С открытым сердцем. Истории пациентов врача-кардиолога, перевернувшие его взгляд на главный орган человека - Сандип Джохар

В разговоре с Джеком я не стал вдаваться в эти детали. Уместить даже краткую беседу в десятиминутный прием было достаточно сложно, что уж говорить о затяжной мрачной дискуссии! Я посоветовал ему установить дефибриллятор. Я не был уверен, что принимаю правильное решение, но я надеялся, что это поможет ему протянуть хоть сколько-то. В итоге все сказанное мной не имело значения, потому что Джек отмахнулся от моей рекомендации. Он не хотел устанавливать дефибриллятор. Он был уверен, что со временем его магниты ему помогут.

* * *

Сердце по сути своей является электрическим органом. Без электричества не было бы пульса. Электрические импульсы стимулируют особые белки в клетках сердца, заставляя их прижиматься друг к другу, вызывая сокращение всего органа. Сбои в ритме этих импульсов приводят к нарушению нагнетательной функции сердца. К началу XX века о существовании этого механизма уже знали и понимали электрическую схему «проводки», управляющей сердцем. К примеру, физиологи знали о том, что почти каждый из трех миллиардов ударов сердца в жизни человека начинается со спонтанной активации клеток в самой верхней части правого предсердия, в области, называемой синоатриальным узлом – естественным водителем сердечного ритма. В потоке заряженных ионов заряд этих клеток периодически доходит до предела; у обычного человека в состоянии покоя это происходит приблизительно раз в секунду. Это приводит к возникновению электрической волны – потенциала действия, – которая распространяется по предсердию и проходит дальше, вниз, по специальным проводящим ток тканям – по сути, проводам – в желудочки, по пути стимулируя клетки сердечной ткани. (Воспринимайте это как импульс, который возникает, когда вы дергаете конец веревки вверх-вниз.) Прямо перед тем как новая волна попадает в желудочки, она проходит через узкий, относительно нейтральный диск ткани, называемый предсердно-желудочковым узлом. Тут электрический импульс замедляется до примерно одной пятой доли секунды, давая предсердию время заполнить желудочки кровью. Далее волна проходит в желудочки по толстым пучкам ткани, расщепляющимся на тонкие проводящие волокна, которые оплетают желудочки, словно корни дерева. Таким образом, импульс, возникший в одной части сердца, быстро проходит по всему органу, заставляя правый и левый желудочки сокращаться почти одновременно, закачивая кровь в легкие и во все тело соответственно.

После того как клетка сердца подверглась стимуляции, она переходит в «рефракторную» фазу, в которой становится практически бездействующей; никакой электрический стимул, даже самый сильный, не вызовет у нее отклика. Это защитный механизм, предотвращающий частую и многократную активацию клеток сердца. Если сердце бьется слишком быстро, то кровообращение может прекратиться, и тогда организм погибнет.

Стабильность ритма человеческого сердца обеспечивается еще несколькими уровнями защиты. К примеру, если синоатриальный узел, естественный водитель ритма сердца, начинает сбоить, то его функции могут подхватить другие задающие ритм области сердца. У этих областей при обычных обстоятельствах разные электрические свойства, и они активируются медленнее, чем синоатриальный узел, так что при обычной активности синоатриального узла их активность подавлена (они находятся в рефракторной фазе). Иногда, если одна из этих областей разгоняется из-за травмы или болезни, нарушающей выброс адреналина, она может перехватить ритмоводительные функции синоатриального узла.

К началу ХХ века эта парадигма была достаточно изучена. Медики понимали, что сердце бьется благодаря электричеству, которое генерируется в правом предсердии и проводится вниз, попутно стимулируя миллиарды электрически сопряженных между собой клеток. При этом понимание того, что остановка сердца чаще всего вызвана тем же самым электричеством, пришло гораздо позже.

Ключевой фигурой в достижении этого понимания был англичанин Джордж Майнс, выпускник известной Кембриджской школы физиологии. В молодости Майнс считался гением игры на фортепиано и даже размышлял о карьере музыканта. Его склонность к восприятию ритма осталась при нем навсегда. В 1912 году в возрасте двадцати шести лет он окончил Кембридж со степенью доктора медицинских наук. Будучи энтузиастом фотографии, Майнс внедрил в кардиофизиологию фотохронограф, запечатлев с его помощью сокращения сердца зафиксированной лягушки с частотой пятнадцать кадров в секунду на бромидной бумаге. Он воспользовался методом, изобретенным его близким знакомым, кинематографистом Люсьеном Буллом. Окончив обучение в Кембридже и защитив докторскую, Майнс за время академического отпуска побывал в Англии, Италии и Франции, а затем осел в Монреале, где принял предложение преподавать физиологию в Университете Макгилла. Именно к этому периоду, когда он проводил эксперименты на черепахах, рыбах и лягушках, относятся два наиболее важных открытия Майнса – важных не только для него, но и для кардиологической электрофизиологии в целом.

Первым из этих открытий стало то, что слабые электрические сигналы в сердце могут распространяться, минуя обычную траекторию проведения. В обычном состоянии эти внешние цепи проводимости возбуждаются в штатном режиме и не влияют на сердечный ритм; но если одна сторона цепи – назовем ее стороной А – дольше, чем сторона Б, находится в рефракторной фазе из-за болезни, электролитного дисбаланса или в результате травмы от сердечного приступа, она может по-прежнему находиться в рефракторной фазе в момент поступления импульса, а следовательно, не будет его проводить. В таком случае импульс будет идти только по стороне Б, возбудимость которой уже восстановится за счет более короткой рефракторной фазы.

Открытие Майнса заключается в том, что если сторона А восстанавливает возбудимость до того, как импульс достигает конца цепи, то импульс может вернуться обратно вверх по стороне А и пойти вниз уже по стороне Б (которая быстрее восстанавливает возбудимость за счет более короткой рефракторной фазы), и это может повторяться снова и снова. В теории импульс может вечно ходить по цепи без дополнительного внешнего источника стимуляции. При каждом цикле часть перемещающейся по цепи волны может выходить за ее пределы и активировать прилегающие ткани сердца, сигнализируя ими, как фонарь маяка подает сигналы далеким кораблям. Следовательно, зацикленная волна может принять на себя функции синоатриального узла и стать основным ритмоводителем сердца.

Майнс назвал этот феномен «реципрокной» (то есть перекрестной) иннервацией и смог визуализировать эту циркуляцию по цепи в экспериментах на кольцах медуз. Он опубликовал классическую, актуальную по сей день иллюстрацию (близкую к той, что показана ниже), на которой продемонстрировал «циркуляцию волны возбуждения» в этих цепях сердечной проводимости, наглядно показав, как подобная циркуляция может вызывать аритмию. Он также продемонстрировал, что обрыв цепи мгновенно прерывает циркуляцию волны, и это наблюдение легло в основу современной хирургической коррекции многих форм аритмии.

Современное видение реципрокной иннервации по-прежнему опирается на схему Майнса. В этой схеме волна проходит рядом с непроводящей тканью, например рубцовой, возникшей после сердечного приступа. Если шрам в сравнении с длиной волны маленький, то для волны он почти незаметен – она просто прокатывается над ним, как вода над маленьким камушком.