Ado_A_D_Patologicheskaya_fiziologia

Глава 17. Патологическая физиология кровообращения

17.1. Краткие сведения о функции сердечно-сосудистой системы

Деятельность разных отделов сердечно-сосудистой системы (серд­ це, артерии, капилляры и вены) обеспечивает сложный и жизненно важ­ ный процесс — кровообращение. Благодаря этому происходят снабже­ ние кислородом клеток, тканей, органов, доставка питательных веществ, а также удаление продуктов тканевого обмена.

Система кровообращения обеспечивает распространение большо­ го количества нейрогуморальных, вазоактивных соединений, оказываю­ щих влияние на другие органы. Движущей силой кровообращения, преж­ де всего является сердце, которое выполняет главным образом насосную функцию. Интеграция насосной функции четырех камер сердца, представ­ ляющая собой последовательное сокращение предсердий и желудочков, способствует кровенаполнению артерий.

Кровь возвращается по венозной системе к правому предсердию и правому желудочку. Затем неоксигенированная кровь накачивается в ле­ гочную артерию и легкие, и обогащенная кислородом кровь из легких по­ ступает в левое предсердие.

Сила сердечного сокращения, сообщенная волне крови, частично расходуется на растяжение артерий, которые обладают эластичностью, поэтому сокращаются до восстановления своего первоначального состо­ яния, сообщая волне крови давление для дальнейшего продвижения по артериальной системе. Этому движению способствует также и сила, дей­ ствующая по закону передвижения жидкости — из области более высо­ кого давления в зону более низкого. Пропульсивная сила сердца в виде прерывистого тока крови еще заметна в аотериолах, но в капиллярах она исчезает и движение крови становится равномерным. В этой зоне арте­ риальное русло переходит в венозное. В капиллярах осуществляются все процессы обмена между кровью и тканями.

Сокращение камер сердца координируется благодаря наличию в них специализированных клеток, образующих синусовый и предсердно-же- лудочковый узлы, а также проводящую систему (внутрипредсердные пуч­ ки, пучок Гиса, волокна Пуркинье). Наибольшей активностью обладают клетки синусового узла и поэтому в норме он является водителем ритма сердца. Это связано с тем, что клетки водителя ритма отличаются от кле­ ток сократительного миокарда. При регистрации внутриклеточного по-

398

4

тенциала действия в клетках синусового и предсердно-желудочкового узла быстрая фаза (фаза 0) выражена слабо, но фаза 4 (деполяризация клетки) ускорена. Данные отличия обусловлены наличием в этих клетках специализированных натриевых и кальциевых ионных каналов (Na+lf, Са2 + - Т). Возникший в синусовом узле импульс электрической активности распространяется по предсердиям со скоростью 1 м/с, но затем в пред- сердно-желудочковом узле скорость замедляется до 0,05 м/с. Непосред­ ственно от предсердий импульс в норме не может распространиться на миокард желудочков, минуя предсердно-желудочковый узел, так как пред­ сердия и желудочки разделены фиброзным кольцом, не обладающим проводимостью. В пучке Гиса скорость проведения возбуждения дости­ гает 1 м/с, а в волокнах Пуркинье — 4 м/с.

Направление тока крови во время систолы или диастолы предсер­ дий и желудочков обеспечивается клапанным аппаратом (двухстворчатым, трехстворчатым, аортальным клапаном и клапаном легочной артерии).

Сердечный цикл начинается с сокращения предсердий. Систола предсердий происходит в третью фазу диастолы желудочков и обеспечи­ вает дополнительное их наполнение. В конце их диастолы митральный и трикуспидальный клапаны закрываются, затем следует короткий период изоволемического сокращения желудочков. В это время все клапаны зак­ рыты и нарастает внутрижелудочковое давление. Когда давление в желу­ дочках достигает уровня давления в аорте и легочной артерии, открыва­ ются аортальные клапаны, клапаны легочной артерии и кровь из желудочков изгоняется. После завершения сокращения начинается рас­ слабление миокарда желудочков и в тот момент, когда давление в их по­ лостях становится ниже, чем в аорте или легочной артерии, аортальные клапаны и клапаны легочной артерии закрываются. Во время систолы желудочков кровь накапливается в предсердиях. В диастолу желудочков в первой ее фазе (изоволемическое расслабление) активно расслабля­ ется миокард желудочков и давление в них быстро снижается. В тот мо­ мент, когда оно становится ниже, чем в предсердиях, открываются мит­ ральный и трикуспидальный клапаны. В первую фазу диастолы желудочков из предсердий поступает около 70 % всего объема крови, которая напол­ няет их во время всей диастолы. В среднюю фазу диастолы поступление крови замедляется. В третью фазу диастолы желудочков возникает сис­ тола предсердий и начинается новый сердечный цикл.

Анализ взаимоотношения между временем и давлением, между дав­ лением и объемом во время сердечного цикла позволяет оценивать функ­ цию сердца, в частности сердечный выброс, ударный объем. Ударный объем — это количество крови, изгоняемое из желудочков во время сис­ толы. Сердечный выброс является производной величиной, определяе­ мой частотой сердечного ритма и ударным объемом.

Ударный объем зависит от сократимости миокарда, а также от ве­ личины показателя преднагрузки и постнагрузки. Сопротивление, против которого сердце выполняет работу, называют термином «постнагрузка», увеличение которой вызывает снижение ударного объема. Термин «пред-

399

нагрузка» означает объем крови, который находится в желудочках в кон­ це диастолы. В норме миокард желудочков сокращается по принципу: чем больше растяжение (больше объем крови), тем сильнее сокращение (за­ кон Франка—Старлинга).

Таким образом, если сердце — главный двигатель транспорта кис­ лорода к тканям, то функция артерий, капилляров и вен обеспечивает надлежащий уровень артериального давления, необходимого для функ­ ции всего аппарата кровообращения, а также для распределения крови по системам и органам по мере их потребности в кислороде

Атеросклероз — наиболее распространенная причина, вызывающая расстройства функций сердца и основных сосудов, поэтому первый раз­ дел главы анализирует вопросы патогенеза атеросклероза.

17.2.Атеросклероз

Атеросклероз — это прогрессирующее поражение крупных арте­ рий эластического и мышечно-эластического типа, которое возникает в результате воздействия многих факторов и характеризуется накоплени­ ем в определенных участках стенки артерии липидов, пролиферацией гладкомышечных клеток, появлением макрофагов, образованием боль­ шого количества матрикса соединительной ткани. Атеросклеротические изменения проявляются образованием жировых полосок, утолщением интимы, формированием атеросклеротических (фиброзных) бляшек.

Жи р о в ые полоски начинают формироваться в детском возрасте и

вбольшинстве случаев являются предшественниками образующихся в последующем бляшек. Использование методики с моноклональными ан­

тителами позволило доказать, что в полосках содержатся наполненные липидами макрофаги, Т-лимфоциты и небольшое количество гладкомы­ шечных клеток. Желтая окраска полосок обусловлена наличием в них пе­ нистых клеток, в которых содержатся холестерин и его эфиры, транспор­ тируемые из плазмы крови через эндотелиальные клетки с помощью липопротеинов.

Диффузное утолщение интимы характеризуется увеличением количества гладкомышечных клеток, включенных в соединительную ткань В некоторых ее участках содержатся также липиды, макрофаги и Т-лим­ фоциты. До настоящего времени их роль остается неясной. Возможно, что эти участки в последующем преобразуются в бляшки, но не исключа­ ется также вероятность того, что они возникают лишь как ответ на увели­ чение нагрузки на сосудистую стенку.

Атеросклеротические (фиброзные) бляшки неоднородны по сво­ ему составу и могут содержать различное количество липидов (холесте­ рина или эфиров холестерина). Это отличие может быть обусловлено их локализацией и имеющимися факторами риска развития атеросклероза (курение, артериальная гипертензия, гиперхолестеринемия и др.). Напри­ мер» у курильщиков бляшки содержат мало липидов и локализуются пре­ имущественно в наружной бедренной артерии. При наличии

400

:теринемии бляшки богаты липидами и наиболее часто образуются в коюнарных артериях. Фиброзные бляшки содержат большое количество "ладкомышечных клеток, макрофагов, Т-лимфоцитов и соединительную гкань. Обычно они выступают в просвет сосуда и в различной степени ;уживаютего. Верхушка бляшки покрыта коллагеновыми фибриллами, со­ держит гладкомышечные клетки и протеогликаны. Аорта в большей сте1ени поражается в брюшном отделе и местах отхождения крупных арте- )ий, а коронарные артерии — преимущественно на протяжении 6 см от 1хустья. При повышенном артериальном давлении атеросклеротические 5ляшки чаще локализуются в сонных, базилярных и мозговых артериях.

17.2.1. Теории происхождения

Внастоящее время обсуждаются две теории:

I)ответ на повреждение,

!) моноклональная.

В соответствии с последней теорией предполагается, что механизм юзникновения атеросклероза близок по характеру своеобразным неошастическим процессом. Однако пока она не имеет достаточного колиюства научных доказательств. Наиболее широкое признание получила первая гипотеза.

В соответствии с этой теорией предполагается, что многие факто­ ры могут оказывать повреждающее действие на эндотелий. До недавне­ го времени одним из основных факторов считалась гиперхолестеринемия, вчастности модифицированные формы липопротеинов. В последнее вре­ мя широко обсуждается роль некоторых инфекционных агентов (вирусы, хламидии, токсины), но обнаружение в бляшке, например, хламидий еще не свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между ними.

Повреждение эндотелия проявляется нарушением многих его функций:

•снижением барьерной функции;

•уменьшением тромболитических и усилением тромбогенных свойств;

•увеличением продукции вазоконстрикторных факторов и уменьше­ нием синтеза вазодилататоров;

•увеличением содержания факторов роста (простагландины Р9 тка­ невый фактор роста и др.).

Повреждающее действие при гиперлипидемии, по-видимому, ока­ зывают окисленные липопротеиды низкой плотности, а также холестерин.

Кроме того, под их влиянием меняются также поверхностные свой­ ства моноцитов и тромбоцитов, что повышает их адгезивность. После фиксации на эндотелии моноцит мигрирует между эндотелиальными клет­ ками в субэндотелиальный слой и превращается в макрофаг, который с участием специальных рецепторов-«чистильщиков» начинает захватывать липиды. Большое количество липидов, поступающих в субэндотелиаль-

401

Рис 17 1 Этапы образования атеросклеротической бляшки а — повреждение эндотелия и проникновение в субэндотелиальный слой моноцитов и

липопротеидов низкой плотости (ЛПНП), б — образование пенистых клеток из макрофа гов и гладкомышечных клеток в результате включения в них большого количества липи­ дов, преимущественно в виде эфиров холестерина, в — фиксация тромбоцитов в участ­ ке поврежденного эндотелия, г — образование бляшки с формированием фиброзной «покрышки»

ный слой, вызывает образование пенистых клеток Макрофаги продуци­ руют повреждающие вещества (лейкотриены, интерлейкины), которые в свою очередь отрицательно влияют на прилегающие клетки эндотелия Активированные макрофаги продуцируют несколько факторов роста, ко­ торые оказывают митогенное действие на гладкомышечные клетки и вы­ зывают их миграцию в интиму, стимулируют миграцию и пролиферацию фибробластов, а также образование соединительной ткани (рис. 17.1)

При повреждении эндотелия патогенное влияние оказывают также тромбоциты, которые при контакте с эндотелием вызывают ретракцию клеток. После этого тромбоциты начинают взаимодействовать с пенис­ тыми клетками и клетками соединительной ткани. Возможно также, что тромбоциты агрегируют и образуют пристеночный тромб. Выделяемые при активации тромбоцитов факторы роста в свою очередь оказывают

402

Рис. 17.2, Риск летального исхода от ишемической болезни сердца (ИБС) в зависимости от уровня содержания холестерина в сыворотке крови.

митогенное действие и вызывают пролиферацию гладкомышечных кле­ ток. В процессе пролиферации в свою очередь продуцируется фактор роста (РОСР), приводящий к прогрессированию поражения.

Предполагается, что ретракция клеток эндотелия может возникнуть вследствие накопления в них холестерина, липопротеидов низкой плот­ ности. Избыточное их содержание нарушает податливость клеток. Поэто­ му в местах, подвергающихся в наибольшей степени воздействию тока крови (области бифуркации, отхождения сосуда) из-за ригидности воз­ никает сепарация клеток эндотелия, Измененные эндотелиальные клет­ ки начинают также продуцировать факторы роста, под влиянием которых формируются полоски и бляшки.

Кроме гиперлипидемии, на развитие атеросклероза влияют и дру­ гие факторы: артериальная гипертензия, гормональная дисфункция, из­ менения реологии крови, курение, диабет. Их действие опосредуется нарушением барьерной функции эндотелия.

Однако не только повышенное содержание холестерина, липопро­ теидов низкой плотности оказывает важное влияние на развитие атеро­ склероза. Другие виды дислипопротеидемий, вероятно, также играют па­ тогенную роль. В частности, триглицериды, липопротеиды (а), дефицит апопротеина Е и липопротеидов высокой плотности, по данным клини­ ческих и экспериментальных наблюдений, влияют на атерогенез и прогрессирование поражения.

По современным представлениям следует считать, что нет так на­ зываемых нормальных показателей содержания, например, холестерина (рис. 17.2), так как при любом его уровне возможно развитие атероскле­ роза с поражением сосудов разных областей (мозговых и коронарных артерий, а также поражение аорты и периферических артерий).

403

17.2.2. Регресс атеросклероза

Дополнительные и очень важные доказательства значения дислипопротеидемий были получены в исследованиях с длительным примене­ нием гиполипидемических препаратов. Многие препараты, особенно статины, в сочетании с диетой, принимаемые непрерывно в течение нескольких лет, обеспечивали достоверное снижение общей летальнос­ ти за счет уменьшения случаев возникновения инфаркта миокарда, внезапной смерти. Положительные результаты связаны в основном со ста­ билизацией состояния имевшихся бляшек и предупреждением образо­ вания новых. В ряде случаев наблюдается уменьшение их размера, что более вероятно для мягких бляшек, богатых липидами, и которые не всег­ да выявляются во время коронароангиографии, однако такие бляшки склонны к надрывам или разрыву интимы с последующим развитием тромбоза. Образование последнего способствует формированию неста­ бильного состояния, инфаркта миокарда и внезапной смерти.

1 7 . 3 . Н а р у ш е н и е к о р о н а р н о г о к р о в о т о к а

17 . 3 . 1 . Ишемия миокарда

Ишемия миокарда, как проявление ишемической (коронарной) бо­ лезни сердца, является следствием уменьшения его перфузии кровью и недостаточной доставки кислорода, которые сочетаются с нарушением оттока продуктов обмена веществ.

Возникновение ишемии миокарда может быть обусловлено:

•наличием стеноза коронарной артерии;

•изменением тонуса или появлением спазма артерии.

Нередко оба фактора играют роль в развитии эпизодов ишемии, которые могут сопровождаться появлением симптомов, чаще в виде боли, или быть безболевыми.

Сохранение баланса между потребностью и доставкой кислорода обеспечивается с помощью существующих механизмов саморегуляции тонуса артерий, объема коронарного кровотока. Потребность миокарда в кислороде определяют следующие факторы:

кислороде.

Тонус коронарных артерий зависит от интенсивности метаболизма, нейрогуморальных влияний и величины экстраваскулярного сдавления. На величину коронарного кровотока влияет длительность диастолы. Кро­ ме того, доставка кислорода может нарушаться в связи с изменением транспортных свойств крови (например, из-за возникшей анемии или метгемоглобинемии и т.п.).

404

Потребность миокарда почти полностью обеспечивается путем аэробных процессов. Экстракция кислорода из крови максимальная, по­ этому уменьшение его доставки очень быстро изменяет тонус коронар­ ных артерий. При увеличении потребности кровоток начинает возрастать

впределах 1 с и максимум его достигается к 15—20-й секунде, что свя­ зывают с сосудорасширяющим действием аденозина, оксида азота (N0), простагландинов, ионов водорода. В частности, содержание аденозина и его метаболитов (инозина, гипоксантина) нарастает параллельно про­ должительности ишемии и приводит к развитию реактивной гиперемии метаболического происхождения. '

Эн д о т е л и а л ь н ая д и с ф у н к ц и я . Эндотелий также продуцирует вазодилатирующие и вазоконстрикторные субстанции. Вазодилатирующее действие оказывает в основном эндотелий — зависимый фактор, представляющий собой молекулу N0. При атеросклерозе коронарных ар­ терий в ответ на нагрузку, воздействие холода, учащение сердечного рит­ ма или повышение выброса катехоламинов не происходит усиления син­ теза эндотелий-зависимого фактора и расширения коронарного русла, а

впротивоположность этому возможно возникновение вазоконстрикции.

При эндотелиальной дисфункции образующиеся во время агрегации тромбоцитов и тромбообразования вещества, в частности серотонин, способны вызывать сужение просве­ та коронарных артерий. Кроме того, эндотелий продуциру­ ет вазоконстрикторные факторы — эндотелины.

Наиболее мощным действием по сравнению с другими эндотелинами обладает эндотел ин-1, который также оказывает наиболее длитель­ ное действие (от нескольких минут до нескольких часов). В то же время действие эндотелий-зависимого фактора длится лишь несколько секунд. Синтез эндотелина усиливается под влиянием тромбина, ангиотензина II, адреналина и вазопрессина. Концентрация эндотелина в плазме крови увеличена при атеросклерозе, инфаркте миокарда, артериальной гипертензии и застойной сердечной недостаточности. Эндотелии-1 также про­ дуцируется также макрофагами, имеющимися в бляшках, особенно при остром коронарном синдроме, т.е. при надрыве или разрыве бляшек.

Тонус коронарных артерий контролируется адренергической иннер­ вацией, например стимуляция альфа-адренорецепторов может вызвать коронарный спазм и привести к появлению ишемии миокарда, что клини­ чески квалифицируется как вазоспастическая стенокардия (стенокардия Принцметала).

Наличие бляшки в артерии может ограничивать кровоток. Однако выраженность нарушения зависит от степени сужения просвета сосуда и его протяженности, а также от степени растяжимости или ригидности стенки артерии, наличия на ней агрегированных тромбоцитов или тром­ боза.

Отрицательное влияние стеноза на величину кровотока может быть уменьшено компенсаторной дилатацией артериол, расположенных дистальнее сужения, и уменьшением сопротивления току крови, поэтому в

405

1

покое при небольшой или умеренной степени стеноза кровоток не стра­ дает. Однако величина максимального кровотока начинает снижаться при уменьшении просвета сосуда на 30—45 %. Возможность увеличения кро­ вотока при возросшей потребности полностью исчезает при стенозе, су­ живающем просвет на 90 % и более. При этом имеет значение также и геометрическая характеристика стеноза, в частности его эксцентричес­ кое расположение, крутизна подъема бляшки, ее длина.

При атеросклерозе коронарных артерий в наибольшей сте­ пени снижается кровоснабжение субэндокардиальных сло­ ев миокарда за счет перераспределения кровотока в пользу субэпикардиальных слоев.

Снижению кровотока способствует синдром обкрадывания, вызы­ ваемый аденозином, а также повышенное конечно-диастолическое дав­ ление в левом желудочке, что наблюдается при артериальной гипертензии или сердечной недостаточности.

Преходящая ишемия миокарда (болевая или безболевая ее форма) возникает при стенозе основной ветви (или ветвей) коронарной системы кровообращения в пределах 70 % от диаметра просвета сосуда. Только при стенозе основного ствола левой коронарной артерии, достигающего 50 %, возможно появление эпизодов ишемии.

При полной или субтотальной окклюзии коронарной артерии пер­ фузия миокарда может частично обеспечиваться коллатеральными сосу­ дами, которые существуют и в норме, но не функционируют. Их открытие происходит в первые 24 ч от начала ишемии миокарда, а затем в течение 1—6 мес Коллатерали преобразуются в мелкие сосуды диаметром до 1 мм. Ишемия и гипоксия являются пусковым фактором для их трансфор­ мации.

17.3.2. Оглушенный и бездействующий миокард

Кратковременная и выраженная ишемия миокарда приводит к его

дисфункции, которая постепенно в течение нескольких дней восстанав­ ливается после возобновления кровоснабжения. Это состояние имену­ ется как оглушенность миокарда (от англ. myocardial stunninc). Развитию этого состояния могут способствовать физический стресс, спазм коро­ нарных артерий. Оглушенность миокарда возникает как следствие:

•нарушения перфузии миокарда;

•недостаточности образования энергии митохондриями;

•повреждения экстрацеллюлярного коллагенового матрикса;

•уменьшения чувствительности миофиламентов к кальцию и пере­ грузки кальцием;

•нарушения использования энергии миофибриллами;

•накопления свободных радикалов и т.д.

Бездействующий миокард (от англ. myocardial hibernation) — это длительно существующая дисфункция миокарда в результате его хрони­ ческой гипоперфузии, которая также вызывает появление вышеперечис-

406

ленных нарушений. Это состояние обратимо при возобновлении крово­ тока после ангиопластики или аорто-коронарного шунтирования.

Полное прекращение кровотока в коронарных артериях в течение нескольких секунд способствует значительному снижению сократитель­ ных свойств миокарда. Если площадь ишемии миокарда велика, то сни­ жаются функции левого желудочка: уменьшаются ударный объем, сердеч­ ный выброс, фракция выброса и увеличиваются конечно-диастолический Объем и давление в левом желудочке. Левожелудочковая недостаточность развивается в тех случаях, когда поражается 20—25 % массы миокарда. При площади поражения миокарда, достигающей 40 %, возможно разви­ тие кардиогенного шока.

При ишемии миокарда страдает не только систолическая, но также и его диастолическая функция, т.е. нарушается рас­ слабление, что увеличивает сопротивление при наполнении левого желудочка и может вызвать появление застоя крови в легких.

17.3.3. Реперфузия миокарда

Восстановление кровотока после длительной ишемии (в пределах около 20 мин) предупреждает гибель миоцитов. Однако в ряде случаев возможно появление реперфузионной аритмии, в том числе и фатально­ го течения (фибрилляции желудочков), и сохранение состояния оглушен­ ности участка миокарда, подвергшегося воздействию ишемии.

17.3.4. Острый инфаркт миокарда

Инфаркт миокарда — это гибель участка миокарда вследствие пре­ кращения коронарного кровотока, продолжительностью около 20 мин и более.

В абсолютном большинстве случаев причиной инфаркта миокарда

является атеросклероз коронарных артерий, осложненный тромбозом.

В редких случаях инфаркт миокарда вызывается артериитом, травмой сердца и коронарных артерий, заболеваниями, сопровождающимися утолщением интимы артерий, эмболией коронарных артерий, тромбозом.

Медленно прогрессирующее атеросклеротическое сужение артерии вплоть до ее окклюзии может не сопровождаться возникновением инфарк­ та миокарда, что можно объяснить развитием мощной сети коллатералей.

Острый инфаркт миокарда, как правило, возникает в связи с появ­ лением надрыва или разрыва бляшки, которая обычно богата липидами, фиброзными некротическими массами, экстравазатами крови, содержит кальций и имеет фиброзную верхушку. Она также имеет большое количе­ ство Т-лимфоцитов, макрофагов и тучных клеток, которые продуцируют протеиназы, тормозящие образование интерстициального коллагена в

407