3 курс / Патологическая физиология / Патофизиология сердца

Время является критической детерминантой успеха любого режима фибринолитической терапии. У пациентов, получающих лечение в пределах 1 ч от начала боли в грудной клетке, смертность снижается примерно на 50%. В то же время, польза фибринолитической терапии, проведенной через 12 ч или позже после начала симптомов, очень незначительная или ее вообще нет. Проведение фибринолитической терапии на каждый час раньше позволяет уменьшить показатель смертности примерно на 1 %, что трансформируется в спасение дополнительных 10 жизней на 1000 пролеченных пациентов.

Вместе с тем, начальный этап постокклюзионной реперфузии коронарных сосудов и миокарда в редких случаях сопровождается существенными расстройствами функции сердца: развитием аритмий, включая фибрилляцию желудочков, что чревато смертью пациента; преходящей дестабилизацией показателей центрального и органно-тканевого кровообращения, дисбалансом биохимических и электрофизиологических параметров сердца. Таким образом, реперфузия после длительного прекращения кровотока (1-4 часа) может ускорить повреждение миокарда. Это обусловлено следующими факторами:

1.повреждение митохондрий вследствие их осмотического разрыва (накопление Na, Са и воды при перфузии) → нарушение механизмов синтеза, транспорта и утилизации энергии, также связано с нарушением проницаемости мембран кардиомиоцитов.

2.повреждение липидов мембран вследствие усиления ПОЛ

3.преобладание холинергических влияний на сердце, что связано с истощением запасов катехоламинов

Сердечная недостаточность – форма патологии сердечной деятельности, при которой нагрузка, падающая на сердце, превышает его способности совершать адекватную потребностям организма работу.

Нагрузку на сердце определяют 2 основных фактора:

∙величина объема крови, притекающей к сердцу – преднагрузка

∙сопротивление изгнанию крови из сердца – постнагрузка Этиология. Можно выделить 2 группы факторов, обусловливающих

развитие сердечной недостаточности:

1.оказывают прямое повреждающее действие на миокард.

∙физические. Травма миокарда, сдавление сердца экссудатом, опухолью, электроток и т.д.

∙химические, в том числе биохимические. Высокие концентрации БАВ (адреналин, тироксин), лекарства-разобщители окисления и

11

фосфорилирования, симпатомиметики, блокаторы транспорта электронов в дыхательной цепи.

∙биологические – инфекции, паразиты, токсины.

∙недостаток или отсутствие факторов, необходимых для деятельности сердца – ферменты, витамины, субстраты метаболизма, кислород

2.обусловливают функциональную перегрузку сердца. Это проявляется либо в увеличении количества притекающей к сердцу крови, либо в повышении сопротивления, которое оказывается при изгнании крови из сердечных полостей в аорту и легочную артерию:

∙в результате изменений в самом сердце (пороки клапанов, уменьшение массы сократительного миокарда в результате кардиосклероза или инфаркта),

∙в сосудистом русле (артериальная гипертензия, артериовенозные шунты), в системе крови (гиперволемия, полицитемия),

∙в нейрогуморальной регуляции сердечной деятельности (чрезмерная

активация симпатоадреналовой системы, тиреотоксикоз)

Как правило, СН является результатом действия патогенных факторов обеих групп.

Основные подходы к классификации сердечной недостаточности

По патогенезу:

∙в результате повреждения миокарда (миокардиальная)

∙вследствие функциональной перегрузки сердца (перегрузочная)

∙смешанная форма.

По первичности механизма развития

∙Первичная (кардиогенная). Развивается в результате нарушения функции сердца при нормальной величине притока венозной крови к нему. Наиболее часто наблюдается при ИБС (может сопровождаться инфарктом миокарда, кардиосклерозом, дистрофией миокарда), миокардитах (например, при воспалительных поражениях мышцы сердца или выраженных и длительных эндотоксинемиях), кардиомиопатиях.

∙Вторичная (некардиогенная). Возникает вследствие первичного преимущественного уменьшения венозного притока к сердцу при нормальной величине сократительной функции миокарда. Наиболее часто встречается при острой массивной кровопотере, эпизодах пароксизмальной тахикардии (что приводит к снижению сердечного

12

выброса и возврату венозной крови к сердцу), диастолической дисфункции миокарда, коллапсе.

По скорости развития: острая и хроническая.

По локализации: лево-, правожелудочковая, тотальная По преимущественной недостаточности фазы сердечного цикла:

∙Систолическая сердечная недостаточность. При ней нарушается насосная (нагнетающая) функция сердца, что приводит к уменьшению сердечного выброса. К потере сократимости приводит повреждение миокарда и развитие фиброза. В результате снижается ударный объем сердца, но растет конечный систолический объем сердца. Поскольку к увеличенному систолическому объему сердца добавляется притекающая по венозным сосудам кровь, то и диастолический объем сердца тоже растет. Поскольку эластичность миокарда нормальна, то, благодаря его растяжению, внутрижелудочковое давление обычно уменьшается.

∙Диастолическая сердечная недостаточность — нарушение расслабления и наполнения левого желудочка. Обусловлена его гипертрофией, фиброзом или инфильтрацией, сдавлением сердца экссудатом. В результате нарушения податливости миокарда снижается наполнение желудочков кровью, что вызывает снижение сердечного выброса. Невозможность растяжения и расслабления миокарда приводит к увеличению внутрисердечного диастолического давления на фоне низкого конечного диастолического объема.

Патогенез СН.

Миокардиальная СН характеризуется снижением развиваемого сердцем напряжения, что проявляется быстрым падением силы и скорости его сокращения и расслабления.

Перегрузочная СН формируется на фоне более или менее длительного периода его гиперфункции, что, в конце концов, также приводит к снижению силы и скорости сокращения и расслабления сердца.

В обоих случаях снижение сократительной функции сердца сопровождается включением экстра- и интракардиальных механизмов компенсации этого сдвига:

∙механизм Франка-Старлинга (гетерометрический механизм) – увеличение силы сокращения в ответ на растяжение миокарда, т.е. обусловлен изменением длины сердечной мышцы. Включается при повышении преднагрузки. Данный механизм обусловлен

13

эластическими свойствами миокарда и не сопровождается усилением расхода АТФ.

∙увеличение силы сокращения при неизменной длине волокон миокарда и повышенном напряжении сердца (гомеометрический механизм). Включается при повышении постнагрузки и сопровождается повышением расхода АТФ.

∙увеличение ЧСС в результате повышения давления в полых венах и правом предсердии (рефлекс Бейнбриджа)

∙усиление симпатических влияний на сердце – при снижении сердечного выброса реагируют баро- и волюморецепторы дуги аорты, увеличивается сила и скорость сердечного сокращения. Наблюдается увеличение концентрации ионов кальция в клетках, опосредованное через β-адренорецепторы, что и служит основой увеличения силы сокращения сердца.

∙активация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. Обусловлена снижением почечного кровотока вследствие снижения ударного объема сердца и спазмом почечных сосудов под действием катехоламинов. Позволяет поддерживать системное артериальное давление и увеличивает ОЦК, а, следовательно, и ударный объем сердца.

∙наиболее продолжительным механизмом компенсации является гипертрофия миокарда. Активируется генетический аппарат кардиомиоцитов, ускоряется синтез нуклеиновых кислот и белков миокарда, что приводит к гипертрофии. Биологическое значение компенсаторной гипертрофии заключается в том, что интенсивность функционирования структур гипертрофированного миокарда снижается до величин, близких к нормальным. Изменения геометрии сердца при гипертрофии получили название ремоделирование миокарда. Сначала развивается концентрическая гипертрофия миокарда с усилением сокращения миокарда при нарушении диастолы. Дальнейшее ремоделирование сердца заключается в том, что происходит постепенная атрофия миокарда, развивается дилатация полостей сердца, снижается сократимость миокарда – то есть наступает декомпенсация и появляются клинические признаки сердечной недостаточности, такие как отеки, цианоз, одышка и т.д.

14

Механизмы декомпенсации при сердечной недостаточности.

Все компенсаторные реакции, направленные на поддержание нормального кровотока в организме, при их значительном усилении начинают оказывать дезадаптивное действие.

∙Избыточная и длительная активация симпатоадреналовой системы ведет к потреблению большого количества кислорода сердцем, то есть способствует развитию его ишемии. В то же время снижается сосудистое обеспечение миокарда в результате отставания роста артериол и капилляров от увеличения размеров и массы мышечных клеток – развивается относительная коронарная недостаточность. Катехоламины индуцируют некроз и апоптоз кардиомиоцитов, развитие кардиосклероза. В гипертрофированном миокарде изменяется соотношение между субпопуляциями адренорецепторов

– повышается количество α1-рецепторов и снижается количество β1- и β2-рецепторов. При этом концентрация кальция в клетках сердца снижается и уменьшается сила его сокращения.

∙РААС. Усиливает активность симпато-адреналовой системы. Ангиотензин-II, как и катехоламины, способствует ремоделированию миокарда, вызывая сначала гипертрофию сердца, а потом апоптоз кардиомиоцитов и дилатацию полостей. Альдостерон является индуктором провоспалительных цитокинов, которые также усиливают повреждение сердца. Альдостерон считается одним из основных индукторов развития фиброза сердца.

∙Цитокины. У больных с сердечной недостаточностью в крови повышается содержание ИЛ-1,6,8,10, γ-интерферона, ФНО-α. Суммарные эффекты их активации заключаются в увеличении образования активных форм кислорода и повреждении миокарда. Системное действие цитокинов на организм может приводить к

синдрому «сердечной кахексии» - по аналогии с раковой. Непрерывная компенсаторная гиперфункция и вызванная ею

гипертрофия сердца ведет к нарушению сбалансированности роста его различных структур. Последнее проявляется следующими сдвигами:

-нарушение регуляции работы гипертрофированного сердца в связи с отставанием роста нервных окончаний от увеличения массы кардиомиоцитов.

-появляются дефекты функциональных соединений между кардиомиоцитами вследствие снижения синтеза специфических белков коннексинов. Этот механизм составляет основу дилатации полостей сердца,

15

а также сопровождается нарушениями передачи потенциала действия между кардиомиоцитами.

-степень увеличения массы клеток миокарда больше, чем степень увеличения их поверхности. А ведь именно через сарколемму происходит транспорт катионов и субстратов метаболизма. Указанные изменения обусловливают развитие ионного дисбаланса, нарушение метаболизма кардиомиоцитов и регуляции их функции.

-снижение энергообеспечения клеток миокарда в результате уменьшения массы митохондрий по сравнению с массой миофибрилл, а также в связи с недостатком кислорода и недостаточными обменными процессами.

-понижение показателей сократительной функции сердца в связи с увеличением соотношения между легкими и тяжелыми цепями головок миозина, являющихся носителями АТФ-азной активности.

-развитие интерстициального фиброза миокарда сопровождается появлением пролиферирующих клеток – миофибробластов, активно синтезирующих коллаген, избыток которого обусловливает выраженную диастолическую дисфункцию

Этот комплекс изменений в конечном счете обусловливает падение силы сердечных сокращений и скорости контрактильного процесса.

Основные звенья патогенеза СН на конечных этапах ее развития

Несмотря на различие причин и своеобразие начальных звеньев патогенеза СН, ее конечные патофизиологические механизмы на клеточном и молекулярном уровнях едины. Среди них главные:

-нарушение энергообеспечения миокарда

-повреждение мембран и ферментов кардиомиоцитов

-ионный дисбаланс

-расстройства нейрогуморальной регуляции сердечной деятельности

нарушение энергообеспечения миокарда развивается вследствие:

-снижения продукции АТФ за счет подавления аэробного окисления углеводов

-повреждения систем транспорта энергии в кардиомиоцитах в связи с понижением в клетках миокарда креатинфосфата

-повреждение механизмов утилизации энергии в клетках миокарда, главным образом, за счет снижения активности АТФ-аз миозина, К-Na- зависимой АТФ-азы. В результате энергия АТФ не используется эффективно аппаратом клеток миокарда.

16

Повреждение мембранного аппарата, 3 основных механизма:

-внедрение липидов в клетки мембран. Обусловливается высокой способностью проникать и фиксироваться в биомембранах т.н. амфифильных липидов (жирные кислоты, лизофосфатиды, фосфолипиды). Они высвобождаются из липидных компонентов кардиомиоцитов под влиянием причин, вызывающих СН, а также могут захватываться клетками миокарда из плазмы крови, кроме того, внутриклеточное накопление амфифилов т.е. следствием увеличения содержания в них ацил-КоА (в норме окисляется в митохондриях). Накопление в клетках миокарда большого количества амфифилов сопровождается образованием в них мицелл. Включение мицелл в мембраны ведет к разрыву их двойного липидного слоя.

-разрушение гидролазами. Высвобождение и активация гидролаз лизосом, в том числе липаз и протеаз, наблюдается уже в начальном периоде развития СН. Выход ферментов лизосом в саркоплазму кардиомиоцитов является результатом повышения проницаемости их мембран. Попавшие в гиалоплазму энзимы активируются том и гидролизуют белково-липидные комплексы мембран.

-разрушение свободными радикалами и продуктами ПОЛ мембранных липидов, белков. Один из основных механизмов СН. Активация ПОЛ в ткани сердца является следствием: накопления продуктов гидролиза АТФ, увеличением содержания субстратов ПОЛ – жирных кислот, уменьшением содержания и активности антиоксидантов.

Нарушение ионного баланса. Возникает вследствие изменения проницаемости мембран кардиомиоцитов, а также активности ферментов катионного транспорта. В итоге меняется соотношение ионов во внутри- и внеклеточном пространстве. В наибольшей степени это относится к ионам К, Na, Ca, Mg, т.е. к ионам, в основн6ом определяющим реализацию таких процессов как возбуждение, сокращение, расслабление миокарда. СН характеризуется снижением активности К-Na-АТФ-азы и накоплением в кардиомиоцитах ионов Na и потерей К. Увеличение концентрации ионов Na внутри клеток обусловливает задержку в миоплазме ионов Са, что в свою очередь приводит к нарушению расслабления миофибрилл, разобщению свободного и фосфорилирующего окисления→ ↓ содержания АТФ, активации Са-зависимых протеаз и липаз.

Расстройство механизмов нейро-рефлекторной регуляции. В

значительной степени определяет прогрессирующее течение СН. Характеризуется уменьшением концентрации нейромедиатора симпатической нервной системы норадреналина в ткани сердца. Это

17

обусловлено, главным образом, двумя факторами: снижением его синтеза в нейронах СНС (причина - ↓ активности тирозингидроксилазы) и нарушением захвата НА нервными окончаниями из синаптической щели (следствие дефицита АТФ, ацидоза, повреждения мембран нервных окончаний симпатических нейронов).

Аритмии – это нарушения функции сердца, которые проявляются изменениями частоты и регулярности сердечных сокращений, а также сменой водителя ритма и нарушением нормальной последовательности возбуждения и сокращения отделов сердца.

Классификация аритмий.

I.Аритмии вследствие нарушения автоматизма

1.Номотопные:

а) синусовая тахикардия б) синусовая брадикардия в) синусовая аритмия

2.Гетеротопные:

а) предсердный ритм б) атриовентрикулярный ритм

∙с одновременным возбуждением предсердий и желудочков

∙с предшествующим возбуждением предсердий

∙с предшествующим возбуждением желудочков

в) желудочковый ритм г) миграция водителя ритма

II.Аритмии вследствие нарушения функции проводимости

1.по проявлению:

∙замедление и блокада проведения возбуждения

∙ускорение проведения возбуждения

2.по продолжительности:

∙временные

∙постоянные

3.по локализации:

∙синоатриальные

∙межпредсердные

∙атриовентрикулярные

∙внутрижелудочковые

III.Аритмии вследствие нарушения функции возбудимости

1.экстрасистолия

18

∙наджелудочковые (суправентрикулярные) и желудочковые (вентрикулярные)

∙единичные и парные

∙связанные с ритмом (аллоритмии) – экстрасистолы сочетаются

в определенной последовательности с ритмом.

бигемения (экстрасистола после каждого нормального сокращения)

тригемения (после 2х синусовых сокращений)

квадригемения (после3х синусовых сокращений)

∙Редкие (менее 30 в час), частые (> 30 в час.)

∙Мономорфные, полиморфные.

2.пароксизмальные тахикардии

∙наджелудочковые (предсердные, атриовентрикулярные)

∙желудочковые

3.трепетание

∙предсердий

∙желудочков

4.мерцание

∙предсердий

∙желудочков

Как можно понять из приведенной выше классификации, развитие аритмий сердца может быть обусловлено нарушениями 3 основных функций сердца – автоматизма, проводимости и возбудимости.

Автоматизмом у человека обладают атипичные кардиомиоциты, или клетки-пейсмекеры, которые объединяются в проводящую систему сердца (см. рис. 1). Иногда в результате дефектов развития формируются дополнительные проводящие пути, не встречающиеся в норме (пучок Кента, пучок Джеймса на рисунке), которые могут стать причиной нарушений ритма сердца.

Синусовый и атриовентрикулярный узлы имеют обильную вегетативную иннервацию, поэтому изменения их функции (автоматизма и проводимости) зачастую связаны с изменением тонуса симпатической и парасимпатической нервных систем. Нарушения проводимости и возбудимости нижележащих отделов проводящей системы сердца обычно обусловлены гуморальными влияниями либо прямым повреждающим действием на клетки проводящей системы.

19

Рис. 1 Проводящая система сердца

I Аритмии вследствие нарушения функции автоматизма

Номотопные аритмии.

Это нарушения автоматизма, которые характеризуются изменением частоты и регулярности деятельности синусового узла. Локализация водителя ритма при этом не изменяется.

Синусовая тахикардия – увеличение частоты сердечных сокращений выше нормы при генерации импульсов синусовым узлом (нормальная частота сердечных сокращений: в первые 10 лет – 90-100; 10-15 лет – 80-90; до 60 лет- 64-74; старше 60 лет – 50-60 в минуту.

Этиология и патогенез:

∙Эмоциональный стресс, физическая нагрузка, неврозы, страх, эндокринные заболевания (феохромоцитома, тиреотоксикоз, климакс) Механизм: усиление симпатических влияний на сердце.

20