Патофизиология. Литвицкий. 2013

НЕДОСТАТОЧНОСТИ

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

Перегрузочная форма сердечной недостаточности формируется на фоне более или менее длительного периода его гиперфункции. Последнее в конце концов 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 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 СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ

Механизмы экстренной компенсации, активирующиеся при снижении сократительной функции сердца приведены на рис. 23–24. К ним относятся:

•Повышение сократимости миокарда при его растяжении притекающей кровью (механизм Франка-Старлинга). Он обеспечивает:

–увеличение развиваемого миокардом напряжения;

–скорости сокращения и расслабления миокарда;

–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. Молекулярная основа реализации механизма Франка-Салинга: увеличение скорости сокращения и

расслабления кардиомиоцитов развивается в связи с более быстрым выбросом Ca2+ из кальциевых депо (саркоплазматическая сеть) и последующим ускоренным закачиванием Ca2+ (Са2+-АТФазы) в цистерны саркоплазматической сети.

1221

Механизмы компенсации

-силы сокращения сердца,

-скорости сокращений,

-скорости расслабления миокарда

Рис. 23–24. Экстренные механизмы компенсации сниженной сократительной функции сердца.

•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.

•Возрастание сократимости сердца в связи с увеличением ЧСС.

•Повышение сократимости сердца в результате возрастания симпатикоадреналовых влияний. Действие катехоламинов на

кардиомиоциты через 1-адренорецепторы приводит к ряду последующих изменений: – стимуляция -адренорецептора катехоламинами через G-белок активирует аденилатциклазу с образованием цАМФ; – активация цАМФ-зависимой протеинкиназы сопровождается фосфорилированием белка

р27 сарколеммы, в связи с чем в саркоплазму увеличивается вход кальция через потенциалозависимые Ca2+-каналы и усиливается кальцийиндуцированная мобилизация Ca2+ в цитозоль через активированные рецепторы рианодина; – повышенная концентрация Ca2+ в саркоплазме обусловливает его связывание с тропонином C, что снимает ингибирующее действие тропомиозина на взаимодействие актина с миозином; в результате этого образуется большее количество актомиозиновых связей и увеличивается сила сокращения миокарда.

КОМПЕНСАТОРНАЯ ГИПЕРФУНКЦИЯ СЕРДЦА

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.

КОМПЕНСАТОРНАЯ ГИПЕРТРОФИЯ СЕРДЦА

1222

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.

МЕХАНИЗМЫ ДЕКОМПЕНСАЦИИ ГИПЕРТРОФИРОВАННОГО

СЕРДЦА

Потенциальные возможности гипертрофированного миокарда и 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 «стоимость» возрастает: развивается декомпенсация гипертрофированного сердца. Механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца перечислены на рис. 23–25.

Компенсаторная гипертрофия миокарда

Нарушение сбалансированности роста структур миокарда и их последствия:

Рис. 23–25. Основные механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца.

В основе декомпенсации длительно гипертрофированного миокарда лежит нарушение сбалансированности роста различных его структур. Эти сдвиги (наряду с другими, см. рис 23–26) в конечном счёте обусловливает уменьшение силы сердечных сокращений и скорости контрактильного процесса, т.е. развитие сердечной недостаточности.

Снижение сократительной функции сердца является итогом развития сердечной недостаточности самой разной этиологии. Несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза сердечной недостаточности, её механизмы на клеточном и молекулярном

1223

уровне едины. К числу главных механизмов снижения сократительной функции сердца относят следующие (рис. 23–26):

происходящих в клетках миокарда (прежде всего его сокращения и расслабления), развивается вследствие нарушения:

–ресинтеза макроэргов;

–транспорта энергии к эффекторным структурам кардиомиоцитов,

–утилизации этими структурами энергии макроэргических фосфатных соединений. Эти звенья патогенеза рассмотрены в главе «Патология клетки» (раздел «Общие механизмы повреждения», подраздел «Расстройства энергетического обеспечения клетки»).

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.

Механизмы снижения сократительной функции сердца

Снижение:

-силы сокращения сердца,

-скорости систолического сокращения,

-скорости диастолического расслабления миокарда

Рис. 23–26. Основные механизмы снижения сократительной функции миокарда при сердечной недостаточности.

• Повреждение мембран и ферментов кардиомиоцитов. Общие механизмы овреждения клеточных мембран и ферментов рассмотрены в главе 4 «Патология клетки» (раздел «Общие механизмы повреждения», подраздел «Повреждение мембран и ферментов»).

•Альтерация мембран и ферментов клеток миокарда: главное, а нередко и инициальное звено патогенеза сердечной недостаточности.

1224

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

• Ионный дисбаланс. Нарушение содержания и соотношения между отдельными ионами внутри и вне клеток рассмотрены в главе «Патология клетки». Ниже приведены специфичные для развития сердечной недостаточности особенности ионного дисбаланса.

Ионный дисбаланс при сердечной недостаточности проявляется нарушением соотношения между отдельными ионами в разных секторах кардиомиоцитов: в органеллах (митохондриях, саркоплазматическом ретикулуме, миофибриллах), в цитозоле, по разные стороны плазматической мембраны кардиомиоцитов. В наибольшей степени это относится к ионам: K+, Na+, Ca2+. Именно эти катионы в основном определяют реализацию таких процессов, как возбуждение, электромеханическое сопряжение, сокращение и расслабление миокарда.

•Нарушения в генетической программ кардиомиоцитов. Эти механизмы опиманы в главе «Патология клетки». При сердечной недостаточности происходит активация генов, контролирующих процессы обновления субклеточных структур кардиомиоцитов, а также роста сосудов микроциркуляторного русла и нервных волокон. Так, при ишемическом и

стрессорном повреждении сердца подавлена экспрессия мРНК, для Ca2+-зависимой АТФазы саркоплазматической сети. Это потенцирует ингибирование процессов захвата и выброса Ca2+ ретикулумом миоцитов. В условиях ишемии и инфаркта миокарда, хронического эмоционально-болевого стресса подавлен также процесс трансляции генетической информации, что сопровождается нарушением синтеза различных белков клеток миокарда.

•Расстройства нейрогуморальной регуляции сердца. Общая характеристика нарушений регуляции клеточных функций приведена в главе «Патология клетки». Ниже рассмотрены важные для развития сердечной недостаточности изменения симпатической и парасимпатической регуляции сердца.

Изменение механизмов симпатической регуляции сердечной деятельности. Оно заключается в уменьшение содержания нейромедиатора симпатической нервной системы норадреналина в ткани сердца. Причиной

этого являются: – снижение синтеза норадреналина в нейронах симпатической нервной системы (в норме в этих нейронах образуется около 80% медиатора, содержащегося в миокарде) в результате 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.

1225

Изменение механизмов парасимпатической регуляции сердца.

При сердечной недостаточности расстройства парасимпатической регуляции выражены вмменьшей мере, чем в симпатической, что является результатом более высокой резистентности этих механизмов к повреждающим факторам. Известно, что ацетилхолин через м-холинорецепторы снижает частоту и силу сердечных сокращений (ингибируя образование цАМФ и активируя образование цГМФ, которая активирует цГМФ-зависимую киназу, подавляющую активность потенциалозависимых Ca2+-каналов).

Последствия нарушенных симпатических и парасимпатических влияний на миокард состоят в снижении степени управляемости и надёжности регуляции сердца. Это приводит к падению темпа и величины мобилизации сократительной функции сердца, особенно в чрезвычайных условиях.

ПРОЯВЛЕНИЯ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Основные нарушения функции сердца и гемодинамики приведены на рис. 23–27. Депрессия силы и скорости сокращения, а также расслабления миокарда при сердечной недостаточности проявляется отклонениями от нормы показателей функции сердца, центральной и органно-тканевой гемодинамики. К таким отклонениям относятся:

• Уменьшение ударного и минутного выброса сердца. Это является результатом депрессии сократительной функции миокарда. В подавляющем большинстве случаев сердечный выброс ниже нормального (как правило, менее 3 л/мин). Однако, при некоторых состояниях сердечный выброс, предшествующий развитию сердечной недостаточности, 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 сердечной недостаточности 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.

Нарушения функций сердца и центральной гемодинамики при сердечной недостаточности

Рис. 23–27. Основные нарушения функции сердца и центральной гемодинамики при сердечной недостаточности.

1226

•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), чрезмерно 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 тех венозных сосудах и сердечных полостях, откуда кровь поступает в преимущественно поражённые отделы сердца. Так, при левожелудочковой сердечной недостаточности повышается давление в левом предсердии, малом круге кровообращения и правом желудочке. При правожелудочковой сердечной недостаточности 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.

ФОРМЫ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

ОСТРАЯ СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

Острая сердечная недостаточность: внезапное нарушение насосной функции сердца, приводящее к невозможности обеспечения адекватного кровообращения, несмотря на включение компенсаторных механизмов.

Этиология острой сердчной недостаточности

Острая сердечная недостаточность чаще развивается вследствие заболеваний, приводящих к быстрому и значительному снижению сердечного выброса (наиболее часто при инфаркте миокарда). Однако, возможна острая сердечная недостаточность и при высоком сердечном выбросе. Основные причины острой сердечной недостаточности перечислены в табл. 23-1.

Таблица 23–1. Основные причины острой сердечной недостаточности.

ОСТРАЯ СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ С НИЗКИМ СЕРДЕЧНЫМ ВЫБРОСОМ

•Инфаркт миокарда (большой объём повреждённого миокарда, разрыв стенок сердца, острая недостаточность митрального клапана).

•Декомпенсация хронической сердечной недостаточности (неадекватное лечение, аритмии, тяжёлое сопутствующее заболевание).

1227

•Аритмии (наджелудочковые и желудочковые тахикардии, брадикардии, экстрасистолии, блокады проведения возбуждения).

•Препятствия току крови (стенозы устья аорты и митрального отверстия, гипертрофическая кардиомиопатия, опухоли, тромбы).

•Клапанная недостаточность (митрального или аортального клапана).

•Миокардиты

•Массивная тромбоэмболия лёгочной артерии

•«Лёгочное сердце»

•Артериальная гипертензия.

•Тампонада сердца.

•Травма сердца.

ОСТРАЯ СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ С ОТНОСИТЕЛЬНО ВЫСОКИМ СЕРДЕЧНЫМ ВЫБРОСОМ

•Анемия.

•Тиреотоксикоз.

•Острый гломерулонефрит с артериальной гипертензией.

•Артериовенозное шунтирование.

Острая сердечная недостаточность имеет три основных клинических проявления:

–сердечная астма,

–острый кардиогенный отёк лёгких,

–кардиогенный шок.

В каждом конкретном случае указывается определенная форма острой сердечной недостаточности (сердечная астма, кардиогенный шок или отёк лёгких), а не общий термин «острая сердечная недостаточность».

Сердечная астма (удушье, пароксизмальная ночная одышка) возникает в результате застоя крови в малом круге кровообращения при положении больного лёжа как проявление интерстициального отёка лёгких и резкого увеличения давления крови в сосудах малого круга кровообращения.

Острый кардиогенный отёк лёгких развивается при увеличении давления заклинивания лёгочных капилляров более 25 мм рт.ст. Острй отек

легких подразделяют на:

–интерстициальный, проявляющийся быстрым отёком паренхимы лёгких без выхода транссудата в просвет альвеол (проявляется одышкой и кашлем без мокроты). К основным звеньям патогенеза интерстициального отёка лёгких относят: – повышение давления в просвете лёгочных капилляров,

–увеличение лимфообразования и объёма внесосудистой жидкости, – возрастание сопротивления мелких бронхов, – уменьшение растяжимости лёгочной ткани. При прогрессировании, например при сердечной астме, формируется альвеолярный отёк;

1228

– альвеолярный отек легких, характеризующийся накоплением транссудата в просвете альвеол. Длительное увеличение внутрисосудистого давления приводит к нарушению целостности альвеоло-капиллярной мембраны и выходу в полость альвеол жидкости, макромолекул и эритроцитов. У больных появляется кашель с отделением пенистой мокроты, удушье, в лёгких выслушиваются вначале сухие, а затем влажные хрипы. В последующем развивается гипоксия, ацидоз и гиперкапния, приводящие к остановке дыхания.

Указанные выше две разновидности отека легких рассматривают как две стадии одного процесса.

При остром отёке лёгких необходимы экстренные мероприятия, поскольку смертность при нем составляет 15–20%.

Кардиогенный шок развивается в результате острого снижения сердечного выброса. Как правило, он возникает при обширном инфаркте миокарда на фоне множественного поражения венечных артерий. Подробно патофизиология кардиогенного шока описана в статье «Шок кардиогенный» приложения «Справочник терминов».

ХРОНИЧЕСКАЯ СЕРДЕЧНАЯ СИСТОЛИЧЕСКАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

Хроническая систолическая сердечная недостаточность (ХССН): синдром, осложняющий течение ряда заболеваний. Характеризуется наличием одышки вначале при физической нагрузке, а затем и в покое; быстрой утомляемостью; периферическими отёками и объективными признаками нарушения функций сердца в покое (например, аускультативными или эхокардиографическими).

ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ ХССН

Основные причины, приводящие к развитию хронической систолической сердечной недостаточности, приведены в табл. 23-2.

Таблица 23–2. Основные причины хронической сердечной систолической недостаточности.

ПРИЧИНЫ ХССН С НИЗКИМ СЕРДЕЧНЫМ ВЫБРОСОМ

•Поражение миокарда при:

–ИБС (постинфарктный кардиосклероз, хроническая миокардиальная ишемия),

–кардиомиопатиях,

–токсических воздействиях на сердце (например, алкоголя,

доксорубицина),

–инфильтративных заболеваниях (саркоидозе, амилоидозе),

–эндокринных формах патологии,

–нарушениях питания (например, дефицит витамина В1).

•Перегрузка миокарда при:

1229

–артериальных гипертензиях,

–пороках сердца.

•Аритмии:

–наджелудочковые и желудочковые тахикардии,

–фибрилляция предсердий.

ПРИЧИНЫ ХССН С ОТНОСИТЕЛЬНО ВЫСОКИМ СЕРДЕЧНЫМ ВЫБРОСОМ

•Анемии,

•Тиреотоксикоз,

•Артериовенозное шунтирование.

Под влиянием указанных причин нарушается насосная функция сердца. Это приводит к уменьшению сердечного выброса. В результате развивается гипоперфузия органов и тканей.

Наибольшее значение имеют:

–уменьшение кровоснабжения сердца, ведущее к активации симпатикоадреналовой системы и учащению ритма сердца;

–снижение перфузии почек, обусловливающее стимуляцию гипертензивной ренин-ангиотен-альдостероновой системы;

–снижение перфузии периферических мышц (и как следствие развитие гипоксии), обеспечивающее накопление в них недоокисленных продуктов метаболизма. Основные звенья патогенеза хронической систолической сердечной недостаточности приведены на рисунке 23-28.

1230