Патогенез сердечной недостаточности.

Сердечная недостаточность вследствие повреждения миокарда характеризуется снижением развиваемого сердцем напряжения, что проявляется падением силы и скорости его сокращения и расслабления. СН в результате перегрузки миокарда 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 указанных случаях - и при перегрузке и при повреждении сердца снижение его сократительной функции сопровождается включением экстра- и интракардиальных механизмов компенсации этого сдвига. Условно выделяют 4 таких механизма. Следует подчеркнуть, что все они, несмотря на известное своеобразие, в условиях целостного организма взаимосвязаны таким образом, что активация одного из них существенно влияет на реализацию другого.

Филогенетически наиболее ранним и надежным является механизм Франка-Старлинга, обеспечивающий увеличение развиваемого сердцем напряжения или амплитуды сокращения в ответ на растяжение миокарда (в связи с этим его называют гетерометрическим, т.е. обусловленным изменением длины сердечной мышцы). Увеличение длины волокон миокарда при СН является следствием растяжения их под влиянием избыточного объема крови в полостях сердца в результате снижения его сократимости.

Другой важный механизм адаптации сердца заключается в увеличении силы его сокращений в ответ на повышенную нагрузку при неизменной длине волокон миокарда (его называют гомеометрическим, поскольку он реализуется без значительного изменения длины сердечной мышцы).

Существенным механизмом компенсации снижения сократимости сердца является увеличение ЧСС в результате повышения давления крови в полых венах, правом предсердии и растяжении их (рефлекс Бейнбиджа).

Эволюционно более поздним, но весьма эффективным и мобильным механизмом адаптации сердца является усиление симпатоадреналовых влияний на миокард, в частности, в связи со снижением сердечного выброса. Активация симпатэргических влияний на сердце обеспечивает значительное увеличение как силы, так и скорости сокращения миокарда.

Функционирование названных выше механизмов обеспечивает экстренную компенсацию снижения сократимости миокарда. Однако это сопровождается значительным увеличением интенсивности функционирования сердца - его гиперфункцией. Последнее, в свою очередь обеспечивает активацию генетического аппарата клеток, проявляющуюся увеличением интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков. Считают, что сигналом к активации генома является возрастание потенциала фосфорилирования (представляющего отношение (АДФ*Ф)/АТФ) в результате увеличенного распада АТФ в гиперфункционирующем сердце. Ускорение синтеза НК 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. В связи с этим интенсивность функционирования структур гипертрофированного миокарда снижается до величины, близкой к нормальной.

Однако это не означает, что потенциальные возможности такого миокарда и далее увеличивать силу и скорость сокращения нормальны. Напротив, если на сердце продолжает действовать повышенная нагрузка или оно дополнительно повреждается, сила и скорость его сокращений падают, и их энергетическая “стоимость” возрастает. Это обусловлено тем, что непрерывная компенсаторная гиперфункция и вызванная ею гипертрофия сердца ведет к нарушению сбалансированности роста различных его структур. Последнее проявляется следующими сдвигами:

0. Нарушением регуляции гипертрофированного сердца в связи с отставанием роста нервных окончаний от увеличения массы кардиоцитов. В результате содержание нейромедиаторов в миокарде значительно падает. Это обуславливает снижение качества и надежности регуляции функции сердца;

1. Снижение “сосудистого обеспечения” миокарда в результате отставания роста артериол и капилляров от увеличения размеров и массы мышечных клеток, т.е. развитием относительной коронарной недостаточности;

2. Большим увеличением массы клеток миокарда в сравнении с их поверхностью. Учитывая, что в сарколемме локализованы ферменты транспорта катионов, субстратов метаболизма, рецепторные белки, указанное изменение обуславливает развитие ионного дисбаланса, нарушение метаболизма кардиомиоцитов и регуляции их функции;

3. Снижением энергообеспечения клеток миокарда в результате уменьшения массы митохондрий по сравнению с массой миофибрилл;

4. Понижением показателей сократительной функции сердца в связи с увеличении соотношения между легкими и тяжелыми цепями головок миозина, являющихся носителями АТФ-азной активности;

5. Нарушением пластических процессов в кардиоцитах в результате относительного снижения числа митохондрий, уменьшения поверхности клеток миокарда, объема микроциркуляторного русла и развивающегося вследствие этого дефицита энергии, а также субстратов, необходимых для биосинтеза структур.

Различают физиологическую (или рабочую) и патологическую гипертрофию сердечной мышцы. При физиологической гипертрофии масса сердца увеличивается пропорционально развитию скелетной мускулатуры. Она возникает как приспособительная реакция на повышенную потребность организма в О₂ и наблюдается у спортсменов, артистов балета, иногда у беременных женщин.

Патологическая гипертрофия характеризуется увеличением массы сердца вне зависимости от развития скелетной мышцы.

Приведенный выше комплекс сдвигов в конечном счете обуславливает падение силы сердечных сокращений и скорости контрактильного процесса.

Стадии компенсаторной гипертрофии сердца (по Меерсону):

0. Стадия срочной компенсации;

1. Переходная стадия от срочной компенсации к долговременной характеризуется тем, что гиперфункция на основе связи функции и генетического аппарата вызывает в клетках активацию синтеза НК и белков, в результате чего увеличивается мощность сердца, начинает уменьшаться дефицит энергии в клетках;

2. Стадия устойчивой долговременной компенсации;

3. Стадия истощения и функциональной недостаточности.

Т.о., видно, что снижение сократительной функции сердца является главным итогом СН различной этиологии. Этот факт дает основание для заключения: несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза СН, ее конечные патофизиологические механизмы - на клеточном и молекулярном уровне - едины. Среди них в качестве главных выделяют следующие типовые патогенетические факторы:

0. Нарушение энергообеспечения сердца;

1. Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов;

2. Ионный дисбаланс;

3. Расстройства нейрогуморальной регуляции сердечной деятельности.

СН различного происхождения может развиваться с участием и других патогенетических факторов (особенно на начальном этапе). В каждом конкретном варианте их “набор” будет различным. Однако большая часть случаев СН является результатом действия комплекса указанных выше механизмов.

Нарушение энергетического обеспечения основных процессов, происходящих в клетках миокарда (прежде всего его сокращения и расслабления), развивается в результате повреждения механизмов продукции АТФ, транспорта его энергии к эффекторным структурам кардиомиоцитов и утилизации последними энергии макроэргических фосфатных соединений.

Снижение продукции АТФ в основном является следствием подавления процессов аэробного окисления углеводов. Это происходит потому, что при действии большинства патогенных факторов в наибольшей мере и прежде всего повреждаются митохондрии.

Существенным фактором снижения сократительной функции серца, так и существенным фактором нарастания ее депрессии может быть нарушение транспорта и утилизации энергии. Снижение энергообеспечения клеток миокарда в свою очередь может обусловить нарушение функции мембранного аппарата и активности ферментов, нередко определяющих переход обратимых изменений в клетках в необратимые.

Повреждение мембран и ферментных систем кардиомиоцитов в патогенезе СН играют значительную роль. Это объясняется тем, что все фундаментальные свойства сердечной мышцы (автоматизм, возбудимость, проводимость и сократимость) в существенной мере зависят от состояния мембранных структур и энзимов клеток миокарда.

Мембраны и ферменты могут быть повреждены многими факторами. Однако среди них выделяют три основные группы:

0. Внедрение липидов в клеточные мембраны;

1. Разрушение мембран гидролазами;

2. Повреждение мембранных липидов и белков, а также ферментов клеток свободными радикалами и продуктами перекисного окисления липидов.

Нарушение трансмембранного распределения и транспорта ионов также является одним из типовых механизмов развития сердечной недостаточности.

Как правило, трансмембранный ионный дисбаланс развивается вслед или одновременно с нарушением энергетического обеспечения в связи с повреждением мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов.

Различные факторы, вызывающие развитие СН, поражают мембраны и механизмы энергообеспечения кардиомиоцитов. Вследствие этого существенно меняется проницаемость клеток для ионов, а также активность ферментов катионного транспорта. В итоге нарушается баланс и концентрация ионов во внутри- и внеклеточном пространстве. В наибольшей степени это относится к K, Na, Ca, Mg, т.е. ионам, в основном определяющим реализацию таких процессов, как возбуждение, электромеханическое сопряжение, сокращение и расслабление миокарда.

СН характеризуется снижением активности K⁺-Na⁺-зависимой АТФ-азы, а как следствие - накоплением в клетках ионов Na⁺ и потерей ими K⁺. Увеличение внутриклеточной концентрации Na⁺ обуславливает задержку в клетках Ca²⁺.

Избыточное накопление в клетках Ca²⁺ имеет несколько важных следствий.

0. Это нарушает расслабление миофибрилл, что проявляется повышением конечного диастолического давления или даже остановкой сердца с систоле.

1. Увеличение захвата Ca²⁺ митохондриями что ведет к разобщению окисления и фосфорилирования и, в зависимости от его степени, к более или менее выраженному падению содержания АТФ и усилению повреждений, обусловленных дефицитом энергии.

2. Активация Ca²⁺-зависимых протеаз и липаз, усугубляет повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов.

Нарушение симпат- и холинергической регуляции функции сердца является важным звеном патогенеза СН, т.к. медиаторы вегетативной нервной системы в существенной мере модулируют процессы, происходящие в клетках миокарда. Расстройства механизмов нейроэффекторной регуляции сердца под влиянием причин СН в значительной степени определяет ее прогрессирующее течение, т.к. при ней происходит снижение темпа и величины мобилизации сократительной функции сердца при различных адаптивных реакциях организма, особенно в чрезвычайных условиях.

Указанные выше нарушения процессов энергетического обеспечения клеток миокарда, повреждения их мембранного аппарата и ферментных систем, ионный дисбаланс, расстройства нейроэффекторной регуляции функции сердца обуславливают, в конечном итоге, значительное снижение силы и скорости его сокращений, а также расслабления.

Последнее лежит в основе нарушений внутрисердечной и системной гемодинамики. Главные среди них следующие:

0. Уменьшение минутного выброса сердца, развивающееся в результате депрессии его сократительной способности;

1. Увеличение остаточного систолического объема крови, что является результатом неполной систолы (порок, или АД);

2. Повышение конечного диастолического давления в желудочках сердца в результате увеличения количества крови, скапливающейся в их полостях, а также нарушение расслабления миокарда;

3. Дилатация полостей сердца;

4. Повышение кровяного давления в тех регионах сосудистого русла и сердечных полостях, откуда поступает кровь в преимущественно пораженный отдел сердца;

5. Снижение скорости сократительного процесса, что проявляется увеличением длительности периода изометрического напряжения и систолы в целом.