О внезапной сердечной смерти
Часто причиной внезапной сердечной смерти является фибрилляция — нарушение координированных сокращений волокон сердечной мышцы.
Человеческое сердце — это четырехкамерный насос. Предсердия — предварительные насосные камеры, желудочки — основные. Сердечные сокращения синхронизированы электрическими импульсами, которые периодически генерирует синусовый узел, являющийся водителем ритма для всего сердца. Его импульсы непосредственно инициируют сокращение предсердий.
Каждый импульс передается на атриовентрикулярный узел и с него на мышечные стенки желудочков по специализированным проводящим волокнам (в том числе по волокнам Пуркинье). Обычно сердце сокращается почти как единое целое.
Сердце — сложный орган, остановимся на тех свойствах сердца, которые важны для топологического анализа. Сердце состоит из четырех камер: левое и правое
предсердия расположены в верхушке сердца — это предварительные насосные камеры; большие по размерам желудочки расположены под ними — это основные насосные камеры. Хотя в норме сердце сокращается более или менее как единое целое, надо отметить, что сокращения начинаются в предсердиях, а затем распространяются на желудочки.
Координация сокращений всех четырех камер сердца обеспечивается тем, что по сердечной ткани распространяется волна электрических импульсов, которые быстро передаются от клетки к клетке. Сердце построено из нескольких типов специализированных мышечных клеток, имеющих форму длинных волокон. Когда волокно находится в состоянии покоя, электрический потенциал с внутренней стороны клеточной мембраны несколько ниже (т.е. более отрицательный), чем снаружи.
Стимулом, вызывающим сокращение каждого отдельного волокна, служит быстрое увеличение потенциала с внутренней стороны мембраны, в результате чего внутреннее содержимое клетки на краткое время заряжается положительно по отношению к окружающей ткани.
Электрический потенциал изменяется вследствие движения ионов через клеточную мембрану. Быстрое увеличение потенциала называется деполяризацией; она может распространяться по мышечному волокну в качестве «потенциала действия», очень похожего на нервные импульсы. Когда пройдет потенциал действия, наступает рефрактерный период длительностью в несколько десятых долей секунды, в течение которого нормальная стимуляция не может вызвать следующий потенциал действия в волокне.
Волокна в сердце упакованы довольно плотно. Кроме того, в клеточной мембране есть особые области с низким электрическим сопротивлением.
Благодаря им электрический импульс передается от одной клетки к другой.
Следовательно, импульс, возникший в одной части сердца, может быстро распространиться по всему органу. Более того, определенные участки в сердце — так называемые пейсмекеры — способны спонтанно генерировать импульсы через правильные интервалы времени. Пейсмекер с самой высокой собственной частотой навязывает свой ритм всему сердцу.
Ускорения или замедления сердечных сокращений обычно хорошо синхронизированы. Синхронизация, однако, может нарушиться, например при инфаркте, когда к части сердца перестает поступать кровь, или же под влиянием необычайно высоких концентраций гормонов либо ионов. Но даже и без физического повреждения или химического стресса синхронизацию можно нарушить, если подвергнуть сердце воздействию достаточно сильных электрических стимулов, как это бывает при поражении электрическим током. Тот же самый результат вызывает и небольшой импульс, если его подать в определенную фазу сердечного цикла. Такие небольшие стимулы могут привести к внезапной сердечной смерти.
Термин «внезапная сердечная смерть» был предложен в 1887 г. Дж. Мак-Вильямом из Абердинского университета, хотя сам феномен был известен задолго до этого. Мак-Вильям заметил, что в некоторых случаях внезапной сердечной смерти сердце не просто останавливается, но перед этим некоторое время бурно и беспорядочно подергивается. В XIX в. это явление называли delirium cordis, или «сумасшествие сердца».
Современный термин «фибрилляция» был введен в 1870 г. У. Тэккер и Л. Гедде из Университета Пардю описывают это явление так:
«Когда держишь в руках фибриллирующее сердце, создается впечатление, что это — клубок копошащихся червей. Порой частота хаотических сокращений так велика, что поверхность сердца словно дрожит. Иногда ясно видны множественные волны сокращений и релаксаций».
Если фибрилляция продолжается дольше пяти минут, смерть практически неизбежна. Сделав несколько конвульсивных вздохов, человек перестает дышать совсем, и кожа его становится синей из-за недостатка кислорода в крови. Остановку дыхания иногда сопровождают судороги и стоны.
Относительно механизма фибрилляции. Изучение мембран одиночных клеток дало много информации о том, как в физиологических системах возникают и передаются электрические импульсы. Особенно ценные данные были получены при исследовании клеток нервной системы.
Работа с одиночными клетками, однако, оказалась недостаточной для понимания фибрилляции. Дело в том, что фибрилляция — это нарушение упорядоченности сердечных сокращений, а не функций отдельных волокон, нарушение синхронизации и координированности активности сердечных волокон, их связи друг с другом. В фибриллирующем сердце каждое волокно может отвечать на стимул и нормально, но распространение электрических импульсов нарушено, из-за чего и теряется синхронизация.
