Тема 14: Недостаточность кровообращения

Цель занятия:

Изучить этиологию и патогенез расстройств функции системы кровообращения.

Задачи:

1. Определение величины работы здорового сердца лягушки в условиях дополнительной нагрузки.

2. Определение величины механической работы при его недостаточности в условиях дополнительной нагрузки.

Студент должен знать:

До изучения темы

1. Строение сердечно-сосудистой системы

2. Физиология кровообращения.

3. Регуляция деятельности сердечно-сосудистой системы

4. Иметь представление о группах фарм. препаратов, применяющихся при патогенетическом лечении сердечной недостаточности: кардиотониках, блокаторах АПФ, адреноблокаторах, блокаторах кальциевых каналов

После изучения темы

1. Понятие «недостаточность кровообращения» и различать ее виды: сердечную, сосудистую и смешанную.

2. Основные группы причин недостаточности общего кровообращения.

3. Сердечные и внесердечные приспособительные механизмы при недостаточности сердца.

4. О механизмах формирование порочных кругов при сердечной недостаточности.

5. Механизмы развития декомпенсации сердца при перегрузке миокарда.

6. Патогенез клинических проявлений сердечной недостаточности.

7. Принципы патогенетической терапии недостаточности кровообращения.

Студент должен уметь:

1. Оценивать роль отдельных показателей гемодинамики для характеристики состояния кровообращения

2. Определять работу сердца при регулируемой нагрузке.

3. Воспроизвести в эксперименте сердечную недостаточность

Студент должен владеть методом творческого использования материалов по данной теме для решения задач.

Должен сформировать компетенции и трудовые функции: УК-1 (1.1), ОПК-5 (5.4), ПК-6 (6.1). Трудовые функции: А/02.7

Задания для самостоятельной аудиторной работы по указанной теме

1.Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия.

Патофизиология сократительной функции миокарда. Виды, причины и механизмы развития сердечной недостаточности

Понятие о недостаточности кровообращения

Несмотря на наметившуюся в последние годы тенденцию к снижению показателей смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, они по-прежнему занимают первое место среди причин инвалидизации и смерти современного человека («убийца № 1»). Высокий уровень летальности от болезней сердечно-сосудистой системы в значительной мере определяется широкой распространенностью различных форм патологии сердца и, прежде всего, ишемической болезни (ИБС). В промышленно развитых странах 15 – 20 % взрослого населения (т.е. каждый пятый) страдают ИБС. Последняя, в свою очередь, является причиной внезапной смерти у половины пациентов, умерших от сердечно-сосудистых заболеваний. Около половины людей, страдающих этими болезнями, становятся инвалидами в трудоспособном возрасте. Постоянно увеличивается заболеваемость и смертность от ИБС среди молодого населения (до 35 лет), как в городе, так и в сельских местностях.

К числу основных факторов риска, определяющих высокий уровень заболеваемости и смертности от сердечно-сосудистой патологии, относят частые, повторные стрессорные эпизоды с выраженной эмоционально негативной окраской, хроническую гиподинамию, интоксикацию алкоголем, курение, потребление большого количества чая, кофе и других «бытовых допингов», некачественное питание и переедание с развитием избыточной массы тела и многие другие. Всего на сегодняшний день называют более 50 факторов риска, существенная роль которых в возникновении болезней сердца и сосудов четко установлена. Приведенные факты свидетельствуют о том, что борьба с болезнями сердечно-сосудистой системы является одной из важнейших не только медико-биологических, но и социальных задач человечества.

Несмотря на достаточно совершенные механизмы регуляции, приспособления и компенсации при определенных ситуациях, связанных с повреждением или нарушением функционирования сердца и сосудов, могут возникнуть нарушения кровообращения, которые в конечном итоге проявляются в виде НЕДОСТАТОЧНОСТИ КРОВООБРАЩЕНИЯ – нарушения гемодинамики, при котором органы и ткани организма не обеспечиваются в соответствии с их потребностями кровью – не происходит должной перфузии циркулирующей крови. В этих условиях органы и ткани не получают необходимого:

1) количества кислорода;

2) питательных веществ;

3) регуляторных веществ;

4) достаточного удаления из них конечных продуктов обмена и в частности углекислоты.

Виды и классификация нарушений кровообращения

НЕДОСТАТОЧНОСТЬ КРОВООБРАЩЕНИЯ может быть обусловлена:

– нарушением деятельности сердца – СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ;

– патологическим изменением функции сосудов – СОСУДИСТАЯ НЕДОСТА­ТОЧНОСТЬ;

– наконец, возможно сочетание этих двух механизмов: КОМБИНИРОВАННАЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ.

Любое из этих нарушений может протекать по типу: ОСТРОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ И ХРОНИЧЕСКОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ.

Каждое из этих нарушений может иметь различную степень выраженности:

КОМПЕНСИРОВАННАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ – скрытая форма, при которой нет явных проявлений нарушения кровообращения и функций сердца, сосудов и органов без дополнительной нагрузки.

СУБКОМПЕНСИРОВАННАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ и ДЕКОМПЕНСИРОВАННАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ – явная недостаточность, проявляющаяся даже в покое определенным симптомокомплексом.

Не касаясь физиологии и биохимии миокарда в целом, остановимся на особенностях, имеющих значение для развития патологии.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИОКАРДА.

1) Для метаболизма сердца характерна высокая степень снабжения кислородом. За счет анаэробных (гликолитических) процессов – может быть обеспечено не более 10 – 20 процентов энергетической потребности. При этом кардиомиоциты извлекают из поступающей крови до 75 % приносимого кислорода (мышечные клетки – 20 – 30 %) – из этого следует, что СЕРДЦЕ, КАК НИ КАКОЙ ДРУГОЙ ОРГАН ЗАВИСИТ ОТ СОСТОЯНИЯ СОСУДОВ, ОТ СПОСОБНОСТИ ВЕНЕЧНЫХ АРТЕРИЙ ОБЕСПЕЧИВАТЬ АДЕКВАТНОЕ КРО­ВОСНАБЖЕНИЕ ТКАНЕЙ СЕРДЦА КИСЛОРОДОМ И СОХРАННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА.

2) Для иннервации сердца характерна чрезвычайно высокая насыщенность его массы адренергическими волокнами симпатической нервной системы; по содержанию норадреналина – медиатора симпатической нервной системы с сердцем ни может сравниться ни один другой орган. При этом имеет место существенное преобладание тонуса симпатической над тонусом парасимпа­тической нервной системой. ЭТО СОЗДАЕТ ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ ПОВЫШЕННОЙ УЯЗВИМОСТИ МИОКАРДА ПРИ ИЗМЕНЕНИЯХ И НАРУШЕНИЯХ ВЕГЕТАТИВНОЙ ИН­НЕРВАЦИИ.

3) Ряд функций миокарда находятся в существенной зависимости от сохранности нормального метаболизма электролитов. За счет перераспределения ионов обеспечиваются такие свойства миокарда как: автоматизм, проводимость, сопряжение возбуждения и сокращения, состояние некоторых ферментных систем. В связи с этим: НАРУШЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ЭЛЕКТРОЛИТОВ ЗАЧАСТУЮ СТАНОВИТСЯ ПРИЧИНОЙ РАЗВИТИЯ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ.

4) Вес сердца здорового человека – 300 г. У тренированных спортсменов он может достигать – 500 г. Но здесь надо иметь в виду очень важную деталь – увеличение массы тела происходит не за счет размножения клеток миокарда, а за счет наращивания массы каждой клеточки, увеличения количества ее внутриклеточных структур. При этом надо также иметь в виду, что замещение погибших клеток происходит за счет увеличения массы каждой их сохранившихся, а не за счет их размножения, т.е. клетки миокарда неспособны к регенерации.

НЕДОСТАТОЧНОСТЬ СЕРДЦА развивается в тех случаях, когда возникает несоответствие между нагрузкой, предъявляемой сердцу и его способностью производить работу по перекачке крови.

Виды сердечной недостаточности.

I. По происхождению (патофизиологическая классификация):

1) преимущественно в результате непосредственного повреждения миокарда – «миокардиальная»,

2) преимущественно в результате перегрузки сердца – «перегрузочная»,

3) смешанная.

II. По первичности нарушения сократительной функции миокарда или уменьшения притока венозной крови к сердцу:

1) первичная (кардиогенная) – в результате первичного снижения сократительной функции сердца при близкой к нормальной величине притока венозной крови к нему,

2) вторичная (некардиогенная) – в результате уменьшения венозного притока к сердцу при близкой к нормальной величине сократительной функции миокарда.

III. По преимущественно пораженному отделу сердца:

1) «левожелудочковая «,

2) «правожелудочковая»,

3) «тотальная».

IV. По скорости развития:

1. острая (минуты, часы),

2. подострая (дни);

3) хроническая (недели, месяцы, годы).

Итак, различают три патофизиологических варианта недостаточности сердца:

1. Недостаточность сердца от перегрузки:

1) – от перегрузки давлением – увеличение сопротивления сердечному выбросу, вследствие:

а) стенозов клапанов;

б) повышения давления в малом или большом кругах кровообращения;

2) – от перегрузки объемом – из-за увеличения притока крови к определенным отделам сердца:

а) либо вследствие порока клапанного аппарата;

б) или из-за дефектов перегородок (шунтирование камер сердца).

в) возможно сочетание этих механизмов.

2. Недостаточность сердца при повреждении миокарда:

1) – первичные поражения миокарда патологическим процессом:

а) воспаление (миокардиты);

б) дистрофические процессы (миокардиодистрофии);

в) наследственные дефекты метаболизма (кардиомиопатии).

2) – вторичные нарушения, приведшие, например, к гипоксии тканей:

а) нарушения коронарного кровообращения – атеросклероз;

б) постинфарктный кардиосклероз.

3. Смешанная форма сердечной недостаточности:

– сочетание повреждений миокарда с его перегрузкой:

а) при ревматизме поражается миокард и повреждается клапанный аппарат или возникают дистрофические изменения в миокарде, вызвавшие гибель отдельных волокон, что увеличивает нагрузку на сохранившиеся;

б) при перикардитах имеет место повреждение за счет субэпикардиального миокардита и перегрузка вследствие ограничения подвижности сердца.

Таким образом, снижение сократительной функции сердца является итогом сердечной недостаточности различной этиологии. Этот факт дает основание для заключения: несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза сердечной недостаточности, ее конечные механизмы – на клеточном и молекулярном уровне – едины.

Среди них в качестве главных вы­деляют:

1. нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда;

2. повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов;

3. дисбаланс ионов и жидкости в кардиомиоцитах;

4. расстройство нейрогуморальной регуляции функции сердца.

Нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда

Расстройство энергоснабжения основных процессов, происходящих в клетках миокарда (прежде всего его сокращения и расслабления), развивается вследствие повреждения механизмов ресинтеза АТФ, транспорта его энергии к эффекторным структурам кардиомиоцитов и утилизации ими энергии макроэргических фосфатных соединений.

Снижение ресинтеза АТФ в основном является следствием подавления процесса аэробного окисления углеводов. Это происходит потому, что при действии большинства патогенных факторов в наибольшей мере и, прежде всего, повреждаются митохондрии.

В норме при аэробных условиях основным источником энергии для миокарда являются высшие жирные кислоты (ВЖК). Так, при окислении 1 молекулы пальмитиновой кислоты, содержащей 1б атомов углерода, образуется 130 молекул АТФ.

В результате повреждения миокарда или чрезмерного длительного увеличения нагрузки на него окисление ВЖК в митохондриях нарушается и «выход» АТФ снижается.

Основным источником АТФ при этом становится гликолитический путь расщепления глюкозы, который примерно в 18 раз менее эффективен, чем ее митохондриальное окисление, и не может в достаточной мере компен­сировать дефицит макроэргических фосфатов.

Вместе с тем имеются исследования, показывающие, что сердечная недостаточность может развиваться на фоне нормального или незначительного сниженного уровня АТФ в миокарде. Это обусловлено тем, что собственно АТФ не является переносчиком энергии к местам ее использования. В результате этого на фоне высокого общего содержания АТФ в клетке может развиваться дефицит ее в энергорасходующих эффекторных структурах, прежде всего в миофибриллах и саркоплазматической сети (СПС). Причиной этого является расстройство системы транспорта энергии от мест ее продукции к эффекторным органеллам при помощи креатинфосфата с участием ферментов:

1. АТФ – АДФ-транслоказы (обеспечивающей транспорт энергии АТФ из матрикса митохондрий через ее внутреннюю мембрану);

2. митохондриальной креатинфосфаткиназы, локализующейся на внешней стороне внутренней мембраны митохондрий (обеспечивающей транспорт макроэргической фосфатной связи на креатин с образованием креатинфосфата).

Далее креатинфосфат поступает в цитозоль. Наличие креатинфосфаткиназы в миофибриллах и других эффекторных структурах обеспечивает эффективное использование ими креатинфосфата для поддержания необходимой концентрации АТФ.

Система транспорта энергии в кардиомиоцитах существенно повреждается факторами, определяющими развитие сердечной недостаточности. При действии патогенных агентов, вызывающих сердечную недостаточность, вначале и в большей степени в клетках миокарда понижается концентрация креатинфосфата, а затем и в меньшей мере – АТФ. Кроме того, развитие сердечной недостаточности сопровождается массивной потерей креатинфосфаткиназы миокардиальными клетками, о чем свидетельствует увеличение активности сердечных изоэнзимов этого фермента в сыворотке крови. Учитывая, что основная доля АТФ (около 90 % общего количества) потребляется в реак­циях, обеспечивающих контрактильный процесс (около 70 % используется при сокращении миокарда, 15 % для транспорта ионов кальция в саркоплазматический ретикулум и обмена катионов в митохондриях, 5 % – для активного переноса ионов натрия через сарколемму), повреждение механизма доставки АТФ к эффекторному аппарату клеток миокарда способствует быстрому и существенному снижению его сократимости.

Сердечная недостаточность вследствие расстройства энергообеспечения миокарда может развиваться и в условиях достаточной продукции и транспорта АТФ в кардиомиоцитах. Это может быть следствием повреждения ферментных механизмов утилизации энергии в клетках миокарда главным образом за счет снижения активности АТФаз. Прежде всего это относится к АТФазе миозина, К⁺- Nа⁺-зависимой АТФазе сарколеммы, Мg²⁺-зависимой АТФазе «кальциевой помпы» саркоплазматической системы. В результате энергия АТФ не используется эффекторным аппаратом клеток миокарда.

Таким образом, нарушение обеспечения кардиомиоцитов энергией на этапах ее продукции, транспорта и утилизации может быть, как инициальным моментом снижения сократительной функции сердца, так и существенным фактором нарастания ее депрессии.

Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов

Основными механизмами повреждения мембраны и ферментов клеток миокарда при сердечной недостаточности являются следующие.

1. Избыточная интенсификация свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ) и кардиотоксических эффектов продуктов этого процесса. Главными факторами интенсификации липопероксидных реакций в миокарде являются увеличение содержания в нем прооксидантных факторов (продуктов гидролиза АТФ, катехоламинов, восстановленных форм метаболитов и коферментов, металлов с переменной валентностью, в частности железа миоглобина); снижение активности и (или) содержания факторов антиоксидантной защиты клеток миокарда ферментной и неферментной природы (каталаз, глютатионпероксидаз, супероксиддисмутазы, токоферолов, соединений селена, убихинонов, аскорбиновой кислоты и др.); избыток субстратов СПОЛ (высших жирных кислот, фосфолипидов, аминокислот, белков).

2. Чрезмерная активация гидролитических ферментов клеток миокарда в связи с накоплением в них ионов водорода (способствующих высвобождению и активации гидролаз лизосом); ионов кальция (активирующих свободные и мембранно-связанные липазы, фосфолипазы, протеазы); избытка катехоламинов, высших жирных кислот, продуктов СПОЛ, активирующих фосфолипазы.

3. Детергентное действие на мембраны продуктов СПОЛ и гидролиза липидов, заключающееся во включении указанных агентов в мембраны с нарушением их конформации, «вытеснении» из мембран интегральных и периферических белков (депротеинизация» мембран), липидов («делипидизация»), а также – в образовании сквозных, «простейших», каналов-кластеров проницаемости.

4. Торможение процесса ресинтеза денатурированных липидных и белковых молекул мембран, а также синтеза их заново.

5. Модификация конформации белковых и липопротеидных молекул в связи с «деэнергизацией» (дефосфорилированием) указанных молекул в условиях нарушенного процесса энергообеспечения кардиомиоцитов.

6. Перерастяжение и микроразрывы сарколеммы и мембран органелл клеток миокарда. Причиной этого является увеличение внутриклеточного осмотического и онкотического давления, обусловленного избытком гидрофильных катионов (натрия, кальция), органических соединений (лактата, пирувата, глюкозы, адениннуклеозидов и др.).

В совокупности повреждение мембран и ферментов указанными факторами представляет собой главное, а нередко – инициальное звено патогенеза сердечной недостаточности. Изменение физико-химических свойств и конформации молекул белка (структурных и ферментов), липидов, фосфолипидов и липопротеи­дов обусловливает значительную обратимую, а часто – необратимую модификацию структур и функции мембран и энзимов, в том числе митохондрий, саркоплазматической системы, миофибрилл, сарколеммы и других структур и факторов, обеспечивающих реализацию сократительной функции сердца.

Дисбаланс ионов и жидкости в кардиомиоцитах

Ионный дисбаланс характеризуется нарушением соотношения между отдельными ионами, с одной стороны, в гиалоплазме и клеточных органеллах (митохондриях, саркоплазматической системе, миофибриллах), с другой – в самой гиалоплазме, в третьих – по разные стороны сарколеммы кардиомиоцитов.

Различные факторы, вызывающие сердечную недостаточность, нарушают процессы энергетического обеспечения и повреждают мембраны кардиомиоцитов. Вследствие этого существенно меняется проницаемость последних для ионов, а также активность ферментов катионного транспорта. В итоге нарушаются баланс и концентрация ионов. В наибольшей степени это относится к ионам калия, натрия, кальция, магния, т.е. ионам, в основном определяющим реализацию таких процессов, как возбуждение, электромеханическое сопряжение, сокращение и расслабление миокарда.

Сердечная недостаточность характеризуется снижением активности К⁺- Nа⁺-зависимой АТФазы и как следствие – накоплением в кардиомиоцитах ионов натрия и потерей ими калия. Увеличение внутриклеточной концентрации Nа⁺ обусловливает задержку в миоплазме ионов кальция. Последнее является следствием нарушения функционирования натрий-кальциевого ионообменного механизма, который обеспечивает обмен двух ионов натрия, входящих в клетку на один ион кальция, выходящий из нее. Этот процесс реализуется благодаря наличию общего для Nа⁺ и Са⁺⁺ трансмембранного переносчика. Увеличение внутриклеточного натрия, конкурирующего с кальцием за общий переносчик, препятствуют выходу Са⁺⁺ и тем самым способствует его накоплению в клетке. Кроме того, при основных вариантах сердечной недостаточности увеличение содержания интрацеллюлярного кальция обусловливается еще несколькими факторами: повышенной проницаемостью сарколеммы, которая в норме препятствует внутриклеточному току Са⁺⁺ по градиенту концентрации (содержание Са⁺⁺ в саркоплазме равно 10^-7 моль во время диастолы и 10^-5 моль во время систолы, тогда как в плазме крови она на 3 – 5 порядков выше и составляет 10^-3 – 10^-2 моль); снижением активности кальциевого насоса саркоплазматической сети, аккумулирующей Са⁺⁺; снижением мощности энергозависимых механизмов, ответственных за удаление Са⁺⁺ из саркоплазмы.

Избыточное внутриклеточное накопление кальция имеет несколько важных последствий. Во-первых, это нарушение расслабления миофибрилл, что проявляется повышением конечного диастолического давления или даже остановкой сердца в систоле (необратимая контрактура миокарда). Во-вторых, увеличением захвата Са⁺⁺ митохондриями, что ведет к разобщению окисления и фосфорилирования и в зависимости от его степени к более или менее выраженному падению содержания АТФ и усилению повреждений, обусловленных дефицитом энергии. Одно из существенных среди них – интенсификация гликолиза и накопление ионов водорода. Избыток протонов не только вытесняет Са⁺⁺ из саркоплазматической сети и сарколеммы, но и может конкурировать с ним за пункты связывания с тропонином. Все это обусловливает значительное снижение сократительной функции сердца. В-третьих, активация Са⁺⁺-зависимых протеаз и липаз, которые, усугубляют повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов.

Избыток Са⁺⁺ вызывает и регуляторные изменения, которые в определенной мере препятствуют дальнейшему поступлению ионов в клетки. Один из таких эффектов – снижение адренореактивных свойств сердца. Это обусловлено тем, что ионы кальция ингибируют аденилатциклазу и активируют фосфодиэстеразу. Благодаря этому снижается стимулируемое катехоламинами вхождение кальция в миокардиальные клетки. Второй эффект – кальциевая активация гликолиза, поставляющего АТФ для работы саркоплазматического ретикулума, «откачивающего» кальций из миоплазмы. Оба этих эффекта лишь в некоторой мере противодействуют, но не предотвращают кальциевой альтерации миокарда при сердечной недостаточности.

Накопление в клетках миокарда ионов натрия и кальция, помимо названных выше последствий, обусловливает также гипергидратацию гиалоплазмы и органелл кардиомиоцитов. Последнее, в свою очередь, усугубляет повреждение мембран (в частности, в результате их перерастяжения), а также – процессов энергетического обеспечения клеток (в связи с набуханием митохондрий, разрывом их мембран, пространственным разобщением их ферментов, дополнительным повреждением механизмов транспорта и утилизации энергии АТФ).

Повреждение клеток миокарда причинными факторами сердечной недостаточности сопровождается также нарушением механизмов регуляции их объема. Последнее является результатом повышения проницаемости мембран кардиомиоцитов для ионов и органических гидрофильных молекул, что обусловливает увеличение внутриклеточного осмотического давления; снижения «механической прочности» поврежденных биологических мембран, перерастяжения их и образования в них «микробрешей»; гипергидратации и набухания клеток и органелл с увеличением их объема.

Расстройство нейрогуморальной регуляции функции сердца

Нервные и гуморальные регуляторные воздействия на сердце в существенной мере влияют на процессы, происходящие в клетках миокарда. В норме они обеспечивают реализацию адаптивных реакций, экстренные и долговременные изменения функции сердца в соответствии с потребностями организма.

При сердечной недостаточности наибольшую роль в формировании адаптивных и патогенных реакций играют механизмы нервных (симпатических и парасимпатических) влияний на сердце.

Развитие сердечной недостаточности характеризуется уменьшением концентрации нейромедиатора симпатической нервной системы (норадреналина) в ткани сердца. Это обусловлено главным образом двумя факторами: во-первых, снижением синтеза норадреналина в нейронах симпатической нервной системы (в норме в них образуется около 80 % медиатора, содержащегося в миокарде), во-вторых, нарушением захвата норадреналина нервными окончаниями из синаптической щели.

Одна из наиболее существенных причин подавления биосинтеза нейромедиатора заключается в снижении активности тирозингидроксилазы – фермента, лимитирующего этот процесс. Уменьшение обратного захвата нейромедиатора терминалями аксонов симпатической нервной системы является в основном следствием дефицита АТФ (этот процесс энергозависим), биохимических изменений в сердце (ацидоз, увеличение содержания внеклеточного калия), а также результатом повреждения мембран нервных окончаний симпатических нейронов. Существенно, что сердечная недостаточность сопровождается также уменьшением кардиальных эффектов, вызываемых норадреналином. Это свидетельствует о понижении адренореактивных свойств сердца.

Содержание в миокарде нейромедиатора парасимпатической нервной системы – ацетилхолина, а также холинореактивные свойства сердца на различных этапах развития сердечной недостаточности либо существенно не отличаются от нормы, либо несколько повышены.

Одним из главных следствий снижения эффективности симпатических влияний на миокард при сердечной недостаточности является уменьшение степени управляемости и надежности регуляции сердца. Это проявляется, прежде всего, снижением темпа и величины мобилизации его сократительной функции при различных адаптивных реакциях организма, особенно в чрезвычайных условиях.

Указанные выше нарушения процессов энергетического обеспечения клеток миокарда, повреждение их мембранного аппарата и ферментных систем, дисбаланс ионов и жидкости, расстройство нейроэффекторной регуляции функции сердца обусловливают в конечном итоге значительное снижение силы и скорости его сокращения, а также расслабления.

Механизмы СРОЧНОЙ компенсации при перегрузке и повреждении

1. Недостаточность сердца, обусловленная увеличением сопротивления сердечному выбросу приводит к срабатыванию гомеометрической компенсации.

Гомеометрическая компенсация обеспечивается тремя механизмами:

а) феномен Анрепа – увеличение перфузионного давления в коронарных артериях при наличии препятствия в сосудах большого круга кровообращения (эффект садового шланга);

б) феномен Боудичи – увеличение сократимости миокарда при увеличении ЧСС – механизм: кальциевая потенциация сократимости миокарда;

в) феномен Сарноффа-Митчелла – увеличение сократимости миокарда при блокаде калий-натриевыех АТФаз (увеличение поступления кальция в кардиомиоциты при действии сердечных гликозидов – обменный механизм Берлингера).

2. Недостаточность сердца, обусловленная повышением количества притекающей крови. В этих ситуациях срабатывает гетерометрическая компенсация.

ГЕТЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ компенсация обеспечивается тремя механизмами:

1) механизм Франка-Старлинга. Повышение кровенаполнения полостей камер сердца ведет к увеличению растяжения мышечных волокон, что вызывает и более сильное сокращение сердца во время систолы. Это обусловлено свойством клеток миокарда в определенных пределах повышать силу сокращения в связи с увеличением притока крови. При допустимых перегрузках линейные размеры сердца увеличиваются на 15 – 20 %. Механизм – появление резервных актин-миозиновых мостиков и повышение энергетики сокращения;

2) тоногенная дилатация полостей сердца. Расширение полостей сердца, сопровождаемое увеличением ударного объема, носит название тоногенной дилатации. При этом растягиваются эластические волокна мышечных и стромальных элементов миокарда и при последующем изгнании крови из желудочков, происходит увеличение силы выброса за счет эластической тяги миокарда;

3) сокращение плеча доставки энергии к кардиомиоцитам (феномен Фролова). Этот механизм предполагает уменьшение расстояния от митохондрий до сократительных элементов вследствие растяжения мышцы. При этом уменьшается плечо доставки энергии к кардиомиоцитам, т.е. повышение энергетики сокращения.

Механизмы ДОЛГОВРЕМЕННОЙ компенсации при перегрузке и повреждении

Повышение функциональной нагрузки на сердце в течение длительного периода времени приводит в конечном итоге к его ГИПЕРТРОФИИ – один из механизмов адаптации миокарда к повышенным нагрузкам. При этом: начинающиеся на молекулярном уровне изменения: активация генетического аппарата клетки, увеличение скорости синтеза ДНК и белков, продолжаются на субклеточном уровне – повышение числа и активности рибосом, что в конечном итоге реализуется в быстром увеличении объема мышечного волокна. Подобный приспособительный механизм позволяет уменьшить нагрузку на единицу массы мышечного волокна.

Вместе с тем, гипертрофированное мышечное волокно по ряду обменных, функциональных и структурных признаков существенно отличается от волокна, работающего в условиях адекватных нагрузок. Эти особенности позволяют ему преодолевать мышечную нагрузку, но с другой стороны, создают предпосылки для возникновения патологических изменений:

1) увеличение объема клетки приводит к уменьшению клеточной поверхности по отношению к массе клетки – а это означает, что у клетки на единицу объема уменьшается площадь мембраны, через которую идет снабжение питательными веществами, происходит обмен газов и вывод шлаков, т.е. возникают условия для ухудшения транспортным обеспечением клетки, в особенности ее центральных отделов;

2) в процессе гипертрофии клетки рост массы опережает скорость нарастания сети тубулярной системы и эндоплазматического ретикулума, которые играют важную роль в метаболизме электролитов, а соответственно в механизмах сопряжения возбуждения и сокращения. Это явление создает предпосылки для нарушения процессов сокращения и расслабления кардиомиоцитов;

3) изменение соотношения массы цитоплазмы и ядра в пользу цитоплазмы, создает условия для нарушения в дальнейшем синтеза белков и ухудшения пластического обеспечения клетки;

4) на первых этапах гипертрофии увеличение клетки сопровождается пропорциональным ростом числа митохондрий, однако в дальнейшем эта пропорциональность утрачивается, митохондрии начинают работать с определенной нагрузкой, что в последующем может привести к ухудшению энергетического обеспечения клетки;

5) увеличение массы мышечных клеток не сопровождается адекватным увеличением капиллярной сети и ростом нервных окончаний. И то и другое создают предпосылки для ухудшения сосудистого обеспечения и нервной регуляции.

Все выше перечисленные механизмы позволяют сердцу длительное время выполнять более высокий объем работы, сохраняя при этом нормальный метаболизм, однако выше перечисленные предпосылки с другой стороны объясняют СНИЖЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО РЕЗЕРВА МИОКАРДА, это означает, что гипертрофированное сердце более уязвимо при самых разных неблагоприятных условиях.

Стадии и механизмы развития компенсаторной гиперфункции и гипертрофии миокарда

Для характеристики динамики изменений структуры и функции миокарда при компенсаторной гиперфункции сердца по предложению Меерсона выделяются три стадии:

1. Аварийная стадия: повышение нагрузки в начальном этапе этой стадии мобилизует все энергетические возможности и механизмы миокардиоцитов. Затем начинается процесс интенсификации биосинтеза белка, наращивание массы молекулярных и субклеточных структур, увеличивается количество митохондрий. Гипертрофированное сердце приспосабливается к новым условиям существования и начинает функционировать адекватно запросам организма.

2. СТАДИЯ ЗАВЕРШИВШЕЙСЯ ГИПЕРТРОФИИ И ОТНОСИТЕЛЬНО УСТОЙЧИВОЙ ГИПЕРФУНКЦИИ. В этой стадии завершен процесс адаптации к новым условиям существования. Все обменные процессы и физиологические функции сбалансированы: потребление кислорода, образование макроэргических фосфатов не отличаются от нормы, а гемодинамические нарушения устранены и все органы в достаточной степени кровоснабжаются. Гипертрофическое сердце приспосабливается к новым условиям нагрузки и в течение длительного времени компенсирует их.

3. СТАДИЯ ПОСТЕПЕННОГО ИСТОЩЕНИЯ И ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО КАРДИОСКЛЕРОЗА. Исподволь постепенно начинают нарастать глубокие обменные и структурные изменения в энергопродуцирующих и сократительных элементах миокарда. Кардиодистрофия приводит к гибели мышечных элементов и замещению их соединительной тканью, нарушению проводящей системы и других регуляторных механизмов.

Системные проявления сердечной недостаточности. Правожелудочковая и левожелудочковая недостаточность сердца

Истощение компенсаторных резервов приводит к развитию ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ, которая в дальнейшем может сформироваться в недостаточность кровообращения.

Говоря о последствиях сердечной недостаточности необходимо подчеркнуть, что при преимущественном нарушении функции одного из отделов сердца могут формироваться различные клинические варианты:

– недостаточность по левожелудочковому типу;

– недостаточность по правожелудочковому типу.

Мы с вами не будем уточнять дифференциально-диагностические признаки нарушения функции левого желудочка или правого. Вместе с тем Вам необходимо представлять в общих чертах клиническую картину формирующейся сердечной недостаточности:

ТАХИКАРДИЯ – в начальных стадиях она возникает только при физической нагрузке, приходя в норму (к исходному уровню) не раньше, чем через 10 минут. В дальнейшем она наблюдается и в покое. Надо отметить, что этот симптом носит компенсаторный характер и направлен на поддержание на должном уровне минутного объема сердца. С течением времени эта реакция становится несостоятельной и приводит к еще большему переутомлению миокарда;

ЦИАНОЗ – кожи и слизистых, кончиков пальцев рук и ног, мочек ушей. Возникновение обусловлено недостаточной насыщенностью крови кислородом и повышенным содержанием восстановительной формы гемоглобина;

ОДЫШКА – ранний и частый симптом, проявляющийся в учащении дыхания и вовлечения в дыхательные движения дополнительной мускулатуры. В начальной стадии одышка связана с физической нагрузкой, в дальнейшем она имеет место и в покое. Возникновение одышки связывается с рядом механизмов, но ведущим является накопление углекислоты, повышение со­держания лактата (молочной кислоты).

ОТЕКИ – один из наиболее ранних и характерных признаков сердечной недостаточности. На ранних этапах возможно формирование скрытых отеков. При этом задержка в организме до 5 литров воды может не сопровождаться видимыми проявлениями. На начальных этапах отеки появляются на ногах, затем на пояснице, потом могут распространяться и захватывать всю подкожную клетчатку. Отеки имеют дифференциально-диагностическое значение, т.к. при различных типах сердечной недостаточности (лево- или правожелудочковый тип) они могут отличаться по локализации, характеру, устойчивости и т.д.

Нарушение работы сердца неразрывно связано с развитием патологических изменений в других органах: увеличением печени, нарушением функции желудочно-кишечного тракта, изменением работы почек, развитием застоя в легких и т.д.

Существующие в настоящее время инвазивные (катетеризация полостей сердца и магистральных сосудов, рентгено-контрастные исследования и т.д.) и неинвазивные методы исследования позволяют с определенной степенью точности ставить диагноз и указывать конкретные виды поражения миокарда.

Принципы нормализации функции сердца при его недостаточности

Врачебные мероприятия при сердечной недостаточности направлены, с одной стороны, на прекращение (снижение степени) патогенного действия причинного фактора (этиотропная терапия), с другой – на разрыв звеньев ее развития (патогенетическая терапия), с третьей – на потенцирование адаптивных процессов (патогенетическая терапия). При своев­ременном начале лечения и его рациональном проведении возможна норма­лизация сердечной деятельности и системной гемодинамики.

В таблице 3 приведены некоторые принципы, пути и примеры фармакологических препаратов, применяемых с целью патогенетической терапии сердечной недостаточности.

Таблица 3