Лаборатория электрофизиологии сердца

Лаборатория электрофизиологии сердца организована в 1976 году и функционирует по настоящее время.  Основные итоги работы лаборатории могут быть подразделены на методические разработки, научные достижения и результаты прикладных (фармакологических) работ.

Методы:

  • Техника внутриклеточных, микроэлектродных отведений, включая одновременные двухканальные отведения, используется с 1964г.
  • Регистрация ионных токов от ферментативно изолированных кардиомиоцитов, регистрация активности одиночных ионных каналов, в частности АТФ-чувствительных каналов применяется в лаборатории с 1979г.
  • Микросокращения одиночных клеток используются с 1985 г.
  • Электрическое картирование распространения волны возбуждения по сердцу по данным 254 электрограмм (применяется с 1989г.).
  • Оптическое картирование эпикардиальной поверхности перфузируемого по Лангендорфу изолированного сердца с использованием видеокамеры (применяется с 2003г.).
  • Оптическое картирование с помощью высокоразрешающей фотодиодной матрицы для более мелких образцов.

Наиболее важные научные результаты

  • Впервые зарегистрированы от предсердных  клеток амфибий ранние постдеполяризации под влиянием алкалоида аконитина. Эти постдеполяризации приводят к мерцанию и трепетанию предсердий (Физиол. Журн. им.И.М.Сеченова, 1964).
  • Впервые получены детальные данные о механизмах развития мерцательной аритмии при раздражении парасимпатических нервов.  Показано, что возникновение нейрогенных тахиоаритмий связано с появлением в предсердиях амфибий зон временной невозбудимости. Восстановление проведения возбуждения в этих зонах приводит к циркуляции возбуждения или re-entry (Физиол.журн. им. И.М.Сеченова, 1967, 1969; Биофизика, 1970-1974; Кардиология, 1975).
  • Аналогичное явление невозбудимости выявлено в центральной части сино-атриального узла кролика при действии ацетилхолина и раздражении интрамуральных внутрисердечных нервов при двухканальном отведении от различных участков сино-атриального узла кролика (J.Cardiovasc. Res., 1980).
  • Восстановление невозбудимости и развитие re-entry проанализировано на плоской двумерной аксиоматической модели (Биофизика, 1970), а также с помощью  электрического картирования изолированных предсердий амфибий (Circ.Res., 1989, NIPS, 1990). На 3D модели сино-атриального узла с помощью суперкомпьютера (работа совместно с д. ф-м.н. Р.Р.Алиевым, Институт биофизики, Пущино-на-Оке) проведен детальный анализ сино-атриального re-entry холинэргической природы.
  • Впервые зарегистрирован и количественно описан быстрый входящий натриевый ток (I Na) в ферментативно изолированных  кардиомиоцитах желудочка крысы (Experiencia, 1979; J.Physiol., London, 1982).
  • Получены прямые доказательства роли креатинфосфокиназных систем в регуляции силы сокращения гиподинамического миокарда амфибий (Открытие СССР № 187).
  • На изолированных папиллярных мышцах морской свинки показано, что мышечный тонус определяется микросокращениями отдельных клеток: увеличение количества микросокращений, вызванных сердечными гликозидами, приводит к увеличению тонуса (напряжению покоя); уменьшение микросокращений сопровождается снижением тонуса (J. Mol.Cell.Cardiol., 1978).
  • Проанализировано действие лизосомальных ферментов на активность одиночных ионных каналов кардиомиоцитов крысы (Pflugers. Arch., 1989; J.Mol. Cel.Cardiol., 1991).
  • Впервые количественно показано, что миграция водителя ритма в сино-атриальном узле кролика при холинэргических воздействиях происходит в результате развития невозбудимых зон в определенных участках водителя ритма. Если синусовый ритм замедляется на 20% и более от контрольной величины, то в этих случаях миграция водителя обусловлена развитием невозбудимых зон в центральной части сино-атриального узла. При меньших значениях снижения ритма невозбудимые зоны либо не возникают, либо возникают ближе к периферии узла (Acta Physiol., Oxford, 2009).
  • Одно- и двухканальные микроэлектродные отведения от рукавов легочных вен левого предсердия выявили одно- и двух-направленные блоки при растяжении ткани и при действии нейромедиаторов.  В рукавах легочных вен выявлены ранние постдеполяризации, сходные с теми, которые ранее наблюдались при действии алкалоида аконитина (ДАН, 2010-2014гг., Experimental Physiol.).
  • На препаратах предсердий различных теплокровных животных и амфибий выявлено неквантовое выделение ацетилхолина (Acta Phуsiol. Scand, Oxford, 2009).
  • Проведен анализ хронотопографии возбуждения в миокарде желудочков зимнеспящего суслика при температуре сердца +4оС. Оценены длительности потенциалов действия, скоростей распространения возбуждения и рефрактерностей (Am. J.Physiol., 2012).

Антиаритмические препараты

Лаборатория электрофизиологии сердца внесла существенный вклад в разработку новых антиаритмических препаратов.

  • Совместно с Институтом фармакологии (лаб. проф. Н.В.Кавериной) разработан первый антиаритмический препарат фенотиазинового ряда  - Этмозин. Американская фирма Дюпон закупила лицензию на производство и распространение этого препарата.  Этмозин относится к классу препаратов I класса (угнетение I Na в кардиомиоцитах ) (Amer.J.Cardiol., 1987).
  • Другой антиаритмический препарат также разработан в Институтом фармакологии – Этацизин. Этот препарат более сильно по сравнению с этмозином подавляет быстрый входящий натриевый ток и поэтому более продолжительно действует (Am. Heart J., 1986). Интересно, что антидотом к блокированию натриевого тока Этацизином может служить Лидокаин (J. Mol.Cell.Cardiol., 1991).
  • В результате совместной работы с Химико-фармацевтическим институтом (М.Д.Машковский и Р.Г.Глушков) создан и внедрен в клиническую практику препарат III класса Нибентан (производное пиперидина),  который высокоэффективен при хронических формах мерцательной аритмии. Однако хроническое применение этого препарата ограничено данными токсичности. 
  • Еще одно производное пиперидина – Ниферидил разработан и внедряется в клиническую практику. Механизм действия Ниферидила преимущественно связан с блокированием выходящих калиевых токов, что приводит к увеличению длительности клеточных потенциалов и рефрактерных периодов. Препарат обладает уникальной эффективностью при хронических формах мерцательной аритмии (около 85% при мерцании и 100% при трепетании предсердий) и низкой токсичностью (J. Cardiovascular Pharmacol., 2014).

Руководитель – академик Л.В.РОЗЕНШТРАУХ