27.37. Які фактори впливають на стан систем видалення іонів кальцію з кардіоміоцитів і, як наслідок, на силу серцевих скорочень?

До таких чинників відносять:

а) серцеві глікозиди — фармакологічні препарати рослинного походження, що підвищують силу скорочень серця (препарати дигіталісу, строфантин та ін.);

б) ендогенні дигіталісоподібні і строфантиноподібні фактори. Вважають, що серцеві глікозиди, яких здавна використовують в медицині, імітують дію цих, відносно недавно відкритих, ендогенних природних факторів. Фізіологічне значення останніх сьогодні ще не встановлено.

Механізм дії серцевих глікозидів і подібних до них ендогенних факторів пов'язаний з пригніченням активності Na-K-АТФ-ази кардіоміоцитів. Наслідком цього є порушення роботи Na-K-насосів сарколеми, зменшення градієнта концентрацій іонів Na⁺ по обидва боки плазматичної мембрани м'язових волокон. Це призводить до порушення Na-Ca-обмінного механізму в кардіоміоцитах, у результаті чого зменшується видалення Са²⁺ із саркоплазми в позаклітинне середовище і збільшується внутрішньоклітинна концентрація Са²⁺. Останнє і обумовлює збільшення сили серцевих скорочень.

27.38. Від чого залежить сила скорочень окремих кардіоміоцитів?

На силу скорочень м'язових волокон серця впливають:

1) концентрація іонів Са²⁺у саркоплазмі. Залежність тут така: що вищий вміст Са²⁺ у саркоплазмі, то більше утворюється комплексів Са²⁺ з тропоніном С, то більше вивільняється центрів зв'язування (активних центрів) на актинових міофіламентах, то більше утворюється "містків" між актином і головками міозину, то більшою буде сила скорочення м'язового волокна. При зменшенні концентрації Са²⁺ у саркоплазмі — навпаки;

2) ступінь спорідненості тропоніну С до іонів кальцію. Іони водню й неорганічного фосфату, зв'язуючись з тропоніном С, унеможливлюють взаємодію цього білка з Са²⁺, у результаті чого сила скорочень кардіоміоцитів зменшується;

3) стан скорочувальних білків — актину і міозину. Велике значення має взаємне розташування актинових і міозинових міофіламентів. Воно лежить в основі залежності, що її описує закон Франка-Старлінга. При дуже сильному розтягненні м'язових волокон кількість утворюваних актоміозинових "містків" зменшується - зазначений закон не "спрацьовує", сила скорочень серця падає;

4) концентрація АТФ, енергія гідролізу якого забезпечує ковзання м'язових філамен-тів один відносно одного.

27.39. Що лежить в основі розслаблення кардіоміоцитів? Які механізми забезпечують видалення іонів кальцію із саркоплазми волокон міокарда? Що може бути причиною порушень розслаблення серцевого м'яза?

Основний процес, що визначає розслаблення кардіоміоцитів, — це видалення іонів кальцію із саркоплазми, у результаті чого концентрація Са²⁺ у ній зменшується і стає нижче 10"⁷ моль/л. При цьому комплекси Са²⁺ з тропоніном С розпадаються, тро-поміозин зміщується по відношенню до актинових філаментів і закриває їхні активні центри — скорочення припиняється.

Існує три механізми видалення іонів Са^{2 +} із саркоплазми кардіоміоцитів:

1) Са-насоси плазматичної мембрани і саркоплазматичного ретикулуму. Видаляють Са²⁺ у позаклітинне середовище і цистерни саркоплазматичного ретикулуму. Складовою їх частиною є Са-АТФ-аза, яка для здійснення активного транспорту іонів Са²⁺ використовує енергію АТФ;

2) Na-Ca-обмінний механізм. Видаляє іони Са²⁺ у позаклітинне середовище. Є різновидом вторинного активного транспорту (антипорту). Використовує енергію градієнта концентрацій іонів натрію по обидва боки плазматичної мембрани, тому залежить від роботи Na-K-насоса, що створює цей градієнт;

3) Са-акумулятивна функція мітохондрій. Активується тільки при значному підвищенні вмісту іонів Са²⁺ у саркоплазмі, що найчастіше буває в умовах патології. Видалення Са²⁺ із саркоплазми в матрикс мітохондрій відбувається за рахунок енергії, що вивільняється в процесі транспорту електронів по дихальному ланцюгу. Використання цієї енергії на активний транспорт іонів Са²⁺ у мітохондрії є альтернативою окисному фосфоруванню.

Основними причинами порушень розслаблення кардіоміоцитів є:

а) дефіцит АТФ. При цьому порушується енергозабезпечення Са- і Na-K-насосів, а також не відбувається розщеплення актоміозинових "містків", що утворилися в процесі скорочення;

б) порушення роботи Са-транспортних систем. Відомі спадково обумовлені дефекти білків Са-насосів, що призводять до розвитку кардіопатії.

Порушення розслаблення кардіоміоцитів виявляють себе розвитком м'язових контрактур.

27.40. Яке значення має АТФ у забезпеченні функцій клітин міокарда? Чим можуть бути обумовлені порушення енергетичного обміну в серцевому м 'язі?

Енергія гідролізу АТФ у функціонально активних кардіоміоцитах забезпечує:

1) механічну роботу скорочень міофібрил (ковзання міофіламентів один відносно одного);

2) осмотичну роботу — активний транспорт іонів Са²⁺, Na ⁺, К⁺ проти градієнтів концентрацій (робота іонних насосів);

3) фосфорування білків Са-каналів, фосфоламбану (білка Са-насосів саркоплазматичного ретикулуму).

Розлади енергозабезпечення кардіоміоцитів можуть бути пов'язані з порушеннями:

а) ресинтезу АТФ (гіпоксія, голодування, дефіцит вітамінів, зменшення активності ферментів енергетичного обміну);

б) транспорту АТФ із мітохондрій до місць його використання (порушення креатин-кіназної транспортної системи);

в) утилізації АТФ (зменшення АТФ-азної активності структур кардіоміоцитів).

27.41. Дайте порівняльну характеристику гіпо- і гіперкальцієвого варіантів недостатності серця.

Сучасний рівень знань про молекулярні механізми скорочувальної функції серця дозволяє виділити два принципово різних патогенетичних варіанти недостатності серця: гіпокальцієвий і гіперкальцієвий, для яких характерне відповідно зменшення і збільшення концентрації іонів Са²⁺ у саркоплазмі кардіоміоцитів.

Гіпокальцієвий варіант розвивається в результаті порушень збудження і електромеханічного спряження у волокнах міокарда. Це буває при аритміях (брадикардії різного походження, блокади), короткочасній ішемії міокарда (порушується фосфорування Са-каналів у результаті дефіциту АТФ), ацидозі (блокада Са-каналів іонами водню), гіпокальціємії. Виявляє себе зменшенням сили серцевих скорочень. Основний принцип лікування — підвищення вмісту іонів Са²⁺ у саркоплазмі кардіоміоцитів під час систоли серця. Для цього використовують: а) серцеві глікозиди; б) катехола-міни і р-адреноміметики; в) парні електричні стимули.

Гіперкальцієвий варіант розвивається в результаті посиленого надходження іонів Са²⁺ у саркоплазму кардіоміоцитів з позаклітинного середовища (усі види ушкодження сарколеми, при яких підвищується її проникність) або внаслідок порушень видалення Са²⁺ із саркоплазми (дефіцит АТФ, порушення функції Са-транспортних систем). Виявляється розвитком контрактури (перескорочення) міофібрил, у результаті чого стає неможливим розслаблення м'язових волокон, а отже, і наступне їх скорочення. Основний принцип лікування — зменшення вмісту іонів Са²⁺ у саркоплазмі кардіоміоцитів. Для цього використовують: а) β-адреноблокатори; б) блокатори Са-каналів.