В основе доминирования СА-узла над второстепенными водителями ритма АВ-узла и волокон Пуркинье лежат несколько механизмов. В здоровом сердце на фоне синусового ритма частота генерации импульсов в СА-узле выше по сравнению с другими кардиомиоцитами, потенциально способными к автоматизму. Следовательно, латентные водители ритма возбуждаются распространяющимися импульсами от СА-узла до того, как их мембранный потенциал изменится до порогового уровня деполяризации.

Более высокая частота генерации импульсов в СА-узле подавляет автоматизм в других водителях ритма, этот механизм называется overdrive. Диастолическая (фаза 4) деполяризация мембраны латентных пейсмейкерных кардиомиоцитов с нормальным автоматизмом подавляется многократной деполяризацией их мембраны импульсами, распространяющимися от СА-узла.

В окружающем миокарде электротоническое взаимодействие между пейсмейкерными и непейсмейкерными кардиомиоцитами через вставочные диски и щелевые контакты может также вызывать гиперполяризацию мембраны кардиомиоцитов латентных водителей ритма и тем самым подавлять их активацию (рис. ниже).

Подавление автоматизма по механизму overdrive опосредуется главным образом работой K⁺/Na⁺-насоса. Его работа вносит больший вклад в регуляцию активности пейсмейкерного кардиомиоцита, чем собственная спонтанная активность.

При нормальном синусовом ритме мембрана кардиомиоцитов латентных водителей ритма деполяризуется чаще, чем они генерируют импульсы. Увеличение частоты деполяризации мембраны приводит к повышению внутриклеточного уровня Na⁺, который поступает в клетку во время каждого потенциала действия.

Повышение внутриклеточного уровня Na⁺ способствует активации К⁺/Na⁺-Hacoca. K⁺/Na⁺-насос является электрогенным (перемещает больше Na⁺ наружу, чем К⁺ внутрь) и суммарно генерирует выходящий (гиперполяризирующий) ток через клеточную мембрану. В результате этого значение мембранного потенциала становится более отрицательным, происходит компенсация входящего деполяризующего тока I_f и замедляется скорость диастолической деполяризации.

Это эффективно предотвращает деполяризацию мембраны током I_f до порогового уровня и тем самым подавляет спонтанную генерацию импульсов в этих кардиомиоцитах.

Даже в случае ингибирования активности доминирующих (overdrive) кардиомиоцитов, подавление латентных кардиомиоцитов продолжается за счет К⁺/Na⁺-насоса. Он продолжает генерировать выходящий ток, снижая внутриклеточный уровень Na⁺ до физиологического. Этот генерируемый К⁺/Na⁺-насосом ток участвует в поддержании мембранного потенциала в покое.

Период покоя продолжается до тех пор, пока внутриклеточный уровень Na⁺ и ток, создаваемый K⁺/Na⁺-насосом, не снизится до тех значений, при которых латентные водители ритма будут способны спонтанно активироваться до порогового уровня деполяризации. Снижение внутриклеточного уровня Na⁺ в течение периода покоя происходит вследствие того, что Na⁺ постоянно выкачивается из клетки и мало поступает обратно.

Скорость подавления спонтанной активации кардиомиоцитов остается ниже, чем была бы в случае, когда концентрация внутриклеточного Na⁺ не могла снижаться далее.

Концентрация внутриклеточного Na⁺ и ток, генерируемый K⁺/Na⁺-насосом, продолжают снижаться даже после генерации спонтанного импульса по причине медленной скорости возбуждения, вызывая постепенное увеличение скорости генерации импульса в кардиомиоцитах латентного водителя ритма.

При более низких темпах и более коротких периодах overdrive-активации нагрузка Na⁺ и активность К⁺/Na⁺-насоса имеют небольшое значение, что приводит к нарастающей быстрой диастолической деполяризации и разогреву. Чем выше частота overdrive-активации или больше ее продолжительность, тем значительнее усиление активности насоса.

Таким образом, период покоя после прекращения overdrive-активации напрямую зависит от ее частоты и продолжительности.

Синусовый ритм также поддается угнетению по механизму overdrive. В физиологических условиях подавление СА-узла по механизму overdrive значительно слабее, чем таковое для латентных водителей ритма, даже со сходной частотой генерации импульсов. Подъем потенциала действия у кардиомиоцитов СА-узла в значительной степени зависит от медленного входящего тока (I_CaL). При этом в кардиомиоцит попадает гораздо меньше Na⁺, чем это происходит в латентных водителях ритма, таких как волокна Пуркинье.

В результате в кардиомиоцитах СА-узла после overdrive накопление внутриклеточного Na⁺ и повышение активности K⁺/Na⁺-насоса менее значительны.

В результате, повышение активности К⁺/Na⁺-насоса приводит к менее значительному подавлению по механизму overdrive. Относительная резистентность нормального СА-узла к подавлению по механизму overdrive имеет важное значение для сохранения его доминирующего ритма. Ритм СА-узла продолжает оставаться ведущим, даже когда он подвергается внешним воздействиям, как в случае смещения водителя ритма в эктопическую зону. Однако при дисфункции СА-узла его активность гораздо легче подавить, например, при синдроме тахикардии-брадикардии.

Кардиомиоциты и участки ткани с аномальным автоматизмом при сниженном значении мембранного потенциала меньше отвечают на подавление по механизму overdrive, чем полностью поляризованные кардиомиоциты и участки ткани с повышенным нормальным автоматизмом. Степень подавления по механизму overdrive при спонтанной диастолической деполяризации, вызывающей аномальный автоматизм, напрямую зависит от уровня мембранного потенциала, при котором возникает спонтанная деполяризация.

При низком значении мембранного потенциала Na⁺-каналы инактивируются, что приводит к уменьшению быстро поступающего в клетку тока I_Na. Таким образом, снижается количество Na⁺, поступающих в клетку во время overdrive-активации, и снижается активность К⁺/Na⁺-насоса. Чем более поляризована мембрана во время фазы 4, тем большее количество Na⁺ будет поступать в клетку с каждым потенциалом действия и тем сильнее будет подавление по механизму overdrive.

Если не происходит такого подавления в кардиомиоцитах с аномальным автоматизмом, даже временные паузы синусового ритма могут позволить эктопическому водителю ритма с меньшей, чем СА-узел, частотой генерации импульсов охватить возбуждением все сердце для одного или нескольких сокращений. Даже если мембрана кардиомиоцитов достаточно деполяризована, чтобы инактивировать I_Na и ограничить внутриклеточную нагрузку Na⁺, подавление overdrive-стимуляции все еще может наблюдаться из-за повышенной внутриклеточной нагрузки Са²⁺.

Такая нагрузка может активировать Са²⁺-зависимую проводимость для К⁺ (активируя реполяризацию) и способствовать выходу Са²⁺ через Na⁺/Са²⁺-обменник и фосфорилированию Са²⁺-каналов, увеличивая нагрузку Na⁺ и, следовательно, активность К⁺/Na⁺-насоса. Увеличение внутриклеточной нагрузки Са²⁺ может также уменьшить деполяризующий I_CaL, способствуя Са²⁺-зависимой инактивации тока Са²⁺.

Подавление по механизму overdrive является наиболее важным фактором поддержания нормального синусового ритма. Характерный ответ кардиомиоцитов, обладающих автоматизмом, на overdrive часто используется для отличия автоматизма от триггерной активности или реентри.

- Также рекомендуем "Нарушения автоматизма сердца с нарушением ритма"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 11.3.2026