3 курс / Патологическая физиология / ПАТОФИЗИОЛОГИЯ_СИСТЕМНОГО_КРОВООБРАЩЕНИЯ_И_ВНЕШНЕГО_ДЫХАНИЯ

Рис. 5. Ремоделирование сердца при сердечной недостаточности

Сущность сердечной недостаточности заключается в том, что сердце (при данном общем периферическом сосудистом сопротивлении – ОПСС) не может переместить в артериальное русло всю кровь, притекающую к нему по венам.

Причины сердечной недостаточности

Кразвитию СН приводят две основные группы причин:

оказывающие непосредственное повреждающее действие на сердце,

обусловливающие функциональную перегрузку сердца.

Повреждение сердца

Факторы, непосредственно повреждающие сердце, могут иметь физическую, химическую и биологическую природу.

●Физические факторы:

сдавление сердца (экссудатом, кровью, эмфизематозными лёгкими, опухолью),

воздействие электрического тока (при электротравме, проведении дефибрилляции сердца),

механическая травма (при ушибах грудной клетки, проникающих ранениях, хирургических манипуляциях).

●Химические факторы:

нелекарственные химические соединения (например, разобщители окислительного фосфорилирования, соли кальция и тяжёлых металлов, ингибиторы ферментов, гидроперекиси липидов),

ЛС в неадекватной дозировке (например, антагонисты кальция, сердечные гликозиды, адреноблокаторы),

дефицит О2 ,

недостаток химических соединений, необходимых для обмена веществ (например, глюкоза, О2 и др.).

●Биологические факторы.

Высокие уровни БАВ (например, катехоламинов, Т4).

Дефицит или отсутствие БАВ, необходимых для метаболизма (например, ферментов, витаминов и др.).

Длительная ишемия или инфаркт миокарда. Вызывает прекращение сокращений миокарда в зоне повреждения. Это сопровождается функциональной перегрузкой миокарда вне зоны ишемии или инфаркта.

Кардиомиопатии (КМП) – поражения миокарда, преимущественно невоспалительной природы. Характеризуются существенными структурно-функциональными изменениями в сердце (рис. 6).

11

Рис. 6. Схематическое изображение изменений сердца при основных формах кардиомиопатии:

а – здоровое сердце (1 левое предсердие, 2 – митральный клапан, 3 – аортальный клапан, 4 – полость ЛЖ, 5 – МЖП, 6 – полость ПЖ, 7 – правое предсердие); б – дилатационная КМП (резкое расширение полостей сердца); в – рестриктивная КМП (утолщение стенок ЛЖ и ПЖ, значительное уменьшение их полостей, увеличение полостей предсердий); г – диффузная, или симметричная, гипертрофическая КМП (гипертрофия МЖП и сте-

нок ЛЖ с уменьшением его полости); д – асимметрич-

ная обструктивная гипертрофическая КМП с локаль-

ным утолщением базальной части МЖП, суживающим путь оттока крови из ЛЖ в аорту.

Преднагрузка – объём крови, притекающей к сердцу и увеличивающей давление наполнения желудочков.

Увеличение преднагрузки наблюдается при гиперволемии, полицитемии, гемоконцентрации, клапанных пороках (недостаточность клапанов сопровождается увеличением остаточного объёма крови в желудочках).

Посленагрузка – сопротивление изгнанию крови из желудочков в аорту и лёгочную артерию.

Основным фактором постнагрузки является общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС).

Увеличение постнагрузки происходит при артериальной гипертензии любого генеза, стенозах клапанных отверстий сердца (митральный стеноз, аортальный стеноз, стеноз клапанов лёгочной артерии) , сужении крупных артериальных стволов (аорты, лёгочной артерии).

Виды сердечной недостаточности

Классификация видов СН основана на критериях происхождения (миокардиальная и перегрузочная), скорости развития (острая и хроническая), преимущественного поражения отдела сердца

12

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 близкой к нормальной величине сократительной функции миокарда. Наиболее часто встречается при:

острой массивной кровопотере,

нарушении диастолического расслабления сердца и заполнения его камер кровью (например, при сдавлении сердца жидкостью, накапливающейся в полости перикарда кровью, экссудатом),

эпизодах пароксизмальной тахикардии (что приводит к снижению сердечного выброса и возврату венозной крови к сердцу),

коллапсе (например, вазодилатационном или гиповолемическом).

Виды сердечной недостаточности по преимущественно поражённому отделу сердца

В зависимости от преимущественного поражения левого или правого отдела сердца различают левожелудочковую и правожелудочковую СН.

●Левожелудочковая СН. Может быть вызвана перегрузкой левого желудочка (например, при стенозе устья аорты) или снижением его сократительной функции (например, при инфаркте миокарда), т.е. состояниями, приводящими к уменьшению выброса крови в большой круг кровообращения, перерастяжению левого предсердия и застою крови в малом круге кровообращения.

●Правожелудочковая СН. Возникает при механической перегрузке правого желудочка (например, при сужении отверстия клапана лёгочной артерии) или высоком давлении в лёгочной артерии (при лёгочной гипертензии), т.е. состояниях, сопровождающихся уменьшением выброса крови в малый круг кровообращения, перерастяжением правого предсердия и застоем крови в большом круге кровообращения.

●Тотальная сердечная недостаточность. При этой форме выражена и левожелудочковая, и правожелудочковая сердечная недостаточность.

Виды сердечной недостаточности по преимущественной недостаточности фазы сердечного цикла

В зависимости от вида нарушения функций миокарда левого желудочка (снижение силы и скорости его сокращения или нарушение скорости расслабления) левожелудочковую сердечную недостаточность подразделяют на систолическую и диастолическую.

●Диастолическая сердечная недостаточность – нарушение расслабления и наполнения левого желудочка. Обусловлена его гипертрофией, фиброзом или инфильтрацией и приводит к увеличению конечного диастолического давления (КДД) и развитию сердечной недостаточности.

●Систолическая сердечная недостаточность (хроническая) осложняет течение ряда заболеваний. При ней нарушается насосная (нагнетающая) функция сердца, что приводит к уменьшению сердечного выброса (фракции выброса – ФВ, минутный объём крови – МОК, сердечный индекс – СИ).

Патогенез сердечной недостаточности

Миокардиальная форма СН характеризуется снижением развиваемого сердцем напряжения. Это проявляется падением силы и скорости его сокращения и расслабления.

Перегрузочная форма СН формируется на фоне более или менее длительного периода его гиперфункции. Последнее, в конечном счёте, приводит к снижению силы и скорости сокращения и расслабления сердца.

В обоих случаях (и при перегрузке, и при повреждении сердца) снижение его сократительной функции сопровождается включением экстра- и интракардиальных механизмов компенсации

14

этого сдвига. Все они, несмотря на известное своеобразие, в условиях целостного организма взаимосвязаны таким образом, что активация одного из них существенно влияет на реализацию другого.

Механизмы экстренной компенсации сниженной сократительной функции сердца

Патогенез сердечной недостаточности связан с особенностями развития компенсаторных механизмов при увеличении функциональной нагрузки на миокард. Выделяют 4 основных механизма компенсации при СН:

Гетерометрический (механизм Франка-Старлинга) – компенсация за счёт удлинения мышечных волокон.

Гомеометрический – усиление сердечной деятельности без изменения длины мышечных волокон.

Рефлекс Бейн-Бриджа (усиление сердечной деятельности вследствие увеличения диаметра в устье полых вен и правом предсердии).

Усиление симпатико-адреналовых влияний на сердце.

Повышение сократимости миокарда при его растяжении притекающей кровью (механизм Франка-Старлинга)

Обеспечивает увеличение развиваемого миокардом напряжения и скорости сокращения и расслабления.

Увеличение напряжения, развиваемого сердцем, осуществляется в ответ на нарастающее растяжение миокарда. В связи с этим механизм Франка-Старлинга называют гетерометрическим, т.е. связанным с возрастанием длины мышечного волокна.

Увеличение скорости сокращения и расслабления кардиомиоцитов развивается в связи с более быстрым выбросом Са2+ из кальциевых депо (саркоплазматическая сеть) и последующим ускоренным закачиванием Са2+ (Са2+-АТФазы) в цистерны саркоплазматической сети.

Увеличение силы сокращений миокарда в ответ на повышенную нагрузку

Происходит при неизменной длине миоцитов. Такой механизм называют гомеометрическим, поскольку он реализуется без значительного изменения длины мышечных волокон.

Рефлекс Бейн-Бриджа – усиление сердечной деятельности вследствие увеличения диаметра в устье полых вен и правом предсердии.

Повышение сократимости сердца в результате возрастания симпатикоадреналовых влияний

Характеризуется увеличением частоты и силы сокращений.

Симпатическая иннервация миокарда осуществляется окончаниями аксонов адренергических нейронов шейного верхнего, шейного среднего и звёздчатого (шейно-грудного) ганглиев.

Активация симпатических нервов вызывает положительный инотропный эффект. Увеличивается частота спонтанной деполяризации мембран водителей ритма, облегчается проведение импульса в волокнах Пуркинье, увеличиваются частота и сила сокращения типичных кардиомиоцитов.

Действие катехоламинов на кардиомиоциты через β1-адренорецепторы обусловлено рядом последующих событий: стимуляция β-адренорецептора адреномиметиком (например, норадреналином) → через G-белок активируется аденилатциклаза с образованием цАМФ → активация цАМФзависимой протеинкиназы → фосфорилирование белка р27 сарколеммы → в саркоплазму увеличивается вход кальция через открытые потенциалозависимые Са2+-каналы → усиливается кальцийиндуцированная мобилизация Са2+ в цитозоль через активированные рецепторы рианодина → в саркоплазме значительно повышается концентрация Са2+ → связывание Са2+ с тропонином С снимает ингибирующее действие тропомиозина на взаимодействие актина с миозином → образуется большее количество актомиозиновых связей → увеличивается сила сокращения.

Компенсаторная гиперфункция сердца

15

Функционирование названных выше механизмов обеспечивает экстренную компенсацию сократительной функции перегруженного или повреждённого миокарда. Это сопровождается значительным и более или менее длительным увеличением интенсивности функционирования сердца – его компенсаторной гиперфункцией.

Если перегрузка в работе сердца носит длительный характер, включаются долгосрочные механизмы компенсации – обменные и структурные изменения, приводящие к повышению интенсивности функционирования структур. Активируется генетический аппарат мышечных и соединительнотканных клеток, направленный на усиление синтеза белка, что ведет к увеличению объёма мышечных волокон и развитию гипертрофии сердечной мышцы.

Компенсаторная гипертрофия сердца

Гиперфункция миокарда обусловливает экспрессию отдельных генов кардиомиоцитов. Она проявляется увеличением интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков. Ускорение синтеза нуклеиновых кислот и белков миокарда приводит к нарастанию его массы – гипертрофии.

Биологическое значение компенсаторной гипертрофии сердца заключается в том, что увеличенная функция органа выполняется его возросшей массой.

Гипертрофия сердца бывает физиологической и патологической.

Физиологическая гипертрофия возникает вследствие усиленной мышечной работы. Её характерной особенностью является усиление сердечных сокращений, равномерное увеличение в объёме мышечных волокон всех отделов сердца, усиление васкуляризации миокарда и сохранение пропорциональности между объёмом сердца и всей остальной мышечной массой тела. Коэффициент полезного действия сердечной мышцы повышается.

Патологическая гипертрофия развивается в патологических условиях при длительной чрезмерной работе сердца и характеризуется увеличением минутного объёма вследствие повышения кровенаполнения сердечных полостей или нарастания сопротивления для их опорожнения. При этом усиливается кровоснабжение сердечной мышцы и в ней повышается обмен веществ, однако при сильной патологической гипертрофии в миокарде может наступить кислородная недостаточность. При этой гипертрофии масса сердечной мышцы увеличивается независимо от увеличения объёма скелетной мускулатуры.

Механизмы декомпенсации при гипертрофии сердца

Потенциальные возможности гипертрофированного миокарда увеличивать силу и скорость сокращения не беспредельны. Если на сердце продолжает действовать повышенная нагрузка или оно дополнительно повреждается, сила и скорость его сокращений падают, а их энергетическая «стои-

мость» возрастает: развивается декомпенсация гипертрофированного сердца.

В основе декомпенсации длительно гипертрофированного миокарда лежит нарушение сбалан-

сированности роста различных его структур (рис.9, таблица 1). Эти сдвиги, наряду с другими, в ко-

нечном счёте обусловливают уменьшение силы сердечных сокращений и скорости контрактильного процесса, т.е. развитие сердечной недостаточности.

16

Компенсаторная гипертрофия миокарда

Нарушение сбалансированности роста структур миокарда и их последствия

Рис. 9. Основные механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца

Не зависимо от причины, после срыва компенсаторных механизмов, звенья патогенеза СН универсальны (см. ниже).

Таблица 1. Несбалансированность роста отдельных структур миокарда

Клеточно-молекулярные механизмы сердечной недостаточности

Снижение сократительной функции сердца является итогом развития СН самой разной этиологии. Несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза СН, её механизмы на клеточном и молекулярном уровне едины. Главные из этих механизмов приведены на рисунке 10.

 Недостаточность энергетического обеспечения клеток миокарда

Расстройство энергоснабжения основных процессов, происходящих в клетках миокарда (прежде всего его сокращения и расслабления), развивается вследствие нарушения ресинтеза макроэргов, транспорта их энергии к эффекторным структурам кардиомиоцитов, утилизации ими энергии макроэргических фосфатных соединений.

Нарушение обеспечения кардиомиоцитов энергией на этапах её продукции, транспорта и утилизации может быть как стартовым механизмом снижения сократительной функции сердца, так и существенным фактором нарастания её депрессии.

 Повреждение мембран и ферментов кардиомиоцитов (липидная триада)

Внедрение амфифильных липидов в бислой мембран (жирные кислоты, лизофосфатиды которые образуются при повреждении мембран кардиомиоцитов).

17

Повреждение мембран гидролазами лизосом.

Образование свободных радикалов и продуктов перекисного окисления липидов.

Альтерация мембран и ферментов клеток миокарда – главное, а нередко и инициальное звено патогенеза СН.

Изменение физико-химических свойств и конформации молекул белка (структурных и ферментов), липидов, фосфолипидов и липопротеидов сопровождается значительным обратимым (часто необратимым) повреждением структуры и функции мембран и ферментов (митохондрий, саркоплазматического ретикулума, миофибрилл, плазматической мембраны), обеспечивающих реализацию сократительной и ритмической функций сердца.

Механизмы снижения сократительной функции сердца

Снижение: силы сокращения сердца, скорости систолического сокращения,

скорости диастолического расслабления миокарда

Рис. 10. Основные механизмы снижения сократительной функции миокарда при сердечной недостаточности.

 Развитие ионного дисбаланса (кальциевая триада)

Контрактура миофибрилл.

Нарушение функции митохондрий.

Активация ферментов катаболизма.

Ионный дисбаланс при СН проявляется нарушением соотношения между отдельными ионами

вразных секторах кардиомиоцитов: в органеллах (митохондриях, саркоплазматическом ретикулуме,

миофибриллах), в цитозоле, по разные стороны плазматической мембраны кардиомиоцитов. В наибольшей степени это относится к ионам: К+, Na+, Ca2+. Именно эти катионы в основном определяют реализацию таких процессов, как возбуждение, электромеханическое сопряжение, сокращение и расслабление миокарда.

 Нарушения в генетической программе кардиомиоцитов

При СН происходит активация генов, контролирующих процессы обновления субклеточных структур кардиомиоцитов, а также роста сосудов микроциркуляторного русла и нервных волокон. В частности, при ишемическом и стрессорном повреждении сердца подавлена экспрессия иРНК для Са2+-зависимой АТФ-азы саркоплазматической сети. Это и потенцирует ингибирование процессов захвата и выброса Са2+ ретикулумом миоцитов. В условиях ишемии и инфаркта миокарда, хронического эмоционально-болевого стресса подавлен также процесс трансляции генетической информации. Это сопровождается нарушением синтеза различных белков клеток миокарда.

Расстройства нейрогуморальной регуляции сердца

Изменение механизмов симпатической регуляции:

18

Уменьшение содержания нейромедиатора симпатической нервной системы – норадреналина в ткани сердца.

Причины. Снижение синтеза норадреналина в нейронах симпатической нервной системы (в норме в них образуется около 80% медиатора, содержащегося в миокарде). Является результатом подавления активности фермента тирозингидроксилазы и торможения захвата норадреналина нервными окончаниями.

Снижение адренореактивных свойств сердца, т.е. выраженности ино-, хроно-, дромо- и батмотропных эффектов норадреналина и адреналина.

Изменение механизмов парасимпатической регуляции:

Ацетилхолин через М-холинорецепторы вызывает уменьшение ЧСС, ингибируя образование цАМФ и активируя образование цГМФ который, в свою очередь, активирует цГМФ-зависимую киназу, подавляющую активность потенциалозависимых Са2+-каналов.

Изменение механизмов парасимпатической регуляции при сердечной недостаточности выражено значительно меньше, чем симпатической. Это является результатом более высокой резистентности парасимпатических механизмов к различным повреждающим факторам.

Последствия нарушенных симпатических и парасимпатических влияний на миокард со-

стоят в снижении степени управляемости и надёжности регуляции сердца. Это приводит к падению темпа и величины мобилизации сократительной функции сердца, особенно в чрезвычайных условиях.

В целом патогенез сердечной недостаточности представлен на рисунке 11.

Рис. 11. Патогенез сердечной недостаточности

Проявления сердечной недостаточности

Основные нарушения функции сердца и гемодинамики приведены на рисунке 12. Депрессия силы и скорости сокращения, а также расслабления миокарда при СН проявляется отклонениями от нормы показателей функции сердца, центральной и органотканевой (периферической) гемодинамики.

19

Нарушения функций сердца и центральной гемодинамики при СН

Рис. 12. Основные нарушения функции сердца и центральной гемодинамики при СН

Уменьшение ударного и минутного выброса сердца

Развивается в результате депрессии сократительной функции миокарда.

В подавляющем большинстве случаев сердечный выброс (МОК) ниже нормального (как правило, менее 3 л/мин).

При некоторых состояниях сердечный выброс, предшествующий развитию СН, бывает выше нормального. Это наблюдается, например, у пациентов с тиреотоксикозом, хроническими анемиями, артериовенозными шунтами, после вливания избытка жидкости в сосудистое русло. При развитии у этих пациентов СН величина сердечного выброса остаётся выше нормального диапазона (например, более 7-8 л/мин). Однако и в этих условиях отмечается недостаточность кровоснабжения органов и тканей, поскольку сердечный выброс остается ниже потребной величины.

Подобные состояния известны как сердечная недостаточность с высоким выбросом крови.

Увеличение остаточного систолического объёма крови в полостях желудочков сердца

Является следствием так называемой неполной систолы.

Неполное опорожнение желудочков сердца представляет собой результат избыточного притока крови к нему (например, при клапанной недостаточности), повышенного ОПСС (например, при артериальных гипертензиях, стенозе аорты), прямого повреждения миокарда.

Повышение конечного диастолического давления в желудочках сердца

Обусловлено увеличением количества крови, скапливающейся в их полости, нарушением расслабления миокарда, дилатацией полостей сердца вследствие увеличения в них объёма крови и растяжения миокарда.

Повышение давления крови в сосудах, приносящих кровь к сердцу

Повышение давления крови в тех венозных сосудах и сердечных полостях, откуда кровь поступает в преимущественно поражённые отделы сердца. Так, при левожелудочковой СН повышается давление в левом предсердии, малом круге кровообращения и правом желудочке. При правожелудочковой СН давление увеличивается в правом предсердии и в венах большого круга кровообращения.

Снижение скорости систолического сокращения и диастолического расслабления миокарда

Проявляется главным образом увеличением длительности периода изометрического напряжения и систолы сердца в целом.

Классификация СН

В настоящ ее время в к линической практике наиболее широко используются классификация сердечной недостаточности В . Х. Василенко и Н . Д . Стражеско и

20