаимосвязь в работе двух разных отделов сердца: правого предсердия, в котором локализован синусовый узел, регулирующий ритм сердечных сокращений, и левого желудочка. Использование множества электродов, определенным образом сгруппированных в матрице, дало возможность провести анализ пространственно-временных характеристик электрической активности на поверхности сердца и установить не только увеличение частоты возбуждения синусового узла, но и увеличение скорости распространения волны возбуждения в левом желудочке.

Заключение. Рост вариабельности сердечного ритма позволяет предположить существование дополнительных механоиндуцированных процессов формирования электрической нестабильности в растягиваемом предсердии. Обнаруженные с использованием указанного метода в левом желудочке эффекты могут быть обусловлены включением интракардиальных механизмов регуляции.

1. Bainbridge F.A. The influence of venous filling upon the rate of the heart. J Physiol 1915; 50(2): 65–84, https://doi.org/10.1113/jphysiol.1915.sp001736.
2. Косицкий Г.И. Афферентные системы сердца. М: Ме­дицина; 1975; 207 с.
3. Frank O. Zur Dynamik des Herzmuskels. Z Biol 1895; 32: 370–447.
4. Patterson S.W., Starling E.H. On the mechanical factors which determine the output of the ventricles. Physiol 1914; 48(5): 357–379.
5. Камкин А.Г., Ярыгин В.Н., Киселева И.С. Механо­элект­рическая обратная связь в сердце. М: Натюрморт; 2003; 352 с.
6. Teng J., Loukin S., Kung C. Mechanosensitive ion channels in cardiovascular physiology. Exp Clin Cardiol 2014; 20(10): 6550–6560.
7. Inoue R., Jian Z., Kawarabayashi Y. Mechanosensitive TRP channels in cardiovascular pathophysiology. Pharmacol Ther 2009; 123(3): 371–385, https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2009.05.009.
8. McCain M.L., Parker K.K. Mechanotransduction: the role of mechanical stress, myocyte shape, and cytoskeletal architecture on cardiac function. Pflugers Arch 2011; 462(1): 89–104, https://doi.org/10.1007/s00424-011-0951-4.
9. Young J.L., Kretchmer K., Ondeck M.G., Zambon A.C., Engler A.J. Mechanosensitive kinases regulate stiffness-induced cardiomyocyte maturation. Sci Rep 2014; 4(1): 6425, https://doi.org/10.1038/srep06425.
10. Schlomka G. Commotio cordis und ihre Folgen. (Die Einwirkung stumpfer Brustwandtraumen auf das Herz). In: Czerny A., Kraus F., Müller F., v. Pfaundler M., Schittenhelm A. (editors). Ergebnisse der Inneren Medizin und Kinderheilkunde. Springer, Berlin, Heidelberg; 1934; p. 1–91, https://doi.org/10.1007/978-3-642-90672-5_1https://doi.org/10.1007/978-3-642-90672-5_1.
11. Michel J., Johnson A.D., Bridges W.C. Arrhythmias during intracardiac catheterization. Circulation 1950; 2(2): 240–250, https://doi.org/10.1161/01.cir.2.2.240.
12. Brohawn S.G., Su Z., MacKinnon R. Mechanosensitivity is mediated directly by the lipid membrane in TRAAK and TREK1 K+ channels. Proc Natl Acad Sci USA 2014; 111(9): 3614–3619, https://doi.org/10.1073/pnas.1320768111.
13. Thompson S.A., Copeland C.R., Reich D.H., Tung L. Mechanical coupling between myofibroblasts and cardiomyocytes slows electrical conduction in fibrotic cell monolayers. Circulation 2011; 123(19): 2083–2093, https://doi.org/10.1161/circulationaha.110.015057.
14. Vandebrouck C., Martin D., Colson-Van Schoor M., Debaix H., Gailly P. Involvement of TRPC in the abnormal calcium influx observed in dystrophic (mdx) mouse skeletal muscle fibers. J Cell Biol 2002; 158(6): 1089–1096, https://doi.org/10.1083/jcb.200203091.
15. Wang K., Terrar D., Gavaghan D.J., Mu-u-min R., Kohl P., Bollensdorff C. Living cardiac tissue slices: an organotypic pseudo two-dimensional model for cardiac biophysics research. Prog Biophys Mol Biol 2014; 115 (2–3): 314–327, https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2014.08.006.
16. Filgueiras-Rama D., Martins R.P., Ennis S.R., Mironov S., Jiang J., Yamazaki M., Kalifa J., Jalife J., Berenfeld O. High-resolution endocardial and epicardial optical mapping in a sheep model of stretch-induced atrial fibrillation. J Vis Exp 2011; 53: 3103, https://doi.org/10.3791/3103.
17. Nazir S.A., Lab M.J. Mechanoelectric feedback in the atrium of the isolated guinea-pig heart. Cardiovasc Res 1996; 32(1): 112–119, https://doi.org/10.1016/s0008-6363(96)00077-6.
18. Franz M.R. Mechano-electrical feedback in ventricular myocardium. Cardiovasc Res 1996; 32(1): 15–24, https://doi.org/10.1016/s0008-6363(96)00074-0.
19. Quinn T.A., Kohl P. Mechano-sensitivity of cardiac pacemaker function: pathophysiological relevance, experimental implications, and conceptual integration with other mechanisms of rhythmicity. Prog Biophys Mol Biol 2012; 110(2–3): 257–268, https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2012.08.008.
20. Бокерия Л.А., Филатов А.Г. Картирование аритмий. Анналы аритмологии 2012; 9(1): 5–13.
21. Vigmond E.J., Efimov I.R., Rentschler S.L., Coronel R., Boukens B.J. Fractionated electrograms with ST-segment elevation recorded from the human right ventricular outflow tract. HeartRhythm Case Rep 2017; 3(11): 546–550, https://doi.org/10.1016/j.hrcr.2017.08.010.
22. Linnenbank A.C., de Bakker J.M.T., Coronel R. How to measure propagation velocity in cardiac tissue: a simulation study. Front Physiol 2014; 5: 267, https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00267.
23. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В., Гаври­­луш­кин А.П., Довгалевский П.Я., Кукушкин Ю.А., Миронова Т.Ф., Прилуцкий Д.А., Семенов А.В., Федоров В.Ф., Флейш­ман А.Н., Медведев М.М. Анализ вариабельности сер­­деч­ного ритма при использовании различных элект­­ро­кардиографических систем: методические ре­ко­­мен­дации. Вестник аритмологии 2001; 24: 65–86.
24. Hooks D.A., Tomlinson K.A., Marsden S.G., LeGrice I.J., Smaill B.H., Pullan A.J., Hunter P.J. Cardiac microstructure: implications for electrical propagation and defibrillation in the heart. Circ Res 2002; 91(4): 331–338, https://doi.org/10.1161/01.res.0000031957.70034.89.
25. Tiitso M. Chronotrope Wirkungen der Spannungsänderungen des rechten Vorhofes. Pflugers Arch Gesamte Physiol Menschen Tiere 1937; 238(1): 738–748, https://doi.org/10.1007/bf01767681.
26. Blinks J.R. Positive chronotropic effect of increasing right atrial pressure in the isolated mammalian heart. Am J Physiol 1956; 186(2): 299–303, https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1956.186.2.299.
27. Deck K.A. Effects of stretch on the spontaneously beating, isolated sinus node. Pflugers Arch Gesamte Physiol Menschen Tiere 1964; 280: 120–130.

Kharkovskaia E.E., Kulikova A.A., Kataev R.D., Drugova O.V., Kostin V.А., Mukhina I.V., Osipov G.V. Application of Multielectrode Mapping to Assess the Effect of Mechanical Right Atrium Distension on the Work of the Isolated Rat Heart. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(4): 113, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.4.13