Этиология сердечной недостаточности

СН вызывают три группы причин:

• непосредственное повреждающее действие на сердце;

• функциональная перегрузка сердца;

• снижение сократительной функции сердца.

Факторы, непосредственно повреждающие сердце подразделяются на физические, химические и биологические.

• Физические факторы: сдавление сердца (экссудатом, кровью, эмфизематозными лёгкими, опухолью), действие электрического тока (электротравма), механическая травма (ушибы грудной клетки, проникающие ранения).

• Химические факторы: нелекарственные химические соединения (например, разобщители окислительного фосфорилирования – α-динитрофенол, соли кальция; соли тяжёлых металлов; ингибиторы ферментов и др.), лекарственные средства в неадекватной дозировке (например, антагонисты кальция, сердечные гликозиды, адреноблокаторы), дефицит кислорода.

• Биологические факторы: токсины микробов, вирусов; высокие уровни БАВ (например, катехоламинов, тироксина); недостаток витаминов и др.

Факторы, обусловливающие функциональную перегрузку сердца подразделяются на увеличивающие преднагрузку и посленагрузку.

• Увеличение преднагрузки – перегрузка объёмом крови, притекающей к сердцу и увеличивающей давление наполнения его желудочков. Перегрузку объёмом сердце испытывает при:

• увеличении венозного возврата крови к сердцу, в частности при увеличении объема циркулирующей крови (гиперволемия) или увеличении тонуса венозных сосудов (уменьшение емкости венозной системы);

• пороках сердца — недостаточности его клапанов. Так, при недостаточности аортального и митрального клапанов развивается перегрузка левого желудочка, при недостаточности клапана легочной артерии и трехстворчатого клапана — перегрузка правого желудочка.

• Увеличение постнагрузки – перегрузка сопротивлением изгнанию крови из желудочков в аорту и лёгочную артерию. Перегрузка сопротивлением развивается при:

• увеличении артериального давления (увеличении периферического сосудистого сопротивления). При гипертензии большого круга кровообращения перегрузку сопротивлением испытывает левый желудочек, а при гипертензии малого круга — правый желудочек;

• пороках сердца – стенозах клапанных отверстий. Так, при стенозе отверстия аорты развивается перегрузка левого желудочка, при стенозе отверстия митрального клапана – левого предсердия, при стенозе отверстия легочной артерии – правого желудочка, при стенозе отверстия трехстворчатого клапана – правого предсердия.

Снижение сократительной функции сердца (внемиокардиальная СН) развивается в результате действия причин, не связанных непосредственно с миокардом. Её возникновение могут обусловливать уменьшение притока крови к сердцу (гиповолемия, коллапс) или препятствия осуществлению диастолы, в результате чего сердце не может принять всю притекающую к нему кровь (накопление экссудата или транссудата в полости перикарда, острая тампонада сердца).

Патогенез сердечной недостаточности

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

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. Это в конечном итоге приводит к снижению силы и скорости сокращения и расслабления сердца.

В обоих случаях – и при перегрузке, и при повреждении миокарда – снижение сократительной функции сердца сопровождается включением экстра- и интракардиальных механизмов компенсации этого сдвига. Все эти механизмы, несмотря на известное своеобразие, в условиях целостного организма взаимосвязаны таким образом, что активация одного из них существенно влияет на реализацию другого.

Механизмы компенсации СН. При сердечной недостаточности «включаются» компенсаторные механизмы, направленные на сохранение нормальной гемодинамики.

Механизмы компенсации гемодинамических нарушений можно подразделить на интракардиальные: компенсаторная гиперфункция сердца (механизм Франка-Старлинга, гомеометрическая гиперфункция), гипертрофия миокарда и экстракардиальные: активация симпатико-адреналовой системы, активация выделительной функции почек (активация РААС), депонирование крови в печени и селезёнке, активация эритропоэза и др. Такое деление в некоторой степени условно, поскольку реализация как интра-, так и экстракардиальных механизмов находится под контролем нейрогуморальных регуляторных систем.

Срочные механизмы компенсации СН. Существует несколько механизмов экстренной компенсации сниженной сократительной функции сердца:

• гетерометрический механизм;

• гомеометрический механизм;

• увеличение сократимости сердца при увеличении частоты сердечных сокращений (хроноинотропный механизм);

• инотропное действие катехоламинов.

Гетерометрический механизм. Сущность гетерометрического механизма состоит в увеличении силы сердечных сокращений в условиях поступления к сердцу увеличенного объёма крови. Основу гетерометрического механизма составляет закон Франка-Старлинга. Данный механизм обеспечивает увеличение развиваемого сердцем напряжения (силы сокращения) в ответ на растяжение миокарда (в связи с этим его называют гетерометрическим, т.е. обусловленным увеличением длины мышечного волокна; от греч. heteros – другой). Молекулярный механизм: увеличение скорости сокращения и расслабления кардиомиоцитов развивается в связи с более быстрым выходом ионов Ca2+ из эндоплазматической сети и обратной «закачкой» их.

Гомеотрический механизм. Этот механизм обеспечивает увеличение силы сокращений миокарда в ответ на повышенную нагрузку при неизменной длине миоцитов. Его называют гомеометрическим (от греч. homoios – подобный, тот же самый), поскольку он реализуется без значительного изменения длины сердечной мыщцы. Молекулярный механизм: увеличение времени взаимодействия актина и миозина при участии ионов Са2+ (т.к. повышенная нагрузка на миокард препятствует его сокращению).

Увеличение сократимости сердца при увеличении частоты сердечных сокращений (хроноинотропный механизм, феномен «лестницы», феномен Боудича). Его сущность состоит в том, что при увеличении частоты сердечных сокращений (ЧСС) увеличивается сила сокращений сердца. При этом одновременно уменьшается время расслабления миокарда, что способствует быстрому наполнению желудочков сердца кровью. Молекулярный механизм: основу хроноинотропного механизма составляет увеличение поступления ионов Са2+ в саркоплазму кардиомиоцитов во время потенциалов действия, суммарная продолжительность которых при тахикардии возрастает. Повышение концентрации ионов Са2+ в саркоплазме приводит к увеличению количества образующихся кальций-тропониновых комплексов и, как следствие, к увеличению силы сокращений мышечных волокон.

Повышение сократимости сердца в результате возрастания симпатико-адреналовых влияний на него. Роль катехоламинов (КА) в механизмах срочной компенсации сердца связана со способностью адреналина и норадреналина непосредственно увеличивать силу сердечных сокращений – с положительным инотропным эффектом. Установлено, что под влиянием КА увеличивается количество Са2+-каналов сарколеммы, способных открываться во время потенциала действия (КА через цАМФ-опосредованный механизм вызывают фосфорилирование белков Са2+-каналов). В результате этих процессов увеличивается поступление ионов Са2+ в кардиомиоциты, и, как следствие, увеличивается сила их сокращений, поскольку возрастает количество образующихся кальций-тропониновых комплексов.

При хронической активации симпатоадреналовой системы происходят постепенная Са2+- перегрузка кардиомиоцитов и их контрактура, нарушается целостность сарколеммы. При гиперактивации адренергической системы формируется электрическая нестабильность миокарда. Последняя способствует возникновению фибрилляции желудочков сердца

Механизмы долговременной компенсации СН. Функционирование механизмов срочной компенсации сердечной недостаточности сопровождается значительным увеличением интенсивности функционирования сердца – его гиперфункцией.

Компенсаторная гиперфункция сердца обусловливает активацию генетического аппарата кардиомиоцитов, что проявляется увеличением интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков, что приводит к увеличению массы миокарда – компенсаторной гипертрофии миокарда.

Биологическое значение компенсаторной гипертрофии. С одной стороны, это весьма совершенный приспособительный механизм, обеспечивающий длительное выполнение сердцем повышенной работы: увеличенная функция сердца выполняется его возросшей массой (в связи с этим интенсивность функционирования структур гипертрофированного миокарда снижается до величины, близкой к нормальной). С другой стороны, особенности структуры и функции гипертрофированного сердца служат предпосылкой для развития патологии.

Механизмы развития гипертрофии сердца. Гипертрофия миокарда – это увеличение массы сердца за счёт увеличения размеров кардиомиоцитов. При длительном повышении нагрузки на сердце развивается его гиперфункция, которая со временем вызывает структурные изменения в сердце – гипертрофию миокарда. Основным звеном, связывающим повышение функции клетки с работой её генетического аппарата, является увеличение потенциала фосфорилирования (ПФ):

ПФ = (АДФ + неорганический фосфат) / АТФ + КФ

Развитие гипертрофии сердца можно описать такой последовательностью процессов: увеличение нагрузки на сердце (гиперфункция) → усиленное использование АТФ, превышающее интенсивность его ресинтеза → ↑ потенциала фосфорилирования → появление в клетках веществ-регуляторов транскрипции (цАМФ; креатин; Mg2+; полиамины – спермин, спермидин) → ↑ биосинтез нуклеиновых кислот и белков → ↑ масса миокарда (гипертрофия миокарда).

Стадии развития компенсаторной гипертрофии миокарда. В развитии компенсаторной гипертрофии сердца выделяют три основные стадии (Ф. Меерсон).

Первая стадия (аварийная) – характеризуется увеличением интенсивности функционирования структур миокарда (ИФС – это механическая работа, приходящаяся на единицу массы миокарда), представляет собой компенсаторную гиперфункцию еще не гипертрофированного сердца. Увеличение ИФС миокарда влечёт за собой одновременную активацию энергообразования, синтеза нуклеиновых кислот и белка. Вначале увеличивается масса энергообразующих структур (митохондрий), а затем – масса функционирующих структур (миофибрилл). В целом увеличение массы миокарда приводит к тому, что интенсивность функционирования структур (ИФС) постепенно возвращается к нормальному уровню.

Вторая стадия (стадия завершившейся гипертрофии) – характеризуется нормальной ИФС миокарда и соответственно нормальным уровнем энергообразования и синтеза нуклеиновых кислот и белков в ткани сердечной мышцы. Патологические изменения в обмене и структуре миокарда не выявляются, потребление кислорода, образование энергии, содержание макроэргических соединений не отличаются от нормы. Нормализовались гемодинамические нарушения. Гипертрофированное сердце приспособилось к новым условиям нагрузки и в течение длительного времени компенсирует их.

Третья стадия (стадия декомпенсации и прогрессирующего кардиосклероза) – характеризуется глубокими обменными и структурными изменениями, нарушением синтеза белков и нуклеиновых кислот в миокарде. В кардиомиоцитах наблюдается относительное уменьшение массы митохондрий, что ведёт к торможению синтеза АТФ на единицу массы ткани, снижению насосной функции сердца и прогрессированию хронической сердечной недостаточности. Ситуация усугубляется развитием дистрофических и склеротических процессов, что способствует появлению признаков декомпенсации и тотальной сердечной недостаточности.

Механизм декомпенсации гипертрофированного миокарда. В основе декомпенсации длительно гипертрофированного миокарда лежит нарушение сбалансированности роста различных его структур:

• нарушение регуляции гипертрофированного сердца в связи со своеобразной гипоиннервацией его, обусловленной отставанием роста нервных окончаний от быстрого увеличения массы кардиомиоцитов;

• кровоснабжение гипертрофированной сердечной мышцы оказывается недостаточным для выполнения механической работы – процесс гипертрофии не распространяется на коронарные сосуды, поэтому число капилляров на единицу объема миокарда в гипертрофированном сердце уменьшается;

• большим увеличением массы клеток миокарда в сравнении с их поверхностью – обусловливает развитие ионного дисбаланса, нарушение метаболизма кардиомиоцитов и регуляции их функций;

• снижение энергообеспечения клеток миокарда – результат отставания биогенеза митохондрий от быстрого нарастания массы миофибрилл;

• нарушение процессов сокращения и расслабления кардиомиоцитов – мембрана кардиомиоцитов играет важную роль в проведении возбуждения и сопряжении процессов возбуждения и сокращения, осуществляемом через тубулярную систему и саркоплазматический ретикулум. Поскольку рост этих образований при гипертрофии мышечного волокна также отстает, то создаются предпосылки для нарушения процессов сокращения и расслабления кардиомиоцитов: вследствие замедления выхода ионов Са2+ в саркоплазму ухудшается сокращение, а в результате затруднения обратного транспорта ионов Са2+ в capкоплазматический ретикулум – расслабление, иногда могут возникать локальные контрактуры отдельных кардиомиоцитов;

• нарушение пластических процессов в кардиомиоцитах – результат относительно меньшего (по сравнению с массой миофибрилл) числа митохондрий, уменьшения поверхности клеток миокарда, объема микроциркуляторного русла и развивающегося вследствие этого дефицита энергии, а также субстратов, необходимых для биосинтеза структур (данное нарушение проявляется развитием дистрофии миокарда).

• ограничение диапазона адаптационных возможностей у гипертрофированного сердца. Уменьшен функциональный резерв. Это делает гипертрофированное сердце в силу указанной выше несбалансированности внутриклеточных и тканевых структур более ранимым при различных неблагоприятных обстоятельствах.

Таким образом, развитие компенсаторной гипертрофии сердца характеризуется следующими особенностями:

• патогенный фактор, вызывающий гипертрофию, действует постоянно;

• компенсаторная гипертрофия является несбалансированной (в отличие от гипертрофии сердца у спортсменов). Гипертрофия миокарда у спортсменов развивается при периодических нагрузках возрастающей интенсивности, т.е. в условиях тренировок. Является сбалансированной гипертрофией, при которой равномерно увеличиваются все составные компоненты сердца. Благодаря такой гипертрофии существенно увеличиваются функциональные резервы сердца.

• при компенсаторной гипертрофии со временем развивается недостаточность 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 снижаются, а их энергетическая «стоимость» возрастает: развивается декомпенсация гипертрофированного сердца. Ослабление сократительной способности гипертрофированного сердца происходит тем скорее, чем сильнее выражены гипертрофия и морфологические изменения в миокарде.

В основе декомпенсации гипертрофированного сердца лежит нарушение сбалансированности роста различных его структур и ремоделирование.

Ремоделирование сердца – это структурные и метаболические изменения в сердце, приводящие к изменению его размеров и формы, дилатации его полостей и снижению сократительной функции миокарда.

Основные механизмы ремоделирования сердца: расстройства метаболизма в миокарде; гипертрофия миокарда; гибель кардиомиоцитов; диффузный кардиофиброз.

Исходы ремоделирования миокарда: изменение толщины стенки миокарда желудочков (гипертрофия); изменение геометрии полостей сердца (дилатация); разрастание соединительной ткани (фиброз, кардиосклероз).

Гемодинамические варианты ремоделирования миокарда (лекция*)

Пусковой фактор	Исход ремоделирования	Нарушение гемодинамики	Клиническое проявление
Перегрузка объемом	Дилатация	Систолическая дисфункция	Синдром малого выброса
Перегрузка давлением	Гипертрофия	Диастолическая дисфункция	Синдром застоя на путях притока в ослабленный отдел сердца
Повреждение миокарда	Фиброз и кардиосклероз (с гипертрофией и/или дилатацией)	Сочетание систолической и диастолической дисфункции	Сочетание обоих синдромов