BioXplorer

Клетки-пейсмекеры, как и другие клетки сердца, связаны между собой высокопроницаемыми контактами, о чем рассказывалось в гл. 7. Поэтому если какая-то клетка начинает деполяризоваться быстрее других, то между ней и соседями возникает разность потенциалов и между ними текут токи, которые замедляют ее деполяризацию и ускоряют деполяризацию соседей. Из этого следует, что электрическая связь между клетками во время медленной деполяризации будет способствовать урежению сокращений более быстрых клеток и учащению сокращений более медленных, так что в результате будет возникать некоторый промежуточный ритм.

Таким образом, ритм сердцу задает не одна клетка, а группа, «коллектив», связанных между собой клеток, потенциалы которых усредняются, уравниваются между собой. Процесс усреднения потенциала приводит к тому, что его случайные колебания, возникающие в отдельных клетках, сглаживаются, что и приводит к увеличению регулярности ритма группы связанных между собой клеток. Как мы уже говорили, у одиночной клетки в питательной среде интервал между возбуждениями меняется в 2—3 раза. Если выращивать в такой среде агрегаты из 100 связанных между собой клеток, то в таком агрегате промежутки между сокращениями колеблются всего на 20%. Вообще, коэффициент вариации периода оказался пропорциональным примерно корню квадратному из числа связанных клеток. Удалось показать, что в сердце млекопитающих ритм задает коллектив, состоящий примерно из 5 ООО спонтанно активных клеток: большое число взаимодействующих клеток обеспечивает достаточно высокое постоянство ритма.

В гл. 7 мы говорили, что существование высокопроницаемых контактов обеспечивает распространение возбуждения по миокарду; теперь мы видим, что те же контакты обеспечивают постоянство сердечного ритма.

Теория— практике

Зная механизм стабилизации ритма сердца, легко предвидеть, что нарушение работы высокопроницаемых контактов может вызвать сердечные аритмии. Как показал Ф.Ф. Букаускас из Каунаса, нарушения проведения через такие контакты являются одной из причин аритмий и даже ревербераторов, возникающих при операциях на охлажденном сердце.

Вообще, следует сказать, что, как во всякой науке, в электрофизиологии выяснение причин какого-то явления позволяет на него целенаправленно влиять. Практически это дает в руки врачей новые средства. Например, после того, как выяснилось, что работа сердца управляется электрическим сигналом и что некоторые заболевания объясняются дефектами того участка сердца, где возникает этот сигнал, появилась идея подавать такой электрический сигнал на сердце искусственно. Эта идея, в конце концов, привела к разработке электростимуляторов. Это прибор, вырабатывающий периодический электрический импульс и через провода, вживленные в область синусного узла, подающий этот импульс на сердце. Сейчас благодаря появлению электростимуляторов десятки тысяч людей, ранее обреченных на больничный режим и даже гибель, ведут практически нормальный образ жизни.

Другой пример. Существует множество теоретических и экспериментальных работ о природе сердечных аритмий, в которых рассматривается, как будет влиять на арптмию изменение того или иного клеточного параметра, блокада того или иного ионного канала и т. д. Много интересных работ в этом направлении было сделано сотрудником Кардиологического центра АМН СССР Л. В. Розен-штраухом, который совместно со своими коллегами создал одно из лучших в настоящее время лекарств для лечения аритмий.

Чуть-чуть о дыхании

Рассмотрим теперь еще один важнейший биологический процесс — дыхание. Дыхание сходно с работой сердца в том отношении, что оно продолжается всю жизнь, и этим оно отличается от ходьбы или плавания. Но в то время как работа сердца обеспечивается коллективом клеток-пейсмекеров синусного узла, где каждая клетка — генератор, работа дыхательных мышц управляется нейронной сетью, расположенной в продолговатом мозге, и нейроны этой сети по отдельности не способны к генерации ритма. Шведским ученым К. Эйлером на основании массы разнообразных экспериментов предложена такая схема работы дыхательного центра. В сети имеется группа возбуждающих нейронов, связанных многочисленными связями.

Когда некоторые нейроны этой сети возбуждаются, то в ней начинается цепная реакция, т. е. в последующие моменты времени возбуждается больше клеток, чем в предыдущий, и число импульсов в системе растет подобно тому, как растет число нейтронов в куске урана при ядерной цепной реакции. Кроме того, в сети имеются тормозные клетки с достаточно высоким порогом возбуждения и на них оканчиваются аксоны от возбуждающих нейронов сети. Когда уровень «цепной реакции» становится достаточно высоким, тормозные нейроны срабатывают и затормаживают возбуждающие нейроны, во всяком случае, большинство из них. Но от этого и сами тормозные нейроны замолкают, так как возбуждать их некому, и все начинается сначала. Во время развития цепной реакции происходит вдох, а в то время, когда она заторможена, — пассивный выдох.

Другие статьи:

Сценарии будущего человека. Старение как естественный процесс
Старение и смерть любого живого организма, в том числе и человека, — естественный процесс. Именно так диалектика жизни и смерть трактовалась в системе прошлых культур. С самых древних времен и до XVIII в. считалось, что старение обусловл ...

Методы выделения плесневых грибов
При выявлении и учете микромицетов производят посев из разведения почвенной суспензии на плотные питательные среды. Наиболее часто используют подкисленные молочной кислотой, сусло – агар и синтетические среды с простыми углеводами (наприм ...

Основы генетики и селекции. Закономерности наследственности. Основные понятия генетики
Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов. Наследственность - способность организма передавать свои признаки и особенности развития потомству. Изменчивость - способность организма изменяться в процесс ...