3 курс / Патологическая анатомия / Атаман_А_В_Патологическая

вание Са-каналов сарколеммы -* увеличение поступления Са2+ в сар­ коплазму во время потенциалов действия -* увеличение концентрации Са2+ в саркоплазме -» увеличение силы сокращений сердца.

В условиях б л о к а д ы С а - к а н а л о в уменьшается поступление ионов Са в саркоплазму кардиомиоцитов и, следовательно, уменьшает­ ся сила сердечных сокращений.

Блокаду Са-каналов вызывают:

а) эндогенные факторы — дефицит АТФ, дефицит цАМФ, ионы водорода (ацидоз);

б) экзогенные факторы — двувалентные ионы (Ni2+, Со2+, Мп2+), некоторые трехвалентные ионы (La3+), органические соединения, при­ меняющиеся в практической медицине (верапамил, нифедипин и др.).

27.37. Какие факторы влияют на состояние систем удале­ ния ионов кальция из кардиомиоцитов и, как следствие, на силу сердечных сокращений?

К таким факторам относятся:

а) сердечные гликозиды — фармакологические препараты расти­ тельного происхождения, повышающие силу сокращений сердца (пре­ параты дигиталиса, строфантин и др.);

б) эндогенные дшиталисподобные и строфантиноподобные факто­ ры. Открыты недавно. Считают, что сердечные гликозиды, давно ис­ пользуемые в медицине, имитируют действие эндогенных естествен­ ных факторов. Физиологическое значение последних сегодня еще не установлено.

Механизм действия сердечных гликозидов и подобных им эндо­ генных факторов связан с угнетением активности Na-K-АТФ-азы кар­ диомиоцитов. Следствием этого является нарушение работы Na-K-на- сосов сарколеммы, уменьшение градиента концентраций ионов Na+ по обе стороны плазматической мембраны мышечных волокон. Это при­ водит к нарушению Na-Ca-обменного механизма в кардиомиоцитах, в результате чего уменьшается удаление Са2+ из саркоплазмы во внекле­ точную среду и увеличивается внутриклеточная концентрация Са2+. Последнее и обусловливает увеличение силы сердечных сокращений.

27.38. От чего зависит сила сокращений отдельных кардио­ миоцитов?

На силу сокращений мышечных волокон сердца влияют:

1) концентрация ионов Са1* в саркоплазме. Зависимость здесь сле­ дующая: чем выше содержание Са2+ в саркоплазме, тем больше обра­ зуется комплексов Са2+ с тропонином С, тем больше освобождается центров связывания (активных центров) на актиновых миофиламен-

378

тах, тем больше образуется “мостиков” между актином и головками миозина, тем большей будет сила сокращения мышечного волокна. При уменьшении концентрации Са2+ в саркоплазме —наоборот;

2)степень сродства тропонина С к ионам кальция. Ионы водоро­ да и неорганического фосфата, связываясь с тропонином С, делают невозможным взаимодействие этого белка с Са2+, в результате чего си­ ла сокращений кардиомиоцитов уменьшается;

3)состояние сократительных белков — актина и миозина. Боль­ шое значение имеет взаиморасположение актиновых и миозиновых миофиламентов. Оно лежит в основе зависимости, определяемой зако­ ном Франка-Старлинга. При очень сильном растяжении мышечных волокон количество образующихся актомиозиновых “мостиков” умень­ шается — указанный закон не “срабатывает”, сила сокращений сердца

падает; 4) концентрация АТФ, энергия гидролиза которого обеспечивает

скольжение мышечных филаментов относительно друг друга.

27.39. Что лежит в основе расслабления кардиомиоцитов? Какие механизмы обеспечивают удаление ионов кальция из саркоплазмы волокон миокарда? Что может быть причиной нарушений расслабления сердечной мышцы?

Основной процесс, определяющий р а с с л а б л е н и е к а р д и о ­ м и о ц и т о в , — это удаление ионов кальция из саркоплазмы, в ре­ зультате чего концентрация Са2+ в ней уменьшается и становится ни­ же 10"7 моль/л. При этом комплексы Са2+ с тропонином С распадают­ ся, тропомиозин смещается по отношению к актиновым филаментам и закрывает их активные центры — сокращение прекращается.

Существует три механизма у д а л е н и я и о н о в С а 2+ из

са р к о п л а з м ы кардиомиоцитов:

1)Са-насосы плазматической мембраны и саркоплазматического ретикулума. Удаляют Са2+ во внеклеточную среду и цистерны сарко­ плазматического ретикулума. Составной их частью является Са-АТФ- аза, которая для осуществления активного транспорта ионов Са2+ ис­ пользует энергию АТФ;

2)Na-Ca-обменный механизм. Удаляет ионы Са2+ во внеклеточ­ ную среду. Является разновидностью вторичного активного транспор­ та (антипорта). Использует энергию градиента концентраций ионов натрия по обе стороны плазматической мембраны, поэтому зависит от работы Na-K-насоса, создающего этот градиент;

3)Са-аккумулирующая функция митохондрий. Активируется только при значительном повышении содержания ионов Са2+ в сарко­ плазме, что чаще всего бывает в условиях патологии. Удаление Са2+ из

379

саркоплазмы в матрикс митохондрий происходит за счет энергии, ос­ вобождающейся в процессе транспорта электронов по дыхательной це­ пи. Использование этой энергии на активный транспорт ионов Са2+ в митохондрии является альтернативой окислительному фосфорилиро­ ванию.

Основными причинами н а р у ш е н и й р а с с л а б л е н и я к а р ­ д и о м и о ц и т о в являются:

а) дефицит АТФ. При этом нарушается энергообеспечение Са- и Na-K-насосов, а также не происходит расщепление образовавшихся в процессе сокращения актомиозиновых “мостиков”;

б) нарушение работы Са-транспортируюгцих систем. Известны наследственно обусловленные дефекты белков Са-насосов, приводя­ щие к развитию кардиопатии.

Нарушения расслабления кардиомиоцитов проявляются развити­ ем мышечных контрактур.

27.40. Каково значение АТФ в обеспечении функций клеток миокарда? Чем могут быть обусловлены нарушения энерге­ тического обмена в сердечной мышце?

Энергия гидролиза АТФ в функционирующих кардиомиоцитах обеспечивает:

1) механическую работу сокращений миофибрилл (скольжение миофиламентов относительно друг друга);

Са-насосов саркоплазматического ретикулума).

Расстройства энергообеспечения кардиомиоцитов могут быть свя­ заны с нарушениями:

а) ресинтеза АТФ (гипоксия, голодание, дефицит витаминов, уменьшение активности ферментов энергетического обмена);

б) транспорта АТФ из митохондрий к местам его использования (нарушения креатинкиназной транспортной системы);

в) утилизации АТФ (уменьшение АТФ-азной активности струк­ тур кардиомиоцитов).

27.41. Дайте сравнительную характеристику гипо- и гипер­ кальциевого вариантов недостаточности сердца.

Современный уровень знаний о молекулярных механизмах сокра­ тительной функции сердца позволяет выделить два принципиально разных патогенетических варианта недостаточности сердца: гипокальциевый и гиперкальциевый, для которых характерно соответственно

380

уменьшение и увеличение концентрации ионов Са2+ в саркоплазме кардиомиоцитов.

Гипокальциевый вариант развивается в результате нарушений возбуждения и электромеханического сопряжения в волокнах мио­ карда. Это бывает при аритмиях (брадикардии разного происхож­ дения, блокады), кратковременной ишемии миокарда (нарушается фосфорилирование Са-каналов в результате дефицита АТФ), аци­ дозе (блокада Са-каналов ионами водорода), гипокальциемии. Про­ является уменьшением силы сердечных сокращений. Основной принцип лечения — повышение содержания ионов Са2+ в саркоплаз­ ме кардиомиоцитов во время систолы сердца. Для этого используют: а) сердечные гликозиды; б) катехоламины и р-адреномиметики; в) парные электрические стимулы.

Гиперкальциевый вариант развивается в результате усиленного поступления ионов Са2+ в саркоплазму кардиомиоцитов из внеклеточ­ ной среды (все виды повреждения сарколеммы, при которых повыша­ ется ее проницаемость) или вследствие нарушений удаления Са2+ из саркоплазмы (дефицит АТФ, нарушения функции Са-транспортиру- ющих систем). Проявляется развитием контрактуры (пересокращения) миофибрилл, в результате чего становится невозможным расслабление мышечных волокон, а следовательно, и последующее их сокращение. Основной принцип лечения — уменьшение содержания ионов Са2+ в саркоплазме кардиомиоцитов. Для этого используют: а) р-адренобло- каторы; б) блокаторы Са-каналов.

27.42. Когда развивается внемиокардиальная недостаточ­ ность сердца? Какие компенсаторные механизмы включа­ ются при этом?

В н е м и о к а р д и а л ь н а я н е д о с т а т о ч н о с т ь развивается в тех случаях, когда к сердцу притекает мало крови по венам или когда оно не в состоянии принять всю притекающую кровь. Первое наблю­ дается при гиповолемии (кровопотеря) или резком расширении сосудов (коллапс), второе — при накоплении жидкости в полости перикарда,

что вызывает затруднение расширения полостей во время диастолы. Накопление жидкости в полости перикарда может происходить

быстро и медленно. Быстрое накопление происходит вследствие кро­ воизлияния при ранении или разрыве сердца, при быстроразвивающемся перикардите. Из-за плохой растяжимости перикарда в полости повышается давление, препятствующее диастолическому расширению сердца, возникает острая тампонада сердца. В эксперименте этот про­ цесс моделируется введением жидкости в полость перикарда (А.Фохт), что позволяет подробно изучить патологические и компенсаторные

381

механизмы, которые при этом возникают. Прежде всего, уменьшается кровенаполнение полостей серд­ ца, снижаются ударный объем и артериальное дав­ ление. Между этими показателями и внутриперикардиальным давлением имеется четкая обратная зависимость: чем больше внутриперикардиальное давление, тем ниже артериальное. Венозное давле­ ние при этом повышается.

Включение компенсаторных механизмов при перикардите происходит рефлекторно с участием сигналов, поступающих из трех рецепторных полей:

1) отверстий полых и легочных вен — давлением на путях притока; 2) аорты и сонных си­

нусов (синокаротидные зоны) — снижением давления на путях оттока и последующим уменьшением депрессорного эффекта; 3) перикарда, раздражаемого повышенным внутриперикардиальным давлением. При перерезке блуждающих и депрессорных нервов, а также при выключе­ нии рецепторных полей с помощью новокаина приспособительные ме­ ханизмы не включаются и нарушения кровообращения протекают на­ много тяжелее. При тампонаде сердца мобилизация мощных механиз­ мов компенсации, которые ведут к усилению сокращений сердца (гомео- и гетерометрические механизмы, инотропный эффект катехола­ минов), малоэффективна или невозможна. Поэтому работает только сравнительно маломощный и энергетически расточительный механизм компенсации и поддержания артериального давления — учащение со­ кращений сердца, к которому затем подключается сужение перифери­ ческих сосудов. Этим и объясняется тяжелое клиническое течение острой тампонады сердца.

При более медленном накоплении жидкости в перикарде работа компенсаторных механизмов оказывается более эффективной; повы­ шение внутриперикардиального давления в течение некоторого време­ ни может компенсироваться. Медленное накопление жидкости, кото­ рое наблюдается при хроническом экссудативном перикардите и гид­ роперикарде, сопровождается постепенным растяжением перикарда и увеличением объема околосердечной сумки. Вследствие этого внутри­ перикардиальное давление изменяется сравнительно мало, а наруше­ ние кровообращения не возникает длительное время.

27.43. Какие изменения показателей кардио- и гемодинамики характерны для недостаточности сердца?

При декомпенсации сердца показатели кардиодинамики изменяют­ ся следующим образом:

382

1)уменьшается сердечный выброс (ударный объем);

2)увеличивается конечносистолический объем\

3)увеличивается конечнодиастолтеский объем;

4)увеличивается конечнодиастолическое давление, в результате чего развивается миогенная дилатация сердца (расширение его по­ лостей);

5)уменьшение сердечных индексов, т.е. показателей, характери­ зующих сократительную активность сердца. Среди них большое зна­

чение имеет снижение dP/dtinax — максимальной скорости прироста давления во время периода изоволемического сокращения;

6) увеличение частоты сердечных сокращений (тахикардия). Раз­ вивается рефлекторно в результате возбуждения рецепторов устья пе­ реполненных кровью полых вен (рефлекс Бейнбриджа). Имеет также значение непосредственное возбуждение клеток синусно-предсердного узла в результате повышения давления крови в полости правого пред­ сердия.

Расстройства гемодинамики характеризуются следующими изме­ нениями:

1)уменьшается минутный объем крови;

2)если недостаточность сердца развивается по левожелудочково­ му типу, то:

а) уменьшается артериальное давление в большом круге кровооб­ ращения;

б) увеличивается общее периферическое сопротивление (реакция, направленная на уменьшение падения артериального давления);

в) увеличивается давление крови в малом круге кровообращения — гипертензия малого круга, приводящая к застою крови в легких;

3) если недостаточность сердца развивается по правожелудочко­ вому типу, то:

а) уменьшается артериальное давление в малом круге кровообра­ щения;

б) увеличивается сопротивление сосудов малого круга; в) увеличивается центральное венозное давление — застой крови в

большом круге кровообращения; 4) увеличивается объем циркулирующей крови — развивается ги-

перволемия. Она является результатом задержки воды в организме и полицитемии.

27.44. Какими клиническими синдромами и признаками прояв­ ляется недостаточность сердца?

1.Циркуляторная гипоксия (см. разд. 19).

2.Одышка. В ее развитии имеют значение:

383

а) влияние избытка ионов водорода на хеморецепторы сосудов и непосредственно на дыхательный центр;

б) отек интерстициальной ткани легких и связанное с этим воз­ буждение J -рецепторов.

3.Цианоз. Обусловлен увеличением концентрации восстановлен­ ного гемоглобина в результате более полного извлечения кислорода тканями.

4.Отеки. При правожелудочковой недостаточности развиваются отеки нижней половины тела; при левожелудочковой — интерстици­ альный отек легких (синдром сердечной астмы) или альвеолярный отек (синдром отека легких).

5.Кардиальный цирроз печени. Характерен для правожелудочко­ вой недостаточности сердца. Проявляется нарушениями функции пе­ чени и синдромом портальной гипертензии (см. разд. 31).

6.Нарушения кислот но-основного состояния. Возможны следую­

щие их варианты:

а) негазовый ацидоз — в крови накапливаются кислые продукты обмена веществ, в частности, молочная кислота. Является отражением гипоксии;

б) газовый ацидоз — может быть проявлением альвеолярного оте­ ка легких. В результате развивающейся недостаточности внешнего ды­ хания возникает гиперкапния;

в) негазовый алкалоз — может быть результатом вторичного гипе­ ральдостеронизма и обусловленной им гипокалиемии;

г) газовый алкалоз — может быть следствием рефлекторной одыш­ ки, которая приводит к гипокапнии.

7. Вторичный гиперальдостеронизм (см. разд. 33). Обусловливает электролитные нарушения в организме — гипернатриемию, гипергидрию, гипокалиемию.

8. Полицитемическая гиперволемия (см. разд. 26.1).

27.45. Какими особенностями характеризуется венечное кровообращение в сердце?

1. Высокий уровень экстракции кислорода в капиллярах сердца. В

сердце экстрагируется 70-75% 0 2, поступающего с артериальной кро­ вью, в то время как в тканях головного мозга — 25%, в скелетных мышцах и печени — около 20%, в почках — 10%. Высокий уровень из­ влечения 0 2 в сердце объясняется значительной длиной его капилля­ ров и большим в связи с этим временем контакта крови со стенкой капилляров.

При увеличении потребности сердца в кислороде она не может быть удовлетворена увеличением экстракции 0 2 (как в скелетных

384

мышцах), поскольку последняя и так является максимально возмож­ ной в состоянии покоя. Поэтому для обеспечения возросших энерге­ тических потребностей сердца остается только один путь — увеличе­ ние венечного кровотока.

2. Высокий базальный тонус венечных сосудов. Он дает возмож­ ность в состоянии покоя обеспечивать венечный кровоток на уровне 250-300 мл/мин, что составляет около 5% минутного объема крови.

Высокий базальный тонус венечных сосудов обусловливает высо­ кий резерв коронарного кровообращения. Так, при уменьшении ба­ зального тонуса сосудов сердца интенсивность венечного кровотока может возрастать в 7-10 раз.

3. Фазный характер венечного кровотока, связанный с периодами сердечного цикла. Во время систолы происходит сдавление интраму­ ральных сосудов — кровоток минимальный и составляет около 15% общего венечного кровотока. Во время диастолы сдавление сосудов прекращается и кровоток становится максимальным (около 85% об­ щей величины).

Фазность венечного кровотока наиболее выражена в субэндокардиальной зоне миокарда (наибольшее сдавление сосудов) и наименее выражена — в субэпикардиальной зоне.

4. Подчиненность венечного кровообращения метаболическим по­ требностям сердца и относительная независимость его от нервных регуляторных влияний. В условиях патологии эта подчиненность часто нарушается и возрастает чувствительность венечных сосудов к нерв­ ным импульсам.

5.Исключительно высокая чувствительность венечных сосудов к уменьшению напряжения кислорода в крови. Уменьшение рОа артери­ альной крови всего лишь на 5% существенно увеличивает интенсив­ ность венечного кровотока.

6.Недостаточное развитие коллатеральных сосудов. При неблаго­ приятных условиях коллатерали в сердце не могут компенсировать нарушения венечного кровотока, поэтому коллатеральное кровообра­ щение здесь является функционально неполноценным.

27.46.Как осуществляется регуляция венечного кровообра­ щения?

В регуляции венечного кровообращения различают миогенную ауторегуляцию, метаболическую и нервную регуляцию.

1.Миогенная ауторегуляция. Ее основу составляет закон Бейлиса

всоответствии с которым при растяжении гладких мышц кровеносных сосудов увеличивается сила их сокращения.

Миогенная ауторегуляция обеспечивает постоянство венечного

385

кровотока и относительную независимость его от изменений артери­ ального давления. Так, при увеличении давления крови в аорте увели­ чивается растяжение гладкомышечных клеток венечных артерий, что ведет к их сокращению, повышению тонуса артерий и сохранению по­ стоянства кровотока. При уменьшении артериального давления венеч­ ный кровоток поддерживается постоянным благодаря расслаблению гладких мышц и расширению артерий.

В настоящее время показано, что при растяжении гладкомышеч­ ных клеток сосудов увеличивается проницаемость их плазматической мембраны к ионам кальция. Последние проникают в клетки и вызы­ вают их сокращение.

2. Метаболическая регуляция. Подчиняет венечное кровообраще­ ние метаболическим потребностям сердца. Осуществляется с помощью целого ряда ионов и метаболитов, среди которых ионы водорода, ка­ лия, молочная кислота, простагландины. Однако наибольшее значение имеют два фактора: уменьшение напряжения 0 2 в артериальной крови и аденозин. Последний образуется в результате гидролиза адениновых нуклеотидов при гипоксии и при усиленной работе сердца. Являясь естественным блокатором Са-каналов, аденозин уменьшает поступле­ ние ионов Са2+ в цитоплазму гладкомышечных клеток венечных сосу­ дов, вследствие чего уменьшается степень их сокращения и падает ба­ зальный тонус — венечные сосуды расширяются, коронарный крово­ ток возрастает (рис. 129).

Артериола

/

а

Кардиомиоцит

X - У

< 7 АТФ—►АДФ-чАМФ—fАденозин

Рис.129. Один из механизмов метаболической регуляции венечного кровообращения

3. Нервная регуляция. Нейрогенный тонус венечных сосудов незначительный, о чем свидетельствует почти полное отсутствие изменений венечного кровотока после полной денервации сосудов сердца. Намного большее значение имеет опосредованное влияние

386

нервной системы на коронарный кровоток. Оно осуществляется через изменения работы сердца и интенсивности обмена веществ в нем.

В эксперименте показана возможность и непосредственного влия­ ния нервов на тонус венечных сосудов. Так, при раздражении пара­ симпатических нервов и введении ацетилхолина происходит незначи­ тельное расширение коронарных артерий. Медиаторы симпатической нервной системы (катехоламины) при действии на ос-адренорецепторы вызывают сужение сосудов, на p-адренорецепторы — их расширение. Поскольку в норме в венечных сосудах преобладают р-адренорецепто- ры, то общий эффект симпатических влияний — незначительное рас­ ширение сосудов сердца.

27.47. Что такое недостаточность венечного кровообраще­ ния? Чем различаются относительная и абсолютная коро­ нарная недостаточность?

Н е д о с т а т о ч н о с т ь в е н е ч н о г о к р о в о о б р а щ е н и я — это патологическое состояние, которое характеризуется неспособно­ стью венечных сосудов обеспечивать кровоснабжение сердца в соот­ ветствии с его энергетическими потребностями. Другими словами, возникает несоответствие между энергетическими потребностями сердца и доставкой кислорода и питательных веществ венечными со­ судами.

Недостаточность венечного кровообращения может быть относи­ тельной и абсолютной.

Относительная коронарная недостаточность возникает в случае первичного увеличения энергетических потребностей сердца (увели­ чение нагрузки на сердце при физической работе, артериальной гипер­ тензии). При этом интенсивность венечного кровотока может возрас­ тать, но это оказывается недостаточным для удовлетворения возрос­ ших потребностей сердца.

Абсолютная коронарная недостаточность возникает в случае первичного нарушения венечного кровообращения, в результате чего уменьшается доставка кислорода и питательных веществ миокарду как в состоянии покоя, так и при увеличении энергетических потребно­ стей сердца.

27.48. Какие патогенетические факторы могут обусловли­ вать развитие абсолютной недостаточности венечного кровообращения?

Интенсивность венечного кровообращения определяется форму­

лой

387