Мембранная плотность мембраны в модели Pribe-Beuckelmann [10] в судэбдуке , М и субэпикардиальные слои

Текущие .	Субэндокардиальный (%) .	М клеток (%) .	Субэпикардиальный (%) .
I до 3	25	87	100
100	100	100
	I KS	92	92	46	100
K1	89	74	100

Мы изучали трансмируемую дисперсию действий потенциала (APD ₉₀ )) и времени реполяризации, которое было получено путем суммирования времени локальной активации и локальной APD ₉₀ в гетерогенной линейной нити из 600 поперечно связанных желудочковых клеток, представляющих трансмуральную ширину 1. 2 см (норма 0,9–1,4 см [17]). Ориентация клеток была поперечной по данным у человека [18] и собаки [19]. Нити могут содержать различное количество М-клеток (0–100%). Более того, расположение слоя М-клеток варьировало между эндокардом и эпикардом. Так, в случае субэпикардиально расположенных М-клеток первые 360 (60 %) клеток относились к субэндокардиальному типу, следующие 180 (30 %) — к М-типу, а последние 10 % трансмуральной ширины занимали 60 субэпикардиальных клеток.Это распределение 60%–30%–10% соответствует экспериментальным данным [6]. Моделирование без М-клеток просто состояло из 90% субэндокардиальных и 10% субэпикардиальных клеток. Моделирование проводилось при проводимости щелевого контакта в диапазоне от 0,25 до 20 мкСм, значения от 3 до 12 мкСм считались физиологическими [20]. Нить стимулировали с частотой 1 Гц из клетки № 1 на эндокардиальной стороне путем введения ≈20% надпорогового стимула продолжительностью 2 мс. Для анализа использовался конечный потенциал действия серии из пяти (или 20 в случае модели Луо-Руди). Для численного интегрирования дифференциальных уравнений применялась эффективная схема типа Эйлера с фиксированным шагом по времени 5 мкс (или 2 мкс в случае модели Луо–Руди). Во всех симуляциях мы использовали стабильные начальные значения переменных состояния модели, полученные из нити из 600 эндокардиальных клеток, которые были связаны при 2, 5 мкс. Мы минимизировали стимул и конечные эффекты, которые были ограничены <10 клетками (см. [21]), отбрасывая данные, полученные для клеток с 1 по 10 и с 591 по 600, всякий раз, когда мы оценивали дисперсию либо в APD ₉₀ , либо во времени реполяризации.

2.2. Данные пациента

Мы использовали единственные доступные данные in vivo у человека о времени активации у 23 пациентов [12] и о продолжительности потенциала действия, оцениваемой по интервалам восстановления активации (ARI) у 21 пациента [7], чтобы рассчитать время реполяризации. Это было просто сделано путем суммирования этих двух параметров. В этих двух исследованиях пациентов [7,12] один и тот же тип погружных электродов использовался во время сердечно-сосудистых операций. Электроды с пятью контактами, разделенными 1.5 мм вводили в стенку левого желудочка, а самый периферический конец располагался на 1 мм под эпикардом. Таким образом, данные этого исследования относятся к внешним 7 мм желудочка человека in vivo.

Мы исследовали различия в трансмуральных значениях APD ₉₀ в эксплантированном человеческом сердце от пациента с терминальной сердечной недостаточностью, перенесшего трансплантацию сердца. Аорту канюлировали и перфузировали по Лангендорфу. Эпикардиальные и среднемиокардиальные монофазные потенциалы действия регистрировали с помощью вольфрамовых электродов с тремя выводами каждый.Записи среднего миокарда были получены на 4 и 8 мм ниже эпикардиальных записей. Подробная информация о перфузии Лангендорфа и методах регистрации была описана ранее [22]. Изготовлен клиновидный препарат из эксплантированного гипертрофированного левого желудочка (размеры 10×7×2 см) больного с сердечной недостаточностью. После удаления препарата давали на заживление 1 ч. Препарат перфузировали той же смесью крови человека и Тироде, что и в перфузируемых сердцах Лангендорфа [22].

3. Результаты

3.1. Изменение количества М-клеток

На рис. 1 показаны результаты компьютерного моделирования, с помощью которых мы оценили влияние вариации числа М-клеток на низкое нормальное межклеточное взаимодействие 2,5 мкСм (нормальный диапазон межклеточного взаимодействия составляет от 3 до 12 мкСм [20]). . Квадрат в правом нижнем углу рис. 1 указывает 60 субэпикардиальных клеток (10%), а прямоугольные прямоугольники указывают процент и расположение М-клеток (80%, 60%, 30%), граничащих с субэпикардом.Самая тонкая линия показывает значения APD ₉₀ в отсутствие М-клеток, когда 90% субэндокардиальных клеток непосредственно граничат с субэпикардиальным краем. Также показана нить только с М-клетками (100% М-клеток). Для справки, линия вверху показывает внутреннюю APD ₉₀ одиночных М-клеток.

Рис. 1

Продолжительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в цепи из 600 поперечно связанных миоцитов (2,5 мкс) на основе модели Прибе-Бейкельмана [10].Квадрат в правом нижнем углу рисунка изображает 10% субэпикардиальных клеток. Прямоугольные прямоугольники изображают количество и расположение М-клеток (либо 100% М-клеток, либо 30%, 60% или 80% М-клеток, непосредственно граничащих с субэпикардиальным краем). Самая тонкая линия показывает данные без М-клеток. Самая жирная линия показывает данные со 100% M-клетками. Линия вверху указывает внутреннюю APD ₉₀ изолированных М-клеток (416 мс).

Рис. 1

Продолжительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в цепи из 600 поперечно связанных миоцитов (2.5 мкСм) на основе модели Прибе–Бейкельмана [10]. Квадрат в правом нижнем углу рисунка изображает 10% субэпикардиальных клеток. Прямоугольные прямоугольники изображают количество и расположение М-клеток (либо 100% М-клеток, либо 30%, 60% или 80% М-клеток, непосредственно граничащих с субэпикардиальным краем). Самая тонкая линия показывает данные без М-клеток. Самая жирная линия показывает данные со 100% M-клетками. Линия вверху указывает внутреннюю APD ₉₀ изолированных М-клеток (416 мс).

Любое количество М-клеток продлевает APD ₉₀ субэпикардиальных клеток.APD ₉₀ субэндокардиальных клеток остается незатронутым М-клетками, даже если их процентное содержание достигает 60%. Максимальная APD ₉₀ примерно на 30 мс длиннее при 30% М-ячеек, чем при отсутствии М-клеток. В случае 30% М-ячеек зенит АПД ₉₀ приходится на ячейку 447 и составляет 388 мс. Фронту активации потребовалось бы около 54 мс, чтобы пройти от левого (эндокарда) до клетки 447 при таком межклеточном соединении. Это привело бы к моменту реполяризации (и «интервалу псевдо-QT») 442 мс.

На рис. 1 также показано, что самые длинные потенциалы действия находятся в субэндокарде при моделировании без М-клеток. Кроме того, влияние электротонического взаимодействия на М-клетки per se можно оценить по разнице между линией вверху (изолированные М-клетки; APD ₉₀ 416 мс) и цепочкой, состоящей только из 100% М-клеток. При 2,5 мкс разница составляет около 18 мс, но она существенно увеличивается при более сильной связи (данные не показаны).

3.2. Вариация расположения М-клеток

На рис. 2 показан эффект изменения трансмурального расположения фиксированного количества 30% М-клеток при нормальной межклеточной связи 2,5 мкс. Организация рис. 2 аналогична организации рис. 1 (см. предыдущий раздел). Максимальная APD ₉₀ (но не время реполяризации; см. рис. 5А) является самой продолжительной, когда расположение слоя М-клеток примыкает к эндокарду.

Рис. 5

(A) Самое позднее время реполяризации («псевдоинтервалы QT») в тяжах на основе модели Прибе-Бейкельмана [10].Абсцисса: процент М-клеток. Ордината: самое позднее время реполяризации (время активации плюс продолжительность потенциала действия). Этот момент мог быть где угодно в цепочке и фактически был в разных местах во всех симуляциях. «Субэндокардиальный»: количество М-клеток граничило с субэндокардиальным ободком 10% трансмуральной ширины; «Средний миокард»: количество М-клеток было ровно посередине трансмуральной ширины; «Субэпикардиальный»: количество М-клеток граничило с субэпикардиальным краем 10% трансмуральной ширины. Обратите внимание, что для 80% М-клеток эти местоположения были одинаковыми, потому что ободки 10% субэндокардиальных миоцитов и 10% субэпикардиальных миоцитов отображают фиксированное положение 80% М-клеток. (B) Дисперсия во времени реполяризации (самая поздняя минус самая ранняя реполяризация; см. также рис. 6) в тяжах на основе модели Прибе-Бейкельмана [10]. Обратите внимание, что субэндокардиальное расположение 10–40% М-клеток приводит к меньшей дисперсии, чем при отсутствии М-клеток.

Рис. 5

(A) Самое позднее время реполяризации («псевдоинтервалы QT») в тяжах на основе модели Прибе-Бейкельмана [10].Абсцисса: процент М-клеток. Ордината: самое позднее время реполяризации (время активации плюс продолжительность потенциала действия). Этот момент мог быть где угодно в цепочке и фактически был в разных местах во всех симуляциях. «Субэндокардиальный»: количество М-клеток граничило с субэндокардиальным ободком 10% трансмуральной ширины; «Средний миокард»: количество М-клеток было ровно посередине трансмуральной ширины; «Субэпикардиальный»: количество М-клеток граничило с субэпикардиальным краем 10% трансмуральной ширины. Обратите внимание, что для 80% М-клеток эти местоположения были одинаковыми, потому что ободки 10% субэндокардиальных миоцитов и 10% субэпикардиальных миоцитов отображают фиксированное положение 80% М-клеток. (B) Дисперсия во времени реполяризации (самая поздняя минус самая ранняя реполяризация; см. также рис. 6) в тяжах на основе модели Прибе-Бейкельмана [10]. Обратите внимание, что субэндокардиальное расположение 10–40% М-клеток приводит к меньшей дисперсии, чем при отсутствии М-клеток.

Рис. 2

Продолжительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в цепи из 600 поперечно связанных миоцитов (2.5 мкСм) на основе модели Прибе–Бейкельмана [10]. Квадрат в правом нижнем углу рисунка изображает 10% субэпикардиальных клеток. Прямоугольные прямоугольники изображают различное расположение 30% М-клеток в трансмуральной стенке желудочка. Самая длинная АПД ₉₀ наблюдается при расположении непосредственно у эндокарда.

Рис. 2

Продолжительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в цепи из 600 поперечно связанных миоцитов (2,5 мкс) на основе модели Прибе-Бейкельмана [10]. Квадрат в правом нижнем углу рисунка изображает 10% субэпикардиальных клеток. Прямоугольные прямоугольники изображают различное расположение 30% М-клеток в трансмуральной стенке желудочка. Самая длинная АПД ₉₀ наблюдается при расположении непосредственно у эндокарда.

3.3. Вариант межклеточной муфты

На рис. 3 показан APD ₉₀ в тяжах с 60% субэндокардиальных клеток, 30% М-клеток и 10% субэпикардиальных клеток. Открытые кружки обозначают APD ₉₀ в несвязанном состоянии.В пределах нормального физиологического диапазона различают три степени межклеточной связи (2,5, 5 и 10 мкСм) [20]. Кроме того, мы уменьшили связь на порядок ниже физиологического диапазона (0,25 мкс), а также удвоили ее (20 мкс). Две вещи очевидны. Во-первых, дисперсия в APD ₉₀ становится минимальной даже в пределах верхнего нормального физиологического диапазона. Во-вторых, APD ₉₀ резко снижается в зависимости от межклеточной связи. На рис. 4 показано, что аналогичное моделирование с моделью Луо-Руди дает гораздо более короткие значения APD ₉₀ , что неудивительно, поскольку эта модель млекопитающих в основном основана на данных о морских свинках.Однако, что еще более важно, не было соответствующей дисперсии ни для одной из тестируемых проводимостей межклеточной связи. Интересно, что среднее значение APD ₉₀ вдоль нити уменьшалось менее резко при увеличении межклеточной связи (рис. 4), чем в модели Прибе-Бейкельмана (рис. 3). Это говорит о том, что межклеточное взаимодействие играет более важную роль в снижении APD ₉₀ в больших сердцах с более длинными потенциалами действия (и более высоким сопротивлением мембран во время фазы реполяризации), чем в меньших сердцах с более короткими потенциалами действия.

Рис. 6

(А) Время реполяризации при изменении межклеточного взаимодействия в цепи из 600 поперечно ориентированных клеток на основе модели Прибе–Бейкельмана [10]. Все нити включали 30% М-клеток в субэпикардиальном расположении в соответствии с тем, что было описано в сердце человека Drouin et al. [6]. В более высоком физиологическом диапазоне межклеточной связи (5–10 мкСм) дисперсия практически исчезла, что означает, что в этих условиях наличие М-клеток фактически не имеет значения с физиологической точки зрения.(B) Аналогичное моделирование в цепи из 600 поперечно ориентированных клеток на основе модели Луо-Руди, использованной в работе. [11]. При нормальном межклеточном соединении практически отсутствует дисперсия момента реполяризации, как в модели Прибе-Бейкельмана (панель [A]).

Рис. 6

(А) Время реполяризации при изменении межклеточного взаимодействия в цепи из 600 поперечно ориентированных клеток на основе модели Прибе–Бейкельмана [10]. Все нити включали 30% М-клеток в субэпикардиальном расположении в соответствии с тем, что было описано в сердце человека Drouin et al.[6]. В более высоком физиологическом диапазоне межклеточной связи (5–10 мкСм) дисперсия практически исчезла, что означает, что в этих условиях наличие М-клеток фактически не имеет значения с физиологической точки зрения. (B) Аналогичное моделирование в цепи из 600 поперечно ориентированных клеток на основе модели Луо-Руди, использованной в работе. [11]. При нормальном межклеточном соединении практически отсутствует дисперсия момента реполяризации, как в модели Прибе-Бейкельмана (панель [A]).

Рис. 4

Аналогичное моделирование в цепи из 600 поперечно ориентированных клеток на основе модели Луо-Руди, использованной в работе. [16], который по существу описывает потенциал действия типа морской свинки и, таким образом, дает более короткие значения APD ₉₀ . Опять же, при нормальном физиологическом межклеточном соединении существует лишь небольшая дисперсия.

Рис. 4

Аналогичное моделирование в цепи из 600 поперечно ориентированных клеток на основе модели Луо-Руди, использованной в работе.[16], который по существу описывает потенциал действия типа морской свинки и, таким образом, дает более короткие значения APD ₉₀ . Опять же, при нормальном физиологическом межклеточном соединении существует лишь небольшая дисперсия.

Рис. 3

Длительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в тяже из 600 поперечно ориентированных клеток по модели Прибе–Бейкельмана [10] с модификациями реполяризующих токов для первого слоя 60% субэндокардиальных клеток, второй слой из 30% М-клеток и третий слой из 10% субэпикардиальных клеток, как объяснено в тексте и в таблице 1.Линия вверху (несвязанная) указывает внутреннюю APD ₉₀ трех типов клеток, если они полностью не связаны. «Трансмуральная» дисперсия в APD ₉₀ имеет тенденцию почти полностью исчезать с увеличением межклеточной проводимости.

Рис. 3

Длительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в тяже из 600 трансверсально ориентированных клеток по модели Прибе–Бейкельмана [10] с модификациями реполяризующих токов для первого слоя 60% субэндокардиальных клеток, второй слой из 30% М-клеток и третий слой из 10% субэпикардиальных клеток, как объяснено в тексте и в таблице 1.Линия вверху (несвязанная) указывает внутреннюю APD ₉₀ трех типов клеток, если они полностью не связаны. «Трансмуральная» дисперсия в APD ₉₀ имеет тенденцию почти полностью исчезать с увеличением межклеточной проводимости.

3.4. Время реполяризации и дисперсия

Время реполяризации получается путем добавления локального APD ₉₀ к локальному времени активации. На рис. 5А показано самое позднее время реполяризации в нити (в любом положении) в зависимости от процента М-клеток и их расположения, которое было либо субэндокардиальным (граничащим с краем 10% субэндокардиальных клеток), либо средним или субэпикардиальным ( граничит с ободком 10% субэпикардиальных клеток) при межклеточном соединении 2.5 мкс. Самое длительное время реполяризации, которое можно рассматривать как «псевдоинтервал QT», встречается у 40% М-клеток в субэпикардиальной локализации. Нет дальнейшего увеличения выше 40% М-клеток.

В отсутствие каких-либо М-клеток может возникнуть вопрос, как возможно, что самая длинная APD ₉₀ всего 358 мс (рис. 1; кривая «нет М-клеток» в ячейке № 11) может привести к последней реполяризации. время 412 мс (фиг. 5А; 0% клеток М). Это вытекает из времени, необходимого для проведения. В отсутствие М-клеток самая длинная APD ₉₀ происходит в клетке № 11, но самая поздняя реполяризация происходит в клетке № 527.Следует отметить, что предположение о 30% М-клеток в сочетании с субэпикардиальным расположением, описанным в сердце человека [6], приводит к достаточно длинным интервалам QT.

На рис. 5Б показана более сложная связь между процентным содержанием М-клеток и их расположением, с одной стороны, и, с другой стороны, дисперсией времени реполяризации, т. е. разницей между самым поздним и самым ранним моментом реполяризации, вдоль цепь снова при межклеточном соединении 2.5 мкс. Удивительно, но дисперсия меньше при 30% М-клеток, если они расположены близко к эндокарду по сравнению с ситуацией без М-клеток (сравните закрашенные кружки при 0% и 30% М-клеток на рис. 5В).

Наконец, на рис. 6А показан эффект различной связи миоцитов в ситуации 30% М-клеток в субэпикардиальном расположении, граничащем с 10% субэпикардиальным ободком. Организация фиг. 6 аналогична организации фиг. 3, но показывает время реполяризации вместо APD ₉₀ .Ключевой эффект количества межклеточных связей очевиден. На рис. 6B показаны данные аналогичного моделирования с использованием модели Луо-Руди. Как и в случае значений APD ₉₀ (рис. 3 и 4), влияние М-клеток на дисперсию времени реполяризации в модели Луо-Руди меньше, чем в модели Прибе-Бейкельмана.

3.5. Данные человека in vivo

На рис. 7 показаны трансмуральные интервалы активации-восстановления (ARI) у 21 пациента, перенесших плановую операцию на коронарной артерии (взято из Ref.[7]). С помощью той же методики время активации было зарегистрировано в сопоставимой группе пациентов [12]. Они были использованы для составления моментов реполяризации. На рис. 7 показано, что нет пролонгированного ОРЗ в среднем миокарде или позднего момента реполяризации в среднем миокарде, как можно было бы ожидать, когда М-клетки способны манифестировать присущую им длинную APD ₉₀ . Ни во всей группе, ни у отдельных больных такого градиента выявить не удалось. Эти данные допускают два возможных объяснения: (i) у этих пациентов отсутствуют внутренние различия или (ii) внутренние различия присутствуют, но устраняются межклеточным сцеплением.Есть еще два поразительных различия между данными in vivo и моделированием. Во-первых, самое позднее время реполяризации у пациентов значительно короче, чем при моделировании, если только межклеточная связь в 20 мкс не является физиологической для человека (сравните рис. 5А, 6А и 7). Во-вторых, дисперсия у пациентов меньше, чем при моделировании (сравните рис. 5B и 7). Кроме того, включение М-клеток в моделирование увеличивает различия между моделью и данными in vivo.

Рис. 7

Интервалы восстановления активации (ARI) на пяти терминалах трансмуральных электродов от эндокарда к эпикарду, полученные у 21 пациента во время операции коронарного шунтирования. Клеммы были на расстоянии 1,5 мм друг от друга. Значения ARI показаны для спонтанных предсердных сокращений при средней продолжительности цикла 1043 мс. Столбцы указывают SEM. ценности. Зенита APD ₉₀ нет ни в одном месте. Добавив данные о времени активации из [12], мы также составили время реполяризации (ВР).

Рис. 7

Интервалы восстановления активации (ARI) на пяти терминалах трансмуральных электродов от эндокарда к эпикарду, полученные у 21 пациента во время коронарного шунтирования. Клеммы были на расстоянии 1,5 мм друг от друга. Значения ARI показаны для спонтанных предсердных сокращений при средней продолжительности цикла 1043 мс. Столбцы указывают SEM. ценности. Зенита APD ₉₀ нет ни в одном месте. Добавив данные о времени активации из [12], мы также составили время реполяризации (ВР).

3.6. Перфузированное по Лангендорфу человеческое сердце и препарат человеческого клина

На рис. 8А показаны монофазные значения APD ₉₀ , зарегистрированные с помощью вольфрамовых погружных электродов при продолжительности цикла 800 мс в эксплантированном человеческом сердце с перфузией по Лангендорфу. Записи производились в четырех позициях, разделенных 2 мм. В каждом положении средние миокардиальные окончания находились на 4 мм ниже субэпикарда, а субэндокардиальные окончания были еще на 4 мм ниже среднего положения миокарда.Как и в сердцах in vivo (рис. 7), в изолированном сердце человека нет указаний на средний миокардиальный максимум в APD ₉₀ . Это наблюдение представляет интерес, поскольку в сердце с перфузией по Лангендорфу отсутствует влияние ни анестезии, ни вегетативной нервной системы.

Рис. 8

(A) Продолжительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в четырех положениях в свободной стенке левого желудочка эксплантированного сердца человека, перфузируемого в установке Лангендорфа.Нет зенита APD ₉₀ в середине миокарда на 4 мм ниже субэпикардиального местоположения. Монофазные потенциалы действия регистрировали с помощью вольфрамовых электродов при длительности цикла стимуляции 800 мс. (B) Интервалы активации-восстановления (ARI) в препарате клина из эксплантированного человеческого сердца. Препарат (10 × 7 × 2 см) перфузировали. Опять же, при ОРИ нет среднего миокардиального зенита ни при частоте стимуляции 1 Гц, ни при 0,1 Гц.

Рис. 8

(A) Продолжительность потенциала действия (APD ₉₀ ) в четырех положениях в свободной стенке левого желудочка эксплантированного сердца человека, перфузируемого в установке Лангендорфа.Нет зенита APD ₉₀ в середине миокарда на 4 мм ниже субэпикардиального местоположения. Монофазные потенциалы действия регистрировали с помощью вольфрамовых электродов при длительности цикла стимуляции 800 мс. (B) Интервалы активации-восстановления (ARI) в препарате клина из эксплантированного человеческого сердца. Препарат (10 × 7 × 2 см) перфузировали. Опять же, при ОРИ нет среднего миокардиального зенита ни при частоте стимуляции 1 Гц, ни при 0,1 Гц.

Наконец, на рис. 8B показаны данные препарирования человеческого клина.Важные исследования, связанные с электрофизиологическими характеристиками М-клетки с псевдоЭКГ, были проведены в таком препарате у собак [23,24]. Опять же, как и в данных человека in vivo (рис. 7) и в человеческом сердце с перфузией по Лангендорфу (рис. 8A), не было обнаружено ни одного признака максимума среднего миокарда при «ОРЗ». Это также имело место при снижении частоты стимуляции с нормального физиологического значения 1 до 0,1 Гц.

4. Обсуждение

Включение М-клеток в цепь, состоящую из модельных клеток Прибе-Бейкельмана [10], приводит к более длительному APD ₉₀ и более поздней реполяризации, а также большей дисперсии обоих параметров, чем у пациентов.Укорочение АПД ₉₀ до значений менее 300 мс (как в сердце in vivo, см. рис. 7) происходит только при сильной межклеточной связи. При межклеточной связи 20 мкс APD ₉₀ изменяется от 275 до 285 мс в присутствии М-клеток (рис. 3), как и у больных (рис. 7). В отсутствие М-клеток APD ₉₀ изменяется от 264 до 275 мс (данные не показаны). Таким образом, сильная межклеточная связь кажется более важной для хорошего соответствия между моделированием и данными пациента, чем простое присутствие или отсутствие М-клеток.

4.1. Реполяризация в нормальном желудочке и роль М-клеток 90 062

Вклад I _Ks в реполяризацию осложняется тем фактом, что ток проявляет три типа региональной неоднородности, по крайней мере, в исследованиях на животных. Во-первых, плотность I _Ks ниже в среднем миокарде, чем в субэндокарде и субэпикарде [14]. Во-вторых, его плотность больше у основания, чем у верхушки сердца [25] и, наконец, I _Ks примерно в два раза больше в правом желудочке по сравнению с левым желудочком [26].Однако эти региональные неоднородности были продемонстрированы только в собачьих [14,26] и кроличьих сердцах [25].

Дисперсия мембранных токов отражается в дисперсии АПД ₉₀ и во времени реполяризации. Это может произойти трансмурально, а также между различными областями желудочков (верхушка-основание или лево-правосторонние различия во времени реполяризации). В нашей прядильной модели не учитываются последние два источника дисперсии, но то же самое относится и к данным, представленным на рис. 7 и 8. Однако можно ожидать, что интервалы QT длиннее, а дисперсия больше в целом человеческом сердце по сравнению с данными погружных электродов в конкретном месте, а также по сравнению с нитью, которая отражает только трансмуральную дисперсию в левом сердце. желудочек. Таким образом, тот факт, что М-клетки уже вызывают большую дисперсию в цепи, если только межклеточное сцепление не очень сильное, ставит под сомнение их функциональное значение в сердце человека в нормальных условиях.

В исследовании Li et al.[5], клетки, выделенные из стенки среднего миокарда желудочка, имели APD ₉₀ примерно на 100 мс больше, чем APD ₉₀ клеток, выделенных из субэндокарда [5]. Подобное различие наблюдалось и в трансмуральных клиновидных препаратах человека, полученных из левого желудочка пациентов, перенесших трансплантацию сердце-легкие [6]. Существует огромная разница (не менее 100 мс) с нашими наблюдениями за интервалами активации-восстановления (ARI) в препарате человеческого клина (рис. 8B).Более десяти лет назад было показано, что эти ОРЗ являются маркерами APD ₉₀ у собак [27]. Недавно эта тесная связь была подтверждена демонстрацией аналогичной тесной связи между ОРЗ и эффективными рефрактерными периодами в интактном сердце человека [28]. Наш клиновидный препарат был значительно больше, чем четыре препарата Drouin et al. [6], что могло привести к другому состоянию электрической развязки. Однако вопрос о том, проявляются ли градиенты трансмуральной реполяризации, предложенные в исследованиях in vitro [5, 6], in vivo при физиологической частоте сердечных сокращений и, следовательно, имеют ли они отношение к интактному сердцу нескольких видов, включая человека, остается предметом постоянных споров [8, 9, 29]. –31] и останется таковым до тех пор, пока в сердце человека будет недостаточно данных.

В дебатах доминировали четыре важных вопроса: (i) различия видов, (ii) роль частоты сердечных сокращений, (iii) роль межклеточного взаимодействия и (iv) эффект анестезии [7,32]. Что касается вопроса о видах и частоте сердечных сокращений, то в исследованиях in vivo сообщалось об отсутствии длительных потенциалов действия в среднем миокарде даже у «модельных видов» для М-клеток [29], собак, также когда М-область еще более осложнена применением блокаторов I _Ks [33].Что касается человеческого сердца, наши данные достаточно убедительны, чтобы заключить, что остается решить только вопрос о том, что следует считать нормальным межклеточным взаимодействием.

4.2. Зависимость от модели

Наше настоящее компьютерное моделирование, основанное как на модели Прибе-Бейкельмана [10], так и на модели Луо-Руди [11,16], по-видимому, дает результаты, отличные от результатов предыдущего исследования роли М-клеток в дисперсии при APD ₉₀ [ 16]. Однако эти различия легко объясняются двумя существенными различиями в выборе параметров модели.Во-первых, в предыдущем исследовании [16] ориентация клеток была продольной, тогда как мы использовали поперечную ориентацию клеток, которая намного ближе к реальности [18,19], чем продольная ориентация клеток. Во-вторых, Вишванатан и соавт. [16] исследовали влияние проводимости межклеточных щелевых контактов 2,5 мкСм и ниже, в то время как мы оценивали эффекты между 0,25 и 20 мкСм, поскольку физиологический диапазон оценивается в пределах от 3 до 12 мкСм на основе данных о желудочке человека [20]. ]. Когда мы использовали модель Луо-Руди в поперечной ориентации и с более высокой межклеточной проводимостью, дисперсия в APD ₉₀ и время реполяризации были меньше (рис.4 и 6Б), чем с моделью Прибе-Бейкельмана (рис. 3 и 6А).

4.3. Ограничения исследования

Модель Priebe-Beuckelmann в значительной степени основана на данных, полученных из желудочковых миоцитов человека, но следует понимать, что по очевидным причинам очень мало данных о людях получено из здорового контрольного материала. Допущения о вкладе двух выпрямителей с задержкой ( I _Kr и I _Ks ), переходного внешнего тока ( I _to ) и внутреннего выпрямителя ( I ) к фазе реполяризации следует оценивать на этом фоне.Нельзя исключить, что плотность мембранных токов подвергалась ремоделированию вследствие нескольких лежащих в основе патофизиологических процессов [34–36].

Еще более скудны данные о неоднородности плотности тока в желудочке человека. Кроме того, модель Прибе-Бейкельмана [10] основана, насколько это возможно, на данных человека, но адаптации для субэндокардиальных миоцитов и М-клеток (таблица 1) получены из исследований на животных, за исключением транзиторного внешнего тока [15]. .Конечно, это является серьезным ограничением нашего исследования.

Наше модельное исследование в сочетании с нашими экспериментальными данными позволяет предположить, что сильная межклеточная связь сводит на нет вклад М-клеток в дисперсию времени реполяризации в сердце человека. На данный момент нельзя исключить, что функциональная неуместность М-клеток в сердце человека является следствием их простого отсутствия. Это остается интересным при патофизиологических условиях в сочетании с фармакологическим лечением с возможностью клеточного разобщения.

Каталожные номера