Пд типичного кардиомиоцита: Ионные каналы и их роль в развитии нарушений ритма сердца

Потенциал действия типичных кардиомиоцитов и волокон Пуркинье.

1.Фаза 4. Потенциал покоя кардиомиоцита остается постоянным и примерно равен -90 мВ. Натриевые и кальциевые каналы закрыты. Работают Na+/K+-АТФаза и Na+/Ca2+-АТФаза.

2. Фаза 0. Стимул, повышающий потенциал покоя → открытие отдельных натриевых каналов → достижение порогового потенциала (около -70 мВ) → открытие быстрых Na+-каналов → лавинообразный ток натрия в клетку → деполяризация клетки вплоть до овершута.

3. Фаза 1. Быстрая ранняя реполяризация клетки за счет выхода ионов K+ через временно активированные калиевые каналы и входа ионов Cl.

4. Фаза 2 (плато). Продолжающийся ток ионов K+ из клетки через калиевые каналы вместе с током ионов Ca2+ в клетку через медленные потенциалзависимые кальциевые каналы L-типа (начинают открываться в фазу 0).

5. Фаза 3. Быстрая конечная реполяризация за счет выхода наружу ионов K+ при относительно низкой проницаемости мембраны для других ионов.

Для волокон Пуркинье в отличие от типичных кардиомиоцитов характерен более быстрый подъем фазы 0.

Потенциал действия типичных пейсмейкеров сердца (са и ав узлов).

Пейсмейкеры обладают автоматизмом, т.е. способностью к медленной диастолической деполяризации во время фазы 4.

Особенности пейсмейкерных клеток:

1. Максимальный потенциал покоя в пейсмейкерных клетках около -60 мВ, поэтому быстрые натриевые каналы в клетках-пейсмейкерах инактивированы.

2. Фаза 4 ПД имеет косовосходящий вид и обусловлена пейсмейкерным током (в основном током ионов Na+ через медленные натриевые каналы)

3. Фаза 0 ПД пейсмейкеров гораздо менее быстрая, достигает более низкой амплитуды, чем у типичных кардиомиоцитов. Определяется током ионов Са2+ через медленные кальциевые каналы L-типа.

Основные механизмы развития тахиаритмий и пути их устранения:

1. Повышение возбудимости естественных пейсмейкеров сердца и эктопических очагов

а) снижение наклона фазы 4 и/или

б) увеличения порогового потенциала

2. Повторный вход волны возбуждения

увеличение рефрактерности ткани на пути возбуждения

3. Триггерная активность (т.е. возникновение постдеполяризаций – колебаний трансмембранного потенциала кардиомиоцитов в фазу реполяризации или сразу после нее)

подавление ранних и поздних деполяризаций

Физиологические эффекты аг препаратов

Разновидности стенокардии:

а) стабильная стенокардия: приступы стенокардии только при физической или эмоциональной нагрузке, причина – просвет коронарных артерий сужен атеросклеротической бляшкой, которая не позволяет увеличить коронарный кровоток при необходимости

б) нестабильная стенокардия: приступы могут возникать даже в покое независимо от нагрузки, причина – замкнутый патофизиологический круг: образование бляшки – разрыв бляшки – агрегация тромбоцитов – выброс вазоконстрикторов – образование бляшки и т.д.

в) стенокардия Принцметала (вазоспастическая стенокардия) – обусловлена неадекватным тонусом коронарных артерий – вазоспазмом (просвет артерий проходим).

«ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРДЦА» — TDMUV

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕРДЦА».

 

 

Морфо — функциональная организация сердечно-сосудистой системы:

К системе кровообращения относятся сердце и сосуды – кровеносные и лимфатические. Основное значение системы кровообращения состоит в снабжении кровью органов и тканей.

Сердце представляет собой биологический насос, благодаря работе которого кровь движется по замкнутой системе сосудов. В организме человека имеется 2 круга кровообращения.

Большой круг кровообращения начинается аортой, которая отходит от левого желудочка, и заканчивается сосудами, впадающими в правое предсердие. Аорта дает начало крупным, средним и мелким артериям. Артерии переходят в артериолы, которые заканчиваются капиллярами. Капилляры широкой сетью пронизывают все органы и ткани организма. В капиллярах кровь отдает тканям кислород и питательные вещества, а из них в кровь поступают продукты обмена веществ, в том числе и углекислый газ. Капилляры переходят в венулы, кровь из которых попадает в мелкие, средние и крупные вены. Кровь от верхней части туловища поступает в верхнюю полую вену, от нижней – в нижнюю полую вену. Обе эти вены впадают в правое предсердие, где заканчивается большой круг кровообращения.

Малый круг кровообращения (легочный) начинается легочным стволом, который отходит от правого желудочка и несет в легкие венозную кровь. Легочный ствол разветвляется на две ветви, идущие к левому и правому легкому. В легких легочные артерии делятся на более мелкие артерии, артериолы и капилляры. В капиллярах кровь отдает углекислый газ и обогащается кислородом. Легочные капилляры переходят в венулы, которые затем образуют вены. По четырем легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.

Основной функцией сердечно-сосудистой системы является обеспечение тока физиологических жидкостей — крови и лимфы.

Движение крови и лимфы - обязательное условие для жизни высших организмов. Движение крови обеспечивается работой сердца (сокращением сердечной мышцы).

Из основной функции вытекают другие функции сердечно-сосудистой системы:

1.              Обеспечение клеток питательными веществами и кислородом

2.              Удаление из клеток продуктов жизнедеятельности

3.              Обеспечение переноса гормонов и, соответственно, участие в гормональной регуляции функций организма

4.              Участие в процессах терморегуляции (за счет расширения или сужения кровеносных сосудов кожи) и обеспечение равномерного распределения температуры тела.

5.              Обеспечение перераспределения крови между работающими и неработающими органами

6.              Выработка и передача в кровоток клеток иммунитета и иммунных тел (эту функцию выполняет лимфатическая система)

 

Структурно-функциональные особенности сердца

Сердце состоит из двух половин: левой (системной) и правой (легочной). В каждой половине находится предсердие и желудочек. Предсердие и желудочек соответствующей половины соединены между собой атриовентрикулярным отверстием, которое закрыто створками клапанов. В левой половине его называют двустворчатым, а в правой — трикуспидальным.

Со стороны желудочков к створкам клапанов прикреплены сухожильные нити или хорды. Они обусловливают открытие створок только в сторону желудочков. С левого желудочка выходит аорта, а из правого — легочная артерия. Отверстия этих сосудов, закрытые полулунными клапанами, которые открываются во время сокращения желудочков.

Стенка сердца состоит из трех слоев: эндокарда, миокарда и эпикарда. Миокард образуется из отдельных мускульных волокон, которые состоят из последовательно соединенных (конец в конец) клеток — кардиомиоцитов, которые имеют общую мембрану, это так называемые нексусы. Нексусы обеспечивают функциональную однородность (функциональный синцитий).

Миокард предсердий имеет два слоя: циркулярный и продольный. В миокарде желудочков выделяют три слоя.

Внешний и внутренний слои имеют спиралевидную форму и являются общими для обоих желудочков. Средний слой — это слой циркулярных волокон, который идет отдельно в каждом желудочке. В правом желудочке этот слой развитой слабее, по сравнению с левым.

 

Виртуальная модель миокарда желудочков

•            Для понимания винтового направления продольных субэндо-и субэпикардиальных волокон, нужно представить движение «по спирали» пальцев сложенных рук. Движение вверх по спирали в сторону пальцев правой руки назовем правонаправленой спиралью, если же повернуть сложенные ладони левой руки, то это — левонаправленные спираль. Это движение присуще данному отрезку волокна, и не возможно по ходу волокна в одном месте изменить направление спирали с право — на левонаправленную. Это исключает эффекты их наложения и перекрещивания.

Моделирование направления волокон миокарда левого желудочка показывает, что винтовое правонаправленное направление субэндокардиальных волокон постепенно переходит в левонаправленную спираль субэпикардиальных волокон.

 

Потенциал покоя сократительных кардиомиоцитов

Уровень потенциала покоя у сократительных кардиомиоцитов находится в границах -90 — -95 мв и является стабильным. Потенциал покоя клеток сократительного миокарда создается ионами К+ и Сl, однако в отличие от фазных поперечно-полосатых мышц, хлорная проницаемость мембраны сравнительно с калиевой очень мала.

 

Потенциал действия сократительных кардиомиоцитов

Потенциал действия сократительных кардиомиоцитов разделяют на такие фазы: быстрой деполяризации, скорой начальной реполяризации, медленной реполяризации (плато) и быстрой конечной реполяризации.

 

Механизмы развития фаз потенциала действия сократительных кардиомиоцитов

фаза 0 — быстрое открытие Na+ -каналов, лавинообразный вход Na+ в клетку;

фаза 1 — уменьшение проницаемости для Na+, с одновременным ее повышением для К+ и Сl

фаза 2 — в клетку входит Са2+ через медленные Са2+-каналы, что предопределяет длительную реполяризацию

фаза 3 — постепенное закрытие Са2+-каналов, при открытии кальцийвозбудимых К+-каналов, что предопределяет выход K+ из клетки

фаза 4 — происходит возобновление исходных концентраций ионов в клетке и вне ее.

 

Потенциал действия атипичных кардиомиоцитов

0  - Фаза  быстрой деполяризации, 1  — Фаза  начальной реполяризации, 2 — Фаза  медленной реполяризации (плато), 3 — Фаза быстрой конечной реполяризации, 4 – фаза спонтанной диастолической деполяризации.

 

Механизмы развития фаз потенциала действия атипичных кардиомиоцитов

фаза 0 — быстрое открытие Na+ -каналов, лавинообразный вход Na+ в клетку; фаза 1 — уменьшение проницаемости для Na+, с одновременным ее повышением для К+ и Сl. фаза 2 — в клетку входит Са2+ через медленные Са2+-каналы, что предопределяет длительную реполяризацию, фаза 3 — постепенное закрытие Са2+-каналов, при открытии кальцийвозбудимых К+-каналов, что предопределяет выход K+ из клетки, фаза 4 – фаза спонтанной диастолической деполяризации, которая обусловленна входом через мембрану кардиомиоцита ионов Са2+ и Na+ .

 

Автоматизм сердца:

Автоматизм сердца — это способность клеток ведущей системы сердца самостоятельно (автономно) производить биоэлектрические импульсы, которые вызывают его возбуждение.

 

Исследование проводниковой системы сердца (Опыт Станниуса).

После бескровного (зондом) разрушения головного и спинного мозга занаркотизированной лягушки, вскрыввают грудную клетку, срезают перикард. Подсчитывают количество сокращений сердца за 1 минуту.

Подводят под венозный синус лигатуру и на границе между синусом и предсердиями накладывают первую лигатуру Станниуса. Подсчитывают частоту сокращения синуса, предсердий и желудочка.

Вторую лигатуру Станниуса накладывают между предсердиями и желудочком по атрио-вентрикулярной борозде.

Третью лигатуру Станниуса накладывают в нижней трети желудочка и наблюдают за состоянием верхушки сердца.

 

В состав проводящей системы входят:  синусный узел (синусно-предсердный, сино-атриальний), который находится возле места впадение полых вен в правое предсердие. От синусного узла к ушку левого предсердия идет межпредсердный пучок Бахмана. А ко второму узлу проводниковой системы — предсердно-желудочковому (атрио-вентрикулярному) — идут межузловые проводящие тракты (пучки Бахмана, Венкебаха и Тореля). От атрио-вентрикулярного узла по межжелудочковой перегородке, идет пучок Гиса (предсердно-желудочковый пучок), который делится на две ножки праву и левую. Левая ножка в свою очередь делится на переднюю и заднюю ветви. Правая ножка и ветви левой ножки переходят в волокна Пуркинъе.

Кроме основных элементов проводящей системы есть дополнительные ее элементы: пучок Кента, пучок Джеймса и пучок Мохейма. Эти пучки могут проводить возбуждение из предсердий к желудочкам. Пучок Кента может проводить возбуждение от предсердий, в обход атрио-вентрикулярного узла, к правому желудочку. Пучок Джеймса может импульсы из предсердий проводить к пучку Гиса в обход атрио-вентрикулярного узла. Пучок Махейма может импульсы от атрио-вентрикулярного узла, обходя пучок Гиса и ниже лежащие отделы, нести к левому желудочку.

 

Функционирование центров автоматии (градиент автоматии, усвоение ритма).

В прошлом веке было 3 основных теории автоматии сердца. Прохаска и Мюллер выдвинули нейрогенную теорию, считая причиной ритмических сокращений сердца нервные импульсы. Гаскелл и Энгельман предложили миогенную теорию, согласно которой импульсы возбуждения возникают в самой сердечной мышце. Существовала теория гормона сердца, который вырабатывается в нем и иннициирует его сокращения. Автоматию сердца можно наблюдать на изолированном сердце по Штраусу. В 1902 г. применив такую методику, томский профессор А.А. Кулябко впервые оживил человеческое сердце.

В конце 19 века в различных участках миокарда предсердий и желудочков были обнаружены скопления своеобразных по строению, мышечных клеток, которые назвали атипичными. Эти клетки больше в диаметре, чем сократительные, в них меньше сократительных элементов и больше гранул гликогена. В последние годы установлено, что эти скопления образованы Р- клетками (клетками Пуркинье) или пейсмекеры. Кроме того, в этих скоплениях найдены также переходные клетки. Они занимают промежуточное положение между сократительными и Р- клетками и служат для передачи возбуждения, образуя проводящую систему сердца.

Роль различных отделов проводящей системы в автоматии сердца впервые была установлена Станниусом и Гаскеллом. Станниус накладывал лигатуры на различные области сердца. Первая лигатура накладывается между венозным синусом, где расположен сино — атриальный узел, и правым предсердием . После этого синус продолжает сокращаться в обычном ритме, то есть с частотой 60-80 сокращений в минуту, а предсердия и желудочки останавливаются. Вторая лигатура накладывается на границе предсердий и желудочков. Это вызывает возникновение сокращений желудочков с частотой примерно в 2 раза меньше, чем частота ритма синусового узла, т.е. 30-40 в минуту . Желудочки начинают сокращаться из-за механического раздражения клеток атрио - вентрикулярного узла. Третья лигатура накладывается на верхушку желудочков. После этого их верхняя часть сокращается в ритме атрио-вентрикулярного узла, а нижняя с частотой в 4 раза меньше синусового ритма, то есть 15-20 в минуту. Гаскелл вызвал местное охлаждение узлов проводящей системы и установил, что ведущим водителем ритма сердца есть сино — атриальный узел.

•            Структуры проводящей системы имеют разную степень автоматизма. Установлено так называемый градиент автоматии. Он проявляется в снижении способности к автоматизму различных структур проводящей системы по мере ее удаления от синусно - предсердного узла. Так, если в синусно-предсердном узле количество потенциалов действия в среднем составляет 60-90 имп / мин, а в клетках пучка Гиса — 30-40 имп /мин, то в волокнах Пуркинье — менее 20 имп/мин. Градиент автоматии обусловлен разной спонтанной проницаемостью мембраны клеток проводящей системы к ионам Са2+. Исходя из того, что сино-предсердный узел навязывает свой ритм ниже лежащим отделам проводящей системы, его называют водителем ритма первого порядка или пейсмекером первого порядка.

•            Водителем ритма второго порядка, является атрио-вентрикулярный узел.

•            Водителем ритма третьего порядка является пучок Гиса и его разветвления.

 

Усвоение ритма

В обычных условиях автоматия всех участков проводящей системы подавляется синусно-предсердным узлом, который навязывает им свой ритм. Поэтому все части проводящей системы хотя и имеют собственный ритм, начинают работать в едином ритме.

Явление, при котором структуры с замедленным ритмом генерации потенциалов действия усваивают более частый ритм других участков проводящей системы, называется усвоением ритма.

 

УСТАНОВКА ИСКУСТВЕННОГО ВОДИТЕЛЯ РИТМА

Кардиостимулятор — это сложный электронный прибор, который выполняет две функции: 1 ) анализирует работу сердца, то есть его ритм и состояние проводимости, 2) при необходимости, он посылает сердцу регулярные электрические импульсы для коррекции нарушения собственного ритма сердца. Он состоит из батареи, электронной схемы и электродов. Пациенту под местным обезболиванием делают разрез, параллельный ключицы. Далее под контролем рентгенаппарата, вводят электроды кардиостимулятора в определенные участки сердца. Когда все электроды кардиостимулятора будут соединены с сердцем, их соединяют с блоком питания аппарата.

Сам кардиостимулятор, точнее блок питания, размещают под ключицей в подкожно — жировой области. Кардиостимулятор начинает искусственно генерировать импульсы. Когда сердечная мышца пациента внезапно начинает самостоятельно генерировать импульсы, кардиостимулятор отключается. Как только сердце останавливается, включается аппарат.

 

Проводимость сердца

Распространение возбуждения в предсердиях

Возбуждение, которое возникло в сино-атриальном узле, проводится передсердями со скоростью 0,8-1,0 м/с. Деполяризация охватывает раньше правое предсердие, а затем — левое.

 

Особенности проведения возбуждения в передсердно- желудочковом узле

При передаче возбуждения из предсердий на желудочки, наблюдается его задержка в атрио-вентрикулярном узле. Она связана как с особенностями геометрической структуры узла, так и со спецификой развития в нем электрических потенциалов, что объясняется небольшой плотностью Nа+-каналов. Эта задержка имеет значение для последовательного сокращения предсердий, а затем желудочков. Скорость проведения возбуждения через атрио-вентрикулярный узел составляет около 0,02 м/с.

 

Распространение возбуждения в желудочках.

Скорость проведения возбуждения пучком Гиса и волокнами Пуркинье составляет 1-1,5 м/с. Процесс деполяризации желудочков начинается от средней трети межжелудочковой перегородки и распространяется на верхушку и боковые стенки правого и левого желудочка. Последними деполяризуются базальные отделы желудочков и верхняя треть межжелудочковой перегородки.

Следующая задержка проведения возбуждения — в месте контакта волокон Пуркинье с сократительными миоцитами. Она является следствием сумации потенциалов действия, которое способствует синхронизации процесса возбуждения миокарда. Скорость проведения возбуждения желудочками составляет в среднем 0,3-0,9 м/с.

 

Возбудимость и рефрактерность сердца:

Возбудимость — это способность сердца возбуждаться (или переходить в состояние физиологической активности). Возбудимость характерна клеткам проводящей системы сердца и сократительного миокарда.

 

Изменение возбудимости сердца при возбуждении

Возбудимость сердечной мышцы во время возбуждения изменяется. Если сопоставить потенциал действия с возбудимостью, то выходит что во время 0, 1 и 2 фаз клетка полностью невозбудимая или рефрактерна. Это так называемый абсолютный рефрактерний период, когда клетка не способна ответить на действие раздражителя любой силы, и обусловлена инактивацией Na+-каналов. Во время 3 фазы имеет место относительный рефрактерний период. В этот период сверхпороговое раздражение может вызывать возбуждение. То есть в этот период имеет место возобновление возбудимости.

Клетки сократительного миокарда отличаются от клеток скелетных мышц параметрами возбудимости. Существенным отличием между сердечной и скелетной мышцой является форма потенциала действия. Для сердечных миоцитов характерная короткая фаза деполяризации и достаточно длительная фаза реполяризации. У миокарда высший порог раздражимости, более длительный и рефрактерний период.

Продолжительность периода рефрактерности имеет чрезвычайное значение для полноценного функционирования сердца. При таких условиях сердце не может реагировать на раздражение высокой частоты, в отличие от скелетной мышцы.

 

Сократительность сердца

 

Структура актиновых и миозиновых нитей саркомера кардиомиоцита

Тонкие нити саркомера состоят из двух скрученных в спираль цепей молекул актина, тесно связанных с регуляторными белками — тропомиозином и тропонином. Актин способен образовывать соединения с миозином в присутствии АТФ и ионов магния, которые активируют АТФ-азу миозина. Регуляция такого соединения обеспечивается главным образом тропонином С, который обладает высоким сродством к ионам Са2+. Когда мышечное волокно находится в состоянии покоя и тропонин С лишен ионов Са2+, весь тропониновый комплекс приобретает такую конформационную структуру, которая препятствует взаимодействию актина и миозина, и сокращение мышечного волокна не происходит.

Серию последовательных явлений в клетке миокарда, который начинается с пускового механизма сокращения — потенциала действия мембраны со следующими внутриеклеточными процессами, которые завершаются укорачиванием миофибрилов называют сопряжением возбуждения и сокращения.

Структурными элементами сопряжения процессов возбуждения и сокращения кардиомиоцитов является Т-система и цистерны саркоплазматического ретикулума в которых находится Са2+.

 

Механизм сокращения кардиомиоцитов

Под воздействием потенциала действия Са2+ из межклеточного пространства, а также из цистерн саркоплазматического ретикулума поступает к сократительным белкам. Возникают изменения в пространственном их размещенные с образованием сократительного актомиозина. При этом идет расщепление АТФ, энергия которого идет на скольжение актиновых нитей.

Также следует заметить, что Са2+, который входит в клетку увеличивает длительность потенциала действия, и соответственно рефрактерного периода. Кроме того, удаление Са2+ из межклеточного пространства ведет к полному расщеплению возбуждения и сокращения миокарда. Потому Са2+, который входит в клетку имеет первостепенное значение.

 

Механизм расслабления кардиомиоцитов

Расслабление кардиомиоцита наступает в результате реполяризации мембраны. Оно базируется на том, что под действием реполяризации происходит удаление Са2+ от сократительных белков (тропонина) со следующим его увлечением саркоплазматическим ретикулумом. Также Са2+ выводится в межклеточную жидкость за счет работы насосов клеточных мембран. Основной процесс, который определяет расслабление кардиомиоцитов, — это удаление ионов кальция из саркоплазмы, в результате чего концентрация Са2+ в ней уменьшается. При этом комплексы Са2+ из тропонином С распадаются, тропомиозин смещается по отношению к актиновым филаментам и закрывает их активные центры — сокращение прекращается.

 

Отличия между сокращением миокарда и скелетной мышцы.

В отличие от скелетной мышцы в миокарде не обнаружены зависимости между силой раздражения и величиной реакции на допорогове раздражение сердце совсем не отвечает, но как только сила раздражителя достигает порогового уровня, возникает максимальное сокращение. Последующее нарастание силы раздражителя не изменяет величины сокращения. Таким образом, пороговое раздражение есть одновременно и максимальным. Эта особенность сокращения сердечной мышцы получила название закона «все или ничего». Его открыл югославский физиолог Боудичи (1871).

Скелетная мышца отвечает градуально, то есть, чем большая сила раздражения, тем большая сила сокращения.

 

Абсолютная рефрактерность типичного кардиомиоцита желудочка длится + 0,27 сек

Абсолютная рефрактерность типичного кардиомиоцита желудочка длится + 0,27 сек

Абсолютная рефрактерность типичного кардиомиоцита желудочка длится + 0,27 сек

Аортальный клапан открывается при давлении крови в левом желудочке + более 70-80 мм. рт. ст.

Длительность систолы желудочков при ЧСС = 75 уд/мин составляет + 0,3 сек

Компенсаторная пауза возникает при… экстрасистоле + желудочковой

Медленная диастолическая деполяризация свойственна клеткам + пейсмейкерам проводящей системы сердца

Минутный объём сердечного выброса в покое равен + 4,5-5,0 литра

Минутный объём сердечного выброса при тяжелой физической работе равен + 25-30 литров

На вершине систолы кровяное давление в левом желудочке достигает + 120-130 мм. рт. ст.

На вершине систолы кровяное давление в правом желудочке достигает + 25-30 мм. рт. ст.

На вершине систолы кровяное давление в предсердиях достигает + 5-8 мм. рт. ст.

На вершине систолы кровяное давление в правом предсердии достигает + 4-8 мм. рт. ст.

Общая пауза при ЧСС = 75 уд/мин продолжается + 0,4 сек

Общим для кардиомиоцита и скелетного миоцита явлется + потенциал покоя определемый почти целиком концентрационным градиентом ионов калия

Относительная рефрактерность типичного кардиомиоцита желудочка длится + 0,03 сек

Потенциал действия типичного кардиомиоцита желудочка длится + 0,3 сек

Протодиастолический период это + время от начала расслабления желудочков до захлопывания полулунных клапанов

Систола предсердий при ЧСС = 75 уд/мин продолжается + 0,1 сек

Спонтанные импульсы в атрио-вентрикулярном узле возникают с частотой + 40-50 имп/мин

Спонтанные импульсы в синоатриальном узле возникают с частотой + 60-80 имп/мин

Способность миокарда переходить в возбужденное со­стояние под действием раздражителя называется + возбудимостью

Створчатые клапаны в период общей паузы + открыты

Фазу быстрой деполяризации ПД типичного кардиомиоцита определяют ионные токи + натрия и кальция

Фазу плато ПД кардиомиоцита определяют ионные токи + натрия, кальция и калия

 

Аортальный клапан закрывается в период асинхронного сокращения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ННН

Аортальный клапан закрывается в конце периода протодиастолы, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ВВВ ?

 

Аортальный клапан закрывается в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в левом желудочке меньше давления в аорте + ННН



Аортальный клапан закрывается в период медленного изгнания, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + НВН

 

Аортальный клапан закрывается в период быстрого наполнения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ННН

Аортальный клапан закрывается в период медленного наполнения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ННН

 

Аортальный клапан закрывается в период изометрического расслабления, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ННН

Аортальный клапан закрывается в период изометрического сокращения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + НВН

 

Аортальный клапан закрывается в период протодиастолы, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ВНН

Аортальный клапан закрывается в период протодиастолы, потому что в этот период давление аорте становится больше давления в левом желудочке + ВВВ

 

Аортальный клапан открывается в конце изометрического сокращения потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте + ВВВ

Аортальный клапан открывается в период протодиастолы, потому что в этот период давление в аорте становится больше давления левом желудочке + ВВВ ?

 

Атриовентрикулярный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей автоматией + ННН

 

Атриовентрикулярные клапаны закрываются в период асинхронного сокращения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ННН

Атриовентрикулярные клапаны закрываются в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Атриовентрикулярные клапаны закрываются в период изометрического сокращения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ВВВ

Атриовентрикулярные клапаны закрываются в период медленного изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

 

Миокард представляет собой истинный синцитий, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую возбудимость и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками + НВН

Миокард представляет собой функциональный синцитий, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую автоматию и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками + ВНН

Миокард представляет собой функциональный синцитий, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую возбудимость и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками + ВВВ

Миокард представляет собой функциональный синцитий, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую сократимость и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками + ВВН

 

Ножки пучка Гиса в норме является водителем ритма сердца, потому что они обладают наибольшей автоматией + ННН

 

Синоатриальный узел в норме является водителем ритма сердца, потому что он не обладает сократимостью + ВВН

Синоатриальный узел является в норме водителем сердца, потому что он обладает наибольшей автоматией + ВВВ ?

Синоатриальный узел в норме является водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей возбудимостью + ВВН

Синоатриальный узел в норме является водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей проводимостью + ВНН

Синоатриальный узел в норме является водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей сократимостью + ВНН

 

Створчатые клапаны закрываются в начале периода изометрического расслабления, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Створчатые клапаны закрываются в период быстрого наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ННН

Створчатые клапаны закрываются в период изометрического расслабления, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Створчатые клапаны закрываются в период медленного наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ННН

Створчатые клапаны закрываются в период медленного наполнения, потому что давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ННН

Створчатые клапаны закрываются в период протодиастолы, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

 

Створчатые клапаны открываются в период асинхронного сокращения, потому что в начале этого периода давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ННН

 

Створчатые клапаны открываются в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Створчатые клапаны открываются в период быстрого наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ВНН

 

Створчатые клапаны открываются в конце периода изометрического расслабления, потому что давление в желудочках меньше давления в предсердиях + ВВВ

Створчатые клапаны открываются в начале периода изометрического расслабления желудочков, потому что давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Створчатые клапаны открываются в период изометрического сокращения желудочков, потому что давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Створчатые клапаны открываются в период медленного изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

Створчатые клапаны открываются в период медленного наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + ННН ?

 

Створчатые клапаны открываются в период протодиастолы, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях + НВН

 


Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 190 | Нарушение авторских прав




Помощь в ✍️ написании работы


mybiblioteka.su — 2015-2022 год. (0.032 сек.)

Установите соответствие. 126.ФАЗЫ ПД ПЕЙСМЕКЕРНЫХ КЛЕТОК СЕРДЦА — Студопедия

126.ФАЗЫ ПД ПЕЙСМЕКЕРНЫХ КЛЕТОК СЕРДЦА

А Медленная диастолическая

деполяризация Б Быстрая деполяризация 3 Медленная реполяризация

ОБУСЛОВЛЕНЫ

СЛЕДУЮЩИМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ ИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

1 Увеличением для Са и Na

2 Увеличением для К

3 Увеличением дляК, снижением дляСа и Na

4 Снижением для К,

увеличением для Са и Na

127 КЛЕТКИ СЕРДЕЧНОЙ ТКАНИ

А Синоатриального узла Б Атрио-вентрикулярного узла В Пучка Гиса и волокон

Пуркинье Г Типичных кардиомиоцитов

желудочков

ВЫПОЛНЯЮТ СЛЕДУЮЩИЕ ФУНКЦИИ

1 Обеспечивают сокращение желудочков

2 Генерируют возбуждение, определяющее ритм сокращений сердца в норме

3 Передают возбуждение на проводящую систему желудочков, способны к самостоятельной генерации возбуждения

4 Обеспечивают распространение

возбуждения по миокарду желудочков

128.

ВО ВРЕМЯ РАЗВИТИЯ ПД ТИПИЧНОГО КАРДИОМИОЦИТА…. А. Абсолютной

рефрактерности Б. Относительной

рефрактерности В. Супернормальной

возбудимости

ФАЗЫ ВОЗБУДИМОСТИ ИМЕЮТ ДЛИТЕЛЬНОСТЬ

1. 0.01 с

2. 0.03 с

3. 0.035с

4. 0.2 с

5. 0.27 с

129. КЛЕТКИ СЕРДЦА….

А. Истинный пейсмекер Б. Типичный кардиомиоцит желудочка

ИМЕЮТ ДИАСТОЛИЧЕСКИЙ ТРАНСМЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ, РАВНЫЙ

1. -30- 40 мВ

2. -50- 60 мВ

3. -80- 90 мВ

4. -100- 110мВ

130.

ОТКРЫТИЕ-ЗАКРЫТИЕ КЛАПАНОВ СЕРДЦА… А. Открытие полулунных Б. Закрытие полулунных В. Открытие створчатых Г. Закрытие створчатых

ПРОИСХОДИТ В ФАЗЫ

1. Асинхронного сокращения миокарда желудочков.

2. В начале изометрического сокращения.

3. В конце быстрого изгнания крови из желудочков.

4. Медленного изгнания крови из желудочков.

5. Протодиастолический период.

6. В конце изометрического расслабления миокарда.

7. Быстрого наполнения желудочков.

8. Медленного наполнения желудочков.

131.ФАЗЫ ПД ТИПИЧНОГО КАРДИОМИОЦИТА……

А. Деполяризации

Б. Начальной быстрой

реполяризации В. Плато реполяризации Г. Конечной быстрой

реполяризации

ОБУСЛАВЛИВАЮТ ТОКИ

1. Медленный входящий натрий-кальциевый ток, медленный выходящий калиевый ток.

2. Быстрый входящий натриевый ток,

медленный входящий натрий-кальциевый ток.

3. Быстрый выходящий калиевый ток.

4. Быстрый входящий хлорный ток.

5. Медленный входящий кальциевый ток.

6. Медленный выходящий кальциевый ток.

132. КАРДИОМИОЦИТЫ…

А. Типичный кардиомиоцит Б. Непейсмекерная клетка

пучков и волокон

проводящей системы сердца В. Водитель ритма

проводящей системы

ОБЛАДАЮТ СЛЕДУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ

1. Возбудимостью, сократимостью, проводимостью.

2. Возбудимостью, проводимостью, автоматией.

3. Возбудимостью, проводимостью.

4. Возбудимостью, проводимостью, сократимостью, автоматией.

133. Аортальный клапан закрывается в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.


1) ВВН

2) НВН

3) ВВВ

4) ННН

5) ВНН

134. Аортальный клапан закрывается в период медленного изгнания, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

135. Аортальный клапан закрывается в период изометрического сокращения, потому что в конце этого периода давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) НВН

5) ННН

136. Атриовснтрикулярные клапаны закрываются в период изометрического сокращения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВН

137. Атриовснтрикулярные клапаны закрываются в период асинхронного сокращения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ННН

138. Атриовентрикулярные клапаны закрываются в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) ННН

5) НВН

139, Атриовентрикулярные клапаны закрываются в период медленного изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

140. Створчатые клапаны закрываются в период протодиастолы, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) НВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) ННН

5) ВВН

141. Створчатые клапаны закрываются в начале периода изометрического расслабления желудочков, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях


1) ВВН

2) ВНН

3) ННН

4) НВН

5) ВВВ

142. Створчатые клапаны закрываются в период быстрого наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ННН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ВВН

143. Створчатые клапаны закрываются в период медленного наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ННН

144. Створчатые клапаны открываются в период изометрического сокращения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) НВН

3) ННН

4) ВВВ

5) ВНН

145. Створчатые клапаны открываются в период асинхронного сокращения,

потому что в начале этого периода давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) ННН

4) ВВВ

5) НВН

146. Синоатриальный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей автоматией.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

147. Атриовентрикулярный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей автоматией.

1) ННН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ВВН

148. Синоатриальный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей проводимостью.

1) ВВН

2) ВВВ

3) ВНН

4) ННН

5) НВН

149. Синоатриальный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей сократимостью.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

150. Ножка Гиса является в норме водителем ритма сердца, потому что она обладает наибольшей автоматией.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

151. Синоатриальный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он обладает наибольшей возбудимостью.

1) ВВВ

2) ВВН

3) НВН

4) ННН

5) ВНН

152. Синоатриальный узел является в норме водителем ритма сердца, потому что он не обладает сократимостью.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

153. Миокард представляет собой функциональный синтиций, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую возбудимость и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками.

1) ВВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) ННН

5) НВН

154. Миокард-представляет собой истинный синтиций, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую возбудимость и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками.

1) ВВН

2) ВВВ

3) ВНН

4) ННН

5) НВН

155. Миокард представляет собой функциональный синтиций, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую сократимость и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ВВН

5) ННН

156. Миокард представляет собой функциональный синтиций, потому что сократительные кардиомиоциты имеют приблизительно одинаковую автома т-ню и связаны между собой нексусами и цитоплазматическими перемычками.

1) ВВН

2) ВВВ

3) ВНН

4) ННН

5) НВН

157. Створчатые клапаны открываются в период медленного наполнения, по-тому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсер диях.

1) ННН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ВВН

158. Створчатые клапаны открываются в конце периода изометрического рас слабления, потому что в этот период давление в желудочках меньше давления в предсердиях.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВН

159. Аортальный клапан открывается в конце изометрического сокращения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

160. Аортальный клапан закрывается в период протодиастолы, потому что в этот период давление в аорте становится больше давления в левом желудочке.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

161. Аортальный клапан закрывается в период асинхронного сокращения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ННН

3) НВН

4) ВВВ

5) ВНН

162. Аортальный клапан закрывается в конце периода протодиастолы, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

163. Аортальный клапан закрывается в период изометрического расслабления, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

164. Аортальный клапан закрывается в период быстрого наполнения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ННН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ВВН

165. Створчатые клапаны открываются в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

166. Створчатые клапаны открываются в период медленного изгнания, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) НВН

3) ВВВ

4) ННН

5) ВНН

167. Створчатые клапаны открываются в период протодиастолы, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) ННН

5) НВН

168. Створчатые клапаны открываются в начале периода изометрического расслабления желудочков, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

169. Створчатые клапаны открываются в период быстрого наполнения, потому что в этот период давление в желудочках превышает давление в предсердиях.

1) ВВН

2) ВВВ

3) НВН

4) ВНН

5) ННН

170. Аортальный клапан закрывается в период медленного наполнения, потому что в этот период давление в левом желудочке превышает давление в аорте.

1) ВВН

2) ННН

3) НВН

4) ВВВ

5) ВНН

171. Аортальный клапан закрывается в период быстрого изгнания, потому что в этот период давление в левом желудочке меньше давления в аорте.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ННН

РЕГУЛЯЦИЯ РАБОТЫ СЕРДЦА Выберите один правильный ответ.

172. СИНХРОННОЕ СОКРАЩЕНИЕ КАРДИОМИОЦИТОВ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ

1) внутрисердечным периферическим рефлексом

2) внутриклеточной регуляцией

3) межклеточным взаимодействием

173. УСИЛЕНИЕ СОКРАЩЕНИЯ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПРИ РАСТЯЖЕНИИ СТЕНОК ПРАВОГО ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ

1) внутриклеточной регуляцией

2) внутрисердечным периферическим рефлексом

3) межклеточным взаимодействием

174. УСИЛЕНИЕ СОКРАЩЕНИЯ МИОКАРДА ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ИСХОДНОЙ ДЛИННЫ МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ

1) внутрисердечным периферическим рефлексом

2) внутриклеточной регуляцией

3) межклеточным взаимодействием

175. ПРИ РАЗДРАЖЕНИИ БЛУЖДАЮЩЕГО НЕРВА СОДЕРЖАНИЕ В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЕ ИОНОВ КАЛИЯ

1) увеличивается

2) не изменяется

3) в начальную фазу увеличивается, затем уменьшается

4) уменьшается

176. БАТМОТРОПНЫЙ ЭФФЕКТ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА — ЭТО ИЗМЕНЕНИЕ

1) ЧСС

2) проводимости миокарда

3) силы сокращений

4) возбудимости миокарда

177. ИНОТРОПНЫЙ ЭФФЕКТ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА — ЭТО ИЗМЕНЕНИЕ

1) проводимости миокарда

2) силы сокращений

3) возбудимости миокарда

4) ЧСС

178. ДРОМОТРОПНЫЙ ЭФФЕКТ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА — ЭТО ИЗМЕНЕНИЕ

1) силы сокращений

2) возбудимости миокарда

3) ЧСС

4) проводимости миокарда

179. ХРОНОТРОПНЫЙ ЭФФЕКТ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА — ЭТО ИЗМЕНЕНИЕ

1) проводимости миокарда

2) силы сокращений

3) ЧСС

4) возбудимости миокарда

180. СИМПАТИЧЕСКИЕ НЕРВЫ ОКАЗЫВАЮТ НА СЕРДЕЧНУЮ МЫШЦЫ ЭФФЕКТЫ

1) положительный инотропный, положительный хронотропный

2) отрицательный инотропный, положительный хронотропный

3) отрицательный инотропный, отрицательный хронотропный

4) положительный инотропный, отрицательный хронотропный

181. В ОКОНЧАНИЯХ СИМПАТИЧЕСКОГО НЕРВА, ИННЕРВИРУЮЩЕГО СЕРДЦЕ, ВЫДЕЛЯЕТСЯ МЕДИАТОР

1) норадреналин

2) серотонин

3) ацетилхолин

182. В ОКОНЧАНИЯХ БЛУЖДАЮЩЕГО НЕРВА ВЫДЕЛЯЕТСЯ МЕДИАТОР

1) норадреналин

2) ацетилхолин

3) серотонин

183. ПРИ АППЛИКАЦИИ АЦЕТИЛХОЛИНА НА СЕРДЕЧНУЮ МЫШЦУ ПРОИЗОЙДЕТ

1) деполяризация миоцитов

2) гиперполяризация миоцитов

3) активация натриевых каналов

4) блокада натриевых каналов

184. ДЫХАТЕЛЬНАЯ АРИТМИЯ ПРОЯВЛЯЕТСЯ

1) в увеличении ЧСС к концу выдоха

2) в учащении дыхания при аритмии

3) в уменьшении ЧСС к концу выдоха

185. ЦЕНТР СИМПАТИЧЕСКОЙ ИНЕРВАЦИИ СЕРДЦА НАХОДИТСЯ

1) в верхних грудных сегментах спинного мозга

2) в продолговатом мозге

3) в верхних шейных сегментах спинного мозга

186. ЦЕНТР ПАРАСИМПАТИЧЕСКОЙ ИНЕРВАЦИИ СЕРДЦА НАХОДИТСЯ

1) в верхних шейных сегментах спинного мозга

2) в верхних грудных сегментах спинного мозга

3) в продолговатом мозге

187. ГОМЕОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ РАБОТЫ СЕРДЦА ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В ИЗМЕНЕНИИ

1) частоты сердечных сокращений при изменении давления в артериальной системе

2) силы сокращений сердца при изменении давления в артериальной системе

3) силы сокращений сердца при изменении исходной длины мышечных волокон

188. ГЕТЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ РАБОТЫ СЕРДЦА ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В ИЗМЕНЕНИИ

1) силы сокращений сердца при изменении давления в артериальной системе

2) частоты сердечных сокращений при изменении исходной длины мышечных волокон

3) силы сокращений сердца при изменении исходной длины мышечных волокон

189. РЕФЛЕКС ГОЛЬЦА — ЭТО

1) рефлекторная остановка сердца при ударе в эпигастральную область

2) изменение силы сокращений сердца при изменении давления в артериальной системе .

3) изменение силы сокращений сердца при изменении исходной длины мышечных волокон

190. РЕФЛЕКС АШНЕРА ЗАКЛЮЧАЕТСЯ

1) в изменении силы сокращений сердца при изменении исходной длины мышечных волокон

2) в изменении силы сокращений сердца при изменении давления в артериальной системе

3) в уменьшении ЧСС при надавливании на глазные яблоки

191. ЭФФЕКТ АНРЕПА ЗАКЛЮЧАЕТСЯ

1) в изменении силы сокращений сердца при изменении исходной длины мышечных волокон

2) в изменении силы сокращения сердца при изменении давления в артериальной системе

3) в уменьшении ЧСС при надавливании на глазные яблоки

192. ЧАСТОТА СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ МОЖЕТ ИЗМЕНЯТСЯ УС-ЛОВНОРЕФЛЕКТОРНО

1) нет

2) да

193. РОЛЬ ГИПОТАЛАМУСА В РЕГУЛЯЦИИ РАБОТЫ СЕРДЦА ЗАКЛЮЧАЕТСЯ

1) в обеспечении работы сердца, адекватной ситуации и поведению

2) в изменении ЧСС при задержке дыхания

3) в условнорефлекторном изменении ЧСС

Что норме является водителем ритма сердца? — КиберПедия

1. Сино-атриальный узел

2. Атрио-вентрикулярный узел

3. Пучок Гиса

4. Левая ножка пучка Гиса

5. Волокна Пуркинье

Какая электрофизиологическая особенность характерна для клеток проводящей системы сердца?

1. Наличие плато в составе потенциала действия.

2. Сравнительно большая амплитуда мембранного потенциала.

3. Быстрый процесс реполяризации.

4. Медленная диастолическая деполяризация.

5. Большая крутизна развития потенциала действия.

С какой частотой возникают спонтанные импульсы в атрио-вентрикулярном узле?

1. 15-20/мин

2. 30-40/мин

3. 40-50/мин

4. 60-80/мин

5. 90-100/мин

Почему сердечная мышца не способна к тетаническим сокращениям?

1. Потому что она обладает способностью к автоматии.

2. Потому что она подчиняется закону «все или ничего».

3. Потому что она подчиняется закону силовых соотношений

4. Потому что она имеет продолжительный период рефрактерности, совпадающий с фазой сокращения.

5. Потому что она имеет продолжительный период рефрактерности, совпадающий с фазой расслабления

Чему равна длительность систолы желудочков при ЧСС 75/мин?

1. 0,2 с

2. 0,3 с

3. 0,4 с

4. 0,5 с

5. 0,7 с

6. 1,0 с

Что такое брадикардия?

1. Остановка сердца.

2. Аритмия, исходящая из синусного узла.

3. Аритмия, вызванная возникновением экстрасистол.

4. Увеличение частоты сердечных сокращений свыше 60/мин.

5. Уменьшение частоты сердечных сокращений ниже 60/мин.

Что такое асистолия?

 

1. Остановка сердца.

2. Аритмия, исходящая из синусного узла.

3. Аритмия, вызванная возникновением экстрасистол.

4. Увеличение частоты сердечных сокращений свыше 60/мин.

5. Уменьшение частоты сердечных сокращений ниже 60/мин.

Чему равен мембранный потенциал типичного кардиомиоцита?

1. 35 мВ

2. 50 мВ

3. 70 мВ

4. 90 мВ

5. 120 мВ

Чему равна продолжительность потенциала действия типичного кардиомиоцита?

1. 0,3 мс

2. 0,7 мс

3. 3,0 мс

4. 100 мс

5. 300 мс

Что является общим для типичного кардиомиоцита и скелетного мышечного волокна?

1. Автоматия клеток

2. Наличие нексусов

3. Потенциал действия, создаваемый исключительно ионами натрия

4. Потенциал покоя, формирующийся преимущественно за счёт концентрационного градиента ионов калия

5. Продолжительность потенциала действия

Соотношение МКГ и ПД типичного кардиомиоцита желудочка

1. А

2. Б

3. В

4. Г

5. Д

6. Е

График возбудимости

1. А

2. Б

3. В

4. Г

5. Д

Как называется выделенный скобкой интервал (после желуд. экстрасистолы)?

1. Протодиастолический период

2. Пресистола

3. Преавтаматическая пауза

4. Экстрасистола

5. Компенсаторная пауза

Как называется выделенный скобкой интервал (после 1-й лигатуры Станниуса)?

1. Протодиастолический период

2. Пресистола

3. Преавтаматическая пауза

4. Экстрасистола

5. Компенсаторная пауза

Изменения МКГ после 2-й лигатуры Станниуса

1. А

2. Б

3. В

4. Г

5. Д

6. Е

Вопросы по физиологии. Часть I. Свойства сердечной мышцы. Сердечный цикл. Регуляция деятельности системы кровообращения

Свойства сердечной мышцы. Сердечный цикл

1. Какой орган обеспечивает движение крови в системе кровообращения?
2. В каких отделах сердца начинается и заканчивается большой круг кровообращения?
3. В каких отделах сердца начинается и заканчивается малый круг кровообращения?
4. Перечислите основные физиологические свойства сердечной мышцы
5. Дайте определение раздражимости
6. Лайте определение возбуждения
7. Дайте определение сократимости
8. Назовите основную стоуктурно-функциональнузо особенность сердечной мышцы
9. Какому закону подчиняется сокращение сердечной мышцы?
10. Какие клетки сердечной мышцы способны самопроизвольно генерировать ПД?
11. Перечислите основные функции атипичных кардиомиоцитов
12. Назовите основные функции проводящей системы сердца
13. Дайте определение автоматии сердца
14. Назовите основные узлы автоматии сердца
15. В ритме какого узла автоматии сокращается сердце здорового человека?
16. Назовите частоту самопроизвольной генерации ПД в синоатриальном узле
17. Назовите частоту самопроизвольной генерации ПД в атриовентрикулярном узле
19. Дайте определение проводимости
20. Укажите скорость проведения возбуждения в рабочем миокарде предсердий и желудочков?
21. Укажите скорость проведения возбуждения по атипичным волокнам миокарда желудочков?
22. Дайте понятие градиента автоматии сердца
23. Какие клетки сердечной мышцы обеспечивают процесс сокращения
24. Назовите основную функцию рабочих кардимиоцитов
25. Нарисуйте график ПД типичных кардкомиоцитов и обозначьте его фазы
26. Назовите основные отличительные особенности ПД типичных кардкомиоцитов
27. Назовите величину МПП типичного кардиомиоцита
28. Дайте определение возбудимости
29. Какая зависимость существует между порогом возбудимости и возбудимостью живой ткани?
З0. Нарисуйте график изменения возбудимости рабочего кардиомиоцита во время генерации ПД и обозначьте его фазы
31. Перечислите фазы ПД рабочих кардиомиоцитов во время которых миокард не реагирует на раздражители
32. Назовите виды экстрасистол в зависимости от расположения эктопического очага в сердце
33. Какой из видов экстрасистол сопровождается длительной компенсаторной паузой?
34. Дайте понятие желудочковой экстрасистолы
35. В какие фазы сердечного цикла внеочередное раздражение способно вызвать желудочковую экстрасистолу?
36. Лайте определение лабильности
37. Назовите величину лабильности миокарда
38. Расчитайте величину лабильности, если продолжительность периода абсолютной рефрактерности составляет 270 мс.
39. Дайте определение сердечного цикла
40. Рассчитайте длительность сведенного цикла, если ЧСС 75 ударов в мин.
41. Перечислите фазы сердечного цикла и укажите длительность каждой из них, если ЧСС 75/мин.
42. Назовите I фазу сердечного цикла
43. В каком состоянии находятся атриовентрикулярные клапаны во время первой фазы сердечного цикла?
44. Перечислите периоды II фазы сердечного цикла и укажите их длительность, если ЧСС 75/мин.
45. В каком состоянии находятся атриовентрикулярные клапаны во время изометрического сокращения?
46. В каком состоянии находятся полулунные клапаны во воемя изометрического сокращения?
47. Назовите величину давления в правом и левом желудочках в конце изометрического сокращения
48. Чему равен градиент давления, достаточный для поступления крови в магистральные сосуды, во зремя систолы желудочков?
49. Назовите величину давления в правом и левом желудочках во время быстрого изгнания крови
Регуляция деятельности системы кровообращения

1. На какие основные группы подразделяются механизмы регуляции сердечной деятельности?
2. Перечислите основные виды местных базисных миогенных механизмов саморегуляции сердечной деятельности
3. Какую зазисимость отражает гетерометрический механизм саморегуляции сердечной деятельности?
4. Сформулируйте закон Франка-Старлинга
5. Какую зависимость отражает эффект Анрепа?
6. Сформулируйте закон Анрепа
7. Какую зависимость отражает эффект Боудича?
8. Сформулируйте закон Боудича
9. Какую зависимость отражает гидродинамический механизм саморегуляции сердечной деятельности?
10. Нарисуйте к обозначьте схему рефлекторной дуги местного сердечного рефлекса
11. Какой медиатор выделяется из окончаний клеток Догеля?
12. Перечислите кардиотропные эффекты ацетилхолина
13. Какие медиаторы выделяются из окончаний адренергических метасимпатических нейронов?
14. Перечислите кардиотропные эффекты катехоламинов
15. Перечислите основные виды экстракардиальных механизмов регуляции сердечной деятельности
16. В каком отделе ЦНС располагается жизненно важная часть центра регуляции сердечной деятельности?
17. Какое влияние на сердечную деятельность оказывает сильное раздражение блуждающего нерва?
18. Какой медиатор выделяется из окончаний постганглионарных парасимпатических волокон при сильном раздражении блуждающего нерва?
19. Какое влияние на сердечную деятельность оказывает слабое раздражение блуждающего нерва?
20. Какое влияние на сердечную деятельность оказывает раздражение симпатических сердечных нервов?
21. Какие медиаторы выделяются из окончании постганглионарных симпатических волокон?
22. Назовите основные группы рефлексов, обеспечивающих рефлекторную экстракардиальную регуляцию сердечной деятельности
23. Дайте понятие собственных кардиальных рефлексов
24. Дайте понятие сопряженных сердечных рефлексов
25. перечислите основные собственные сердечные рефлексы
26. Перечислите основные рефлексогенные зоны собственных кардиальных рефлексов
27. Нарисуете и обозначьте схему рефлекторной дуги рефлекса Бейнбриджа
28. Какие влияния на частоту и силу сердечных сокращении оказывает раздражение волюморецепторов рефлексогенной зоны Бейнбриджа?
29. Нарисуйте и обозначьте схему собственного сердечного рефлекса, возникающего при раздражении барорецепторов рефлексогенной зоны Геринга
30. Какие влияния на частоту и силу сердечных сокращений оказывает раздражение барорецепторов рефлексогенной зоны Геринга?
31. Нарисуйте и обозначьте схему собственного сердечного рефлекса, возникающего при раздражении барорецепторов рефлексогенной зоны Циона-Людвига
32. Какие влияния на частоту и силу сердечных сокращении оказывает раздражение барорецепторов рефлексогенной зоны Циона-Людвига?
33. Какое влияние на ЧСС оказывают болезненные стоматологические манипуляции?
34. Дайте понятие гуморальной регуляции функций
35. Перечислите основные группы веществ, оказывающих влияние на сердечную деятельность гуморальным путем
36. Как влияет на сердечную деятельность увеличение во внеклеточной среде концентрации ионов К?
37. Как влияет на сердечную деятельность увеличение во внеклеточной среде концентрации ионов Са?
38. Какое влияние на сердечную деятельность оказывают гормоны мозгового слоя надпочечников?
39. Какое влияние на сердечную деятельность оказывает тироксин?
42. Назовите основные механизмы регуляции тонуса кровеносных сосудов
43. Какое влияние на просвет сосудов оказывает парасимпатическая нервная система?
44. Какие влияния на просвет сосудов оказывает симпатическая нервная система?
45. В каком отделе ЦНС расположена жизненно важная часть сосудодвигательного центра?
46. Назовите основные отделы жизненно важной части сосудодвигательного центра
47. Назовите основные сосудодвигательные рефлексы
48. Какой из сосудодвигательных рефлексов обеспечивает снижение давления в артериальном сосудистом русле?
49. Нарисуйте и обозначьте схему рефлекторной дуги сосудистого депрессорного рефлекса
50. Назовите основную рефлексогенную зону сосудистого депрессорного рефлекса
51. Какой из сосудодвигательных рефлексов обеспечивает повышение давления в артериальном сосудистом русле?
52. Нарисуйте и обозначьте схему рефлекторной дуги сосудистого прессорного рефлекса
53. Назовите основную рефлексогенную зону сосудистого прессорного рефлекса
54. Как отражается на тонусе сосудов конечностей раздражение вкусовых рецепторов сладкими веществами?
55. Как отражается на тонусе сосудов конечностей раздражение вкусовых рецепторов горькими веществами?
56. Как может отразиться на величине артериального давления сильное болевое раздражение на фоне повышенного психоэмоционального напряжения во время стоматологической манипуляции в полости рта?
57. Перечислите основные группы веществ, оказывающих влияние на сосудистый тонус гуморальным путем
58. Какие влияния на просвет сосудов оказывают гормоны мозгового слоя надпочечников?
59. Какое влияние на просвет сосудов оказывают ренин, ангиотензин и серотонин?
60. Какое влияние на просвет сосудов оказывают гистамин и брадикинин?
61. Какое влияние на просвет сосудов оказывают кислые метаболиты?
Смотрите также
— Вопросы по физиологии. Часть II. Основы гемодинамики. Исследование функционального состояния системы кровообращения
— Вопросы по физиологии. Часть III. Внешнее дыхание. Обмен газов в тканях и легких. Транспорт газов кровью. Регуляция дыхания
— Материалы книги «Неотложные состояния в кардиологии». В ней затрагиваются темы физиологии, анатомии сердца, электрокардиографии

физ св-во сердца — 2. Выполните тест


Подборка по базе: Итоговое тестирование по АЯ 4 класс.docx, Итоговый тест _Реализация требований обновленных ФГОС НОО, ФГОС , 5 класс тест.docx, Природные комплексы тест.docx, Ероконова В.В. тест налоги.docx, 6 сынып тест.docx, мария тест.docx, Выделение тест.docx, итоговый тест 11 кл.doc, Практическая работа № 1 тест.docx

1.Подпишите комплненты проводящей системы сердца и с какой скоростью проводится возбуждение.

2.Выполните тест

1. Выберите правильные утверждения:

1 — большой круг кровообращения начинается из левого желудочка и

заканчивается в правом предсердии

2 — большой круг кровообращения начинается из правого желудочка

и заканчивается в левом предсердии

3 — малый круг кровообращения начинается из правого желудочка и

заканчивается в правом предсердии

4 – малый круг кровообращения начинается из левого желудочка и

заканчивается в правом предсердии

2. Основную массу миокарда составляют:

1 — типичные кардиомиоциты

2 — атипичные кардиомиоциты

3 – секреторные кардиомиоциты

4 – межклеточные контакты

3. Основная функция типичных кардиомиоцитов:

1 – автоматия

2 – проводимость

3 – возбудимость

4- сократимость

4. Атипичные кардиомиоциты:

1 – являются клетками рабочего (сократительного) миокарда

2 – входят в состав проводящей системы сердца

3 – имеют плохую проводимость, высокую автоматию и сократимость

4 – выполняют эндокринную функцию

5. Свойством автоматии обладает:

1 — рабочий миокард

2 — проводящая система сердца

3- клапаны сердца

4 – эндокард

5 — эпикард

6. Синусно-предсердный узел расположен:

1 — в левом предсердии в устье легочных вен

2 — в правом предсердии в устье полых вен

3 — в правом предсердии около предсердно-желудочковой перегородки

4 – в межпредсердной перегородке

5 — в левом предсердии около предсердно-желудочковой перегородки

7. Предсердно-желудочковый узел расположен:

1 — в правом предсердии около коронарного синуса

2 — в правом желудочке около предсердно-желудочковой перегородки

3 — в левом желудочке около предсердно-желудочковой перегородки

4 — в левом предсердии в устье легочных вен

8. В основе механизма фазы деполяризации потенциала действия

атипичных кардиомиоцитов лежит:

1 — активация медленных кальциевых каналов

2 — активиция быстрых натриевых каналов

3 – активация калиевых каналов

4 — активация быстрых кальциевых каналов

9. Скорость фазы деполяризации потенциала действия выше:

1 — в атипичных кардиомиоцитах

2 — в типичных кардиомиоцитах

3 – в секреторных кардиомиоцитах

4 – в клетках проводящих путей

10. Длительность потенциала действия клеток проводящей системы равна:

1 — около 1ОО мс

2 — около 2ОО мс

3 — около 3ОО мс

4 – около 800 мс
11. Ацетилхолин ……….. атриовентрикулярную задержку

1 — укорачивает

2 – удлиняет

3 — не влияет

4 — блокирует

12. Выберите правильный механизм влияния ацетилхолина на атриовентрикулярную задержку:

1 — активация выхода калия из пейсмекерных клеток и их гиперполяризация

2 — активация медленных кальциевых каналов в пейсмекерных клетках

3 – активация быстрых калиевых каналов

4 — активация калиевых каналов и выход ионов калия из клетки

13. Функциональное значение атриовентрикулярной задержки состоит непосредственно в регуляции:

1 – сердечных сокращений

2 – наполнению кровью предсердий

3 – последовательности сокращения предсердий и желудочков, что способствует заполнению желудочков кровью

4 – кровоснабжения миокарда

5 – силы сокращения желудочков

14. Пучок Гисса является единственным путем, по которому возбуждение распространяется:

1 – из синоатриального узла на предсердия

2 — из предсердно-желудочкового узла на желудочки

3 — из синоатриального узла на желудочки

4 — из предсердно-желудочкового узла на предсердия

15. Потенциал покоя типичного кардиомиоцита равен:

1 — -5О — (-7О) мВ

2 — -7О — (-9О) мВ

3 — -3О — (-5О) мВ

4 — -110 – (-130) мВ

16. Выберите правильный механизм действия ацетилхолина на скорость медленной диастолической деполяризации:

1 — активация медленных кальциевых каналов и вход кальция и нат-

рия в клетку

2 — активация калиевых каналов и выход калия из клетки

3 — активация калиевых каналов и вход калия

в клетку

4 — активация быстрых кальциевых каналов

17. Пейсмекером сердца у здорового человека является:

1 — синусно-предсердный

2 — предсердно-желудочковый узел

3 — пучок Гиса

4 — волокна Пуркинье

18. Градиент автоматии проводящей системы сердца представляет собой:

1 — убывающую способность к автоматии участков проводящей систе-

мы по мере удаления от синусно-предсердного узла

2 — возрастающую способность к автоматии участков проводящей

системы по мере удаления от синусно-предсердного узла

3 — убывающую способность к автоматии участков проводящей систе-

мы по мере удаления от атриовентрикулярного узла

4 — возрастающую способность к автоматии участков проводящей

системы по мере удаления от атриовентрикулярного узла

19 Атриовентрикулярная задержка проведения возбуждения равна:

1 — 2О — 45 мс

2 — 5О — 8О мс

3 — 8О — 1ОО мс

4 – 100 – 120 мс

20. Величина мембранного потенциала в клетках узлов проводящей системы в промежутках между потенциалами действия:

1 – стабильна

2 – зависит от возраста

3 – нестабильна, характерна медленная диастолическая деполяризация

4 — нестабильна, характерна медленная реполяризация

21. Показателем пейсмекерных свойств кардиомиоцита является:

1 — длительный потениал действия

2 — отсутствие овершута

3 — медленная диастолическая деполяризация

4 – наличие длительного МПП

3. Нарисуйте схему ПД сократительного (рабочего) кардиомиоцита. Обозначьте его фазы.

4. Нарисуйте схему ПД атипичного кардиомиоцита. Обозначьте его фазы.

Физиология, сердечная реполяризация, дисперсия и резерв — StatPearls

Введение

Сердце выполняет жизненно важную функцию перекачивания насыщенной кислородом крови по телу, для чего оно должно сокращаться и расслабляться скоординированным образом. Этому процессу сокращения предшествует электрическое возбуждение, которое в нормальных условиях инициируется СА-узлом в виде потенциала действия.[1] Потенциал действия – это быстрая последовательность изменений мембранного потенциала, приводящая к возникновению электрического импульса.Затем этот электрический импульс проходит вниз по системе электропроводности сердца, вызывая сокращение миокарда, за которым следует расслабление в упорядоченном порядке.[2] Следует учитывать две основные классификации клеток сердца: кардиомиоциты и пейсмекерные клетки. Каждый из этих отдельных типов клеток имеет четкую структуру потенциалов действия, разделенных на несколько отдельных фаз.[3] Общей характеристикой, общей для обоих типов клеток, является третья фаза, обозначаемая как реполяризация.Реполяризация определяет сброс электрохимических градиентов клетки для подготовки к новому потенциалу действия. Потенциал действия (ПД) работающего миокарда длится несколько сотен миллисекунд, при этом замедленная реполяризация обеспечивает рефрактерное состояние к новым возбуждениям на протяжении всей фазы сокращения. Отсроченная реполяризация в миокарде человека зависит в основном от огромного разнообразия сердечных калиевых каналов, а также от особой избыточности в сердце, известной как «резерв реполяризации», при которой один ток берет верх, если другой выходит из строя.[1] Время, необходимое для реполяризации, может варьироваться в зависимости от кардиомиоцитов. Эта неоднородность, называемая дисперсией, может быть признаком патологии, особенно когда сердце не может обеспечить перфузию тела из-за нарушений сердечного выброса.[4]

Клеточный

Сердце взрослого млекопитающего состоит из многих типов клеток. К ним относятся кардиомиоциты, фибробласты, эндотелиальные клетки и периваскулярные клетки. Из них кардиомиоциты занимают значительный объем сердца.[5] Функционально эти кардиомиоциты, в свою очередь, могут быть дифференцированы в обычные клетки кардиомиоцитов и клетки кардиостимулятора.Кроме того, для понимания трансмуральной дисперсии реполяризации кардиомиоциты классифицируются как эпикардиальные клетки (находящиеся вблизи поверхности), М-клетки и эндокардиальные клетки (рядом с полостью желудочка).

Пейсмекерные клетки представляют собой высокоспециализированные клетки миокарда с присущей им способностью ритмично деполяризоваться и инициировать потенциал действия.[6] Пейсмекерные клетки расположены в основном в СА и атриовентрикулярных (АВ) узлах, а некоторые клетки также в пучках волокон Гиса и Пуркинье.Клетки-кардиостимуляторы обладают характеристикой, известной как автоматизм, и сами инициируют потенциалы действия.[7] Этот потенциал действия проводится по проводящей системе сердца в виде электрического импульса, а также между одним кардиомиоцитом и другим через щелевые контакты. Эта проводимость помогает сердцу сокращаться синхронно

Проводящая система : Узел SA расположен выше в правом предсердии рядом с отверстием верхней полой вены. От СА-узла ток деполяризации распространяется через правое предсердие через щелевые контакты, а также проходит в левое предсердие через пучок Бахмана.От СА-узла импульс проходит к АВ-узлу по межузловым волокнам. Расположение АВ-узла также находится в правом предсердии, но ниже межпредсердной перегородки. Предсердия и желудочки электрически изолированы, и электрические импульсы могут проходить от предсердий к желудочкам только через АВ-узел. Проведение АВ-узла характеризуется задержкой проведения, что обеспечивает сокращение желудочков после того, как предсердия опорожняют кровь в желудочки. От АВ-узла волна деполяризации проходит через пучок Гиса, расположенный в межжелудочковой перегородке.Отсюда, проходя через две ножки пучка Гиса и волокна Пуркинье, потенциал действия достигает желудочковых кардиомиоцитов.[2][6]

Задействованные системы органов

В отличие от сердечной системы потенциалы действия нервной системы распространяются через аналогичные механизмы и могут вызывать сокращения скелетных мышц. Однако потенциалы действия сердца, в частности, потенциалы пейсмекерных клеток, обладают автоматизмом.

Функция

Сердечные потенциалы действия и связанные с ними реполяризации жизненно важны для стимуляции и поддержания регулярных сокращений сердца, что необходимо для поддержания перфузии жизненно важных органов тела.

Механизм

Кардиальные клетки могут распространять потенциалы действия только из-за градиента электрохимического потенциала через клеточные мембраны. Ионы, в основном натрия (Na+), калия (K+) и кальция (Ca2+), присутствуют в различных концентрациях внутри клеток по сравнению с их окружающей средой. Концентрации натрия и кальция более внеклеточны, в то время как калий присутствует в более высокой концентрации внутри клетки.[8] На клеточных мембранах имеются чувствительные к напряжению ионные каналы, облегчающие движение этих ионов.Склонность ионов двигаться вниз по своему химическому градиенту и склонность зарядов к балансу через мембраны вносят свой вклад в суммарный электрохимический потенциал, который меняется в зависимости от состояния ионных каналов. Термин, используемый для этих изменений в статусе, является фазой. Циклы этих фаз инициируются, когда клеточные мембраны достигают порогового потенциала. Этот пороговый потенциал различен для кардиомиоцитов и пейсмекерных клеток. Клетки могут достигать порогового потенциала за счет раздражения либо соседними клетками, либо, если они являются пейсмекерными клетками, обладают автоматизмом.

Ячейки кардиостимулятора

Характерно, что потенциал действия кардиостимулятора имеет только три фазы, обозначенные как нулевая, третья и четвертая фазы.

  • Нулевая фаза – фаза деполяризации. Эта фаза начинается, когда мембранный потенциал достигает -40 мВ, порогового потенциала для клеток водителя ритма. При достижении порога происходит открытие потенциалзависимых каналов Са2+, что вызывает приток ионов Са2+. Этот приток катионов приводит к повышению мембранного потенциала от -40 мВ до +10 мВ.Поскольку кальциевые каналы являются медленными каналами (по сравнению с натриевыми каналами), подъем не такой крутой, как у кардиомиоцитов.

  • Первая и вторая фазы отсутствуют в клетках кардиостимулятора. В результате за нулевой фазой следует третья фаза.

  • Третья фаза — реполяризация, включающая закрытие каналов Ca2+, блокируя поток ионов Ca2+. Потенциал-зависимые К+-каналы открываются, обеспечивая отток ионов К+. Этот отток катионов способствует быстрому снижению мембранного потенциала с +10 мВ до -60 мВ.

  • Четвертая фаза, фаза постепенной деполяризации, уникальна для клеток кардиостимулятора. Эта постепенная деполяризация в основном происходит за счет тока деполяризации или тока кардиостимулятора (If). Ток кардиостимулятора возникает из-за медленного притока ионов Na+ через активируемый гиперполяризацией канал, управляемый циклическими нуклеотидами (канал HCN).[9] Этот ток кардиостимулятора вызывает изменение мембранного потенциала от -60 мВ до достижения порогового потенциала -40 мВ. Наклон четвертой фазы определяет частоту сердечных сокращений и различен для клеток-водителей ритма в разных регионах.Клетки водителя ритма SA-узла деполяризуются со скоростью от 60 до 100 в минуту, а AV-узел — от 40 до 60 в минуту. Кардиостимулятор с самой высокой скоростью деполяризации становится основным кардиостимулятором. У здоровых людей это узел SA.

Кардиомиоцит

Потенциал действия миокардиоцитов отличается от потенциала клеток водителя ритма и имеет пять фаз, от нуля до четырех. Фаза 0 — фаза деполяризации; Фаза с 1 по 3 – это фазы, во время которых происходит реполяризация; Фаза 4 — фаза покоя без спонтанной деполяризации.

  • Во время нулевой фазы, фазы быстрой деполяризации, потенциалзависимые каналы Na+ открываются, что приводит к быстрому притоку ионов Na+. Из-за притока катиона мембранный потенциал изменяется от -70 мВ до +50 мВ. Потенциалзависимые натриевые каналы являются более быстрыми каналами, чем кальциевые, и, следовательно, мы получаем резкий подъем потенциала действия.

  • В первой фазе происходит инактивация ранее открытых потенциалзависимых Na+-каналов наряду с активацией транзиторного внешнего калиевого тока (Ito).Небольшое падение электрохимического потенциала мембраны приводит к инициированию второй фазы.

  • Во время второй фазы или фазы Плато приток Са2+ происходит через открытие потенциалзависимых Са2+-каналов L-типа. Этот приток кальция уравновешивает отток K+, создавая плато при электрохимическом потенциале около +50 мВ. Это плато является компонентом эффективного рефрактерного периода, во время которого приток Са2+ также стимулирует высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума, инициируя мышечное сокращение.В течение этого периода (период абсолютной рефрактерности) не может происходить инициация новых потенциалов действия.

  • В третьей фазе следует реполяризация, включающая отток K+ через открытие K+-каналов быстрого замедленного выпрямления и закрытие потенциалзависимых Ca2+-каналов.[10] [1]

Дисперсия реполяризации

  • В сердце волна тока деполяризации зарождается в СА-узле в норме и достигает миокарда желудочков по проводящей системе.Анатомически деполяризация желудочков распространяется от верхушки к основанию и от эндокарда к эпикарду. Волна реполяризации движется в обратном направлении от эпикарда к эндокарду. Таким образом, продолжительность потенциала действия неодинакова по всей толщине стенки желудочка: кардиомиоциты вблизи эпикарда деполяризуются последними, а реполяризуются первыми. Время, затрачиваемое М-клетками на реполяризацию, самое продолжительное, тогда как время эндокардиальных клеток занимает промежуточное положение между эпикардиальными и М-клетками.Это различие связано с внутренней разницей в активности различных ионных каналов между тремя типами клеток. Отсюда и трансмуральная дисперсия в процессе реполяризации. Таким образом, дисперсия реполяризации определяется как разница во времени реполяризации (время активации плюс продолжительность потенциала действия) [11].
  • Трансмуральная дисперсия реполяризации имеет клиническое значение, поскольку может привести к аритмии за счет формирования контуров повторного входа. Эти схемы повторного входа являются важным фактором в поддержании Torsades de pointes.

Резерв реполяризации

Роден ввел понятие резерва реполяризации для решения проблемы прогнозирования развития пируэтной тахикардии при использовании препаратов, продлевающих реполяризацию у разных людей. Резерв реполяризации означает, что в нормальных физиологических условиях существует значительный резерв внешнего тока реполяризации. Таким образом, реполяризация не контролируется действием одного ионного канала, и между открытием и закрытием различных ионных каналов существует значительное перекрытие и избыточность.Таким образом, лекарство, которое блокирует один канал, например, IKs, не вызовет нарушения деполяризации или заметного удлинения интервала QT, если только не будет одновременно блокироваться другой канал; это показывает, что когда один канал выходит из строя, другие каналы вступают во владение.

Некоторые из важнейших токов, влияющих на резерв реполяризации: продолжительность.Однако он не прекращается полностью, и во время фазы плато существует небольшой внутренний ток. Этот входящий ток увеличивается при определенных состояниях, таких как сердечная недостаточность и синдром удлиненного интервала QT 3 типа (LQTS 3). Из-за этого больше калия должно перемещаться за пределы клетки, чтобы сбалансировать это и вызвать реполяризацию, тем самым уменьшая резерв тока внешней реполяризации. INa по своей природе более заметен в М-клетках, чем в эпикардиальных и эндокардиальных клетках.Затем примерно в конце фазы 2 он быстро открывается, когда мембранный потенциал становится более отрицательным, а затем медленно инактивируется. Этот ток является первичным реполяризующим током, который вносит вклад в фазу 3 потенциала действия. Препарат, который блокирует только этот канал, при введении в более высокой концентрации может сам по себе вызывать удлинение интервала QT (антиаритмический класс 3). Это показывает, что это основной ток, ответственный за поддержание резерва реполяризации. Активность этого канала нарушается при многих состояниях, например, при синдроме удлиненного интервала QT 2 типа.Уровень калия в сыворотке также влияет на этот ток. Когда уровень калия в сыворотке снижается, больше этих каналов интернализуется и, следовательно, уменьшается сила тока. Таким образом, гипокалиемия вызывает удлинение интервала QT, тогда как при гиперкалиемии интервал QT укорачивается. Кроме того, из-за специфической кинетики этого канала, когда какая-либо причина продлевает продолжительность потенциала действия, активность IKr снижается, тем самым образуя положительную петлю и, следовательно, вызывая большее удлинение интервала QT – Этот канал медленно активируется во время фазы 2 и быстро деактивируется.В нормальных физиологических условиях ИК не вносят значительного вклада в фазу 3 реполяризации. Однако при таких состояниях, как повышенная симпатическая стимуляция или блокировка IKr, ток, проходящий через этот канал, увеличивается. Таким образом, ИК обеспечивают резерв реполяризации или физиологическую проверку, чтобы предотвратить избыточное удлинение продолжительности потенциала действия и удлинение интервала QT. Этот ток дефектен при синдроме удлиненного интервала QT 1 типа. Этот ток более активен в эпикардиальных и эндокардиальных клетках и изначально слаб в М-клетках.Таким образом, любые физиологические или патологические состояния, которые увеличивают или уменьшают этот ток, будут по-разному влиять на клетки в этих областях и увеличивать трансмуральную дисперсию реполяризации.

  • Калиевый ток внутреннего выпрямителя (IK1) — Этот канал открыт во время диастолы. Его основная функция в качестве резерва реполяризации заключается в предотвращении спонтанной задержки после деполяризации во время фазы 4 потенциала действия.

  • Другие каналы, такие как натрий-калий-АТФаза, кальциевый канал L-типа, также влияют на резерв реполяризации.Таким образом, степень удлинения интервала QT, когда мы блокируем определенный калиевый канал сердечным или несердечным препаратом, зависит от того, какой канал мы блокируем, и от функционирования других каналов, влияющих на резерв реполяризации.

    Связанные исследования

    Электрокардиограммы являются наиболее доступным методом анализа общей электрической активности сердца. Зубец P соответствует деполяризации предсердий, а комплекс QRS соответствует деполяризации желудочков (фаза 0).Комплекс QRS маскирует реполяризацию предсердий, но зубец Т позволяет визуализировать реполяризацию желудочков. Пик зубца Т соответствует реполяризации самого короткого эпикардиального потенциала действия, в то время как конец зубца Т соответствует реполяризации М-клетки с наиболее продолжительным потенциалом действия [11].

    Интервал QT — это время от начала зубца QRS до конца зубца T. Он представляет собой один цикл электрической активности желудочков от начала деполяризации желудочков до конца реполяризации желудочков.Изменения этого интервала могут свидетельствовать о таких патологиях, как синдромы удлиненного и укороченного интервала QT. Дальнейшие методы тестирования включают электрофизиологические тесты, в которых обученный персонал вводит электроды в тело пациента через катетер, манипулирует электродами с помощью магнитов и измеряет электрическую активность сердца. Другие методы тестирования, которые следует рассмотреть, включают мониторы Холтера, мониторы событий и имплантируемые петлевые регистраторы. Все это разные способы мониторинга сердечного ритма в течение длительного времени в амбулаторных условиях.

    Патофизиология

    Нарушения реполяризации могут возникать по разным причинам. Одной из наиболее частых аномалий является синдром удлиненного интервала QT. Синдром удлиненного интервала QT часто обусловлен врожденными дефектами ионных каналов сердца, что влияет на продолжительность его открытия и закрытия.

    Синдром удлиненного интервала QT 1 типа: Здесь имеется дефект медленного выпрямляющего калиевого тока (IKs). На ЭКГ это проявляется удлинением интервала QT с широким зубцом Т. Как обсуждалось ранее, поскольку существует неотъемлемая разница в активности IKs между разными клетками, этот синдром также увеличивает трансмуральную дисперсию реполяризации.Бета-адренергическая стимуляция, которая увеличит IKs и, следовательно, более значительное снижение продолжительности потенциала действия эпикардиальных и эндокардиальных клеток, чем М-клетки, имитирует LQTS 1. [11]

    Синдром удлиненного интервала QT 2 типа: здесь имеется дефект в калиевом канале быстрого выпрямления с задержкой, что вызывает значительное замедление реполяризации во всех трех типах клеток. На ЭКГ отмечается удлинение интервала QT и зубцы Т низкой амплитуды с раздвоенным видом. Антиаритмический препарат класса 3, такой как соталол, который блокирует IKr, имитирующий LQTS2.Существует более значительное увеличение продолжительности потенциала действия М-клеток, чем у эпикардиальных и эндокардиальных клеток. Таким образом, здесь также наблюдается повышенная трансмуральная дисперсия реполяризации.[11]

    Синдром удлиненного интервала QT 3 тип – здесь наблюдается увеличение тока, проходящего через поздний натриевый ток (INa). На ЭКГ выявляется удлинение интервала QT и расширение зубца Т. Здесь также, поскольку этот ток более активен в М-клетках, чем в эпикардиальных и эндокардиальных клетках, он может увеличить трансмуральную дисперсию реполяризации.Таким образом, проаритмические эффекты синдромов удлиненного интервала QT обусловлены снижением резерва реполяризации и увеличением трансмуральной дисперсии реполяризации [11].

    Внешние факторы являются наиболее распространенными эффекторами нарушений реполяризации. Многие лекарства могут вызывать удлинение интервала QT, в том числе антиаритмические, такие как амиодарон, специфические антибиотики, такие как фторхинолоны, и нейролептики.[13] Многие из этих препаратов блокируют ток IKr.[14] Различия в рефрактерных периодах между сердечными клетками затем приводят к аритмиям и возможной гибели сердца.

    Клиническое значение

    Сердечные аритмии возникают из-за функциональных и структурных дефектов на молекулярном, клеточном, тканевом и организменном уровнях.[15] Эти дефекты вызывают нестабильность мембранного потенциала, что, в свою очередь, вызывает аномальные возбуждения (например, экстрасистолы) и проведение импульса. Отсроченные после деполяризации (DAD) — это аномальные возбуждения, возникающие во время фазы 4 потенциала покоя или фазы плато, в то время как те, которые возникают во время ранней части фазы 3 реполяризации, называются ранними после деполяризации (EAD).

    Ранняя деполяризация (EAD) возникает из-за критического увеличения продолжительности потенциала действия (APD). Этот продолжительный APD может вызвать повторное открытие инактивированного канала Na / Ca, обеспечивая дополнительный ток для деполяризации. Таким образом, EAD может вызвать аритмии torsades de pointes (TdP), которые представляют собой полиморфную желудочковую тахикардию и, в свою очередь, могут перерасти в фибрилляцию желудочков [1].

    Отсроченная После деполяризации из-за аномального обращения с кальцием. При этом повышенный внутриклеточный кальций, как и после инфаркта миокарда, увеличивает активность обменника Na/Ca.Чистым эффектом этого канала является один внутренний деполяризующий ток, который может инициировать экстрасистолу при достижении порогового потенциала.

    Хотя ранее отмечалось, что, несмотря на то, что начало torsades de pointes (TdP) происходит вскоре после деполяризации, последующая TdP возникает из-за явления повторного входа. Обычно импульс распространяется во всех направлениях, а ткани за фронтом деполяризации рефрактерны. Однако, когда ПД должен обойти препятствие, будь то анатомическое (например, рубцовая ткань) или функциональное (кардиомиоцит в период его абсолютной рефрактерности), он может вызвать повторное проникновение и повторное возбуждение исходной ткани.Таким образом, неоднородность тканей по рефрактерности является мощным усилителем рецидивирующей аритмии. Следовательно, большая трансмуральная дисперсия реполяризации, которая увеличивает эту неоднородность, увеличивает риск повторной аритмии.

    Таким образом, оценка реполяризации посредством анализа электрической активности является полезным клиническим инструментом для оценки сердечной функции, поскольку изменения реполяризации могут способствовать развитию потенциально летальных сердечных ритмов.[16]

    Каталожные номера

    1.
    Skibsbye L, Ravens U. Механизм проаритмических эффектов блокаторов калиевых каналов. Карта Электрофизиол клин. 2016 июнь;8(2):395-410. [PubMed: 27261830]
    2.
    Kashou AH, Basit H, Chhabra L. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 9 октября 2021 г. Физиология, синоатриальный узел. [PubMed: 208]
    3.
    Vetulli HM, Elizari MV, Naccarelli GV, Gonzalez MD. Сердечный автоматизм: основные понятия и клинические наблюдения.J Interv Card Электрофизиол. 2018 авг; 52 (3): 263-270. [PubMed: 30112616]
    4.
    Priori SG, Napolitano C, Diehl L, Schwartz PJ. Дисперсия интервала QT. Маркер терапевтической эффективности при идиопатическом синдроме удлиненного интервала QT. Тираж. 1994 г., апрель 89(4):1681-9. [PubMed: 7
  • 1]
  • 5.
    Чжоу П., Пу В.Т. Пересчет сердечного клеточного состава. Цирк Рез. 2016 05 февраля; 118 (3): 368-70. [Статья PMC бесплатно: PMC4755297] [PubMed: 26846633]
    6.
    Burkhard S, van Eif V, Garric L, Christoffels VM, Bakkers J.Об эволюции кардиостимулятора. J Cardiovasc Dev Dis. 27 апреля 2017 г.; 4(2) [бесплатная статья PMC: PMC5715705] [PubMed: 29367536]
    7.
    Амбеш П., Капур А. Биологические кардиостимуляторы: концепции и методы. Natl Med J Индия. 2017 ноябрь-декабрь; 30(6):324-326. [PubMed: 30117443]
    8.
    Нербонн Дж.М., Касс Р.С. Молекулярная физиология реполяризации сердца. Physiol Rev. 2005 Oct; 85 (4): 1205-53. [PubMed: 16183911]
    9.
    Барускотти М., Барбути А., Букки А.Ток кардиостимулятора. Дж Мол Селл Кардиол. 2010 Январь; 48 (1): 55-64. [PubMed: 19591835]
    10.
    Аманфу Р.К., Сосерман Дж.Дж. Модели сердца при открытии и разработке лекарств: обзор. Crit Rev Biomed Eng. 2011;39(5):379-95. [Статья бесплатно PMC: PMC3356786] [PubMed: 22196160]
    11.
    Симидзу В., Анцелевич С. Клеточная основа удлиненного интервала QT, трансмуральная дисперсия реполяризации и пируэтная желудочковая тахикардия при синдроме удлиненного интервала QT. J Электрокардиол. 1999; 32 Приложение: 177-84.[PubMed: 10688323]
    12.
    Varró A, Baczkó I. Резерв реполяризации желудочков сердца: принцип для понимания проаритмического риска, связанного с приемом лекарств. Бр Дж. Фармакол. 2011 сен; 164 (1): 14–36. [Бесплатная статья PMC: PMC3171857] [PubMed: 21545574]
    13.
    Аль-Акчар М., Сиддик М.С. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 19 июля 2021 г. Синдром удлиненного интервала QT. [PubMed: 28722890]
    14.
    Чен Л., Сэмпсон К.Дж., Касс Р.С. Калиевые каналы замедленного выпрямления сердца в норме и при болезнях.Карта Электрофизиол клин. 2016 июнь;8(2):307-22. [Бесплатная статья PMC: PMC4893812] [PubMed: 27261823]
    15.
    Weiss JN, Garfinkel A, Karagueuzian HS, Nguyen TP, Olcese R, Chen PS, Qu Z. Перспектива: основанная на динамике классификация желудочковых аритмий. Дж Мол Селл Кардиол. 2015 Май; 82: 136-52. [Бесплатная статья PMC: PMC4405495] [PubMed: 25769672]
    16.
    Анцелевич С. Реполяризация сердца. Длинное и короткое из этого. Европас. 2005 Сентябрь; 7 Приложение 2: 3-9. [Бесплатная статья PMC: PMC1473216] [PubMed: 16102498]

    Физиология сердечной мышцы | БЯ образование

    Сердечная мышца замечательная.При средней частоте сердечных сокращений 70 уд/мин -1 сердцу необходимо сокращаться и расслабляться более 100 000 раз в день без остановки и утомления. Скорость и сила этих сокращений должны варьироваться в соответствии с физиологическими и патологическими проблемами. В этой статье представлен обзор физиологии сердечной мышцы. Описано строение сердечного миоцита, генерация и распространение потенциала сердечного действия, процесс сопряжения возбуждения и сокращения, метаболизм и энергетика сердца.Наконец, мы обсудим механизм сокращения мышечных волокон.

    Структура сердечного миоцита

    Каждый кардиомиоцит окружен клеточной мембраной, называемой сарколеммой, и содержит одно ядро. Клетки заполнены митохондриями, чтобы обеспечить постоянный запас АТФ, необходимый для поддержания сердечного сокращения. Как и в скелетных мышцах, сердечные миоциты содержат сократительные белки актин (тонкие филаменты) и миозин (толстые филаменты) вместе с регуляторными белками тропонином и тропомиозином.Сердечная мышца поперечнополосатая, хотя рисунок не такой упорядоченный, как в скелетных мышцах.

    На рис. 1 показано расположение толстых и тонких нитей. Миофиламенты внутри миоцита окружены рукавами саркоплазматического ретикулума, аналогичного эндоплазматическому ретикулуму, обнаруженному в других клетках. Отдельные трубчатые структуры, поперечные трубочки (Т-трубочки), пересекают клетку. В сердечном миоците Т-трубочка пересекается по Z-линии, в отличие от соединения А-I в скелетных мышцах.Просвет Т-трубочки непрерывен с внеклеточной жидкостью, окружающей клетку, и, как и в скелетных мышцах, потенциал действия распространяется вниз по Т-трубочке. Соседние кардиомиоциты соединены встык в структурах, известных как вставочные диски. Они всегда происходят на Z-линии. В этих точках клеточные мембраны образуют ряд параллельных складок и плотно скреплены десмосомами. Это приводит к сильной межклеточной слипчивости, позволяя, таким образом, сокращению одного миоцита передаваться в осевом направлении к следующему.Между клетками сердечной мышцы существуют щелевые контакты, обеспечивающие низкорезистентные пути распространения возбуждения от одной клетки к другой.

    Рис. 1

    Схематическое изображение сократительной единицы сердечной мышцы. Актиновые филаменты прикрепляются к Z-линии, миозиновые филаменты соединяются к М-линии. Саркомер простирается от одной Z-линии до другой.

    Рис. 1

    Схематическое изображение сократительной единицы сердечной мышцы.Актиновые филаменты прикрепляются к Z-линии, миозиновые филаменты соединяются к М-линии. Саркомер простирается от одной Z-линии до другой.

    Мембрана покоя и потенциалы действия

    Кардиомиоциты можно разделить на рабочие клетки и клетки водителя ритма. Рабочие клетки имеют большой стабильный мембранный потенциал покоя и демонстрируют пролонгированный потенциал действия с фазой плато. Клетки водителя ритма имеют меньший нестабильный потенциал покоя и спонтанно деполяризуются, генерируя собственную электрическую активность сердца.Клетки водителя ритма находятся в синоатриальном (СА) и атриовентрикулярном (АВ) узлах. Клетки пучка Гиса и некоторые клетки Пуркинье также способны к самопроизвольному возбуждению.

    Сердечный потенциал действия

    Потенциал действия сердца сильно отличается от наблюдаемого в нервах. Он имеет длительную фазу плато, длящуюся около 300 мс по сравнению с 1 мс у нервов. Потенциал действия сердца имеет пять фаз, как показано на рис. 2. Во время фазы 0 проницаемость мембраны для калия снижается, и открываются быстрые натриевые каналы, вызывая быструю деполяризацию от -90 мВ до +10 мВ.Во время фазы 1 происходит частичная реполяризация из-за снижения проницаемости для натрия. Фаза 2 представляет собой фазу плато потенциала действия сердца. В эту фазу увеличивается проницаемость мембраны для кальция, поддерживая деполяризацию и пролонгируя потенциал действия. Мембранная проницаемость для кальция несколько снижается к концу фазы 2, и плато частично поддерживается за счет входящего тока натрия. Натрий поступает в клетку через натрий-кальциевый обменник. Обменник переносит три иона натрия в ячейку в обмен на один вытекающий ион кальция и, таким образом, создает чистый положительный ток внутрь.Поскольку кальциевые каналы инактивируются ближе к концу фазы плато, направленный внутрь калиевый ток вызывает реполяризацию в фазе 3. Мембранный потенциал покоя в фазе 4 составляет примерно -90 мВ. Это вызвано главным образом избирательной проницаемостью клеточной мембраны для калия и градиентом концентрации калия, который существует через клеточную мембрану и близок к равновесному потенциалу Нернста для калия.

    Рис. 2

    Потенциал действия сердца.Фаза 0 — деполяризация за счет открытия быстрых натриевых каналов. Поток калия также снижается. Фаза 1 — частичная реполяризация из-за быстрого снижения прохождения ионов натрия при закрытии быстрых натриевых каналов. Фаза 2 — фаза плато, в которой движение ионов кальция из клетки поддерживает деполяризацию. Фаза 3 — реполяризация, натриевые и кальциевые каналы закрываются, и мембранный потенциал возвращается к исходному уровню. Фаза 4 — мембранный потенциал покоя (-90 мВ), возникающий в результате активности насоса Na + /K + АТФазы, который создает отрицательный внутриклеточный потенциал из-за обмена трех ионов натрия только на два иона калия.

    Рис. 2

    Потенциал действия сердца. Фаза 0 — деполяризация за счет открытия быстрых натриевых каналов. Поток калия также снижается. Фаза 1 — частичная реполяризация из-за быстрого снижения прохождения ионов натрия при закрытии быстрых натриевых каналов. Фаза 2 — фаза плато, в которой движение ионов кальция из клетки поддерживает деполяризацию. Фаза 3 — реполяризация, натриевые и кальциевые каналы закрываются, и мембранный потенциал возвращается к исходному уровню.Фаза 4 — мембранный потенциал покоя (-90 мВ), возникающий в результате активности насоса Na + /K + АТФазы, который создает отрицательный внутриклеточный потенциал из-за обмена трех ионов натрия только на два иона калия.

    Большая часть притока кальция в фазе плато происходит через кальциевые каналы L-типа (длинно открывающиеся). Повышенная активация каналов L-типа происходит при воздействии катехоламинов, в то время как они блокируются антагонистами кальциевых каналов, такими как верапамил.

    Потенциал действия сердца длится около 300 мс. Большую часть этого времени клетка абсолютно невосприимчива к дальнейшей стимуляции. Другими словами, дальнейший потенциал действия не будет генерироваться до тех пор, пока реполяризация практически не завершится. Это предотвращает появление тетании. Если сверхмаксимальный стимул возникает в течение относительного рефрактерного периода, результирующий потенциал действия имеет более медленную скорость деполяризации и меньшую амплитуду, чем обычно, вызывая гораздо более слабое сокращение, чем обычно.

    Потенциал кардиостимулятора

    Потенциал кардиостимулятора виден в клетках СА и АВ узлов. Как показано на рис. 3, он отличается от потенциала действия сердечных миоцитов тем, что фазы 1 и 2 отсутствуют. Сердце проявляет ауторитмичность: денервированное сердце (например, сердце пациента, перенесшего трансплантацию сердца) продолжает спонтанно сокращаться. Пейсмекерные клетки не имеют стабильного потенциала покоя, и именно спонтанная деполяризация пейсмекерного потенциала придает сердцу авторитмичность.Потенциал кардиостимулятора обусловлен снижением проницаемости мембраны для калия, медленным входящим током из-за притока кальция через Т-тип (транзиторные) кальциевые каналы и усилением тока натрия из-за натрий-кальциевого обмена. При достижении порогового потенциала кальциевые каналы L-типа открываются, ионы кальция поступают в клетку, и происходит деполяризация. В отличие от потенциала действия сердечного миоцита, во время деполяризации ионы натрия не перемещаются внутрь. Реполяризация (3-я фаза потенциала действия) происходит из-за увеличения проницаемости для калия.В узле SA проницаемость калия может быть дополнительно усилена стимуляцией блуждающего нерва. Это приводит к гиперполяризации клетки и снижению скорости срабатывания. Симпатическая стимуляция имеет противоположный эффект.

    Рис. 3

    Потенциал кардиостимулятора. Фазы 1 и 2 не выполняются. Фаза 4 — потенциал водителя ритма. Из-за медленного поступления натрия и потенциалзависимого увеличения проводимости кальция (через Т-каналы) Фаза 0 — деполяризация. В отличие от потенциала действия мышц желудочков, это происходит из-за открытия потенциалзависимых кальциевых каналов.Фаза 3 — реполяризация. Это связано с уменьшением калия.

    Рис. 3

    Потенциал кардиостимулятора. Фазы 1 и 2 не выполняются. Фаза 4 — потенциал водителя ритма. Из-за медленного поступления натрия и потенциалзависимого увеличения проводимости кальция (через Т-каналы) Фаза 0 — деполяризация. В отличие от потенциала действия мышц желудочков, это происходит из-за открытия потенциалзависимых кальциевых каналов. Фаза 3 — реполяризация. Это связано с уменьшением калия.

    Скорость, проводимость и скорость

    СА-узел, другие центры предсердий, АВ-узел и пучок Гиса имеют характерную активность кардиостимулятора. Узел SA имеет самую высокую скорость спонтанной деполяризации и, следовательно, подавляет другие водители ритма. В денервированном сердце СА-узел разряжается с частотой примерно 100 раз в минуту -1 . Тонус блуждающего нерва приводит к снижению частоты сердечных сокращений у здоровых людей в состоянии покоя. От СА-узла импульсы распространяются по предсердиям к АВ-узлу со скоростью 1 мс -1 .АВ-узел является единственным средством электрической связи между предсердиями и желудочками. Проводимость здесь медленная (примерно 0,05 м с -1 ). Это означает, что АВ-узел будет передавать максимум 220 импульсов в минуту -1 , тем самым защищая желудочки от высокой скорости деполяризации предсердий.

    Деполяризация распространяется от АВ-узла к пучку Гиса в межжелудочковой перегородке. Пучок делится на правую и левую ножки пучка Гиса, кровоснабжающие соответствующие желудочки.Сам левый пучок делится на передний и задний отделы. От ветвей пучка Гиса импульсы проходят через желудочковую мышцу через сеть волокон Пуркинье со скоростью 1-4 м с -1 . Проводящая система устроена так, что верхушки желудочков сокращаются раньше основания, выталкивая кровь из камер.

    Соединительная муфта возбуждения

    Это процесс, связывающий электрическое возбуждение с сокращением. Кальций играет существенную роль в этом процессе; повышенная концентрация внутриклеточного кальция является триггером, активирующим сокращение.Понимание обращения с кальцием необходимо для понимания функции сердца. Внутриклеточная концентрация ионов кальция в сердечном миоците в состоянии покоя составляет 0,0001 мМ л -1 , а во внеклеточной жидкости — 1,2 мМ л -1 . Во время фазы плато потенциала действия ионы кальция стекают по крутому градиенту концентрации и проникают в миоцит. Большая часть этого кальция поступает через каналы L-типа, расположенные в основном в местах соединения сарколеммы/саркоплазматического ретикулума.Приток кальция вызывает высвобождение дополнительного количества кальция из саркоплазматического ретикулума через рианодиновые рецепторы. Это высвобождение кальция, запускаемое кальцием, отличается от скелетных мышц, где потенциал действия напрямую запускает высвобождение кальция.

    Свободный внутриклеточный кальций взаимодействует с С-субъединицей тропонина. Это приводит к изменению конфигурации комплекса тропонин/тропомиозин, что позволяет актину взаимодействовать с миозином. Происходит зацикливание поперечного моста, что приводит к укорочению саркомера и результирующему мышечному сокращению.Поскольку концентрация внутриклеточного кальция снижается во время реполяризации, кальций диссоциирует от тропонина по мере снижения концентрации внутриклеточного кальция, что приводит к расслаблению. Диастолическое расслабление является активным (АТФ-зависимым) процессом. Транспорт кальция из цитозоля происходит через Са 2+ -АТФазу саркоплазматического ретикулума, через сарколеммальный обмен Na + /Ca 2+ , через сарколеммальный Са 2+ -АТФазу и, наконец, с использованием митохондриальной Ca 2+ унипорт.

    Силу сокращения можно варьировать за счет увеличения количества свободного внутриклеточного кальция, изменения чувствительности миофиламентов к кальцию или того и другого. Последнее происходит при растяжении миофиламентов и отвечает за механизм Франка-Старлинга (обсуждается позже). Чувствительность миофиламентов к кальцию снижается при ацидозе. Высокие концентрации фосфатов и магния также нарушают сердечную функцию.

    Катехоламины активируют бета-адренорецепторы в сердце, вызывая опосредованное G-белком увеличение цАМФ и повышенную активность цАМФ-зависимой протеинкиназы.Это приводит к фосфорилированию кальциевых мембранных каналов, усиливая поступление кальция в клетку. Также происходит фосфорилирование миозина, увеличивая скорость циклического перекрестного мостика. Катехоламины также увеличивают скорость обратного захвата кальция саркоплазматическим ретикулумом, тем самым способствуя расслаблению.

    Метаболизм и энергетика

    Потребление кислорода бьющимся сердцем составляет в среднем 9 мл на 100 г мин -1 в состоянии покоя. Это увеличивается во время тренировки.Экстракция кислорода из крови в коронарное кровообращение высокая; следовательно, увеличение потребности в кислороде должно удовлетворяться за счет увеличения коронарного кровотока.

    Сердце очень гибко использует метаболические субстраты. Утилизация углеводов составляет 35–40% от общего потребления кислорода. Глюкоза и лактат используются примерно в равных пропорциях. Небольшое количество энергии может быть получено из кетонов; однако 60% базовой потребности в энергии обеспечивается жиром. Доля используемых субстратов может варьироваться в зависимости от состояния питания человека.После обильного приема пищи, содержащей глюкозу, употребляется больше пирувата и лактата. В периоды голодания утилизируется больше жира. Инсулин увеличивает поглощение глюкозы сердечными миоцитами, и при нелеченом диабете используется пропорционально больше жира. В норме менее 1% энергии, используемой миокардом, производится за счет анаэробного метаболизма. Эта пропорция увеличивается в периоды гипоксемии; однако лактоацидоз нарушает функцию миокарда и в конечном итоге может привести к гибели клеток миокарда.

    Сокращение изолированной мышечной полосы

    Механику сокращения сердечного миоцита можно изучить в лаборатории, исследуя поведение изолированной полоски мышцы (рис.4). Для этого удобна папиллярная мышца, волокна которой идут примерно в одном направлении. Мышца помещается под начальное напряжение или предварительную нагрузку. Если мышечная полоска закреплена с обоих концов и стимулируется, она подвергается изометрическому сокращению. Напряжение, возникающее при изометрическом сокращении, увеличивается с увеличением начальной длины (рис. 4а). Изменение исходной длины волокна аналогично предварительной нагрузке. Увеличение венозного возврата к сердцу приводит к увеличению конечного диастолического объема левого желудочка, тем самым увеличивая длину волокна.Это приводит к увеличению силы сокращения и увеличению ударного объема, что приводит к известной кривой Старлинга. Обычное объяснение этого состоит в том, что при нормальной длине покоя перекрытие актина и миозина не является оптимальным. Увеличение начальной длины улучшает степень перекрытия и, следовательно, увеличивает развиваемое натяжение. В последние годы стало ясно, что этот механизм вряд ли объясняет форму кривой Старлинга в физиологических условиях.Были задействованы несколько других возможных механизмов. Удлинение мышцы увеличивает чувствительность тропонина к кальцию (зависимая от длины чувствительность к кальцию), а также может привести к увеличению внутриклеточного свободного кальция.

    Рис. 4

    Сократительные свойства миокарда. Слева: упрощенная схема для изучения сокращения изолированной папиллярной мышцы кошки. При изотонических сокращениях вес, обозначенный как «постнагрузка», набирается, как только начинается сокращение.Вес, помеченный как предварительная нагрузка, устанавливает длину покоя. Если предварительная нагрузка фиксируется на месте, сокращение становится изометрическим. Справа: три основных соотношения: (а) изометрическое сокращение при увеличении длины, (б и в) изотонические сокращения, начинающиеся с двух разных длин покоя (8 и 10 мм). Сила сокращения, скорость и укорочение увеличиваются при растяжении расслабленной мышцы. 3

    Рис. 4

    Сократительные свойства миокарда. Слева: упрощенная схема для изучения сокращения изолированной папиллярной мышцы кошки.При изотонических сокращениях вес, обозначенный как «постнагрузка», набирается, как только начинается сокращение. Вес, помеченный как предварительная нагрузка, устанавливает длину покоя. Если предварительная нагрузка фиксируется на месте, сокращение становится изометрическим. Справа: три основных соотношения: (а) изометрическое сокращение при увеличении длины, (б и в) изотонические сокращения, начинающиеся с двух разных длин покоя (8 и 10 мм). Сила сокращения, скорость и укорочение увеличиваются при растяжении расслабленной мышцы. 3

    Если мышца способна сокращаться, но должна поднимать вес, это называется изотоническим сокращением.Вес, перемещаемый мышечной полосой, представляет собой постнагрузку. По мере увеличения постнагрузки уменьшается как величина, так и скорость укорочения (рис. 4b и c). Наоборот, снижение постнагрузки увеличивает укорочение, что имеет большое значение для лечения сердечной недостаточности. Если преднагрузку увеличить за счет растяжения мышцы и повторить эксперимент, то скорость и сокращение увеличатся. (Рис. 4b и c).

    In vivo начальная фаза сердечного сокращения, от закрытия митрального и трехстворчатого клапанов до открытия аортального и легочного клапанов, является изотонической.Напряжение развивается, но желудочек не выбрасывает кровь, так как нет укорочения мышечных волокон. После открытия аортального и легочного клапанов сокращение становится изотоническим, сохраняется напряжение, но происходит выброс крови и тоническое укорочение.

    In vitro перфузия папиллярных мышц норэпинефрином увеличивает силу и скорость изометрического сокращения. Эта повышенная сократимость (т.е. повышенная сила сокращения для данной длины волокна) возникает in vivo после симпатической стимуляции и высвобождения катехоламинов.Как упоминалось ранее, катехоламины могут усиливать как сокращение, так и расслабление сердечной мышцы. Однако, поскольку катехоламины увеличивают нагрузку внутриклеточного кальция, требуется больше энергии для питания насосов, которые секвестрируют кальций в диастоле. При поражении миокарда потребность в энергии может превышать предложение (например, из-за фиксированных стенозов коронарных артерий), а добавление катехоламинов может привести к нарушению диастолического расслабления. Левосимендан — новый препарат, повышающий чувствительность тропонина к кальцию, благодаря чему сердце работает лучше при более низких концентрациях внутриклеточного кальция.В этом случае в диастолу требуется меньше энергии для снижения концентрации внутриклеточного кальция.

    Каталожные номера

    1.

    Муфта сердечного возбуждения-сокращения

    ,

    Nature

    ,

    2002

    , том.

    415

     (стр. 

    198

    205

    )2. ,

    физиологии сердца

    ,

    2001

    3000,

    2001

    3RD EDN

    Philadelphia

    Lippencott, Williams и Wilkins

    3.,

    Введение в сердечную физиологию

    ,

    2000

    3RD EDN

    Лондон

    Arnold

    © Правление и попечители Британского журнала анестезии [2007].Все права защищены. Чтобы получить разрешение, отправьте электронное письмо по адресу: [email protected]

    .

    Трехмерное прямое измерение объема, нуклеарности и нуклеарности кардиомиоцитов в толстых гистологических срезах

    Используя известные методы (описанные в разделе «Методы»), мы разработали новый подход к одновременному измерению объема, нуклеарности и нуклеарности кардиомиоцитов в фиксированных пределах. образцы сердца разных видов (мышей, кроликов, крыс и овец).Разработанный нами подход и последующие полученные данные подробно описаны в этом разделе. Используя этот подход, мы смогли одновременно измерить объем кардиомиоцитов, плоидность и нуклеарность до 400 клеток в день.

    Ориентация кардиомиоцитов по продольной оси

    Перед изготовлением толстых (40 мкм) срезов делали парафиновый срез толщиной 4–5 мкм и окрашивали гематоксилином и эозином для определения ориентации кардиомиоцитов в ткани.Желаемая ориентация с длинной осью кардиомиоцитов в плоскости разреза, чтобы можно было визуализировать все ядра в каждом кардиомиоците. Если присутствовала только короткая ось, образец повторно помещали под углом 90 градусов к исходной плоскости разреза, чтобы выровнять кардиомиоциты в продольной плоскости (рис. 1А).

    Рисунок 1

    ( A ) Кардиомиоциты на длинном срезе, DAPI отображается синим цветом, WGA-AF488 отображается зеленым цветом. ( B ) Кардиомиоциты в поперечном сечении, DAPI отображается синим цветом, WGA-AF488 отображается серым цветом.

    Получение изображений

    Получение изображений проводили с использованием конфокального микроскопа Leica SP5 (Leica Microsystems, Германия) или конфокального микроскопа Nikon C1 (Nikon, Япония).

    При использовании конфокального микроскопа Leica, оснащенного программным обеспечением LAS AF (прикладное программное обеспечение Leica — Advanced Fluorescence), мы выполнили компенсацию при получении z-стека с использованием метода фотоумножителя (ФЭУ) и/или акустооптического настраиваемого Метод фильтра (AOTF). Метод ФЭУ регулирует напряжение внутри ФЭУ; это напряжение представляет собой энергию ускорения (коэффициент усиления), прикладываемую к электронам внутри ФЭУ.В методе AOTF фильтр используется для регулирования количества лазерного излучения, подаваемого на образец, без изменения мощности самого лазера (которая обычно постоянна). При настройке метода АОПФ количество лазерного излучения задается в диапазоне от 0 до 100 % (100 % — максимальная номинальная мощность лазера, проходящая через фильтр).

    При использовании конфокального микроскопа Nikon мы использовали функцию коррекции интенсивности Z для выполнения сбора данных в NIS-Elements (Nikon, Япония).Оптическая схема и программное обеспечение других конфокальных микроскопов (например, Bio-Rad, Zeiss) отличаются от таковых в микроскопах Leica и Nikon; при использовании этих других микроскопов необходимо получить инструкции от производителя микроскопа о том, как выполнить коррекцию интенсивности.

    При проведении анализа плоидности мы сочли важным, чтобы самые яркие пиксели в снимке не были близки к пределу насыщения ФЭУ и находились выше уровня шума. Интенсивность сигнала имеет решающее значение для точного измерения плоидности: слишком тусклый сигнал будет неотличим от фонового шума, тогда как сигнал на пределе обнаружения исключает динамический диапазон; например, сигнал, в 4 раза превышающий верхний предел детектора, будет выглядеть так же, как сигнал, в 20 раз превышающий верхний предел детектора.Внешний вид клеток с нужной интенсивностью DAPI показан на рис. 1А,Б. Средняя интенсивность через z-стек является плоской, с «падением», отмеченным в конце раздела (в правой части диаграммы). Когда этого «падения» не было достигнуто, ядра, расположенные глубже в ткани, выглядели тусклее, чем в действительности, а ядра, расположенные ближе к линзе объектива, казались ярче, чем они были на самом деле. Для изображения, показанного на рис. 2А, интенсивность сигнала ни в одной точке не достигает нуля и не приближается к пределу интенсивности.Контрольные образцы плоидности были получены с использованием настроек, идентичных параметрам получения кардиомиоцитов, и были включены в анализ только с использованием канала ядер (DAPI). Профиль интенсивности для WGA-AF488 показан на рис. 2В; линейность интенсивности не требовалась, так как этот канал не определялся количественно и был оптимизирован для выполнения анализа изображений. Целью получения изображения для канала WGA-AF488 является получение тонких и хорошо разделенных мембран кардиомиоцитов.

    Рисунок 2

    ( A,B ) Репрезентативная диаграмма средней интенсивности.( A ) представляет среднюю интенсивность через z-стек для DAPI. ( B ) представляет среднюю интенсивность по z-стеку для WGA-AF488. Ось X представляет глубину сечения (z-стек), ось Y — среднюю интенсивность на канал на каждой глубине (кадр z-стека).

    Анализ кардиомиоцитов

    Кардиомиоциты в срезах легко распознавались по их цитоплазматической исчерченности (рис. 3). Для нашего анализа мы использовали модуль Imaris версии 8.2 под названием ImarisCell.Мы предлагаем наш метод здесь, но этот метод также может быть реализован с использованием руководства пользователя для Imaris. В ImarisCell был выбран вариант окрашивания мембраны, а ядерный канал (DAPI) использовался в качестве затравки для роста до пределов окрашивания мембраны. Вариант ImarisCell с одним ядром на ячейку не использовался; однако из анализа исключали ядра, не окруженные цитоплазмой. Каждое измерение объема клеток проверяли вручную, чтобы убедиться, что клетки очерчены нормально, с полным или почти полным окрашиванием мембраны.При необходимости кардиомиоциты расщепляли вручную, чтобы скорректировать аномальный рост семян, неполное окрашивание мембран или аномальное окрашивание мембран. Частичные или неполные клетки вручную удаляли из анализа. Объем клетки, объем ядра, нуклеарность (количество ядер в клетке) и интегральную интенсивность каждого ядра (плоидность) рассчитывали с помощью ImarisCell. Наиболее важным аспектом процесса анализа является согласованность во время получения и анализа изображения, а также осведомленность о нескольких факторах, связанных с тканью.Если напряжение ФЭУ или мощность лазера слишком высоки, это приведет к тому, что мембраны будут казаться толще, чем они есть на самом деле, в результате чего клетки будут казаться меньше, чем они есть на самом деле. При наличии фиброза или другой патологии из-за избытка коллагена или ламинина вокруг кардиомиоцита мембрана может казаться толще, чем на самом деле. У эмбрионов и молодых животных/людей количество коллагена/ламинина вокруг каждого кардиомиоцита минимально; это требует тщательного внимания, чтобы сбалансировать желание получить полные и толстые клеточные мембраны, чтобы облегчить анализ изображения, по сравнению с более сложной задачей надежного анализа очень тонких мембран с небольшим количеством коллагена / ламинина с возможным неполным окрашиванием.К сожалению, имеющиеся в настоящее время микроскопы сверхвысокого разрешения не способны проникать глубоко в срезы тканей и разрешать такие мелкие детали.

    Рисунок 3: Пример кардиомиоцитов. Шаг 3,5 мкм в 12 секциях (покрытие 42 мкм).

    DAPI отображается желтым/красным, WGA-AF488 отображается зеленым. * обозначает пример ячейки, проанализированной на рис. 4. Масштабная линейка представляет 25   мкм.

    Повторяемость измерений и время

    8900 случайно выбранных кардиомиоцитов были проанализированы более одного раза для определения повторяемости измерений объема кардиомиоцитов.Разница в объеме кардиомиоцитов между первым и вторым измерениями каждого отдельного кардиомиоцита составила 6,56 ± 2,10% (среднее ± SD). По нашим оценкам, даже неопытные исследователи могут анализировать 300–400 кардиомиоцитов в день. Однако это будет зависеть от качества ткани, эффективности окрашивания и факторов получения изображения.

    Альтернативы для анализа

    Imaris — дорогое программное приложение, которое может быть не по карману многим лабораториям. В качестве альтернативы анализу с помощью Imaris можно использовать другое трехмерное программное обеспечение (например,грамм. Amira, Volocity, FIJI или Huygens) можно использовать, но это требует некоторых модификаций процедур анализа. При анализе z-стеков с использованием Volocity, Amira, FIJI или Huygens мы обнаружили, что предпочтительнее выполнять инверсию яркости на канале WGA-AF488 для получения яркой цитоплазмы с темными мембранами (или темной цитоплазмой и яркими мембранами) (рис. 4). ). Инверсия яркости потребовала некоторой ручной «очистки» для получения прозрачных мембран, что облегчило анализ объема кардиомиоцитов.Было необходимо, чтобы при оценке конечных объемов кардиомиоцитов была включена опция «заполнить отверстия», чтобы создать единый объект без внутренних отверстий. См. Видео 1 (дополнительные данные) для трехмерного представления обычного внешнего вида левого желудочка. Также можно использовать объекты кардиомиоцитов, созданные в ilastik с помощью FIJI (распределение ImageJ), как показано зеленым цветом на рис. 5. Создание этих объектов по существу осуществляется в форме z-стека изображений с любой ячейкой ( положительный) или фоновый (отрицательный) присутствует.Затем этот z-стек изображений заменяет канал WGA, полученный на конфокальном микроскопе.

    Рисунок 4: Пример разграничения кардиомиоцитов.

    Выбранный кардиомиоцит выделен зеленым цветом. В верхнем левом углу находится позиция Z-стека, в верхнем правом углу — проекция оси X. В левом нижнем углу находится проекция оси Y. Семя было уложено в точке перекрестия.

    Рисунок 5: Альтернативный метод измерения объема кардиомиоцитов.

    В (панель A ) окрашивание WGA-AF488 проявляется в зеленом цвете.(Панель B ) показана инверсия яркости левой панели. В (панель C ) изображение было преобразовано в бинарную форму и выполнена ручная очистка для получения темной цитоплазмы и светлых мембран. На (панель D ) показано составное изображение, включающее как WGA-AF488 (снова зеленый цвет), так и DAPI (синий цвет).

    Объем, нуклеарность и плоидность кардиомиоцитов

    Чтобы продемонстрировать полезность нашего нового подхода, были проанализированы желудочковые кардиомиоциты из сердец четырех видов на разных стадиях жизни; всего было использовано 34 животных.В таблице 1 описаны данные, полученные для каждого вида и возраста, стратифицированные по желудочкам; (левый желудочек с перегородкой (LV + S) и правый желудочек (RV)) и ядерность (одноядерный, двуядерный).

    Таблица 1. Сводка данных по кардиомиоцитам каждого вида и стадии жизни.

    Другие клеточные события

    Описываемый нами метод позволяет идентифицировать клеточные события в отдельных клетках, такие как митоз, апоптоз и дезорганизация саркомера. Например, митотическое ядро ​​кардиомиоцита из левого желудочка плода овцы показано на рис.6, митотическое ядро ​​обведено белым.

    Рис. 6: Z-образный стек через левый желудочек плода овцы.

    Шаг 333 нм при полном покрытии 4 мкм. DAPI отображается красным, WGA-AF488 — зеленым. Митотическое ядро ​​отображается в белых кругах.

    Биологические результаты

    Мышь

    Большинство кардиомиоцитов у мышей-отъемышей были двуядерными (LV + S: 80 ± 1,4%, RV: 85,1 ± 1,4%). Двуядерные кардиомиоциты имели больший средний объем, чем одноядерные кардиомиоциты.В ЛЖ + S двуядерные кардиомиоциты были на 42,1% больше по объему, чем одноядерные кардиомиоциты, тогда как в ПЖ двуядерные кардиомиоциты были на 122% больше по объему, чем одноядерные кардиомиоциты. Кардиомиоциты правого желудочка были значительно больше по объему, чем в LV + S (как одноядерные, так и двуядерные), что может отражать доминирование правого желудочка до рождения 19 . Тетраплоидных (4n) ядер кардиомиоцитов не наблюдалось.

    Кардиомиоциты взрослых мышей были преимущественно двуядерными в обоих желудочках (LV + S 95.6 ± 0,4%, ПВ: 96,2 ± 0,9%). В LV + S двуядерные кардиомиоциты были на 41,5% больше по объему, чем одноядерные кардиомиоциты, тогда как в ПЖ двуядерные кардиомиоциты были на 15,5% больше по объему, чем одноядерные кардиомиоциты. Ядра тетраплоидных кардиомиоцитов присутствовали в обоих желудочках, а также в одноядерных (1 ядро ​​из 4n) и двуядерных (2 ядра из 4n в каждом) кардиомиоцитах, хотя и с относительно низкой частотой и с высокой внутримышиной изменчивостью.

    Кролик

    У крольчат-отъемышей большинство кардиомиоцитов в обоих желудочках были двуядерными (LV + S: 86.4 ± 1,1%, ПВ: 86 ± 3,7%), без признаков тетраплоидии. В LV + S двуядерные кардиомиоциты были на 48,6% больше по объему, чем одноядерные клетки, тогда как в ПЖ двуядерные кардиомиоциты были на 69,4% больше по объему, чем одноядерные кардиомиоциты. В целом, кардиомиоциты правого желудочка (одноядерные и двуядерные) были значительно больше по объему, чем кардиомиоциты из LV + S.

    Крыса

    Большинство кардиомиоцитов в сердце взрослой крысы были двуядерными (LV + S: 96.5 ± 0,3%, ПВ: 96,8 ± 1,1%). Однако 7–10% кардиомиоцитов обоих желудочков имели тетраплоидные ядра; одноядерные (1 ядро ​​из 4n) и двуядерные (2 ядра по 4n каждое) кардиомиоциты с низкой вариабельностью между животными по количеству обнаруженных ядер из 4n. В LV + S двуядерные кардиомиоциты были на 41,4% больше по объему, чем одноядерные клетки, тогда как двухъядерные кардиомиоциты RV были на 34,5% больше по объему, чем одноядерные клетки.

    Овцы

    Сердце эмбриона овцы (примерно 0.9 триместра) содержали в основном двуядерные кардиомиоциты (LV + S: 87,1 ± 1,6%, RV: 91,1 ± 1,2%). Двуядерные кардиомиоциты RV были на 92,3% больше по объему, чем одноядерные клетки, а двухъядерные кардиомиоциты LV + S были на 61,6% больше по объему, чем одноядерные клетки. Все проанализированные ядра кардиомиоцитов плода были диплоидными.

    У 9-недельных ягнят преобладали двуядерные кардиомиоциты (LV + S: 97,6 ± 0,9%, RV: 98,4 ± 0,7%), доля которых не изменилась во взрослом возрасте (LV + S: 98).5 ± 1,5%, ПВ: 98,5 ± 0,3%). Через 9 недель небольшая часть кардиомиоцитоядер ПЖ была тетраплоидной (0,1±0,1%). У взрослых овец тетраплоидия вариабельно присутствовала в одноядерных клетках (одна из двух взрослых овец не имела тетраплоидии), но присутствовала в 2–10% двухъядерных кардиомиоцитов (2 ядра по 4n в каждом) у обеих взрослых овец.

    Оценка капилляризации миокарда

    Помимо окрашивания клеточных мембран, флуоресцентно меченный WGA-AF488 также четко связывается с кровеносными сосудами, поскольку мембраны эндотелиальных клеток имеют высокое содержание сиаловой кислоты, особенно на апикальной поверхности (рис.7А,Б). Следовательно, используя описанный подход к окрашиванию, можно точно идентифицировать кровеносные капилляры и, следовательно, можно будет выполнять такие измерения, как плотность капилляров, длина капилляров и площадь поверхности, а также радиус диффузии 20,21 . Отношения между кардиомиоцитами и капиллярами можно четко наблюдать в трехмерном пространстве (рис. 8). Недавно мы сообщили об использовании агглютинина зародышей пшеницы для количественной оценки капилляризации путем измерения количества профилей капилляров по отношению к количеству профилей кардиомиоцитов в сердце плода овцы 22 .

    Рисунок 7

    ( A,B ) Идентификация капилляров с помощью усиливающего окрашивания WGA-AF488. Слева (панель A ) DAPI отображается желто-красным цветом, WGA-AF488 отображается зеленым цветом. Справа (панель B ) DAPI отображается синим цветом, WGA-AF488 отображается зеленым цветом. Стрелки обозначают капилляры.

    Рис. 8

    Метод проекции самой яркой точки для демонстрации трехмерного вида капилляров в сердце из того же z-стека, что и на рис. 7A.

    Автоматическое определение взрослых кардиомиоцитов для высокопроизводительных измерений кальция и сократимости

    Abstract

    Одновременные измерения кальция и сократительной способности изолированных кардиомиоцитов взрослых в течение последних десятилетий были золотым стандартом для изучения сердечной (пато)физиологии. Однако производительность этой системы низкая, что ограничивает количество соединений, которые можно тестировать на одно животное. Мы разработали инструменты и программное обеспечение, которые могут автоматически находить взрослые кардиомиоциты.Ячейки обнаруживаются на основе границы ячейки с использованием фильтра Собеля для поиска информации о краях в поле зрения. Отдельно мы обнаружили движение, рассчитав изменение интенсивности каждого пикселя в кадре во времени. Кроме того, он определяет наилучшую область для измерения кальция и сократительной способности. При использовании нашего алгоритма поиска клеток была достигнута чувствительность 0,66 ± 0,08 и точность 0,82 ± 0,03. Процент клеток, которые были обнаружены и имели хорошие измерения сократимости, составил 90 ± 10%.Кроме того, среднее время между измерениями кальция и сократимости кардиомиоцитов уменьшилось с 93,5 ± 80,2 до 15,6 ± 8,0 секунд с использованием нашего программного обеспечения и микроскопа. Это резко увеличивает пропускную способность и обеспечивает более высокую статистическую надежность при проведении функциональных экспериментов с кардиомиоцитами взрослых.

    Образец цитирования: Цао Л., Мандерс Э., Хелмес М. (2021) Автоматическое обнаружение взрослых кардиомиоцитов для высокопроизводительных измерений кальция и сократительной способности.ПЛОС ОДИН 16(9): е0256713. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256713

    Редактор: Жан-Кристоф Небель, Кингстонский университет, СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО

    Получено: 10 июня 2021 г.; Принято: 12 августа 2021 г .; Опубликовано: 1 сентября 2021 г.

    Авторское право: © 2021 Cao et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Весь соответствующий код содержится в документе и в файлах вспомогательной информации. Все данные измерений кардиомиоцитов доступны на Kaggle www.kaggle.com/dataset/dbcd572035084d44e770e84a6376b8c1e7496c990fd8af50e88c13de5f1978f8.

    Финансирование: Спонсор предоставил поддержку в виде заработной платы авторам [LC, EM и MH], но не играл никакой дополнительной роли в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке исследования. рукопись.Конкретные роли этих авторов сформулированы в разделе «вклад авторов».

    Конкурирующие интересы: CytoCypher BV коммерциализирует алгоритм, описанный в этой статье. Это не меняет нашей приверженности политике PLOS ONE в отношении обмена данными и материалами.

    Введение

    Изолированные взрослые кардиомиоциты широко распространены и широко используются в качестве модели для физиологии и патофизиологии сердца [11]. Хорошо контролируемые измерения окружающей среды in vitro могут быть выполнены по морфологии, электрофизиологии, биохимии, регуляции генов или сократительной функции [2].Эти эксперименты имеют решающее значение в больших лекарственных или генетических скринингах, связанных с сердечной (пато)физиологией.

    Было разработано несколько систем для измерения функции интактных взрослых кардиомиоцитов. Некоторые системы ориентированы на сократительную способность [3–5], в то время как другие способны одновременно измерять кальций и сократительную способность [6, 7] или имеют механизм обратной связи для имитации рабочих циклов сердца [4, 8]. Эти измерения сократимости и обработки кальция in vitro использовались в качестве платформы для определения физиологических последствий различных генетических манипуляций и определения потенциальных терапевтических целей для лечения сердечной недостаточности [6].Это многообещающая платформа для кардиологических исследований, но ее потенциал ограничен низкой пропускной способностью.

    Разработка высокопроизводительной системы для измерения высокого содержания логометрического кальция и сократимости (длины саркомера) является сложной задачей по трем причинам. Во-первых, измерения требуют увеличения по крайней мере в 20 раз, чтобы иметь оптическое разрешение для визуализации саркомеров, а также высокую числовую апертуру, чтобы зафиксировать достаточное флуоресцентное излучение для измерения кальция.Это исключает измерение десятков или сотен ячеек на кадр. Во-вторых, измерения сократимости следует проводить на высокой скорости. Сокращение кардиомиоцита мыши при стимуляции с частотой 2 Гц занимает <0,1 секунды [9, 10]. Для надежного обнаружения пикового укорочения и переходной кинетики требуется не менее 250 кадров в секунду (fps). Учитывая тактовую частоту пикселей на стандартных камерах, это ограничивает размер чипа камеры (в мегапикселях) и, следовательно, количество миоцитов, которые можно измерить одновременно. В-третьих, для каждого миоцита необходимо измерить не менее 5–6 сокращений, чтобы установить, является ли он регулярно сокращающимся миоцитом.В зависимости от частоты стимуляции это занимает минимум 2–6 секунд на ячейку. Следовательно, самый большой прирост количества клеток, которые можно измерить за час, достигается за счет сокращения времени между измерениями. В существующих системах часто требуется несколько минут, чтобы найти новую ячейку, разместить ее и настроить все необходимые параметры. Поскольку это ручной процесс, выбор клеток является субъективным и, таким образом, может привести к предвзятости экспериментатора.

    В этой статье мы показываем, как можно значительно увеличить пропускную способность путем разработки эффективного программного обеспечения, минимизировать время в пути за счет перемещения оптики вместо ячейки и автоматизации процесса поиска и позиционирования ячейки.Одним нажатием кнопки система Multicell, как показано на рис. 1, сканирует лунку, идентифицирует кардиомиоциты и измеряет кальций и сократительную способность. Дополнительным преимуществом автоматизированного поиска клеток является то, что он стандартизирует выбор клеток и в значительной степени устраняет предвзятость экспериментатора. Эта специализированная система может значительно улучшить исследования сердечно-сосудистой системы, предоставляя важный инструмент для исследования клеточной физиологии кардиомиоцитов и разработки лекарств.

    Рис. 1. Иллюстрация высокопроизводительной системы MultiCell.

    В микроскоп помещена 35-мм чашка, пользовательский интерфейс MultiCell показывает обратную связь автоматического поиска клеток и окно сбора данных IonWizard с кривыми длины саркомера.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256713.g001

    Методология

    Экспериментальная установка

    Выделение желудочковых кардиомиоцитов взрослой крысы.

    Эксперименты на животных проводились в соответствии с указаниями Директивы 2010/63/ЕС Европейского парламента о защите животных, используемых в научных целях и одобренных комитетом по этике Медицинского центра VU, Амстердам, Нидерланды.

    кардиомиоцитов крысы выделяли с помощью переваривания сердец либеразой, как описано ранее [11]. Вкратце, взрослых самцов крыс Wistar анестезировали, вскрывали грудную клетку и вводили в сердце холодный раствор ЭГТА. Затем сердце быстро извлекали и перфузировали в установке Лангендорфа в течение 5 минут. Затем его перфузировали раствором фермента до тех пор, пока сердце не переваривалось в достаточной степени. Правый желудочек и предсердия удаляли, а оставшуюся часть разрезали на мелкие кусочки и титровали пипеткой Пастера в течение 3 минут.Суспензию клеток фильтровали через нейлоновый сетчатый фильтр с размером пор 300 мкм и повторно суспендировали в буферах CaCl 2 с увеличивающейся концентрацией кальция до достижения конечной концентрации 1 мМ. Изолированные кардиомиоциты ресуспендировали в среде для посева и высевали на покрытые ламинином 35-миллиметровые чашки со стеклянным дном (MatTek Corporation, Ашленд, Массачусетс, США) и помещали в инкубатор не менее чем на 30 минут. Перед измерениями чашку промывали Tyrode для удаления неприкрепившихся клеток.

    Измерения кальция и сократительной способности кардиомиоцитов.

    В этом исследовании использовались три различные установки микроскопа для измерения кальция и сократительной способности. Во всех системах мы использовали MyoCam-S3, программное обеспечение для анализа IonOptix 7.4.2 и объектив 20x (NA = 0,75). Клетки стимулировали с помощью MyoPacer (IonOptix LLC, Вествуд, Массачусетс, США), настройки полевой стимуляции были 2 Гц, 4 мс при 16 В.

    • Обычная установка IonOptix Calcium and Contractility (ручная установка): система инвертированного микроскопа, в которой пользователь может перемещать чашку с клетками и регулировать фокус и ориентацию клеток вручную.
    • Система
    • CytoCypher MultiCell (автоматическая настройка): система инвертированного микроскопа, в которой объектив может перемещаться в координатах x-y-z и достигать следующего FOV в течение 100 мс без необходимости перемещения чашки с клетками (рис. 1) [12, 13].
    • Микроскоп с моторизованным столиком (Prior Scientific Inc, Рокленд, Массачусетс, США)). Используется то же программное обеспечение, что и для высокоскоростного микроскопа, но здесь скорость перемещения ограничена, так как необходимо перемещать чашку. Максимальное ускорение без нарушения клеток составляет 3000 мкм/с 2 .Z-положение объектива также контролируется программным обеспечением MultiCell.

    Автоматический поиск ячеек

    Конвейер, который мы разработали с использованием библиотеки обработки изображений Emgu CV на C#, специально разработан для управляемого по осям x, y и z объектива или микроскопа с моторизованным предметным столиком. Поэтому мы не можем поделиться рабочим кодом на Github. Фрагменты всего соответствующего кода можно найти в файлах S1–S4, а ссылки на них приведены в разделах ниже.

    На рис. 2 показана общая структура нашего конвейера автоматического поиска ячеек.Он состоит из 2 слоев: Frame и Filter. Слой кадра направлен на поиск ячеек во всем поле зрения (FOV). Мы включили статический метод обнаружения ячеек и метод обнаружения движения. Слой фильтра состоит из 3 фильтров для проверки качества клетки и оптимизации сигнала длины саркомера [14]. Объективный или моторизованный столик перемещается в новое поле зрения после того, как все клетки прошли фильтрующий слой. Траектория движения по спирали была выбрана для перемещения через тарелку с перекрытием на 30% в обоих направлениях x и y, чтобы включить ячейки, которые находятся на границе FOV.Более подробное описание пайплайна можно найти ниже.

    Рис. 2. Структура схемы автоматического поиска ячеек.

    Слой кадра находит действительные ячейки в FOV. Фильтрующий слой находит наилучшую подобласть для измерения длины саркомера. Он включает в себя три основных шага: точный автофокус, коррекция угла и выбор области. Как только субрегион найден, в этой области проводят измерение сократимости, верхняя кривая показывает длину саркомера, нижняя кривая показывает длину клетки.

    https://дои.org/10.1371/journal.pone.0256713.g002

    Слой кадра — поиск статических ячеек.

    Как показано на рис. 3, при статическом обнаружении клеток кардиомиоциты обнаруживаются на основе границ клеток независимо от движения (файл S1). На изображении, полученном при микроскопии в светлом поле, кардиомиоциты имеют четкую информацию о краях на границе клетки, а также внутри клетки из-за структуры саркомера. Следовательно, краевого фильтра достаточно для идентификации ячейки на гладком фоне. В этом приложении мы используем фильтр Собеля [15] для поиска информации о границах.Затем следует фильтр Гаусса (Радиус: 5) и фильтр растяжения контраста (Насыщенные пиксели: 0,4%) [16], чтобы подготовиться к установлению порога. Метод адаптивной пороговой обработки Otsu [17] выбран в качестве нашего метода пороговой обработки для информации о границах. Впоследствии оператор математической морфологии «открытие» используется в бинарной маске для очистки мелких объектов и отдельных ячеек, которые находятся близко друг к другу. Пользователь может установить расстояние между двумя найденными ячейками, т. е. для измерения кальция нежелательно, чтобы другая ячейка находилась в пределах пятна возбуждения.

    Рис. 3. Конвейер поиска ячеек статики и движения.

    Статическое обнаружение ячеек находит ячейки только в пределах предопределенной минимальной/максимальной площади и соотношения ширины и высоты. Обнаружение ячеек движения находит ячейки с достаточным количеством информации о движении.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256713.g003

    Обнаружение ячейки движения.

    Одним из важнейших требований нашей высокопроизводительной системы является ограничение времени между измерениями. Минимальное время, необходимое для обнаружения движения, составляет один удар, к которому мы хотим приблизиться как можно ближе.Это эффективно сокращает наше вычислительное время примерно до 1 секунды, что является сложной задачей. Поиск движения бьющихся клеток требует, чтобы мы имели дело с потоком кадров, а не с одним кадром. Самый простой и интуитивно понятный способ найти движение клеток — вычислить изменение интенсивности каждого пикселя в кадре во времени. Пиксели с высокой дисперсией во времени указывают на большое движение. Однако, чтобы вычислить дисперсию, вам сначала нужно знать среднее значение каждого пикселя во времени.Наша система не позволяет нам сохранять полную частоту кадров (обычно 250 кадров в секунду), а только 20 кадров в секунду для этого расчета. Метод также будет недостаточно быстрым для 250 кадров в секунду. Поэтому мы выбираем эффективный метод вычисления дисперсии в потоке изображений, который называется «вычисления со смещенными данными» [18]. Аргумент состоит в том, что чем ближе K к среднему значению, тем точнее будет результат, но даже выбор значения внутри диапазона выборок гарантирует желаемую стабильность [19]. Следуя этой логике, мы рассматриваем первый кадр как среднее значение для расчета дисперсии во времени.Отсюда мы получаем информацию о движении из потока изображения (файл S2). Алгоритм обнаружения движения описывается псевдокодом следующим образом:

    алгоритм обнаружения движения

    ввод: количество кадров n

    вывод: изображение содержит информацию об изменении во времени

    для i = от 1 до n до

              получить один кадр f

               , если i равно 1

                     K = f

                     инициализировать Ex как изображение с нулевой интенсивностью пикселей

                     инициализировать Ex2 как изображение с нулевой интенсивностью пикселей

              иначе

                     x = f

              Ex + = x—K

              Ex2 + = (x—K) * (x—K)

    дисперсия = (Ex2 — (Ex * Ex) / n) / (n—1)

    нормализовать дисперсию до диапазона [0, 255]

    возврат дисперсия

    Использование только информации о движении для поиска бьющихся ячеек недостаточно, поскольку сигнал сердечных сокращений в ячейке распределен неравномерно, см. рис. 3.Большую часть времени движение на краю ячейки больше, чем движение в центре ячейки. Иногда ячейка может быть разделена на несколько областей движения, которые не могут представить всю область бьющейся ячейки. Вот почему мы сначала используем информацию о границах, чтобы найти ячейку, а затем используем информацию о движении, чтобы указать, бьется ли ячейка. На этом втором шаге мы также вычисляем соотношение между движением и площадью ячейки для каждой ячейки, где мы используем порог 5%, чтобы отличить бьющуюся ячейку от случайного пиксельного шума.

    Критерии отклонения.

    Список критериев отклонения используется для поиска допустимых ячеек. Действительная ячейка должна иметь площадь поверхности между заданным пользователем минимумом и максимумом вместе с заданным пользователем минимальным и максимальным соотношением сторон ограничивающей рамки. Кроме того, клетки, расположенные слишком близко к границе FOV, отбраковываются. Критерий отклонения смежности заключается в том, что четыре угла ограничивающей рамки не должны находиться в пределах 10 пикселей от границы. Кроме того, также исключается область интереса, содержащая более одной ячейки.Поскольку взрослые кардиомиоциты имеют прямоугольную форму, мы используем отношение фактической площади клеток к площади ограничительной рамки, чтобы определить, включено ли в ROI более одной клетки. Мы устанавливаем порог отношения 0,55, любой ROI, который имеет более низкий коэффициент, чем порог, отклоняется.

    Фильтр

    Как только в поле зрения будут обнаружены действительные бьющиеся клетки, объектив микроскопа перемещается в центр одной из клеток в поле зрения. Ячейка переориентируется в FOV цифровым способом с использованием алгоритма билинейного вращения [20] на длинном краю ограничивающей рамки для дальнейшей точной настройки.Следующие фильтры предназначены для регулировки положения объектива микроскопа таким образом, чтобы идеальная субобласть клетки находилась в центре поля зрения для измерения длины саркомера.

    Точный автофокус.

    На переориентированном фрагменте изображения мы выбираем небольшую интересующую область в центре изображения (256×30) и усредняем все вертикальные линии в каждом столбце. Получив одномерную горизонтальную линию, мы выполняем одномерное быстрое преобразование Фурье (1DFFT). Метод преобразования Фурье такой же, как IonOptix использует в своем программном обеспечении [21].В частотной области f i мы выбираем диапазон, соответствующий длине саркомера 1–2 мкм. Пик ( Fmax k ) и отношение сигнал/шум FSNR k вычисляются в этом диапазоне [ i min , i max ], см. базовую линию 1–93. k определяется как большее значение минимумов слева и справа от пика.

    (1)(2)(3)(4)

    Чтобы найти оптимальную плоскость фокусировки для структуры саркомера, разработан фильтр тонкой автофокусировки с двумя развертками.Первая развертка идентифицирует z-плоскость с самым высоким максимальным пиковым значением в заданном диапазоне в направлении z, см. уравнения 1 и 2. Вторая развертка определяет z-плоскость с лучшим SNR в частотном диапазоне, см. уравнение 3. и 4. Диапазон в направлении z меньше по сравнению с первой разверткой (файл S3).

    Коррекция угла.

    Отдельный кардиомиоцит вырезается прямоугольной интересующей областью (256×30). Проводится 2DFFT, и видны параллельные полосы, представляющие структуру саркомера [22].Интересно, что если провести второй 2DFFT на этом частотном изображении, мы получим яркую линию, указывающую на ориентацию структуры саркомера в клетке [23]. Мы используем этот сигнал, чтобы найти идеальный угол для угловой коррекции (файл S4).

    Выбор региона.

    Три области проверяются на максимальный сигнал саркомера (рис. 2: Выбор области). Три области-кандидата: одна в центре, одна на 30 пикселей выше и одна на 30 пикселей ниже центральной области. Усреднение вертикальной линии выполняется для каждой области, к которой применяется 1DFFT.Область с самым высоким ОСШ (уравнение 4) выбирается как наилучшая область для измерения длины саркомера.

    Проверка проекта

    Для оценки производительности нашей высокопроизводительной системы используются две стратегии проверки. Во-первых, мы проверяем, может ли конвейер автоматического поиска клеток найти соответствующие клетки биения. Поэтому записываются видеоролики с 4-х чашек бьющихся клеток. То, что считалось подходящим для биения клеток, было аннотировано экспертом вручную. Ручные аннотации сравниваются с автоматическим конвейером.После этого рассчитываются чувствительность, точность и оценка F1 (см. уравнения 5–7), чтобы показать эффективность метода автоматического поиска клеток.

    (5)(6)(7)

    Во-вторых, мы сравнили время, необходимое для измерения кардиомиоцитов с использованием оригинальной ручной системы и нового автоматизированного микроскопа и алгоритма.

    Тематическое исследование.

    С помощью системы MultiCell мы провели тематическое исследование, используя оптимальную конфигурацию поиска клеток для выполнения повторных измерений на 20 клетках до и после добавления изопреналина (30 нМ).Эксперимент состоит из 2 шагов. Сначала автоматически находим и измеряем 20 клеток, затем добавляем в чашку изопреналин ручным пипетированием (конечная концентрация 30 нМ), инкубируем 5 минут, затем снова измеряем те же клетки. На каждом этапе выполняется точная автофокусировка на ячейке перед измерением. Данные анализируют с помощью программного обеспечения CytoSolver (IonOptix LLC, США).

    Результат

    Проверка автоматического обнаружения ячеек

    Всего было получено 190 видеороликов (общая площадь ~14 мм2) биения кардиомиоцитов крыс из 4 разных чашек за 2 экспериментальных дня.Средняя плотность клеток в этих чашках составляла 65/мм2. В этих 190 видеороликах алгоритм автоматического поиска клеток обнаружил 278 бьющихся клеток на основе заданного размера клеток (1500–5500 мкм 2 ), отношения длины к ширине (0,1–0,7) и движения. Из этих 278 ячеек 66 были исключены из-за низкого отношения сигнал-шум, которое было установлено на уровне 2,5.

    Каждое видео было аннотировано вручную, пример 1 блюда показан на рис. 4. Мы рассчитали балл Precision, Recall, F1 на основе автоматического и ручного аннотирования всех блюд, см. Таблицу 1.Можно заметить, что точность значительно возрастает после включения фильтра SNR, который является индикатором качества ячейки. Процент клеток, которые были обнаружены и имели хорошие измерения сократимости, составил 90 ± 10%.

    Рис. 4. Результат проверки 1 чашки кардиомиоцитов крысы.

    Изображение представляет собой совмещенный и наложенный вид 54 видео, аннотированных вручную (белые точки) и найденных автоматически алгоритмом (синее и зеленое наложение, т. е. истинные положительные результаты). Синее наложение указывает на ячейки, которые были отфильтрованы для измерения на основе низкого SNR сигнала FFT.Красным прямоугольником показаны ячейки, которые были обнаружены программным обеспечением, но не аннотированы вручную, т. е. ложноположительные результаты. Желтые прямоугольники обозначают ячейки, которые были аннотированы вручную, но не найдены алгоритмом, т. е. ложноотрицательные результаты.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256713.g004

    Повышение скорости

    Разработав быстрый x,y,z-программируемый объектив и сопровождаемый графический интерфейс, мы значительно сократили время между двумя измерениями. Как показано в таблице 2, при использовании этого микроскопа время между измерениями сократилось с 93 ± 80 секунд до 19 ± 12 секунд.Использование конвейера автоматического поиска клеток еще больше сократило это время до 15 ± 8 секунд. Если мы измеряем каждую ячейку в течение 5 секунд, это дает нам ~ 180 ячеек в час. Следует отметить, что в зависимости от качества и плотности клеток время между измерениями может быть дополнительно сокращено до ~ 8 секунд, в результате чего в час измеряется ~ 300 клеток.

    Практический пример с ISO

    Мы подтвердили функциональность автоматического поиска клеток, выполнив стандартный эксперимент с кардиомиоцитами, в котором мы добавили изопреналин (30 нМ).Точность мотора столика x, y, z в микроскопе позволяет нам проводить повторные измерения тех же самых клеток, которые были найдены автоматически. Переход к уже найденным ячейкам и выполнение точной автофокусировки занимает ~5 секунд. Таким образом, выполнение повторного измерения на 25 клетках занимает менее 15 минут без учета времени инкубации.

    Средняя сократимость и кальциевый след 21 клетки до и после применения изопреналина показаны на рис. 5. Изопреналин привел к увеличению фракционного укорочения и скорости сокращения (рис. 5А), а также к увеличению высвобождения кальция (рис. 5В).Из рис. 5C и 5D видно, что существует вариация от клетки к клетке в ответ на изопреналин.

    Рис. 5. Результаты эксперимента с изопреналином (30 нМ).

    А . Средняя кривая сократимости до и после изопреналина (ISO, n = 21), заштрихованная область указывает на 95% доверительный интервал. Б . Средний след кальция до и после ISO (n = 21). C. Дробное укорачивание каждой ячейки до и после ISO. D. Изменение амплитуды кальция в каждой клетке до и после обработки изоцианатом.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256713.g005

    Предвзятость экспериментатора

    Чтобы проиллюстрировать, что предвзятость экспериментатора влияет на сбор данных, мы сравнили данные, полученные вручную, и данные, полученные автоматически, в одной и той же чашке. На рис. 6А видно, что в большинстве чашек исходная длина саркомера имеет более широкое распределение при автоматическом обнаружении клеток по сравнению с клетками, отобранными вручную. Кроме того, распределение частичного укорочения (рис. 6B) смещено в сторону более низких значений в автоматически найденных и измеренных ячейках по сравнению с найденными вручную ячейками.

    Рис. 6. Распределение данных 5 тарелок, измеренных вручную и автоматически.

    A. Исходное распределение длины саркомера (SL) имеет тенденцию смещаться влево с автоматически полученными данными. B. Дробное сокращение смещено влево в большинстве тарелок с автоматически полученными данными.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256713.g006

    Обсуждение

    Мы разработали надежное высокоавтоматизированное программное обеспечение для обнаружения, продвижения и измерения переходных процессов сокращения и кальция в сокращающихся кардиомиоцитах.Это значительно увеличило пропускную способность этих измерений. Райт и др. показывает, что это улучшает качество данных, позволяя выполнять статистическую коррекцию между препаратами и внутри них, что приводит к более надежной проверке гипотез [13, 24].

    Выделения клеток кардиомиоцитов используются для скрининга новых лекарств и для изучения (пато)физиологии сердца. От каждой крысы или мыши можно выделить миллионы клеток, но на практике можно измерить менее сотни таких клеток. Следовательно, увеличение количества измерений в час имеет большие преимущества.Это позволит проводить скрининг на наркотики 10–50 компонентов на одном и том же животном. Кроме того, программное обеспечение сохраняет местоположение каждой ячейки, что позволяет легко выполнять повторные измерения этих ячеек в различных условиях. Текущая валидация проводилась на кардиомиоцитах крыс, но Wright et al. также показывает его потенциал в кардиомиоцитах мыши, морской свинки и человека [13]. Повышенная производительность снижает количество необходимых животных, стандартизированные условия уменьшают вариабельность между животными, а увеличение количества измерений на одно лекарство приводит к более надежным результатам [12, 13, 24].

    Проверочные эксперименты показали, что наш алгоритм был точным и надежным в нескольких чашках с бьющимися кардиомиоцитами. В нескольких чашках мы вручную аннотировали бьющиеся кардиомиоциты и сравнили их с автоматически обнаруженными клетками. Мы получили хорошие оценки по точности (0,82 ± 0,03), но хуже по чувствительности (0,66 ± 0,08), см. Таблицу 1. Низкая чувствительность вряд ли приведет к систематической ошибке в полученных данных, поскольку количество измеренных клеток заранее определено. Однако это влияет на скорость автоматического конвейера.Если клетки пропущены, необходимо сканировать большую площадь чашки, чтобы измерить указанное количество клеток. Нам удалось повысить точность на 0,12, когда мы добавили фильтр SNR для оценки качества ячеек. Точность можно дополнительно повысить, сузив критерии включения размера ячейки, отношения ширины к высоте и увеличив SNR. Однако это также снизит чувствительность, и необходимо сбалансировать их, чтобы иметь разумное количество клеток в течение 1 часа. Этот баланс может меняться между проектами, так как зависит от качества ячеек.Кроме того, полученные данные можно фильтровать, применяя критерии исключения, например, количество переходных процессов, исходную длину саркомера или качество подгонки переходных процессов в CytoSolver [24].

    Из полевых исследований, где каждая клетка измерялась один раз, большая часть времени была сэкономлена (сокращение между последующими ячейками примерно на 75 секунд) за счет моторизованного микроскопа с удобным программным интерфейсом. Это позволяет вам управлять микроскопом и выполнять вращение цифрового изображения, поэтому нет необходимости переключаться между компьютером и микроскопом.Вторым по значимости фактором была конструкция, в которой перемещается объектив микроскопа, а не чашка с клетками, что сокращает время между измерениями еще на ~4 секунды. За счет автоматизации процесса поиска ячеек была достигнута дополнительная экономия времени примерно на 4 секунды. Хотя выигрыш во времени от автоматизации процесса поиска клеток по сравнению с ручным выбором клеток ограничен, автоматизация имеет то преимущество, что устраняет предвзятость экспериментатора и освобождает время исследователя для одновременного выполнения других задач.

    Одно из текущих ограничений заключается в том, что ячейки на границе кадра исключаются, поэтому для захвата этих ячеек необходимо перекрытие не менее 30% на каждом кадре. Это ограничивает область, сканируемую за кадр, которая уже ограничена большим увеличением, необходимым для захвата структуры саркомера. Другое ограничение заключается в том, что трудно добиться равномерного распределения клеток по чашке. Конвейер должен приостанавливаться не менее чем на 1 секунду, чтобы обнаруживать движение для каждого кадра. Каждый кадр, который содержит только перекрывающиеся ячейки или не содержит жизнеспособных ячеек, является пустой тратой времени.Возможное решение состоит в том, чтобы создать объединенное изображение с несколькими FOV и применить обнаружение объектов к этому изображению. Затем каждая ячейка проверяется на движение, и при измерении этой ячейки можно оценить движение следующей ячейки в том же FOV. Этот подход был смоделирован, и наши расчеты показывают, что это должно сократить время между измерениями до ~ 6 секунд. Другой подход заключается в обеспечении равномерного распределения клеток путем посева клеток на регулярную ламининовую сетку или помещения их в полидиметилсилоксановую микролунку [25].Это может привести к 6 ячейкам в пределах одного FOV, что сократит время между измерениями до ~ 5,2 секунды.

    Кроме того, текущий алгоритм поиска статических ячеек основан на правилах и в основном опирается на информацию о границе. Алгоритм статического поиска ячеек может быть дополнительно улучшен за счет использования моделей глубокого обучения [26, 27], в которые включено больше функций для идентификации ячейки в FOV. Эти модели показывают превосходные результаты при обнаружении ядер в Data Science Bowl 2018 года. Кроме того, специалисты-кардиологи могут участвовать в аннотировании здоровых кардиомиоцитов на изображениях в качестве обучающих данных.Некоторые предварительные эксперименты (здесь не показаны) показывают очень многообещающие результаты с использованием моделей глубокого обучения для взрослых сердечных миоцитов.

    Определение оптимальной фокальной плоскости на структуре саркомера занимает около 5 секунд, так как нам нужно выполнить полную развертку в большом диапазоне z при расчете ОСШ сигнала БПФ. В настоящее время мы выполняем эти вычисления с частотой 20 кадров в секунду вместо полных 250 кадров в секунду. Это ограничивает скорость перемещения предметного столика. Когда можно выполнить эти вычисления на скорости 250 кадров в секунду, это займет всего ~ 0.5 секунд и позволит сократить время между измерениями до 2-3 секунд. В результате получается 450–500 клеток в час, когда вы измеряете ячейку в течение 5 секунд.

    Преимущество моторизованного микроскопа заключается в том, что положение клетки сохраняется, что позволяет проводить повторные измерения нескольких клеток, как показано в нашем примере с изопреналином (рис. 5). Вместо того, чтобы следовать за 1 ячейкой в ​​течение 15 минут, теперь вы можете следовать столько, сколько позволяет стабильность ячеек. Преимущество повторных измерений заключается в том, что они позволяют отличать реагирующих от не реагирующих, что может быть жизненно важной информацией при разработке лекарств.Кроме того, он дает большую статистическую мощность, поскольку контролирует факторы, вызывающие изменчивость между животными и клетками [28, 29].

    Слепое тестирование соединений или различных генетических моделей на практике трудно проводить на взрослых кардиомиоцитах. Автоматический выбор и измерение ячеек помогает устранить предвзятость экспериментатора и, таким образом, улучшить качество данных. Из нашего набора данных мы видим, что распределение данных, полученных вручную и автоматически, отличается. Этого и следовало ожидать, поскольку вы вручную выбираете самые сильные бьющиеся клетки и отбрасываете клетки с небольшой исходной длиной саркомера.Отчасти это оправдано, поскольку короткая исходная длина саркомера обычно указывает на поврежденные клетки. Однако небольшие сокращения могут быть частью генетической модели или действием лекарства.

    В заключение, высокопроизводительный микроскоп MultiCell и программное обеспечение для взрослых кардиомиоцитов позволяют нам автоматически находить и измерять сотни клеток в час. Это ценно, поскольку улучшает качество данных, сокращает количество животных в эксперименте и высвобождает драгоценное время исследователя.

    Благодарности

    Авторы выражают признательность Менне ван Виллигенбургу, MSc, Бобу ван Хуку MSc и Максу Гебелю BSc за предоставленную техническую поддержку.

    Каталожные номера

    1. 1. Li D, Wu J, Bai Y, Zhao X, Liu L. Выделение и культивирование кардиомиоцитов взрослых мышей для передачи клеточных сигналов и гипертрофии сердца in vitro. J Vis Exp. 2014. пмид:24894542
    2. 2. Джадд Дж., Ловас Дж., Хуанг Г.Н. Выделение, культивирование и трансдукция кардиомиоцитов взрослых мышей.J Vis Exp. 2016;2016. пмид:27685811
    3. 3. Чанг С.С., Мечас С., Кэмпбелл К.С. Сократимость миоцитов можно поддерживать путем хранения клеток с помощью ингибитора миозин-АТФазы 2,3-бутандионмоноксима. Физиол Реп. 2015;3: 1–9. пмид:26116551
    4. 4. Петерсон П., Калда М., Венделин М. Определение длины саркомера одного кардиомиоцита в режиме реального времени во время сокращения. Am J Physiol Physiol. 2013; 304: C519–C531. пмид:23255581
    5. 5. Проссер Б.Л., Уорд К.В.Механо-химическая трансдукция настраивает струны сердца. Научный сигнал. 2014;7:7. pmid:24643798
    6. 6. Горский П.А., Хо С, О Ж.Г. Измерение сократительной способности кардиомиоцитов и обработки кальция in vitro. Методы молекулярной биологии. Хумана Пресс Инк .; 2018. С. 93–104. пмид:29987813
    7. 7. Frasier CR, Wagnon JL, Bao YO, McVeigh LG, Lopez-Santiago LF, Meisler MH, et al. Сердечная аритмия в мышиной модели эпилептической энцефалопатии натриевых каналов SCN8A. Proc Natl Acad Sci U S A.2016; 113: 12838–12843. пмид:277
    8. 8. Helmes M, Najafi A, Palmer BM, Breel E, Rijnveld N, Iannuzzi D, et al. Имитация сердечного цикла в интактных кардиомиоцитах с использованием зажимов диастолической и систолической силы; измерение выходной мощности. Кардиовасц Рез. 2016; 111: 66–73. пмид:27037258
    9. 9. Наджафи А., Секейра В., Хелмес М., Боллен И.А.Э., Гобель М., Реган Дж.А. и др. Селективное фосфорилирование мишеней PKA после стимуляции β-адренергических рецепторов нарушает функцию миофиламентов в мышиной модели HCM, нацеленной на Mybpc3.Кардиовасц Рез. 2016; 110: 200–214. пмид:26825555
    10. 10. Mørk HK, Sjaastad I, Sejersted OM, Louch WE. Замедление высвобождения и сокращения кардиомиоцитов Ca2+ при прогрессировании сердечной недостаточности у постинфарктных мышей. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2009; 296: h2069–h2079. пмид:19201998
    11. 11. Секейра В., Наджафи А., МакКоннелл М., Фаулер Э.Д., Боллен ИАЭ, Вюст RCI и др. Синергическая роль АДФ и Ca 2+ в диастолической жесткости миокарда. Дж. Физиол.2015; 593: 3899–3916. пмид:26096258
    12. 12. Juni RP, Kuster DWD, Goebel M, Helmes M, Musters RJP, van der Velden J и др. Микрососудистое эндотелиальное усиление функции кардиомиоцитов нарушается воспалением и восстанавливается эмпаглифлозином. JACC Basic to Transl Sci. 2019;4: 575–591. пмид:31768475
    13. 13. Райт П.Т., Цуй С.Ф., Фрэнсис А.Дж., Маклеод К.Т., Марстон С.Б. Подходы к высокопроизводительному анализу сократительной способности кардиомиоцитов. Фронт Физиол.2020;11: 612. pmid:32733259
    14. 14. Алгоритм SarcLen. Доступно: https://www.ionoptix.com/resource/sarclen-algorithm/
    15. 15. Собель И., Фельдман Г. Оператор изотропного градиента изображения 3×3 для обработки изображений. Маха видит трехмерные сцены. 1968 год; 376–379. Доступно: http://www.researchgate.net/publication/239398674_An_Isotropic_3_3_Image_Gradient_Operator
    16. 16. Дэвис ER. Компьютерное и машинное зрение: теория, алгоритмы, практические аспекты.1990.
    17. 17. Оцу Н. МЕТОД ВЫБОРА ПОРОГА ИЗ ГИСТОГРАММ УРОВНЕЙ СЕРОГО. IEEE Trans Syst Man Cybern. 1979; SMC-9: 62–66.
    18. 18. Чан Т.Ф., Голуб Г.Х., Левек Р.Дж. Статистические вычисления: Алгоритмы вычисления выборочной дисперсии: Анализ и рекомендации. Ам Стат. 1983; 37: 242–247.
    19. 19. Алгоритмы расчета дисперсии. Доступно: https://en.wikipedia.org/wiki/Algorithms_for_calculating_variance
    20. 20. Дибелла Э., Белла Э.В.Р. Ди, Барклай А.Б., Эйснер Р.Л., Шафер Р.В.A Сравнение методов на основе вращения для алгоритмов итеративной реконструкции Перфузионная МРТ Посмотреть проект Клиническая визуализация Посмотреть проект Сравнение методов на основе вращения для алгоритмов итеративной реконструкции. IEEE Trans Nucl Sci. 1996;43.
    21. 21. Понимание SarcLen Применение быстрого преобразования Фурье к измерениям длины саркомера. Доступно: http://ionoptix.com/wp-content/uploads/2014/07/SarcLen-and-FFTs.pdf
    22. 22. Эриксон Б., Фанг М., Уоллес Дж. М., Орр Б. Г., Лес К. М., Банасзак Холл М. М.Наноразмерная структура коллагеновых фибрилл типа I: количественное измерение D-промежутка. Биотехнолог Дж. 2013; 8: 117–126. пмид:23027700
    23. 23. Уоткинс П.В., Као Дж.П.И., Канолд П.О. Пространственный паттерн внутриламинарной связи в супрагранулярной слуховой коре мыши. Передние нейронные цепи. 2014;8. пмид:24574974
    24. 24. Ноллет Э., Мандерс Э., Гебель М., Янсен В., Брокманн С., Осинга Дж. и др. Крупномасштабные измерения сократимости выявляют большие атриовентрикулярные и тонкие межжелудочковые различия в культивируемых ненагруженных кардиомиоцитах крысы.Фронт Физиол. 2020;11: 815. pmid:32848817
    25. 25. Кларк Дж. А., Вайс Дж. Д., Кэмпбелл С. Г. Устройство для захвата клеток в микролунках выявляет переменный ответ на добутамин в изолированных кардиомиоцитах. Biophys J. 2019; 117: 1258–1268. пмид:31537313
    26. 26. Роннебергер О., Фишер П., Брокс Т. U-net: сверточные сети для сегментации биомедицинских изображений. Конспекты лекций по информатике (включая конспекты лекций по искусственному интеллекту и конспекты лекций по биоинформатике).Спрингер Верлаг; 2015. С. 234–241. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24574-4_28
    27. 27. Он К., Гкиоксари Г., Доллар П., Гиршик Р. Маск R-CNN. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell. 2020; 42: 386–397. пмид:29994331
    28. 28. Бёткер Х.Э., Хаусенлой Д., Андреаду И., Антонуччи С., Бенглер К., Дэвидсон С.М. и др. Практические рекомендации по строгости и воспроизводимости в доклинических и клинических исследованиях кардиопротекции. Базовый Рез Кардиол. 2018;113:39. pmid:30120595
    29. 29.Ладбрук Дж. О множественных сравнениях в клинической и экспериментальной фармакологии и физиологии. Clin Exp Pharmacol Physiol. 1991; 18: 379–92. пмид:1914240

    Первичные сердечные миоциты человека и среды для роста миоцитов

    Эти продукты доступны в США, Канаде и некоторых странах Европы.

    Система клеточных культур кардиомиоцитов

    Сердечная (сердечная) мышца человека состоит из одиночных сердечных миоцитов.Сердечные миоциты являются высокоэнергетическими клетками, ответственными за перенос самых физически энергичных клеток в организме, поскольку они осуществляют миогенное сокращение всей сердечной мышцы.

    PromoCell ® Кардиальные миоциты человека получают из нормальной ткани желудочка взрослого сердца человека. В отличие от свежевыделенных палочковидных миоцитов, человеческие кардиомиоциты производятся с использованием протокола, который делает их пригодными для долгосрочных экспериментов. Все сердечные миоциты человека подвергают криоконсервации на пассаже 2 (P2) вскоре после выделения с использованием запатентованной бессывороточной среды для замораживания Cryo-SFM.Каждая размороженная криопробирка содержит не менее 500 000 жизнеспособных клеток. Кардиальные миоциты человека также доступны в виде пролиферирующих клеточных культур, полученных из криоконсервированных клеток, которые были разморожены и культивированы в течение трех дней в наших лабораториях.

    Среда для роста миоцитов оптимизирована для выращивания первичных сердечных миоцитов человека in vitro, , но также может использоваться для первичных миоцитов свиньи и крысы. Среда для роста миоцитов доступна в двух форматах: среда (готовая к использованию) и набор сред. Среда (готовая к использованию) включает 500 мл флакона базальной среды и один флакон SupplementMix.Набор для среды включает 500 мл флакон с базальной средой и SupplementPack, который представляет собой набор отдельных флаконов с предварительно отмеренными добавками, что дает пользователю полный контроль над конечным составом среды. Добавление SupplementMix или SupplementPack к основной среде представляет собой полную среду для роста миоцитов. Базальную среду (с феноловым красным или без него), SupplementMix и SupplementPack также можно приобрести отдельно.

    Среда для роста сердечных миоцитов Подробная информация о добавках

    Среда для роста миоцитов содержит все компоненты, необходимые для оптимального роста сердечных миоцитов человека (подробности см. в таблице ниже).Среда для роста миоцитов не содержит антибиотиков или противогрибковых средств и предназначена для использования в инкубаторе с 5 % атмосферного CO 2 .

    Окончательная концентрация добавок в среде для роста сердечных миоцитов


    (после добавления)

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Доказательства деления сердечных миоцитов человека после инфаркта миокарда

  • 1. Кайстура Дж., Лери А., Финато Н., Ди Лорето С., Белтрами К.А., Анверса П. Пролиферация миоцитов на конечной стадии сердечной недостаточности у людей.Proc Natl Acad Sci U S A 1998;95:8801-8805

  • 2. Linzbach AJ. Сердечная недостаточность с точки зрения количественной анатомии. Am J Cardiol 1960;5:370-382

  • 3. Anversa P, Kajstura J. Желудочковые миоциты не окончательно дифференцированы в сердце взрослого млекопитающего. Circ Res 1998;83:1-14

  • 4. Soonpaa MH, Field LJ. Обзор исследований, изучающих синтез ДНК кардиомиоцитов млекопитающих. Circ Res 1998;83:15-26

  • 5. Хорнер П.Дж., Гейдж Ф.Х. Восстановление поврежденной центральной нервной системы. Nature 2000;407:963-970

  • 6. Zhang D, Gaussin V, Taffet GE, et al. TAK1 активируется в миокарде после перегрузки давлением, и этого достаточно, чтобы спровоцировать сердечную недостаточность у трансгенных мышей. Nat Med 2000;6:556-563

  • 7. Scholzen T, Gerdes J. Белок Ki-67: от известного и неизвестного. J Cell Physiol 2000;182:311-322

  • 8. MacCallum DE, Hall PA. Расположение pKi67 во внешнем плотном фибриллярном компартменте ядрышка указывает на роль в биогенезе рибосом во время цикла клеточного деления. J Pathol 2000;190:537-544

  • 9. MacCallum DE, Hall PA. Биохимическая характеристика ДНК-связывающей активности pKi67. J Pathol 2000;191:286-298

  • 10. Moreau V, Way M. Подходы in vitro к изучению актиновых и микротрубочковозависимых клеточных процессов.Curr Opin Cell Biol 1999;11:152-158

  • 11. Wolf WA, Chew T-L, Chisholm RL. Регуляция цитокинеза. Cell Mol Life Sci 1999;55:108-120

  • 12. Olivetti G, Melissari M, Capasso JM, Anversa P. Кардиомиопатия стареющего человеческого сердца: потеря миоцитов и реактивная клеточная гипертрофия. Circ Res 1991;68:1560-1568

  • 13. Anversa P, Sonnenblick EH. Ишемическая кардиомиопатия: патофизиологические механизмы.Prog Cardiovasc Dis 1990;33:49-70

  • 14. Громкий А.В., Анверса П. Морфометрический анализ биологических процессов. Lab Invest 1984;50:250-261

  • 15. Wallenstein S, Zucker CL, Fleiss JL. Некоторые статистические методы, полезные при исследовании тиражей. Circ Res 1980;47:1-9

  • 16. Hall PA, McKee PH, Menage HD, Dover R, Lane DP. Высокий уровень белка p53 в нормальной коже человека, облученной УФ-излучением. Онкоген 1993;8:203-207

  • 17. Холл, Пенсильвания, Вудс, Алабама. Иммуногистохимические маркеры клеточной пролиферации: достижения, проблемы и перспективы. Cell Tissue Kinet 1990;23:505-522

  • 18. Guerra S, Leri A, Wang X, et al. Гибель миоцитов в пораженном человеческом сердце зависит от пола. Circ Res 1999;85:856-866

  • 19. Anversa P. Гибель миоцитов в патологическом сердце. Circ Res 2000;86:121-124

  • 20. Agah R, Kirshenbaum LA, Abdellatif M, et al.Аденовирусная доставка E2F-1 направляет повторный вход в клеточный цикл и p53-независимый апоптоз в постмитотическом миокарде взрослых in vivo. J Clin Invest 1997;100:2722-2728

  • 21. Rieder CL. Формирование, строение и состав кинетохор и кинетохорных волокон млекопитающих. Int Rev Cytol 1982;79:1-58

  • 22. Skalli O, Gabbiani G, Babai F, Seemayer TA, Pizzolato G, Schurch W. Белки промежуточных филаментов и изоформы актина как маркеры дифференцировки опухолей мягких тканей и источник.II. Рабдомиосаркома. Am J Pathol 1988;130:515-531

  • 23. Kajstura J, Zhang X, Reiss K, et al. Клеточная гиперплазия миоцитов и клеточная гипертрофия миоцитов способствуют хроническому ремоделированию желудочков при кардиомиопатии, вызванной сужением коронарных артерий у крыс. Circ Res 1994;74:383-400

  • 24. Gratzner HG. Моноклональные антитела к 5-бром- и 5-йоддезоксиуридину: новый реагент для детекции репликации ДНК. Science 1982;218:474-475

  • 25. Эрикссон П.С., Перфильева Е., Бьорк-Эрикссон Т. и соавт. Нейрогенез в гиппокампе взрослого человека. Nat Med 1998;4:1313-1317

  • 26. Quaini F, Cigola E, Lagrasta C, et al. Терминальная стадия сердечной недостаточности у людей сочетается с индукцией ядерного антигена пролиферирующих клеток и ядерным митотическим делением в желудочковых миоцитах. Circ Res 1994;75:1050-1063

  • 27. Hall PA, Levison DA. Оценка пролиферации клеток в гистологическом материале.J Clin Pathol 1990;43:184-192

  • 28. Parodi O, De Maria R, Oltrona L, et al. Распределение кровотока миокарда у пациентов с ишемической болезнью сердца или дилатационной кардиомиопатией, перенесших трансплантацию сердца. Circulation 1993;88:509-522

  • 29. Kajstura J, Zhang X, Liu Y, et al. Клеточная основа дилатационной кардиомиопатии, вызванной кардиостимуляцией: потеря клеток миоцитов и клеточная реактивная гипертрофия миоцитов. Тираж 1995;92:2306-2317

  • 30. Рейсс К., Ченг В., Фербер А. и др. Сверхэкспрессия инсулиноподобного фактора роста-1 в сердце сочетается с пролиферацией миоцитов у трансгенных мышей. Proc Natl Acad Sci U S A 1996;93:8630-8635

  • 31. Olivetti G, Cigola E, Maestri R, et al. Старение, гипертрофия сердца и ишемическая кардиомиопатия не влияют на долю одноядерных и многоядерных миоцитов в сердце человека. J Mol Cell Cardiol 1996; 28:1463-1477

  • 32. Антонио С., Ферби И., Вильгельм Х. и др. Xkid, хромокинезин, необходимый для выравнивания хромосом на метафазной пластинке. Cell 2000;102:425-435

  • 33. Beltrami CA, Finato N, Rocco M, et al. Структурные основы терминальной стадии недостаточности ишемической кардиомиопатии у человека. Circulation 1994;89:151-163

  • 34. Bodine DM, Seidel NE, Gale MS, Nienhuis AW, Orlic D. Эффективная ретровирусная трансдукция мышиных плюрипотентных гемопоэтических стволовых клеток, мобилизованных в периферическую кровь путем обработки гранулоцитарной колонией -стимулирующий фактор и фактор стволовых клеток.Blood 1994;84:1482-1491

  • 35. Orlic D, Girard LJ, Anderson SM, et al. Идентификация популяций гемопоэтических стволовых клеток человека и мыши, экспрессирующих высокие уровни мРНК, кодирующей рецепторы ретровирусов. Blood 1998;91:3247-3254

  • 36. Fallon J, Reid S, Kinyamu R, et al. In vivo индукция массивной пролиферации, направленной миграции и дифференцировки нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих. Proc Natl Acad Sci U S A 2000;97:14686-14691

  • 37. Orlic D, Kajstura J, Chimenti S, et al. Клетки костного мозга регенерируют инфаркт миокарда. Nature 2001;410:701-705

  • 38. Lagasse E, Connors H, Al-Dhalimy M, et al. Очищенные гемопоэтические стволовые клетки могут дифференцироваться в гепатоциты in vivo. Nat Med 2000;6:1229-1234

  • 39. Murry CE, Wiseman RW, Schwartz SM, Hauschka SD. Трансплантация скелетных миобластов для восстановления некроза миокарда. J Clin Invest 1996;98:2512-2523

  • 40. Леор Дж., Паттерсон М., Хиноны М.Дж., Кедес Л.Х., Клонер Р.А. Трансплантация фетальной ткани миокарда в инфарктный миокард крысы: потенциальный метод восстановления инфарктного миокарда? Тираж 1996; 94: Приложение II: II-332

  • .

    0 comments on “Пд типичного кардиомиоцита: Ионные каналы и их роль в развитии нарушений ритма сердца

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.