Патофизиология. Литвицкий. 2013

Ишемия миокарда, начальный этап его реперфузии

Рис. 23–12. Дисбаланс ионов и жидкости в миокарде при коронарной недостаточности (период ишемии и начальный этап реперфузии).

Дисбаланс ионов и жидкости, развивающийся при ишемии миокарда, относится как к общему содержанию ионов и жидкости в клетках и ткани миокарда в целом, так и к внутри- и внеклеточному соотношению отдельных ионов (прежде всего Na+, K+, Cl–, Ca2+), а также к внутриклеточному соотношению и распределению (компартментализации) отдельных ионов.

Общее содержание ионов в клетках ишемизированного миокарда существенно возрастает.

Внутри- и внеклеточное соотношение и распределение отдельных ионов, а также жидкости в кардиомиоцитах значительно изменяется (рис. 5–9,

рис. 23–13).

Нарушение внутри- и внеклеточного соотношения и распределения отдельных ионов и жидкости в клетках миокарда при его ишемии

Рис. 23–13. Нарушение внутри- и внеклеточного соотношения и распределения отдельных ионов и жидкости в клетках миокарда при его ишемии.

Наиболее важны следующие изменения содержания ионов и жидкости:

– увеличение [K+] вне кардиомиоцитов (вследствие снижения активности Na+,K+-АТФазы, дефицита АТФ, повышения проницаемости плазматической мембраны);

Потеря K+ кардиомиоцитами сопровождается повышением его содержания в интерстициальной жидкости и крови.

1191

В связи с этим гиперкалиемия является одним из характерных признаков коронарной недостаточности, особенно при инфаркте миокарда.

–повышение содержания ионов Na+ в кардиомиоцитах;

–увеличение [Ca2+] в клетках миокарда;

–расстройство регуляции объёма клеток миокарда.

Указанные факторы приводят к накопление избытка жидкости в клетках миокарда и существенному увеличению их объёма.

Последствия дисбаланса ионов и жидкости в миокарде при коронарной недостаточности представлены на рис. 23–14.

Рис. 23–14. Последствия дисбаланса ионов и жидкости в миокарде при коронарной недостаточности (период ишемии и начальный этап реперфузии).

Дисбаланс ионов и жидкости вызывает нарушение ряда фундаментальных процессов (прежде всего электрогенеза и сократительных характеристик), протекающих в клетках миокарда (см. рис. 5–11). При ишемии миокарда страдают все процессы мембранного электрогенеза: возбудимость клеток миокарда, автоматизм ритмогенеза и проведение импульсов возбуждения.

В связи с существенными отклонениями мембранного электрогенеза развиваются аритмии сердца!

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ КОРОНАРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Изменение функции сердца в целом, а также характер и степень повреждения его клеток при коронарной недостаточности является результатом не только прямой их альтерации патогенными факторами ишемии. В значительной мере эти изменения обусловлены и расстройствами механизмов регуляции сердечной деятельности. Эти расстройства

1192

развиваются на одном (реже) или нескольких (чаще) уровнях регуляции: взаимодействия БАВ (гормонов, нейромедиаторов) с рецепторами, образования клеточных (вторых) посредников регуляторных влияний, метаболических клеточных реакций, регулируемых внутриклеточными посредниками. Подробнее эти вопросы рассмотрены в разделе «Расстройства регуляции внутриклеточных процессов» (глава «Патология клетки»).

Коронарная недостаточность характеризуется стадийными изменениями активности симпатического и парасимпатического механизмов регуляции.

На начальном этапе ишемии миокарда, как правило, наблюдается значительная активация симпатикоадреналовой системы.

Это сопровождается увеличением содержания в миокарде норадреналина и особенно адреналина. Вследствие этого развивается тахикардия, увеличивается величина сердечного выброса, как правило, снижающегося сразу после начала эпизода коронарной недостаточности.

Параллельно с этим могут усиливаться и парасимпатические влияния (о чем свидетельствует увеличение в миокарде содержания ацетилхолина), но степень их усиления меньше, чем симпатических.

На более поздних сроках коронарной недостаточности (через несколько десятков минут, иногда часов) нередко регистрируется уменьшение содержания в миокарде содержания норадреналина и сохранение повышенного уровня ацетилхолина. Одновременно отмечаются брадикардия, снижение величины сердечного выброса, скорости сокращения и расслабления миокарда.

В условиях коронарной недостаточности (особенно при длительной ишемии и на начальном этапе реперфузии миокарда) развивается феномен гормоно-нейромедиаторной диссоциации катехоламинов (соотношение нейромедиатора норадреналина и гормона адреналина). Для этого феномена характерно:

–значительное увеличение в ишемизированном миокарде концентрации адреналина и реализация его кардиотоксических эффектов. Механизм прооксидантного действия избытка адреналина в сердце приведён на рис. 23– 15.

–одновременное уменьшение содержания в миокаде норадреналина.

Феномен гормоно-нейромедиаторной диссоциации катехоламинов сопровождается потенцированием ишемического и реперфузионного повреждения миокарда (см. ниже в разделе «Эффекты постокклюзионной реперфузии миокарда»).

1193

Избыток адреналина в миокарде

Ксантин

мочевая кислота

Генерация избытка активных форм кислорода

Накопление избытка субстратов СПОЛ

Интенсификация СПОЛ

Рис. 23–15. Механизмы прооксидантного эффекта избытка адреналина в миокарде.

Коронарная недостаточность сопровождается и другими изменениями нейрогуморальной регуляции функции сердца, но они весьма индивидуализированы (в зависимости от длительности эпизода коронарной недостаточности, числа их в анамнезе, возраста пациента, выраженности сердечной недостаточности и т.д.) и рассматриваются в клинических руководствах.

ЭФФЕКТЫ ПОСТОККЛЮЗИОННОЙ РЕПЕРФУЗИИ МИОКАРДА

Наиболее распространённая форма коронарной недостаточности: стенокардия характеризуется спонтанной или вызванной медикаментозно сменой более или менее длительного периода ишемии миокарда периодом возобновления коронарного кровотока — реперфузией.

Частота состояний, обусловленных постокклюзионной (постстенотической) реперфузией миокарда в последние десятилетия значительно увеличилась в связи с внедрением в клиническую практику различных ангиопластических (см. статью «Ангиопластика» в приложении «Справочник терминов») и/или медикаментозных (фибринолизис, дезагрегация клеток крови, вазодилатация и др.) методов устранения стеноза или окклюзии магистральных ветвей коронарных артерий.

ПОСТИШЕМИЧСКАЯ РЕПЕРФУЗИЯ МИОКАРДА

Возобновление тока крови (реперфузия) является самым эффективным способом прекращения действия патогенных факторов ишемии миокарда и устранения последствий их влияния на сердце.

Доказано, что постишемическая реперфузия:

– препятствует развитию инфаркта миокарда;

1194

–предотвращает формирование аневризмы в ранее ишемизированной зоне сердца;

–способствует образованию соединительной ткани в стенке аневризмы, если она развилась;

–потенцирует восстановление сократительной функции сердца.

Вместе с тем установлено, что начальный этап постокклюзионной

реперфузии коронарных сосудов нередко сопровождается существенными расстройствами функции сердца:

–развитием аритмий, включая фибрилляцию желудочков, что чревато смерть пациента;

–преходящей дестабилизацией центрального и органно-тканевого кровообращения;

–дисбалансом биохимических параметров миокарда;

– нарушением электрофизиологических свойств сердца.

Таким образом, на раннем этапе реперфузии возможно пролонгирование и даже потенцирование повреждения реперфузируемого участка сердца.

В связи с этим сформулировано положение о том, что коронарная

недостаточность является совокупностью двух синдромов: ишемического и реперфузионного, а не только одного — ишемического, как считалось ранее.

РЕПЕРФУЗИОННОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ МИОКАРДА

Постокклюзионная реперфузия коронарных артерий оказывает, наряду с основным: репаративным, восстановительным эффектом, также и патогенное действие на миокард. Последнее является суммарным следствием:

1)пролонгирования его ишемического повреждения;

2)дополнительной альтерации миокарда факторами реперфузии и реоксигенации.

Косновным механизмам дополнительного –

реперфузионного повреждения клеток миокарда относят:

–усугубление нарушения энергетического обеспечения клеток реперфузируемого миокарда на этапах ресинтеза, транспорта, утилизации энергии АТФ (см. рис. 23–9); основные причины этого: – гипергидратация, набухание и разрушение митохондрий в реперфузируемом миокарде (является

результатом осмотического отёка органелл, перерастяжения и разрыва их мембран в связи с избыточным накоплением в них Ca2+ и жидкости); – разобщающий эффект избытка Ca2+; – выход АДФ, АМФ и других пуриновых соединений из митохондрий кардиомиоцитов в межклеточную жидкость;

1195

–нарастание степени повреждения мембран и ферментов клеток миокарда (см. рис. 23–11); причины: – реперфузионная (кислородзависимая) интенсификации липопероксидного процесса; – кальциевая активация протеаз, липаз, фосфолипаз и других гидролаз; –осмотическое набухание и разрыв мембран клеток миокарда и их органелл;

–возрастание дисбаланса ионов и жидкости в кардиомиоцитах

(см. рис. 23–12); причины: – реперфузионные расстройства процессов

энергообеспечения и повреждение мембран и ферментов, что обусловливает накопление избытка Na+ и Ca2+ в клетках миокарда и как следствие жидкости в них.

–снижение эффективности регуляторных (нервных, гуморальных) воздействий на сердце (в норме способствующих интеграции

инормализации внутриклеточных процессов);

–нарастание степени гормоно-нейромедиаторной диссоциации.

Рациональная терапия постишемических реперфузионных состояний позволяет:

–предотвратить развитие инфаркта миокарда или значительно уменьшить объём поражённого участка миокарда;

–стимулировать процессы репарации в сердечной мышце;

–нормализовать сократительную функцию сердца,

–восстановить оптимальные параметры кровообращения в организме.

ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА ПРИ КОРОНАРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Коронарная недостаточность сопровождается характерными изменениями ЭКГ и сократительной функции сердца.

•Изменения ЭКГ при коронарной недостаточности:

–в покое примерно у половины пациентов, которые не переносили ранее инфаркта миокарда, каких-либо характерных отклонений не выявляется;

–в момент болевого приступа, как правило, регистрируются снижение

(депрессия) сегмента ST (он становится горизонтальным либо дугообразным) и инверсия зубца T (часто, но не всегда); при вариантной стенокардии выявляется преходящий подъём сегмента ST.

При отсутствии противопоказаний изменения на ЭКГ исследуют на фоне функциональных (физических или функциональных) нагрузок.

•Изменения показателей сократительной функции сердца:

–ударный и сердечный выброс, как правило, снижаются; степень снижения обычно коррелирует со степенью ишемии миокарда, размером и

1196

топографией повреждённой зоны сердца; причиной этого является снижение величины ударного выброса, связанное в основном с «выключением» ишемизированного региона миокарда из сократительного процесса; одним из механизмов компенсации снижения ударного выброса сердца является тахикардия, обусловленая активацией симпатикоадреналовой системы (в ответ на падение величины сердечного выброса), а также повышением давления крови в полых венах и предсердиях;

– конечное диастолическое давление в полостях сердца обычно возрастает; основные причины этого: – снижение сократительной функции повреждённого миокарда и – уменьшение степени диастолического расслабления миокарда, что вызвано субконтрактурным состоянием его в связи с избытком Ca2+ в цитозоле и миофибриллах кардиомиоцитов (на начальном этапе коронарной недостаточности содержание Ca2+ в саркоплазме увеличивается, в основном, в связи с его выходом из митохондрий и саркоплазматической сети; на более поздних – в связи с поступлением ионов кальция из внеклеточной жидкости через повреждённую плазмолемму);

– скорость систолического сокращения и диастолического расслабления миокарда существенно снижается; основные причины: – дефицит энергии АТФ, – повреждение мембран миофибрилл, саркоплазматической сети и саркоплазмы, – снижение активности Ca2+-зависимых АТФаз.

АРИТМИИ СЕРДЦА

Аритмии: типовая форма патологии сердца.

Аритмии сердца характеризуется нарушением частоты и периодичности генерации возбуждения и/или последовательности возбуждения предсердий и желудочков.

Дополнительный материал по патофизиологии аритмий изложен в приложении «Справочник терминов» (статьи «Аритмия сердца», «Блокада сердца», «Брадикардия», «Гиперкалиемия», «Кардиоверсия», «Тахикардия», «Трепетание», «Фибрилляция», «Экстрасистола», «Экстрасистолии», «Электрокардиография», «Электрокардиостимуляция», а также статьи и подстатьи по упомянутым в этом разделе нозологическим единицам).

ВИДЫ АРИТМИЙ, ИХ ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ

Аритмии являются следствием нарушения основных свойств сердца: – автоматизма, – проводимости и – возбудимости или их комбинированных нарушений.

Расстройства сократимости лежат в основе развития сердечной (миокардиальной) недостаточности, и не являются непосредственной причиной нарушений ритма сердца.

АРИТМИИ В РЕЗУЛЬТАТЕ НАРУШЕНИЯ АВТОМАТИЗМА

1197

Автоматизм: свойство ткани сердца спонтанно генерировать ПД.

Автоматизм определяется своеобразием формирования МП в клетках– водителях ритма. Оно заключается в спонтанном медленном уменьшении величины диастолической поляризации. Эта разность потенциалов, возникающая вследствие снижения выхода из клетки ионов калия и медленного поступления в неё ионов натрия во время диастолы, в конце концов резко увеличивает проницаемость мембраны для Na+, что вызывает формирование электрического импульса (ПД).

Изменение нормального автоматизма обусловлено нарушением функций синусно-предсердного узла, водителей ритма второго и третьего порядков. Возникновение патологического автоматизма (эктопическая активность) может наблюдаться в ткани предсердий, желудочков, пучке Хиса, волокнах Пуркинье при частичной деполяризации кардиомиоцитов.

Триггерная активность (ранняя и поздняя постдеполяризация) обусловливает возникновение эктопических импульсов: ранняя постдеполяризация появляется во время 3-ей фазы ПД, поздняя: после её окончания.

При ранней постдеполяризации эктопические импульсы формируются в фазу ранней реполяризации на фоне медленного ритма.

Механизм постдеполяризации запускается в результате увеличения продолжительности ПД, например, при удлинении интервала QT, низком внутриклеточном содержании ионов калия; имнно так развивается желудочковая тахикардия типа «пируэт» (torsade de pointes, произносится как «торсад дё пуант») в условиях доминирования парасимпатических влияний на сердце (при неврозах или гипотиреозе).

При поздней постдеполяризации эктопические импульсы возникают на фоне ускоренного ритма. Основной причиной их считают перегрузку кардиомиоцитов ионами кальция в результате избыточных адренергических влияний на них при гипертрофии миокарда и сердечной недостаточности, интоксикации сердечными гликозидами, реперфузии (восстановление нарушенного кровотока в сосудах сердца с помощью тромболитиков). Примерами возникновения аритмий в результате поздней постдеполяризации являются желудочковые экстрасистолы и тахикардии при гликозидной интоксикации, желудочковые экстрасистолы при сердечной недостаточности, катехоламинзависимые предсердные и желудочковые тахикардии.

ВИДЫ НОМОТОПНЫХ И ГЕТЕРОТОПНЫХ АРИТМИЙ

В зависимости от места (топографии) генерации аномального импульса возбуждения, выделяют номотопные и гетеротопные аритмии (см. также статью «Система проводящая сердца» в приложении «Миниэнциклопедия»).

Номотопные аритмии. Возникают в синусно-предсердном узле. К ним относятся синусовые тахикардия, брадикардия, аритмия и синдром слабости синусно-предсердного узла.

1198

Гетеротопные аритмии. Это эктопические ритмы. Они возникают вне синусно-предсердного узла и обусловлены преобладанием автоматизма нижележащих центров ритмогенеза.

Проявляются гетеротопные аритмии: – миграцией наджелудочкового водителя ритма; – предсердным медленным ритмом; – атриовентрикулярным (АВ) ритмом (узловым ритмом); – идиовентрикулярным редким (желудочковый) ритмом (гетеротопный ритм сердца, при котором водитель ритма расположен в миокарде желудочков); – идиовентрикулярным ускоренным ритмом сердца, когда ЧСС равна 60–120 в 1 мин (возникает при патологической циркуляции возбуждения по миокарду желудочков), – АВ диссоциацией: полным прекращением проведения возбуждения от предсердий к желудочкам, когда предсердия и желудочки сокращаются независимо друг от друга (полный поперечный блок), – «выскакивающими» импульсами.

ПАТОГЕНЕЗ И ПРОЯВЛЕНИЯ НОМОТОПНЫХ АРИТМИЙ

• Синусовая тахикардия.

Синусовая тахикардия характеризуется увеличением в покое частоты генерации в синусно-предсердном узле импульсов возбуждения (как правило, более 100 в минуту) с одинаковыми интервалами между ними.

Электрофизиологический механизм развития номотопных аритмий: ускорение спонтанной диастолической деполяризации плазмолеммы клеток синусно-предсердного узла.

Причины номотопных аритмий:

–активация влияния на сердце симпатикоадреналовой системы. При этом увеличивается выброс нейромедиатора норадреналина из терминалей симпатической нервной системы и гормона адреналина из мозгового вещества надпочечников. Такая ситуация наиболее часто наблюдается при эмоциональном стрессе, физических нагрузках, неврозах, острой артериальной гипотензии (сопровождающейся активацией афферентной импульсации с барорецепторов), сердечной недостаточности (вследствие повышения притока крови к правому предсердию и включению рефлекса Бейнбриджа), гипертермии, лихорадке;

–снижение влияния на сердце парасимпатической нервной системы. Это может быть следствием повреждения центральных нервных образований (подкорковых ядер, ретикулярной формации, ядер продолговатого мозга), проводящих путей, парасимпатических ганглиев и нервных стволов, холинорецепторов миокарда, что обусловливает снижение холинореактивных свойств сердца;

–прямое действие повреждающих факторов различной природы

(физических, химических, биологических) на клетки синусно-

1199

предсердного узла. Последнее часто наблюдается при миокардитах, инфаркте миокарда, перикардитах, механической травме, кардиосклерозе.

• Синусовая брадикардия.

Синусовая брадикардия проявляется уменьшением в покое частоты генерации синусно-предсердным узлом импульсов возбуждения ниже нормы (как правило, 40–60 в минуту) с одинаковыми интервалами между ними.

Ведущий электрофизиологический механизм развития синусовой брадикардии: замедление процесса спонтанной диастолической деполяризации мембран клеток синусно-предсердного узла.

Причины синусовой брадикардии:

–активация эффектов парасимпатической нервной системы на сердце.

Наблюдается при раздражении ядер блуждающего нерва (например, вследствие повышения внутричерепного давления при менингитах, энцефалитах и т.п.) или его окончаний, повышении внутрижелудочкового давления и тонуса миокарда, надавливании на глазные яблоки (рефлекс Ашнера-Даньини), а также в зоне проекции бифуркации сонной артерии (рефлекс Херинга) и в области солнечного сплетения;

–снижение симпатикоадреналовых эффектов на сердце. Синусовая брадикардия может развиваться при неврозах, повреждении мозговых структур (например, гипоталамуса), проводящих путей, внутрисердечных ганглиев и окончаний симпатических нервных волокон в миокарде, снижении адренореактивных свойств сердца;

–непосредственное воздействие повреждающих факторов на клетки синусно-предсердного узла. Такими факторами могут быть механическая травма, кровоизлияние или инфаркт в зоне синусно-предсердного узла, токсины и ЛС (хинин, препараты наперстянки, опиаты, холиномиметики), метаболиты (непрямой билирубин, жёлчные кислоты).

Указанные выше факторы могут обусловить не только развитие синусовой брадикардии, но и (при их значительной силе или длительности действия) существенное снижение частоты импульсов (менее 50 в минуту) или прекращение генерации импульсов синусно-предсердным узлом. Такие состояния называют соответственно «синдром слабости

синусно-предсердного узла» и «остановка синусно-предсердного узла»

(синоатриальная блокада стадии III).

• Синусовая аритмия.

Синусовая аритмия: нарушение сердечного ритма, характеризующееся неравномерными интервалами между отдельными ПД, исходящими из синусно-предсердного узла.

1200