2 Семестр / 6. Недостаточность кровообращения +

Механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца перечислены на рис. 23.26.

В основе декомпенсации длительно гипертрофированного миокарда лежит нарушение сбалансированности роста различных его структур. Эти сдвиги (наряду с другими, см. рис. 23.26) в конечном счете обусловливают уменьшение силы сердечных сокращений и скорости контрактильного процесса, т.е. развитие сердечной недостаточности.

Клеточно-молекулярные механизмы сердечной недостаточности

Снижение сократительной функции сердца — итог развития сердечной недостаточности самой разной этиологии. Несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза сердечной недостаточности, ее механизмы на клеточном и молекулярном уровне едины. К числу главных механизмов снижения сократительной функции сердца относят следующие (рис. 23.27).

Недостаточность энергетического обеспечения клеток миокарда. Расстройство энергоснабжения основных процессов, 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 5 «Повреждение клетки» (раздел «Общие механизмы повреждения», подраздел «Расстройства энергетического обеспечения клетки», т. 1).

Нарушение обеспечения кардиомиоцитов энергией на этапах ее продукции, транспорта и утилизации может быть как стартовым механизмом снижения сократительной функции сердца, так и существенным фактором нарастания ее депрессии.

Повреждение мембран и ферментов кардиомиоцитов. Общие механизмы повреждения клеточных мембран и ферментов рассмотрены в главе 5 «Повреждение клетки» (см. раздел «Общие механизмы повреждения», подраздел «Повреждение мембран и ферментов», т. 1).

Альтерация мембран и ферментов клеток миокарда — главное, а нередко и

инициальное звено патогенеза сердечной недостаточности.

Изменение физико-химических свойств и конформации молекул белка

(структурных и ферментов), липидов, фосфолипидов и ЛП. Эти изменения сопровождаются значительным обратимым, а часто и необратимым повреждением структуры и функции мембран и ферментов, в том числе митохондрий,

саркоплазматического ретикулума, миофибрилл, плазматической мембраны, которые обеспечивают условия для сократительной и ритмической функций

сердца.

Ионный дисбаланс. Нарушение содержания и соотношения между отдельными ионами внутри и вне клеток рассмотрены в главе 5 «Повреждение клетки» (см. т. 1). Ниже приведены характерные для развития сердечной недостаточности особенности ионного дисбаланса.

Ионный дисбаланс при сердечной недостаточности проявляется нарушением соотношения между отдельными ионами в разных секторах кардиомиоцитов: в органеллах (митохондрии, саркоплазматический ретикулум, миофибриллы), 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 программе кардиомиоцитов. Эти механизмы описаны

вглаве 5 «Повреждение клетки» (см. т. 1).

При сердечной недостаточности происходит активация генов, контролирующих процессы обновления субклеточных структур кардиомиоцитов, а также рост сосудов микроциркуляторного русла и нервных волокон. Так, при ишемическом и стрессорном повреждении сердца подавлена экспрессия мРНК для Са2+-зависимой АТФазы саркоплазматической сети. Это потенцирует ингибирование процессов захвата и выброса Са2+ ретикулумом миоцитов. В условиях ишемии и инфаркта миокарда, хронического эмоциональноболевого стресса подавляется также процесс трансляции генетической информации, что сопровождается нарушением синтеза различных белков в

клетках миокарда.

Расстройства нейрогуморальной регуляции сердца. Общая характеристика нарушений регуляции клеточных функций дана в главе 5 «Повреждение клетки» (см. т. 1). Ниже рассмотрены важные для развития сердечной недостаточности изменения

симпатической и парасимпатической регуляции сердца.

Изменение механизмов симпатической регуляции сердечной деятельности заключается в том, что в ткани сердца уменьшается содержание норадреналина —

нейромедиатора симпатической нервной системы. Причины этого:

снижение синтеза норадреналина в нейронах симпатической нервной системы (в норме в этих нейронах образуется около 80% медиатора, содержащегося в миокарде), так как подавляется активность фермента тирозингидроксилазы и тормозится захват норадреналина нервными окончаниями;

снижение адренореактивных свойств сердца, т.е. выраженности ино-, хроно-, дромо- и батмотропных эффектов норадреналина и адреналина.

Изменение механизмов парасимпатической регуляции сердца. При сердечной недостаточности расстройства парасимпатической регуляции выражены в меньшей мере, чем 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

потенциалзависимых Са2+-каналов).

Последствия нарушенных симпатических и парасимпатических влияний на миокард состоят в меньшей степени управляемости и надежности 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 показаны на рис. 23.28.

Депрессия силы и скорости сокращения, а также расслабления миокарда при сердечной недостаточности проявляется отклонениями от нормы показателей функции сердца, центральной и органотканевой гемодинамики. Такие отклонения перечислены ниже.

Уменьшение ударного и минутного выброса сердца — результат 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 остается выше нормы (например, более 7–8 л/мин). Однако и в этих условиях отмечается

недостаточность кровоснабжения органов и тканей, поскольку сердечный выброс остается ниже требующейся величины. Подобные состояния известны как

сердечная недостаточность с высоким выбросом крови.

Увеличение остаточного систолического объема крови в полостях желудочков сердца — следствие так называемой неполной систолы. Неполное опорожнение желудочков сердца — 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 объема крови и

растяжения миокарда.

Повышение давления крови в тех венозных сосудах и сердечных полостях, откуда кровь поступает в пораженные 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 венах большого круга кровообращения.

Снижение скорости систолического сокращения и диастолического расслабления миокарда. Проявляется, главным образом, более длительным периодом

изометрического напряжения и систолы сердца в целом.

4. Сердечные механизмы компенсации: срочные (гетеро-и гомеометрический механизмы; тахикардия).

Здоровый организм обладает многообразными механизмами, обеспечивающими своевременную разгрузку сосудистого русла от избытка жидкости.

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

Эти механизмы в условиях острой и хронической недостаточности кровообращения имеют много общего, но между ними отмечаются существенные различия.

Как при острой, так и при хронической сердечной недостаточности все эндогенные механизмы компенсации гемодинамических нарушений можно подразделить на:

1.Интракардиальные механизмы (см. ниже):

2.Экстракардиальные механизмы (см. выше):

Разгрузочные рефлексы:

Рефлекс Бейнбриджа.

Рефлекс Парина.

Рефлекс Китаева.

Активация выделительной функции почек.

Депонирование крови в печени и селезенке.

Потоотделение.

Испарение воды со стенок легочных альвеол.

Активация эритропоэза и др.

Такое деление в некоторой степени условно, поскольку реализация как

интракардиальных, так и экстракардиальных механизмов находится под контролем нейрогуморальных регуляторных систем.

Интракардиальные механизмы компенсации функции сердца

Основные механизмы:

Компенсаторная гиперфункция сердца.

Гипертрофия сердца.

Роль в организме:

Являются неотъемлемыми компонентами большинства приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы здорового организма.

В условиях патологии могут стать звеном патогенеза хронической сердечной недостаточности.

Компенсаторная гиперфункция сердца

Функция – выступает как важный фактор компенсации при:

Пороках сердца.

Артериальной гипертензии.

Анемии.

Гипертонии малого круга.

Других заболеваниях.

Особенности:

В отличие от физиологической гиперфункции, она:

Длительная.

Непрерывная.

Может сохраняться многие годы без явных признаков декомпенсации насосной функции сердца.

Типы гиперфункции сердца

1.Гомеометрическая гиперфункция (Гомеометрический механизм компенсации/ механизм скорости и силы Хилла):

Связана с подъемом давления в аорте, т. е. с повышенной нагрузкой сопротивлением.

Приводит к более выраженному возрастанию потребности миокарда в кислороде.

Гипертрофия сердца развивается быстрее.

Основные характеристики:

в 1938 году Хилл описал такое важное свойство сердечной мышцы как обратное соотношение между скоростью мышечного сокращения и нагрузкой.

Чем больше нагрузка, тем медленнее сокращение и больше его сила.

Скорость сокращения сердца замедляется, что позволяет большему количеству головок миозина соединиться с активными центрами актина.

Сила сокращения возрастает при неизменной длине миофибрилл.

Показано, что данный механизм требует увеличенного снабжения АТФ.

По энергетическим тратам он менее выгоден, чем гетерометрический механизм.

Пример:

Условие

Гипертоническая болезнь.

Гипертензия малого круга.

Стенозы клапанных отверстий.

2.Гетерометрическая гиперфункция (Гетерометрический механизм компенсации/ механизм Франка-Старлинга):

Связана с повышением объема циркулирующей крови.

Потребность миокарда в кислороде возрастает менее выраженно.

Гипертрофия сердца развивается медленнее.

Основные характеристики:

Максимальная сила сокращения миокарда наблюдается при диастолическом давлении 10-12 мм рт. ст., т. е. при увеличении диастолического кровенаполнения желудочков.

При этом растяжение миофибрилл миокарда увеличивается на 46% по сравнению с нормой (Л.И. Ольбинская, П.Ф. Литвицкий).

При этом длина миофибрилл увеличивается, а расстояние между ними уменьшается, что позволяет головкам миозина соединиться с большим количеством активных центров актина.

Компенсаторное повышение силы сокращения сердечной мышцы, которое обеспечивает прирост ударного объема

Таким образом, увеличение сократимости происходит без дополнительной активации кальциевого механизма.

Однако если конечное диастолическое давление повышается более чем на 18-22 мм рт.ст., возникает чрезмерное перерастяжение миофибрилл, при котором

компенсаторный механизм Франка-Старлинга перестает действовать,

дальнейшее увеличение конечного диастолического объема или давления вызывает уже не подъем, а снижение ударного объема.

Пример:

Условие

Физическая работа.

Высотная гипоксия.

Все виды клапанной недостаточности Артериовенозные фистулы.

Помимо гиперфункции сердца к срочным компенсаторным механизма регуляции относится тахикардия:

Причина:

Активация симпато-адреналовой системы.

Механизм развития:

Под действием катехоламинов наблюдаются следующие эффекты:

Увеличивается потребление кислорода и концентрация НЭЖК (неэтерифицированных жирных кислот) в крови.

НЭЖК разобщают сопряжение дыхания и фосфорилирования и тормозят гликолиз.

Увеличивается частота генерации импульса в синоатриальном узле, что приводит к увеличению МОК (минутного объема крови).

Увеличивается высота "плато" потенциала действия, при котором, как известно, активируются медленные Na -Ca² каналы.

Повышается концентрация Ca² в саркоплазме и число открытых центров актина.

Сила сокращения возрастает при неизменной длине миофибрилл и нагрузке на сердце.

Последствия:

В сердце быстро развивается дефицит АТФ.

Таким образом, тахикардия как компенсаторный механизм эффективна только непродолжительное время.

5. Долговременный механизм компенсации (гипертрофия

миокарда).

При недостаточности вышеуказанных срочных механизмов компенсации начинает формироваться наиболее мощный и долговременный механизм компенсации – гипертрофия миокарда.

Definition

Гипертрофия миокарда — это увеличение массы сердца за счет увеличения размеров кардиомиоцитов, а, следовательно, восстановление после повреждения или увеличения после нагрузки сократительной способности сердца.

Этиология:

Причины гипертрофии миокарда

Прямое повреждение миокарда.

Увеличение нагрузки на сердце:

Объемом крови.

Сопротивлением крови.

Источники энергии в кардиомиоцитах

Креатинфосфат — важнейший источник АТФ в кардиомиоцитах.

При коронарной недостаточности снижение креатинфосфата более выражено, чем даже АТФ.

Инициальный момент гипертрофии миокарда

Исследования Ф.З. Меерсона и П.Ф. Литвицкого показали, что начальным этапом формирования гипертрофии миокарда является дефицит макроэргов.

возрастает соотношение между АДФ, неорганическим фосфором и АТФ

Примеры адаптации:

1. Адаптация к высотной гипоксии:

При усиленной работе сердца, направленной на преодоление сопротивления току крови в малом круге кровообращения, уже через 7–10 суток:

Масса правого желудочка увеличивается на 40–80 %.

2. Эксперимент с коарктацией аорты у кролика:

Масса сердца увеличивается на 80 % уже через 5 суток.

Стадии компенсаторной гипертрофии сердца:

1. Аварийная стадия

Характеристика:

Увеличение интенсивности функционирования структур миокарда

(компенсаторная гиперфункция еще не гипертрофированного сердца).

Интенсивность функционирования структур — это механическая работа,

приходящаяся на единицу массы миокарда.

Процессы:

Активация энергообразования, синтеза нуклеиновых кислот и белка.

Сначала увеличивается масса энергообразующих структур (митохондрий),

затем – масса функционирующих структур (миофибрилл).

Последствия:

Следствием вышеуказанных изменений является улучшение энергообеспечения кардиомиоцитов, массы их и, как следствие, повышение сократительной способности миокарда.

Увеличение массы миокарда приводит к постепенному возвращению интенсивности функционирования структур к нормальному уровню.

2. Стадия завершившейся гипертрофии