Введение к работе
Многочисленные клинико-физиологические исследования показали, что сердечная мышца механически существенно неоднородна. Неоднородность проявляется на различных уровнях организации сердечной ткани от молекулярного до органного.
Эти исследования заставляют пересмотреть одно из фундаментальных предположений биомеханики миокарда, а именно допущение о механической тождественности его сократительных элементов. Такой пересмотр предусматривает ответы на ряд вопросов:
-Каков вклад механической неоднородности миокарда в его механическую функцию?
-Каковы молекулярные и клеточные механизмы этого вклада?
-Какова физиологическая значимость механической
неоднородности миокарда в регуляции насосной функции сердца?
Очевидно, что ответ на вышеуказанные вопросы требует разработки специфических подходов и методов исследования.
В настоящее время в исследовании роли механической неоднородности миокарда наметился определехшый прогресс. На молекулярном уровне проблема разрешается при помощи мощного метода искусственных подвижных биологических систем (Sellers et al., 1993), (Uyeda et al., 1994), (VanBuren et al., 1995). Этот метод позволяет изучить роль гетерогенности миозина в мышечном сокращении. На органном уровне методы быстрой компьютерной томографии, компьютерной контрастной вентрикулографии и метод ультразвуковых меток дают ценные сведения о тонкой кинетике стенок камер сердца (Azhari et al., 1992), (Мархасин B.C. и др., 1994), (Lew et al., 1989), (Черныш A.M., 1993).
Однако выяснение элементарных биомеханических законов неоднородных механических мышечных систем на тканевом уровне практически не осуществлено.
Понятно, что без знания этих законов невозможно понимание вклада механической неоднородности миокарда ни в нормальные, ни в патологические процессы сердца.
ЦЕЛЬ данной работы состоит в выяснении элементарны биомеханических закономерностей взаимодействия сократительнь] элементов неоднородного миокарда на тканевом уровне.
-
На экспериментальной модели параллельно соединенных мыш (дуплет) выяснить основные закономерности влияния механическс неоднородности на инотропные, лузитропные и эрготропные свойсті неоднородного миокарда.
-
Исследовать влияние асинхронизма, задаваемого временным задержками возбуждения одного члена дуплета относительно другого і инотропные, лузитропные и эрготропные свойства неоднородної миокарда.
3. На основе математической модели неоднородного миокарі
выяснить возможные молекулярные механизмы, которые могут бьп
ответственны за эффекты вклада механической неоднородное!
миокарда в его сократительную функцию.
Впервые, с использованием простейшей модели неоднородної миокарда тканевого уровня выяснены элементарные закономерное! влияния механической неоднородности на инотропные, лузитропные эрготропные свойства сердечной мышцы.
Обнаружено, что в результате взаимодействия между фрагментам миокарда в искуственной неоднородной системе связи длина - сила, сш -скорость, характерное время расслабления - конечносистолическ; длина элементов системы обладают свойствами неаддитивности некоммутативности.
При исследовании связи сила-скорость в неоднородной систед обнаружен феномен синхронизации относительных постнагрузок элементах системы при максимальной скорости укорочені неоднородного миокарда. Факт, который свидетельствует, что в да} механически неодинаковых взаимодействующих между собой элемент, неоднородной системы при максимальной скорости ее укорочені имеется выраженная тенденция к равнораспределению относительнь мощностей в соответствии с их максимальными силовыми потенциалам
Обнаружен феномен компенсации связей длина-сила, сила-корость, внешняя работа-конечносистолическая длина в случаях меренной неоднородности миокарда. Суть этого феномена в том, что в :аждом из членов дуплета при их взаимодействии могут наблюдаться ущественные изменения в механических характеристиках, в то время :ак само механическое поведение дуплета оказывается высоко ;табилизированным. При значительной неоднородности компенсация сказанных характеристик является неполной, так что в сильно іеоднородной системе наблюдаются отрицательные инотропные, гузитропные и эрготропные эффекты.
На основе ранее разработанной математической модели ;окращений миокарда исследована математическая модель сокращений неоднородной системы, состоящей из двух элементов. Найдено хорошее сачественное соответствие модели и эксперимента, которое позволило тредположить, что одним из главных механизмов влияния ^однородности миокарда на его функции является изменение активации <альцием сократительных белков во взаимодействующих между собой йенах неоднородной системы.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.
Полученные результаты позволяют объяснить ряд механических явлений в интактном сердце, таких, например, как влияние сегментарной неоднородности миокарда стенок камер сердца и, в особенности, асинхронизма на насосную и сократительную функцию сердца.
Эти результаты указывают также, что наряду с оценкой глобальной функции сердца, т.е. его контрактильного резерва и работоспособности, крайне важно знать и локальные механические изменения миокарда, поскольку они широко распространены при патолопш и могут указывать на вероятные участки повреждения сердца.
Полученные результаты выдвигают также важную проблему исследования роли неоднородности в регуляции насосной и сократительной функции сердца в норме и могут иметь большое значение для понимания принципов пространственно-временной организации кардиомиоцитов в толще сердечной мышцы.