2. Этиология сердечной недостаточности

В основе сердечной недостаточности лежит снижение насосной функции сердца, обусловленной нарушением сократимости, работы клапанного аппарата сердца, нарушением сердечного ритма и наполнения его полостей:

- нарушение сократимости миокарда может быть обусловлено некрозом участка миокарда (инфаркт миокарда), постинфарктным кардиосклерозом, коронарокардиосклерозом, миокардитом, дилатационной кардиомиопатией, миокардиодистрофией;

- врожденные и приобретенные пороки сердца, при которых возникает гемодинамическая перегрузка сердца при интактном миокарде (недостаточность митрального и аортального клапанов); происходит переутомление сердечной мышцы;

- нейрогенные и метаболические расстройства, первично нарушающие обмен веществ в сердечной мышце (авитаминозы, гормональные нарушения, злоупотребление алкоголем);

- гемодинамически значимые нарушения сердечного ритма (АВ-блокады, мерцательная аритмия, пароксизмальная желудочковая тахикардия, выраженная желудочковая экстрасистолия);

- уменьшение наполнения желудочков кровью (гипертрофическая кардиомиопатия, гипертоническая болезнь тромбоэмболия легочной артерии, перикардит, напряженный пневмоторакс);

- заболевания перикарда.

Таким образом, этиологическими факторами СН служат, во-первых, факторы, непосредственно поражающие сердце или вызывающие его перегрузку, и, во-вторых, как кардиальная, так и экстракардиальная патология.

3. Патогенез хронической сердечной недостаточности

В основе сердечной недостаточности могут лежать различные этиологические и патогенетические факторы. Одни вызывают непосредственное повреждение миокарда, другие – увеличение нагрузки на сердце.

Согласно современной нейрогуморальной концепции патогенеза сердечной недостаточности, основная роль в ее развитии отводится симпатоадреналовой и ренин-ангиотензин-альдостероновой системам и противостоящей им системе предсердного натрийуретического фактора. Нейрогуморальная система вовлекается в патологический процесс уже на ранних этапах сердечной недостаточности. Ее активация, с одной стороны, способствует компенсации сердечной деятельности в ответ на снижение сердечного выброса, а с другой – стимулирует прогрессирование декомпенсации необратимых изменений в организме. Активация нейрогуморальной системы является важнейшим патогенетическим фактором СН, маркером наличия и тяжести заболевания, мишенью для терапевтических воздействий. При развитии СН происходят существенные сдвиги баланса между вазоконстрикторами, вазодилататорами и факторами роста с преобладанием вазоконстрикторов. Среди них особого внимания заслуживают эндотелины – вазоактивные пептиды, состоящие из 21 аминокислоты.

Известно 3 изоформы эндотелина, однако наиболее выраженными вазоконстриктивными свойствами обладает эндотелин-1. Эндотелин-1 повышает содержание Са²⁺ в гладкомышечных клетках сосудов (вазоконстрикция), оказывает митогенный и пролиферативный эффект, стимулирует секрецию и увеличение активности ряда ключевых гормонов: альдостерона, АДГ, ангиотензина-2. Вазоконстрикторный эффект ЭТ-1 приводит к повышению периферического сосудистого сопротивления, а также сопротивлению сосудов сердца, мозга и почек. Биологические эффекты эндотелинов реализуются через 2 типа эндотелиновых рецепторов: рецепторы типа А обнаруживается преимущественно в гладкомышечных клетках сосудов и вовлечены в передачу вазоконстрикторных и митогенных эффектов ЭТ-1 и рецепторы типа В, локализующиеся в эндотелии и участвующие в вазодилатации благодаря вызываемому ими высвобождению простациклина и оксида азота и высвобождении альдостерона из коры надпочечников.

У больных сердечнососудистыми заболеваниями уровень ЭТ-1 постоянно увеличен и, возможно, нарушены функции эндотелиновых рецепторов. У пациентов с острым коронарным синдромом и инфарктом миокарда уровень ЭТ-1 всегда повышен и возвращается к нормативным значениям через 72 часа. Вместе с тем, при наличии таких осложнений как кардиогенный шок, сердечная недостаточность и дисфункция левого желудочка уровень ЭТ-1 остается повышенным и служит маркером тяжести состояния и предиктором неблагоприятного прогноза в отдаленные сроки и низкой выживаемости больных.

Дисфункция миокарда (снижение насосной функции сердца) вначале бессимптомная. Для предотвращения ее прогрессирования с развертыванием полной клинической картины сердечной недостаточности запускаются различные компенсаторные механизмы, однако со временем мощность их оказывается недостаточной. Более того, со временем они начинают приобретать отрицательное значение, приводя к прогрессированию сердечной недостаточности. Включение компенсаторных механизмов и постепенная трансформация их роли из положительной в отрицательную роль и есть основа патогенеза хронической сердечной недостаточности (ХСН).

Компенсаторные механизмы при ХСН принято делить на кардиальные (сердечные) и экстракардиальные (внесердечные)

Различают следующие кардиальные компенсаторные механизмы:

1. Адренергическая стимуляция силы сердечных сокращений (инотропные резервы, резервы сократимости). Она направлена на увеличение УО и, следовательно, – на увеличение МОС

2. Адренергическая стимуляция ЧСС (хронотропные резервы), направленная на поддержание МОС.

3. Гиперфункция миокарда, несвязанная с адренергической стимуляцией. В соответствии с двумя типами сокращения миофибрилл различают и два типа компенсаторной гиперфункции: изометрическую и изотоническую.

Изометрическая гиперфункция характеризуется увеличением напряжения без изменения длины мышечного волокна, сопровождается значительным усилением коронарного кровотока и потребления кислорода. Амплитуда сердечных сокращений и МОС существенно не меняются. Работа сердца возрастает за счет увеличения систолического давления, дилатация полости сердца отсутствует; выражена гипертрофия миокарда. Компенсация достигается за счет повышения сократимости миокарда. Изометрическая гиперфункция встречается при перегрузке сопротивлением (гипертоническая болезнь, стеноз аортального клапана и др.).

Изотоническая гиперфункция (базируется на механизме Франка-Старлинга) характеризуется уменьшением длины мышечного волокна без изменения напряжения. Она проявляется незначительным увеличением коронарного кровотока и потребления кислорода. Амплитуда сокращений миокарда значительно увеличена. Работа сердца возрастает за счет увеличения МОС без существенного изменения артериального давления. Дилатация соответствующей полости значительно выражена. Компенсация достигается за счет увеличения конечного диастолического давления в желудочке. Этот тип гиперфункции встречается при перегрузке объемом: увеличение ОЦК, клапанная недостаточность

При равной внешней работе сердца изотоническая гиперфункция осуществляется с меньшей затратой энергии, чем изометрическая, поэтому энергетически более выгодна и обратима. Любая гиперфункция сердца приводит к увеличению интенсивности функционирования структур (ИФС): увеличивается потребление кислорода на единицу массы миокарда, возрастает интенсивность процессов окислительного фосфорилирования, больше образуется АТФ. Все это активирует генетический аппарат клетки с развитием компенсаторной гипертрофии.

4. Гипертрофия миокарда – увеличение массы миокардиальных клеток без увеличения их числа. Она направлена на приведение структуры в соответствие с возросшей функцией (ИФС равна 1). Компенсаторная гипертрофия миокарда протекает в 3 стадии:

- аварийная стадия. Активация генетического аппарата кардиомиоцитов вызывает усиление синтеза структурных и сократительных белков, что приводит к увеличению массы миокарда. Но ИФС еще не достигает нормы, так как массы миокарда недостаточно (ИФС>1);

- стадия завершившейся гипертрофии и относительно устойчивой гиперфункции. В эту стадию наблюдается полное соответствие массы миокарда и возросшей функции, т.е. повышенная функция равномерно распределяется по увеличенной массе миокарда, и ИФС вновь равна 1;

- стадия прогрессирующего кардиосклероза. Она характеризуется замещением кардиомиоцитов соединительной тканью. Причина – нарушение энергетического обмена в кардиомиоцитах и активация гликолиза, что приводит к накоплению недоокисленных продуктов цикла Кребса и к ацидозу. Соединительная ткань не может выполнять сократительную функцию, поэтому наступает декомпенсация сердечной деятельности (ИФС<1).

Перечисленные кардиальные компенсаторные механизмы тесно связаны между собой, а также регулируются местными приспособительными реакциями. Они заключаются в выделении клетками миокарда и коронарных сосудов медиаторов. Одни из них оказывают положительный инотропный и вазоконстрикторный эффект (катехоламины, ангиотензин-2, эндотелин, серотонин, тромбоксан А₂), другие – отрицательный инотропный и вазодилатирующий эффект (релаксирующий фактор эндотелия коронаров, предсердный натрийуретический пептид, простагландины I₂ и Е₂).

Экстракардиальные компенсаторные механизмы СН включают активацию симпатоадреналовой системы (САС) и ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС).

1. Активация симпатоадреналовой системы. Механизмы активации САС при сердечной недостаточности, вероятно, связаны с гипоперфузией тканей и повышением венозного давления (патологические барорецепторные рефлексы). Активация САС приводит к реализации сосудосуживающих эффектов катехоламинов (адреналина и норадреналина), что необходимо для поддержания АД и перераспределения кровотока в пользу жизненно важных органов (сердце, головной мозг), т.е. развития централизации кровообращения. Это возможно потому, что коронарные и церебральные сосуды не суживаются под влиянием катехоламинов. Кроме того, под действием катехоламинов происходит учащение и усиление сердечных сокращений (но эти компенсаторные эффекты относятся к сердечным).

2. Активация РААС осуществляется двумя путями. Во-первых, снижение АД, уменьшение МОС и рефлекторное сужение почечных артериол приводит к гипоперфузии почек. Происходит возбуждение волюморецепторов клеток ЮГА и усиливается выработка ренина. Во-вторых, высокие концентрации КХА в крови вызывают возбуждение β-адренорецепторов клеток ЮГА → усиление выработки ренина. Далее запускается вся система РААС: ренин → ангиотензин-1 → ангиотензин-2 → альдостерон → усиление реабсорбции натрия → гипернатриемия → повышение осмотического давления → возбуждение осморецепторов гипоталамуса → усиление выработки и высвобождения через нейрогипофиз вазопрессина → усиление реабсорбции воды. Цель активации РААС – поддержать МОС за счет увеличения ОЦК и вазоконстрикторного эффекта ангиотензина-2.

Однако компенсаторные механизмы, первоначально направленные на предотвращение развития сердечной недостаточности, в конечном итоге приводят к ее прогрессированию. Это происходит по тому, что на первый план начинают выступать неадекватность этих механизмов и их неблагоприятные эффекты. Фактически это ведет к декомпенсации сердечной деятельности.

К механизмам декомпенсации при сердечной недостаточности относятся:

1. Неадекватность тахикардии (которая исходно служит для увеличения МОС) заключается в укорочении диастолы и ухудшении вследствие этого коронарной перфузии и увеличении потребности миокарда в кислороде.

2. Неадекватность задержки натрия и жидкости (исходно направленной на поддержание МОС за счет увеличения ОЦК) приводит к развитию отеков и увеличению объемной нагрузки на сердце.

3. Неадекватности вазоконстрикции (исходно направленной на поддержание АД и сохранение перфузии жизненно важных органов) приводит к увеличению нагрузки на сердце вследствие роста общего сопротивления периферических сосудов и ухудшению кровоснабжения органов и тканей, особенно почек.

4. Неадекватность гипертрофии миокарда (изначально направленной на субстратное обеспечение возросшей функции) неизбежно ведет к декомпенсации сердечной деятельности. Почему? Гипертрофия миокарда при хронической сердечной недостаточности с самого начала рассматривается как несбалансированная форма роста на органном, тканевом, клеточном, субклеточном и молекулярном уровне.

- на уровне органа – масса сердца увеличивается значительно быстрее, чем образуются новые нервные окончания, в результате снижается плотность симпатической иннервации и содержание норадреналина, ухудшается адренергическая регуляция сердца. Первоначальная трата норадреналина для мобилизации сократительной функции сердца преобладает над его синтезом, вследствие чего содержание норадреналина в сердечной мышце уменьшается, и это становится причиной снижения инотропного действия симпатической нервной системы на сердце;

- на уровне ткани – происходит отставание роста количества капилляров от массы кардиомиоцитов, вследствие чего уменьшается примерно в 3 раза количество коронарных капилляров на единицу поперечного сечения миокарда, т.е. ухудшается питание (кровоснабжение) сердечной мышцы, а в итоге – ухудшается доставка кислорода и субстратов к гипертрофированному миокарду;

- на уровне клетки – снижение мощности мембранных ионообменных насосов, мембранных ферментных систем. Площадь сарколеммы увеличивается пропорционально квадрату, а объем клетки – пропорционально кубу, т.е. происходит относительное уменьшение площади мембраны, что играет ведущую роль в нарушении сокращения и расслабления сердечной мышцы;

- на уровне внутриклеточных органелл. Темпы увеличения массы митохондрий отстают от темпов увеличения массы миофибрилл, что закономерно ухудшает энергообеспечение кардиомиоцитов.

- на уровне молекулярных структур – снижается способность миозиновых волокон использовать энергию АТФ для сокращения, поскольку нарушается структура миозина и снижается его АТФазная активность.

5. Неадекватная нейрогуморальная регуляция, (изначально направленная на увеличение силы и частоты сердечных сокращений, что увеличивает МОС и повышает АД). Однако со временем приводит к следующим неблагоприятным последствиям:

▪ увеличение потребления кислорода сердцем под влиянием катехоламинов;

▪ увеличение нагрузки на сердце из-за вазоконстрикции и задержки в организме жидкости под влиянием катехоламинов, ангиотензина-2, альдостерона и вазопрессина;

▪ развитие отеков (из-за задержки воды и активации системы РААС);

▪ непосредственное неблагоприятное воздействие нейрогормонов на миокард:

- катехоламины увеличивают риск развития аритмий, вызывают перегрузку кардиомиоцитов кальцием (через активацию аденилатциклазы и увеличение внутриклеточной концентрации ЦАФ) и как следствие - формирование контрактур и некроза, стимулирование развития участков генерации; активируют факторы роста и синтез цитокинов и апоптоз;

- ангиотензин-2 и альдостерон суживают коронарные сосуды, ухудшая коронарный кровоток, стимулируют синтез коллагена и образование фиброзной ткани в миокарде, стимулируют ремоделирование.

Ремоделирование – неотъемлемая часть патогенеза ХСН. Под ремоделированием понимают процесс комплексного нарушения структуры и функции сердца в ответ на перегрузку или утрату части жизнеспособного миокарда. Процесс ремоделирования при ХСН включает в себя:

- прогрессирующее увеличение массы миокарда;

- дилатацию полостей сердца;

- изменение геометрических характеристик желудочков.

Зависимость функции сердца от его геометрии установил еще Гарвей в 17 веке. Однако этот термин стал использоваться в 80-х годах ХХ столетия. В норме в систолу сердце принимает эллипсоидную форму, а в диастолу – более сферическую. Подобное изменение геометрии во время сердечного цикла обеспечивает нормальную систолическую и диастолическую функцию. Нарушение этих геометрических характеристик при ремоделировании приводит к снижению фракции выброса, нарушениям системной гемодинамики и появлению клинических симптомов сердечной недостаточности (предшествует им и сопровождает их).

Вначале ремоделирование при сердечной недостаточности носит компенсаторный характер, а со временем ведет к ряду негативных последствий и, в конце концов, к срыву компенсации. Сердце вступает в фазу «прогрессирующего кардиосклероза и изнашивания структур» (по Ф.З. Меерсону), которая характеризуется следующими проявлениями: гибелью клеток, нарушением обновления структур, развитием склероза органа, прогрессирующим нарушением систолической и диастолической функции, биоэнергетики и увеличением риска развития аритмий.

Гибернация (hibernating – зимняя спячка) – состояние дисфункции левого желудочка в покое, вызванное его длительной гипоперфузией, частично или полностью исчезающее после улучшения коронарного кровообращения и/или снижения потребности миокарда в кислороде. При гибернации дисфункция левого желудочка более продолжительна, чем при острой ишемии миокарда и потенциально обратима, чем принципиально отличается от таковой у больных с постинфарктным кардиосклерозом.

Гибернирующий миокард представляет собой приспособительную реакцию, сущность которой заключается в том, что функция сердечной мышцы снижается до такой степени, что достигается равновесие между потребностями миокарда в кислороде и доставкой его кровью посредством коллатерального резидуального кровотока. Потребление кислорода миокардом снижается в ответ на уменьшение коронарного кровотока.

Благодаря тому, что на новом уровне поддерживается равновесие между потребностями миокарда в кислороде и доставкой его с кровью, отсутствуют симптомы и признаки ишемии миокарда, поэтому не развивается острый инфаркт миокарда. В биохимическом отношении гибернирубщий миокард – это «гипометаболическое состояние для сохранения энергии». При морфологическом исследовании зон гибернирующего миокарда не удается выявить некротические изменения.

При гибернирующем миокарде кардиомиоциты остаются жизнеспособными в течение длительного времени. Однако частые и длительные эпизоды ишемии могут вызвать дегенеративные изменения в кардиомиоцитах и в итоге гибель клеток через механизм апоптоза с последующим образованием рубца. Гибернирующий миокард выявляется при стабильной и нестабильной стенокардии, остром инфаркте миокарда и ишемической кардиомиопатии.

Основные признаки гибернирующего миокарда:

1. Нарушение сократимости миокарда левого желудочка (дисфункция).

2. Отсутствие клинических и ЭКГ-проявлений ишемии миокарда.

3. Наличие хронического дефицита коронарного кровотока.

4. Обратимость дисфункции миокарда левого желудочка.

Выявление гибернирующего (жизнеспособного) миокарда чрезвычайно важно с клинической точки зрения, так как знание этого позволяет врачу адекватно оценить необходимость хирургической реваскуляризации миокарда у больных с тяжелой сердечной недостаточностью, назначить адекватную медикаментозную терапию кардиопротективными, антиангинальными, гипотензивными препаратами и оценить прогноз жизни таких больных.