Экстракардиальные механизмы компенсации сердечной недостаточности. Кровообращение

Сердечная недостаточность кровообращения развивается в результате ослабления сократительной функции миокарда. Причинами его являются:

• 1) переутомление миокарда, вызванное рабочей перегрузкой сердца (при пороках сердца, повышении периферического сопротивления сосудов - гипертонии большого и малого круга кровообращения, тиреотоксикозе, эмфиземе легких, физическом перенапряжении);
• 2) непосредственное поражение миокарда (инфекции, бактериальные и небактериальные интоксикации, недостаток субстратов метаболизма, энергетических ресурсов и пр.).
• 3) нарушения коронарного кровообращения;
• 4) расстройства функции перикарда.

Компенсаторные механизмы при сердечной недостаточности

При любой форме поражения сердца с момента его возникновения в организме развиваются компенсаторные реакции, направленные на предупреждение развития общей недостаточности кровообращения. Наряду с общими «внесердечными» механизмами компенсации при недостаточности сердца включаются компенсаторные реакции, осуществляющиеся в самом сердце. К ним относятся:

• а) расширение полостей сердца с увеличением их объема (тоногенная дилятация) и увеличение ударного объема сердца;
• б) учащение сердечных сокращений (тахикардия);
• в) миогенная дилятация полостей сердца и гипертрофия миокарда.

Два первых фактора компенсации включаются сразу же, как только возникает повреждение; гипертрофия сердечной мышцы развивается постепенно. Однако сам процесс компенсации, вызывающий значительное и постоянное напряжение работы сердца, уменьшает функциональные возможности сердечно-сосудистой системы. Резервные возможности сердца снижаются (рис. 84). Прогрессирующее падение резервов сердца в сочетании с нарушением обмена веществ в миокарде и приводит к состоянию недостаточности кровообращения.

Тоногенное расширение полостей поврежденного сердца и увеличение ударного (систолического) объема является результатом:

• а) возврата крови в полости сердца через неполностью замкнутые клапаны или врожденные дефекты в перегородке сердца;
• б) неполного опорожнения полостей сердца при стенозах отверстий.

Диастолическое переполнение полостей сердца и соответствующее увеличение растяжения волокон миокарда по закону Франка - Стерлинга обычно вызывает усиление сердечных сокращений и обеспечивает компенсацию недостаточности кровообращения. Однако продолжающееся диастолическое перерастяжение сердца приводит к нарушению коронарного кровотока и ухудшению питания миокарда, к уменьшению образования энергии и ослаблению сократимости актомиозина - возникает миогенное расширение полостей сердца, когда по мере диастолического растяжения адиокарда нарастает потребление кислорода, а сокращение мышечных волокон и механическая работа сердца уменьшаются (рис. 85).

Учащение сердечных сокращений в поврежденном сердце возникает рефлекторно в ответ на повышение давления в полых венах. При этом уменьшается ударный объем сердца, но минутный объем может поддерживаться на уровне, близком к норме. Однако энергетический обмен миокарда при тахикардии нарушается таким образом, что увеличивается время перехода химической энергии АТФ в тепло и, следовательно, уменьшается количество образующейся механической энергии, уменьшается полезная работа сердца.

Теплообразование в миокарде происходит в изометрической фазе систолы желудочков (продолжительность около 0,05 секунды).При нормальном ритме сердца суммарное время теплообразования составляет около 3,5 секунды за 1 минуту (0,05 X 70); при тахикардии оно нарастает (0,05 х 100 = 5 секунд). При тахикардии уменьшается и продолжительность общей диастолы сердца и вместе с тем - время восстановления энергетических ресурсов сердца (переход АДФ в АТФ). Таким образом, тахикардия хотя и способствует некоторое время поддержке необходимой величины минутного объема, но механизм этот не рентабелен для организма, поскольку при этом падает и полезная работа сердца, и его механическая эффективность, или коэффициент полезного действия.

Увеличение полезной работы сердца является одним из важных физиологических механизмов компенсации. В поврежденном сердце в фазе компенсации механическая работа увеличивается, при декомпенсации - падает:

где W - полезная работа сердца; Q - систолический объем сердца в миллилитрах (60); Н - давление в аорте или в легочной артерии в метрах водяного столба (2 м и 0,3 м соответственно); m - масса выброшенной крови в миллилитрах (60 мл); υ - скорость тока крови в аорте в метрах в секунду (0,5 м/сек); g - ускорение силы тяжести (9,8 м/сек 2).

В целом работа сердца взрослого человека около 8-9 кгм в минуту.

На первых этапах повреждения сердца выполняемая им работа возрастает. Например, при недостаточности аортальных клапанов, когда полулунные клапаны смыкаются неполностью, во время диастолы кровь частично переходит из аорты в левый желудочек (допустим, 20 мл) и наполнение его кровью увеличивается (20 мл + 60 мл = 80 мл). Работа левого желудочка будет около 10 кгм за 1 минуту. При гипертонии работа сердца увеличивается преимущественно за счет повышения давления в аорте.

Увеличение работы сердца, его гиперфункция постепенно приводят к гипертрофии сердечной мышцы.

Гипертрофия миокарда характеризуется увеличением массы сердечной мышцы, главным образом за счет объема мышечных элементов. Различают физиологическую (или рабочую) и патологическую гипертрофию .

При физиологической гипертрофии масса сердца увеличивается пропорционально развитию скелетной мускулатуры. Она возникает как приспособительная реакция на повышенную потребность организма в кислороде и наблюдается у лиц, занимающихся физическим трудом, спортом, у артистов балета, иногда у беременных. Механическая эффективность (или в старой терминологии КПД - коэффициент полезного действия) сердечной мышцы при физиологической гипертрофии повышается:

Механическая работа сердца за 1 минуту равна примерно 9 кгм. 1 мл кислорода эквивалентен 2,06 кгм работы. Следовательно, кислородный эквивалент работы сердца за минуту составит 4,3 мл.

Общее потребление кислорода сердцем за 1 минуту составляет, по последним данным (Маршалл и Шеферд, 1972), примерно 30 мл. Отсюда

Патологическая гипертрофия характеризуется увеличением массы сердца вне зависимости от развития скелетной мускулатуры. Гипертрофированное сердце может в 2-3 раза превышать размеры и вес нормального сердца. Гипертрофии подвергается тот отдел сердца, деятельность которого усилена. Патологическая гипертрофия, как и физиологическая, сопровождается увеличением массы энергообразующих и сократительных структур миокарда, поэтому гипертрофированное сердце обладает большей мощностью и легче справляется с дополнительной рабочей нагрузкой. Однако гипертрофия носит приспособительный характер до определенного момента, так как такое сердце по сравнению с нормальным имеет более ограниченные возможности приспособления. Резервы гипертрофированного сердца снижены, и по Своим динамическим свойствам оно является менее полноценным, чем нормальное по ряду причин:

• 1. Процесс гипертрофии не распространяется на коронарные сосуды, которые должны обеспечить питанием возросшую массу сердечной мышцы. При гипертрофии число капилляров на единицу поверхности миокарда уменьшается (рис. 86). Поэтому кровоснабжение и питание гипертрофированной сердечной мышцы поставлено в худшие условия, чем в нормальном сердце.
• 2. Вследствие увеличения объема гипертрофированных мышечных волокон уменьшается удельная поверхность клеток и в связи с этим ухудшаются условия поступления в клетки питательных веществ и выделения в окружающую среду продуктов обмена (рис. 87).
• 3. Нервный аппарат сердца и его проводящая система не подвергаются гипертрофии. В результате такого неравномерного развития морфологических структур гипертрофированного сердца ухудшаются условия нервной регуляции сердечной мышцы.

В конечном итоге гипертрофия утрачивает свое приспособительное значение и перестает быть полезной для организма. Ослабление сократительной способности гипертрофированного сердца наступает тем скорее, чем сильнее выражена гипертрофия и чем больше рабочая нагрузка на сердце.

Недостаточность сердца от перегрузки

Недостаточность сердца от перегрузки развивается при пороках сердца, гипертонии малого и большого круга кровообращения. Реже перегрузка может быть вызвана заболеваниями системы крови (анемия) или эндокринных желез (гипертиреоз).

Недостаточность сердца при перегрузке во всех случаях развивается после более или менее длительного периода компенсаторной гиперфункции и гипертрофии миокарда. Образование энергии в миокарде при этом резко увеличено: напряжение, развиваемое миокардом, повышено, работа сердца увеличена, но КПД значительно снижен.

Пороки сердца . Характеризуются нарушением внутрисердечной гемодинамики, что обусловливает перегрузку той или иной камеры сердца. При недостаточности митральных клапанов в период систолы желудочков часть крови, поступающей обратно в предсердия (ретроградный заброс крови), достигает 2л в минуту. В результате диастолическое наполнение левого предсердия равняется 7 л в минуту (5 л из легочных вен +2 л из левого желудочка). Это же количество крови перейдет в левый желудочек. При систоле левого желудочка 5 л в минуту переходят в аорту, а 2 л крови ретроградно возвращаются в левое предсердие. Таким образом, общий минутный объем желудочка составляет 7 л, что стимулирует гиперфункцию левых камер сердца (работа левого желудочка около 10 кгм в минуту), завершающуюся их гипертрофией. Гиперфункция и гипертрофия предотвращают развитие недостаточности кровообращения. Но если в дальнейшем клапанный дефект возрастает (гипертрофия обусловливает «относительную недостаточность клапанов»), величина обратного заброса может достигнуть 4 л в минуту. В связи с этим уменьшается количество крови, выбрасываемой в периферические сосуды.

При митральном стенозе уменьшение площади атрио-вентрикулярного отверстия (в норме 4-6 см 2) создает сопротивление переходу крови из левого предсердия в желудочек. Повышенное диастолическое растяжение предсердия приводит к повышению давления в нем и к усилению его систолического сокращения (гиперфункция), а в дальнейшем - к компенсаторной гипертрофии мускулатуры левого предсердия. Одним из механизмов компенсации при митральном стенозе является также постоянное укорочение систолы желудочков и соответствующее увеличение продолжительности периода диастолического наполнения. На некоторое время минутный объем сердца сохраняется в пределах нормы. При срыве компенсаторных механизмов нарастает остаточная кровь в предсердии, приводящая к застою крови в малом круге кровообращения с последующей гиперфункцией и гипертрофией правого желудочка.

Нарушения гемодинамики при митральном стенозе определяются степенью сужения митрального отверстия. В эксперименте на изолированных сердцах собак показано, что уменьшение площади поперечного сечения митрального отверстия на 61% значительно нарушает переход крови из предсердия в желудочек.

Рассчитана величина митрального отверстия людей и показано, что больные, у которых площадь митрального отверстия около 2,5 см 2 , находятся в состоянии полной компенсации; при митральном отверстии площадью 1,3-1,6 см 2 активность больных ограничена; при отверстиях в 0,6-1,1 см 2 активность больных значительно ограничена, а при уменьшении размеров отверстия до 0,4-0,9 см 2 больные должны соблюдать постельный режим (Горлин Р., 1960).

Перегрузка сердца при гипертонии большого или малого круга кровообращения . Определяется повышением периферического сопротивления и артериального (среднего динамического) давления. Гиперфункции и гипертрофии прежде всего подвергается мускулатура желудочков, работающих против повышенного сопротивления. Постоянная гиперфункция и гипертрофия могут длительное время обеспечивать компенсацию. Ослабление кровоснабжения гипертрофированного миокарда или добавочные факторы повреждения сердца (инфекции и интоксикации, нарушения трофики и др.) способствуют возникновению декомпенсации и расстройству общего кровообращения.

Таким образом, недостаточность сердца от перегрузки всегда сочетается с компенсаторной гиперфункцией и гипертрофией сердца; при этом чем значительнее нагрузка на сердце и интенсивнее гиперфункция, тем больше вероятность возникновения недостаточности.

Недостаточность сердца вследствие повреждения миокарда

Повреждение миокарда может быть вызвано инфекциями, интоксикациями, гиповитаминозами, коронарной недостаточностью, аутоаллергическими процессами. Для поражения миокарда характерно резкое снижение его сократительной функции. Оно может быть обусловлено уменьшением образования или нарушением использования энергии, либо нарушением обмена белков миокарда.

Нарушения энергетического обмена в миокарде могут быть результатом недостаточности субстратов для окисления, развития гипоксии, уменьшения активности ферментов, участвующих в окислении субстратов, и разобщения окисления и фосфорилирования.

Недостаточность субстратов для окисления чаще всего возникает вследствие уменьшения кровоснабжения сердца и изменения состава притекающей к сердцу крови, а также нарушения проницаемости клеточных мембран.

Склероз коронарных сосудов является наиболее частой причиной уменьшения кровоснабжения сердечной мышцы. Относительная ишемия сердца может быть результатом гипертрофии, при которой увеличение объема мышечных волокон не сопровождается соответствующим увеличением числа кровеносных капилляров.

Метаболизм миокарда может быть нарушен как при недостатке (например, гипогликемия), так и при избытке (например, при резком увеличении в притекающей крови молочной, пировиноградной кислот, кетоновых тел) некоторых субстратов. Вследствие сдвига рН миокарда возникают вторичные изменения активности ферментных систем, приводящие к нарушениям метаболизма.

Диффузия субстратов в мышечную клетку нарушается при первичном изменении проницаемости клеточной мембраны (воспаление). Этому способствуют поверхностно активные гормоны - кортикоиды, а также токсины и наркотические вещества.

Недостаток кислорода в сердце может возникнуть при ишемии миокарда, при гипоксии острой (удушье) или хронической (дыхательная недостаточность), при анемии.

Локальный недостаток кислорода возникает при инфаркте миокарда. При этом нарушается нормальное соотношение между анаэробным и аэробным обменом в миокарде, повышается удельный вес анаэробного обмена. Следствием этого является уменьшение содержания гликогена в печени, накопление молочной кислоты в крови и уменьшение образования АТФ.

Уменьшение активности ферментов, участвующих в окислении субстратов , может быть результатом нарушения их синтеза при недостаточном введении в организм витаминов, являющихся коферментами важнейших ферментативных реакций. Так, недостаток кокарбоксилазы (кофермента, участвующего в декарбоксилировании пировиноградной кислоты) возникает при авитаминозе В,. При этом нарушается включение пировиноградной кислоты в цикл Кребса, возрастает количество ее в миокарде и она появляется в коронарной крови. Обмен в этом случае идет малоэффективным в энергетическом отношении анаэробным путем.

Недостаток коэнзима А возникает при дефиците пантотеновой кислоты (витамин В 3). Это приводит к торможению образования лимонной кислоты и тем самым нарушается включение пировиноградной кислоты в цикл Кребса.

При недостатке рибофлавина (витамина В 2) падает активность флавопротеинов, соответственно замедляется транспорт водорода в цепи окислительно-восстановительных ферментов.

Разобщение окисления и фосфорилирования приводит к тому, что при нормальном течении окислительных процессов большая, чем в норме, часть энергии, не будучи превращенной в энергию макроэргических связей АТФ, рассеивается в виде тепла. Такое состояние возникает при избытке тиреоидного гормона. Недостаток АТФ приводит к ослаблению сократимости миокарда.

Нарушения белкового обмена в миокарде приводят к ослаблению его сократимости и проявляются в количественных изменениях белков миофибрилл (актомиозин, альфа- и бета-миозин) и в изменении сократимости миозина.

Количественные изменения белков миофибрилл были обнаружены в экстрактах из сердец людей, умерших при явлениях острой или хронической недостаточности сердца, а также в гипертрофированных сердцах подопытных животных. При гипертрофии содержание актомиозина было увеличено, а при сердечной недостаточности уменьшено.

Изменения сократимости актомиозина обнаружены при декомпенсированных пороках сердца, например при недостаточности трехстворчатого клапана, стенозе устья легочной артерии. При уменьшении общего количества актомиозина в желудочке сердца собак наблюдается и изменение его свойств - менее выраженное уменьшение вязкости в ответ на добавление АТФ. Изменение сократимости актомиозина может быть как результатом нарушения его структуры, так и следствием ионных сдвигов в мышечном волокне. Так, сократимость актомиозина понижается при уменьшении концентрации внутриклеточного Са ++ и К + .

При миокардитах, кроме непосредственного поражения миофибрилл, возникают изменения и в нервной регуляции сердца. Так, обнаружено нарушение передачи возбуждения на сердце с блуждающих нервов (за счет структурных изменений в них и понижения активности холинэстеразы) при нормальном проведении симпатических воздействий. Изменяется реакция сердца на импульсы, поступающие к нему из интеро- и экстеро-рецепторов желудочно-кишечного тракта, слизистой оболочки дыхательных путей, с рецепторов дуги аорты и каротидного синуса. Патологические изменения возбудимости миокарда и его нервных окончаний становятся причиной извращения реакции на фармакологические вещества - барбамил, новокаин, глюкозиды, наперстянку, строфантин, кофеин и др.

Основным звеном патогенеза ХСН является постепенно нарастающее сниже­ние сократительной функции миокарда и паде­ние сердечного выброса. Происходящее при этом уменьшение притока крови к органам и тканям вызывает гипоксию последних, которая перво­начально может компенсироваться усиленной тканевой утилизацией кислорода, стимуляцией эритропоэза и т.д. Однако этого оказывается не­достаточно для нормального кислородного обес­печения органов и тканей, и нарастающая ги­поксия становится пусковым механизмом ком­пенсаторных изменений гемодинамики.

Как и при острой сердечной недостаточности, все эндогенные механизмы компенсации гемо­динамических нарушений при ХСН можно под­разделить: на интракардиальные (механизм Франка - Старлинга, компенсаторная гиперфун­кция и гипертрофия миокарда) и экстракардиальные (разгрузочные рефлексы Бейнбриджа и Китаева).

Экстракардиальные механизмы компенса­ции функции сердца. В отличие от острой сер­дечной недостаточности роль рефлекторных ме­ханизмов экстренной регуляции насосной фун­кции сердца при ХСН сравнительно невелика, поскольку нарушения гемодинамики развивают­ся постепенно на протяжении нескольких лет. Более или менее определенно можно говорить о рефлексе Бейнбриджа, который «включается» уже на стадии достаточно выраженной гиперволемии.

Особое место среди «разгрузочных» экстракар­диальных рефлексов занимает рефлекс Китае­ва, который «запускается» при митральном сте­нозе. Дело в том, что в большинстве случаев проявления правожелудочковой недостаточнос­ти связаны с застойными явлениями в большом круге кровообращения, а левожелудочковой - в малом. Исключение составляет стеноз митраль­ного клапана, при котором застойные явления в легочных сосудах вызваны не декомпенсацией левого желудочка, а препятствием току крови через левое атриовентрикулярное отверстие - так называемым «первым (анатомическим) барье­ром». При этом застой крови в легких способ­ствует развитию правожелудочковой недостаточ­ности, в генезе которой рефлекс Китаева играет важную роль.

Рефлекс Китаева - это рефлекторный спазм легочных артериол в ответ на повышение дав­ления в левом предсердии. В результате возни­кает «второй (функциональный) барьер», кото­рый первоначально играет защитную роль, пре­дохраняя легочные капилляры от чрезмерного переполнения кровью. Затем этот реф­лекс приводит к выраженному повышению дав­ления в легочной артерии - развивается острая легочная гипертензия. Афферентное звено этого рефлекса представлено n.vagus, а эфферентное - симпатическим звеном вегетативной нервной системы. Негативной стороной данной приспо­собительной реакции является подъем давления в легочной артерии, приводящий к увеличению нагрузки на правое сердце.

Однако ведущую роль в генезе долговременной компенсации и декомпенсации нарушенной сердечной функции играют не рефлекторные, а нейрогуморальные механизмы, важнейшим из которых является активация симпатоадреналовой (САС) и ренин-ангиотензин-альдостероновой систем.

Интракардиальные механизмы компенса­ции функции сердца. К ним относятся компен­саторная гиперфункция и гипертрофия сердца. Эти механизмы являются неотъемлемыми ком­понентами большинства приспособительных ре­акций сердечно-сосудистой системы здорового организма, но в условиях патологии могут пре­вратиться в звено патогенеза ХСН.

Компенсаторная гиперфункция сердца (КГС) выступает как важный фактор ком­пенсации при пороках сердца, артериальной гипертензии, анемии, гипертонии малого круга и других заболеваниях. В отличие от физиологи­ческой гиперфункции она является длительной и непрерывной.

Увеличение внешней работы сердца, связан­ное с подъемом давления в аорте приводит к более выражен­ному возрастанию потребности миокарда в кис­лороде, чем перегрузка миокарда, вызванная повышением объема циркулирующей крови. Иными словами, для осуществления работы в условиях нагрузки давлением мышца сердца использует гораздо больше энергии, чем для выполнения той же работы, связанной с нагрузкой объемом, а сле­довательно, при стойкой артериальной гипертензии гипертрофия сердца развивается быстрее, чем при увеличении ОЦК. Например, при физичес­кой работе, высотной гипоксии, всех видах кла­панной недостаточности, артерио-венозных фи­стулах, анемии гиперфункция миокарда обеспе­чивается за счет увеличения минутного объема сердца. При этом систолическое напряжение миокарда и давление в желудочках возрастают незначительно и гипертрофия развивается мед­ленно. В то же время при гипертонической бо­лезни, гипертензии малого круга, стенозах кла­панных отверстий развитие гиперфункции свя­зано с повышением напряжения миокарда при незначительно измененной амплитуде сокраще­ний. В этом случае гипертрофия прогрессирует достаточно быстро.

Гипертрофия миокарда - это увеличение массы сердца за счет увеличения размеров кардиомиоцитов. Существуют три стадии ком­пенсаторной гипертрофии сердца.

Первая, ава­рийная, стадия характеризуется, прежде всего, увеличением интенсивности функционирования структур миокарда и, по сути, представляет со­бой компенсаторную гиперфункцию еще не ги­пертрофированного сердца. Интенсивность функ­ционирования структур (ИФС) - это механичес­кая работа, приходящаяся на единицу массы миокарда. Увеличение ИФС закономерно влечет за собой одновременную активацию энергообра­зования, синтеза нуклеиновых кислот и белка. Указанная активация синтеза белка происходит таким образом, что вначале увеличивается мас­са энергообразующих структур (митохондрий), а затем - масса функционирующих структур (миофибрилл). В целом увеличение массы миокарда приводит к тому, что ИФС постепенно возвра­щается к нормальному уровню.

Вторая стадия завершившейся гипертрофии характеризуется нормальной ИФС миокарда и, соответственно, нормальным уровнем энергооб­разования и синтеза нуклеиновых кислот и бел­ков в ткани сердечной мышцы. При этом по­требление кислорода на единицу массы миокар­да остается в границах нормы, а потребление кислорода сердечной мышцей в целом увеличе­но пропорционально возрастанию массы сердца. Увеличение массы миокарда в условиях ХСН происходит за счет активации синтеза нуклеи­новых кислот и белков.

Третья стадия прогрессирующего кардиосклерозаи декомпенсации характеризуется на­рушением синтеза белков и нуклеиновых кис­лот в миокарде. В результате нарушения синте­за РНК, ДНК и белка в кардиомиоцитах наблю­дается относительное уменьшение массы мито­хондрий, что ведет к торможению синтеза АТФ на единицу массы ткани, снижению насосной функции сердца и прогрессированию ХСН. Си­туация усугубляется развитием дистрофических и склеротических процессов, что способствует появлению признаков декомпенсации и тоталь­ной сердечной недостаточности, завершающей­ся гибелью пациента.

Компенсаторная гипер­функция, гипертрофия и последующая деком­пенсация сердца - это звенья единого процесса. Механизм декомпенсации гипертрофирован­ного миокарда включает следующие звенья:

1. Процесс гипертрофии не распространяется на коронарные сосуды, поэтому число капилляров на единицу объема миокарда в гипертрофи­рованном сердце уменьшается. Следовательно, кровоснабжение гипертрофированной сердечной мышцы оказывается недостаточным для выполнения механической работы.

2. Вследствие увеличения объема гипертро­фированных мышечных волокон уменьшается удельная поверхность клеток, в связи с этим ухудшаются условия для поступления в клетки питательных веществ и выделения из кардиомиоцитов продуктов метаболизма.

3. В гипертрофированном сердце нарушается соотношение между объемами внутриклеточных структур. Так, увеличение массы митохондрий и СПР отстает от увеличения размеров миофибрилл, что способствует ухудшению энергоснаб­жения кардиомиоцитов и сопровождается нару­шением аккумуляции Са 2 в СПР. Возникает Са 2+ -перегрузка кардиомиоцитов, что обеспечи­вает формирование контрактуры сердца и спо­собствует уменьшению ударного объема. Кроме того, Са 2+ -перегрузка клеток миокарда повыша­ет вероятность возникновения аритмий.

4. Проводящая система сердца и вегетативные нервные волокна, иннервирующие миокард, не подвергаются гипертрофии, что также способствует возникновению дисфункции гипертрофированного сердца.

5. Активируется апоптоз отдельных кардиомиоцитов, что способствует постепенному заме­щению мышечных волокон соединительной тка­нью (кардиосклероз).

В конечном итоге гипертрофия утрачивает приспособительное значение и перестает быть полезной для организма. Ослабление сократи­тельной способности гипертрофированного серд­ца происходит тем скорее, чем сильнее выраже­ны гипертрофия и морфологические изменения в миокарде.

Патогенез сердечной недостаточности пред­ставляется следующим образом.

Многочислен­ный ряд примеров патологии сердечной деятель­ности (кардиомиопатии, нарушения коронарной перфузии и др.) индуцирует кислородное голо­дание миокарда. Известно, что в условиях нор­мального кровоснабжения важным энергетичес­ким субстратом для сердечной мышцы являют­ся свободные жирные кислоты (СЖК), глюкоза и молочная кислота. Гипоксия приводит к на­рушению процессов аэробного окисления субстра­тов в цикле Кребса, к угнетению окисления НАДН в дыхательной цепи митохондрий. Все это способствует накоплению недоокисленных продуктов метаболизма СЖК и глюкозы (ацил-КоА, лактат). Усиленное образование ацил-КоА в кардиомиоцитах негативно сказывается на энергетическом метаболизме клетки. Дело в том, что ацил-КоА является ингибитором аденилат-транслоказы - фермента, который осуществляет транспорт АТФ из митохондрий в саркоплазму. Аккумуляция ацил-КоА приводит к нарушению этого транспорта, усугубляя энергетический де­фицит в клетке.

Единственным источником энергии для кардиомиоцитов становится анаэробный гликолиз, интенсивность которого в условиях гипоксии резко возрастает. Однако «коэффициент полез­ного действия» анаэробного гликолиза, по срав­нению с эффективностью энергопродукции в цикле Кребса, намного ниже. В силу этого анаэ­робный гликолиз не в состоянии полностью воз­местить энергетические потребности клетки. Так, при анаэробном расщеплении одной молекулы глюкозы образуются всего две молекулы АТФ, в то время как при окислении глюкозы до угле­кислого газа и воды - 32 молекулы АТФ. Не­хватка высокоэнергетических фосфатов (АТФ и креатинфосфата) приводит к нарушению энергозависимого процесса удаления ионов кальция из саркоплазмы кардиомиоцитов и возникнове­нию кальциевой перегрузки миокарда.

В норме увеличение вызывает образо­вание мостиков между цепочками актина и ми­озина, что является основой сокращения карди­омиоцитов. Вслед за этим происходит удаление избытка ионов кальция из саркоплазмы и раз­витие диастолы. Кальциевая перегрузка клеток миокарда при его ишемии ведет к остановке процесса сокращения - расслабления в стадии систолы, формируется контрактура миокарда - состояние, при котором кардиомиоциты переста­ют расслабляться. Возникшая зона асистолии характеризуется повышенным тканевым напря­жением, что ведет к сдавлению коронарных со­судов и связанному с этим усугублению дефици­та коронарного кровотока.

Ионы Са 2 + активируют фосфолипазу А 2 , кото­рая катализирует расщепление фосфолипидов. В результате этого образуются одна молекула СЖК и одна молекула лизофосфатида. Свобод­ные жирные кислоты обладают детергентоподобным действием и в случае избыточного их на­копления в миокарде могут повреждать мембра­ны кардиомиоцитов. Еще более выраженный кардиотоксический эффект оказывают лизофосфатиды. Особенно токсичен лизофосфатидилхолин, который может провоцировать аритмии. В настоящее время роль СЖК и лизофосфатидов в патогенезе ишемического повреждения сердца никем не оспаривается, однако молекулярная природа необратимого повреждения кардиомио­цитов не сводится только к накоплению этих веществ в клетках сердечной мышцы. Кардиотоксическими свойствами могут обладать и дру­гие продукты метаболизма, например активные формы кислорода.

Активными формами кислорода (АФК) на­зывают супероксидный радикал (0 2 ") и гидроксильный радикал НО, которые обладают высо­кой окислительной активностью. Источником АФК в кардиомиоцитах является дыхательная цепь митохондрий и прежде всего цитохромы, которые в условиях гипоксии переходят в вос­становленное состояние и могут быть донорами электронов, «передавая» их молекулам кисло­рода с образованием не молекулы воды, как это происходит в норме, а супероксидного радикала (O 2). Кроме того, образование свободных ради­калов катализируется ионами металлов с переменной валентностью (прежде всего, ионами железа), которые всегда присутствуют в клетке. Активные формы кислорода взаимодействуют с молекулами белков и полиненасыщенных жир­ных кислот, превращая их в свободные радика­лы. Вновь образованные радикалы могут, в свою очередь, взаимодействовать с другими молеку­лами белков и жирных кислот, индуцируя даль­нейшее образование свободных радикалов. Та­ким образом, реакция может принимать цепной и разветвленный характер. Образование гидроперекисей полиненасыщен­ных жирных кислот, входящих в молекулярную структуру мембранных фосфолипидов, способ­ствует изменению биологических свойств мемб­ран. В отличие от жирных кислот гидропереки­си являются водорастворимыми веществами, и появление их в структуре гидрофобного фосфолипидного матрикса клеточных мембран приво­дит к формированию пор, пропускающих ионы и молекулы воды. Кроме того, изменяется ак­тивность мембраносвязанных ферментов.

Процесс возникновения гидроперекисей жир­ных кислот является одним из звеньев перекисного окисления липидов, которое включает в себя еще свободнорадикальное образование альдеги­дов и кетонов. Все эти вещества получили на­звание продуктов ПОЛ. Согласно концепции Ф.З. Меерсона, продукты ПОЛ обладают кардиотоксическими свойствами, и накопление их в клет­ке приводит к повреждению сарколеммы, а так­же лизосомальных и митохондриальных мемб­ран. На заключительном этапе повреждения, предшествующем гибели клеток, особая роль отводится активации протеолитических фермен­тов. Обычно эти энзимы находятся в цитоплаз­ме кардиомиоцитов в неактивном состоянии или локализованы внутри лизосом, мембраны кото­рых изолируют их от структурных элементов клетки. В связи с этим в норме протеазы не ока­зывают цитотоксического действия. В условиях ишемии перегрузка кардиомиоцитов ионами кальция и закисление цитоплазмы за счет на­копления лактата приводят к активации внут­риклеточных протеаз. Кроме того, повышение проницаемости лизосомальных мембран под действием фосфолипаз и продуктов ПОЛ способству­ет выходу активных протеолитических фермен­тов в саркоплазму. Конечным звеном этой пато­генетической цепочки является некроз кардио­миоцитов в зоне ишемии и их «самопереварива­ние», которое получило название аутолиза.

Важно отметить, что первыми погибают толь­ко кардиомиоциты, отличающиеся высокой ин­тенсивностью энергетического метаболизма и, соответственно, повышенной потребностью в кислороде. В то же время фибробласты и клетки проводящей системы менее зависимы от достав­ки кислорода и сохраняют свою жизнеспособ­ность. Функциональная активность фибробластов обеспечивает процессы рубцевания.

Клетки проводящей системы, сохраняя жиз­неспособность в условиях кислородного голода­ния, существенно изменяют свои электрофизио­логические характеристики, что может способ­ствовать возникновению аритмий. В результате повреждения мембран и снижения образования АТФ изменяется активность К + -, Na + -АТФазы, что сопровождается усиленным поступлением натрия в кардиомиоциты и выходом из них ка­лия. Это увеличивает электрическую нестабиль­ность миокарда и способствует развитию арит­мий.

Гипоксическая сократительная дисфункция сердца усугубляется нарушением процессов нейрогуморальной регуляции функционального со­стояния миокарда. Сердечные боли, приступы аритмии и другие нарушения являются для орга­низма стрессором, т.е. воздействием чрезмерной силы, на которое организм, как и на любое стрессорное воздействие, реагирует активацией симпатоадреналовой системы.

В настоящее время установлено, что при хро­нической активации симпатоадреналовой систе­мы происходит постепенная Са2+-перегрузка кар­диомиоцитов и их контрактура, нарушается це­лостность сарколеммы. При гиперактивации адренергической системы формируется электричес­кая нестабильность миокарда. Последняя спо­собствует возникновению фибрилляции желудочков сердца, поэтому каждый третий пациент при ХСН погибает внезапно, иногда сердечная смерть наступает на фоне внешнего благополучия и по­ложительной клинической динамики течения ХСН.

Адренергическая тахикардия сопровождает­ся повышением потребности миокарда в кисло­роде, что наряду с Са-перегрузкой еще больше усугубляет энергетический дефицит в клетках миокарда. Включается защитно-приспособитель­ный механизм, получивший название «спячки» или гибернации кардиомиоцитов. Часть клеток перестает сокращаться и отвечать на внешние стимулы, потребляя при этом минимум энергии и экономя кислород для активно сокращающихся кардиомиоцитов. Таким образом, количество обеспечивающих насосную функцию сердца кле­ток миокарда может существенно уменьшиться, способствуя усугублению сердечной недостаточности.

Кроме того, гиперактивация симпатоадрена­ловой системы усиливает секрецию ренина поч­ками, выступая в роли стимулятора РААС. Об­разующийся ангиотензин-II способствует увеличению адренореактивности сердца и сосудов, усиливая тем самым кардиотоксическое действие катехоламинов. Одновременно этот пептид увеличивает перифе­рическое сопротивление кровеносных сосудов, что, безусловно, способствует увеличению пост­нагрузки на сердце и весьма негативно сказы­вается на гемодинамике. Кроме того, ангиотензин-II может самостоятельно или через актива­цию образования цитокинов стимулировать программируемую гибель кардиомиоцитов («апоптоз»). Наряду с отмеченным повышением уровня ангиотензина-II негативно сказывается на состоя­нии водно-солевого гомеостаза, поскольку этот пептид активирует секрецию альдостерона.

В результате в организме задерживается избыточ­ное количество воды и натрия. Задержка натрия повышает осмолярность крови, в ответ на кото­рую происходит активация секреции антидиу­ретического гормона, что приводит к уменьше­нию диуреза и еще большей гидратации орга­низма. В итоге повышается ОЦК и увеличивает­ся преднагрузка на сердце. Гиперволемия ведет к раздражению механорецепторов, локализован­ных в устье полых и легочных вен, «включает­ся» рефлекс Бейнбриджа, возникает рефлекторная тахикардия, что еще больше увеличивает нагрузку на миокард и потребность сердечной мышцы в кислороде.

Создается «порочный круг», разорвать кото­рый можно только с помощью определенных фармакологических воздействий. Ко всему это­му присоединяется повышение гидростатическо­го давления в микрососудистом русле, что спо­собствует выходу жидкой части крови в ткани и формированию отеков. Последние сдавливают ткани, что усугубляет нарушение микроцирку­ляции и еще больше усиливает тканевую гипок­сию. При дальнейшем прогрессировании недо­статочности кровообращения нарушаются и дру­гие виды обмена, в том числе и белковый, что приводит к дистрофическим изменениям в орга­нах и тканях, нарушению их функции. В ко­нечной стадии ХСН развиваются кахексия, мас­кируемая отеками, гипопротеинемия, появляют­ся признаки почечной и печеночной декомпен­сации.

ИШЕМИЯ МИОКАРДА.

Термин «ишемическая болезнь сердца» (ИБС) был предложен комитетом экс­пертов ВОЗ в 1962 г. ИБС - термин собирательный, включающий многообразные клинические формы и проявления, как острые, так и хрони­ческие, как обратимые (преходящие), так и нео­братимые, заканчивающиеся некрозом сердеч­ной мышцы. Ишемия миокарда (от греч. ischo -задерживать, останавливать и haemia - кровь) представляет собой такое состояние, при кото­ром нарушается кровообращение мышцы серд­ца, появляется местное «малокровие», вследствие чего развивается коронарная недостаточность, т. е. возникает несоответствие между потребностя­ми миокарда в кислороде, с одной стороны, и уровнем оксигенации кардиомиоцитов - с дру­гой. Заболевания, патогенетическую основу кото­рых составляет ишемическое повреждение сердечной мышцы (коронарная болезнь сердца, ин­фаркт миокарда, атеросклеротический кардио­склероз), являются основной причиной смерт­ности населения в современном обществе - по данным ВОЗ, 400-500 человек на 100 000 насе­ления в возрасте 50-54 лет.

Патогенез необратимых изменений миокардиоцитов при ишемии можно представить в следующем виде:

1. Снижение энергетики в миокардиоцитах приводит к дальнейшему угнетению гликолиза.

2. Повреждение плазматической мембраны вызывает повышение проницаемости с нарушением функции специфических мембранных насосов (К/Na-АТФазы, Са/Н-обменник и др.)

3. Нарастание внутриклеточного ацидоза влечет за собой денатурацию белка.

4. Функция митохондрий прогрессивно снижается.

5. Активируется лизосомальный аутофагоцитоз, вплоть до разрыва лизосом. Активируется универсальный механизм клеточной деструкции – накопление ионов Са и продуктов перекисного окисления липидов. Это обусловлено увеличением вхождения Са в миокардиоциты и нарушением работы саркоплазмотического ретикулума (СПР), что инициирует запуск «кальциевой триады»:

1) контрактуру миофибрилл;

2) нарушение функций митохондрий;

3) усиление активности миофибриллярных протеаз и митохондриальных фосфолипаз.

Наряду с «липидной триадой»: -

1) активация ПОЛ;

2) увеличение активности фосфолипаз;

3) детергентное действие жирных кислот

Это приводит к необратимым повреждениям клеток миокарда.

Выделяют 3 периода тотальной ишемии миокарда:

1. Латентный период, в течение которого функции сердца не изменяются; он совпадает по времени с периодом аэробного метаболизма. В норме этих запасов хватает на 1-20 секунд.

2. Период выживания – тот предел, когда реперфузия или реоксигенация приводит к быстрому восстановлению функции сердца до исходного уровня. Биохимически, это переход на анаэробный метаболизм. Время этой фазы при гипотермии – 5 минут.

3. Период возможности оживления – время от начала ишемии до предела обратимых изменений. Длительность от 20 до 40 минут

Поскольку ишемия миокарда может вызываться достаточно большим количеством причин и иметь различные клинические формы, было введено понятие «ишемическая болезнь сердца», которая включает в себя все виды атеросклеротического поражения сердца:

1. Стенокардия.

2. Инфаркт миокарда.

3. Промежуточные формы коронарной недостаточности.

4. Кардиосклероз.

5. Аневризма сердца.

6. Внезапная сердечная смерть.

По аналогии с сердечной недостаточностью выделяют коронарную недостаточность – состояние, обусловленное неспособностью коронарного кровотока обеспечить метаболические потребности миокарда в кислороде вследствие спазма, тромбоза, эмболии коронарных сосудов. Коронарная недостаточность может быть:

1. Абсолютной – обусловлена истинным снижением объёмного кровотока сердца.

2. Относительной – при неизменном кровотоке, но снижении функциональных возможностей миокарда из-за падения парциального давления кислорода.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 744 | Нарушение авторских прав

| | | | | 6 | | | | | | | | | | | | | | | | |

Компенсация при нарушениях кровообращения. При возникновении каких-либо нарушений кровообращения обычно быстро наступает его функциональная компенсация. Компенсация осуществляется прежде всего теми же механизмами регулирования, что и в норме. На ранних стадиях нарушений К. их компенсация происходит без каких-либо существенных сдвигов в структуре сердечно-сосудистой системы. Структурные изменения тех или иных частей системы кровообращения (например, гипертрофия миокарда, развитие артериальных или венозных коллатеральных путей) возникают обычно позже и направлены на улучшение работы механизмов компенсации.

Компенсация возможна за счет усиления сокращений миокарда, расширения полостей сердца, а также гипертрофии сердечной мышцы. Так, при затруднении изгнания крови из желудочка, например при стеноз е устья аорты или легочного ствола, реализуется резервная мощность сократительного аппарата миокарда, что способствует усилению силы сокращения. При недостаточности клапанов сердца в каждую следующую фазу сердечного цикла часть крови возвращается в обратном направлении. При этом развивается дилатация полостей сердца, носящая компенсаторный характер. Однако чрезмерная дилатация создает неблагоприятные условия для работы сердца.

Повышение общего АД, вызванное увеличением общего периферического сопротивления, компенсируется, в частности, за счет усиления работы сердца и создания такой разности давлений между левым желудочком и аортой, которая способна обеспечить выброс в аорту всего систолического объема крови.

В ряде органов, особенно в головном мозге, при повышении уровня общего АД начинают функционировать компенсаторные механизмы, благодаря которым кровяное давление в сосудах мозга поддерживается на нормальном уровне.

При увеличении сопротивления в отдельных артериях (вследствие ангиоспазма, тромбоза, эмболии и т.д.) нарушение кровоснабжения соответствующих органов или их частей может быть компенсировано за счет коллатерального притока крови. В головном мозге коллатеральные пути представлены в виде артериальных анастомозов в области виллизиева круга и в системе пиальных артерий на поверхности больших полушарий. Артериальные коллатерали хорошо развиты и в сердечной мышце. Помимо артериальных анастомозов важную роль для коллатерального притока крови играет их функциональная дилатация, значительно уменьшающая сопротивление кровотоку и способствующая притоку крови в ишемизированную область. Если в расширившихся коллатеральных артериях кровоток оказывается усиленным в течение длительного времени, то наступает постепенная их перестройка, калибр артерий возрастает, так что в дальнейшем они могут полностью обеспечивать кровоснабжение органа в той же степени, что и основные артериальные стволы.

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, вместе с тем между ними отмечаются существенные различия.

Как и при острой, так и при хронической сердечной недостаточности все эндогенные механизмы компенсации гемодинамических нарушений можно подразделить на интракардиальные: компенсаторная гиперфункция сердца (механизм Франка-Старлинга, гомеометрическая гиперфункция), гипертрофия миокарда и экстракардиальные: разгрузочные рефлексы Бейнбриджа, Парина, 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 интра-, так и экстракардиальных механизмов находится под контролем нейрогуморальных регуляторных систем.

Механизмы компенсации гемодинамических нарушений при острой сердечной недостаточности. На начальной стадии систолической дисфункции желудочков сердца включаются интракардиальные факторы компенсации сердечной недостаточности, важнейшим из которых является механизм Франка-Старлинга (гетерометрический механизм компенсации, гетерометрическая гиперфункция сердца). Реализацию его можно представить следующим образом. Нарушение сократительной функции сердца влечет за собой уменьшение ударного объема крови и гипоперфузию почек. Это способствует активации РААС, вызывающей задержку воды в организме и увеличение объема циркулирующей крови. В условиях возникшей гиперволемии происходит усиленный приток венозной крови к сердцу, увеличение диастолического кровенаполнения желудочков, растяжение миофибрилл миокарда и компенсаторное повышение силы сокращения сердечной мышцы, которое обеспечивает прирост ударного объема. Однако если конечное диастолическое давление повышается более чем на 18-22 мм рт.ст. возникает чрезмерное перерастяжение миофибрилл. В этом случае компенсаторный механизм Франка-Старлинга перестает действовать, а дальнейшее увеличение конечного диастолического объема или давления вызывает уже не подъем, а снижение ударного объема.

Наряду с внутрисердечными механизмами компенсации при острой левожелудочковой недостаточности запускаются разгрузочные экстракардиальные рефлексы, способствующие возникновению тахикардии и увеличению минутного объема крови (МОК). Одним из наиболее важных сердечно-сосудистых рефлексов, обеспечивающих увеличение МОК, является рефлекс Бейнбриджа увеличение частоты сердечных сокращений в ответ на увеличение объема циркулирующей крови. Этот рефлекс реализуется при раздражении механорецепторов, локализованных в устье полых и легочных вен. Их раздражение передается на центральные симпатические ядра продолговатого мозга, в результате чего происходит повышение тонической активности симпатического звена вегетативной нервной системы, и развивается рефлекторная тахикардия. Рефлекс Бейнбриджа направлен на увеличение минутного объема крови.

Рефлекс Бецольда-Яриша — это рефлекторное расширение артериол большого круга кровообращения в ответ на разражение механо- и хеморецепторов, локализованных в желудочках и предсердиях.

В результате возникает гипотония, которая сопровождается бра-

дикардией и временной остановкой дыхания. В реализации этого рефлекса принимают участие афферентные и эфферентные волокна n. vagus. Этот рефлекс направлен на разгрузку левого желудочка.

К числу компенсаторных механизмов при острой сердечной недостаточности относится и повышение активности симпатоадреналовой системы, одним из звеньев которого является высвобождение норадреналина из окончаний симпатических нервов, иннервирующих сердце и почки. Наблюдаемое при этом возбуждение β -адренорецепторов миокарда ведет к развитию тахикардии, а стимуляция подобных рецепторов в клетках ЮГА вызывает усиленную секрецию ренина. Другим стимулом секреции ренина является снижение почечного кровотока в результате вызванной катехоламинами констрикции артериол почечных клубочков. Компенсаторное по своей природе усиление адренергического влияния на миокард в условиях острой сердечной недостаточности направлено на увеличение ударного и минутного объемов крови. Положительный инотропный эффект оказывает также ангиотензин-II. Однако эти компенсаторные механизмы могут усугубить сердечную недостаточность, если повышенная активность адренергической системы и РААС сохраняется достаточно продолжительное время (более 24 ч).

Все сказанное о механизмах компенсации сердечной деятельности в одинаковой степени относится как к лево-, так и к правожелудочковой недостаточности. Исключением является рефлекс Парина, действие которого реализуется только при перегрузке правого желудочка, наблюдаемой при эмболии легочной артерии.

Рефлекс Ларина — это падение артериального давления, вызванное расширением артерий большого круга кровообращения, снижением минутного объема крови в результате возникающей брадикардии и уменьшением объема циркулирующей крови из-за депонирования крови в печени и селезенке. Кроме того, для рефлекса Парина характерно появление одышки, связанной с наступающей гипоксией мозга. Полагают, что рефлекс Парина реализуется за счет усиления тонического влияния n.vagus на сердечно-сосудистую систему при эмболии легочных артерий.

Механизмы компенсации гемодинамических нарушений при хронической сердечной недостаточности. Основным звеном патогенеза хронической сердечной недостаточности является, как известно, постепенно нарастающее снижение сократительной функции ми-

окарда и падение сердечного выброса. Происходящее при этом уменьшение притока крови к органам и тканям вызывает гипоксию последних, которая первоначально может компенсироваться усиленной тканевой утилизацией кислорода, стимуляцией эритропоэза и т.д. Однако этого оказывается недостаточно для нормального кислородного обеспечения органов и тканей, и нарастающая гипоксия становится пусковым механизмом компенсаторных изменений гемодинамики.

Интракардиальные механизмы компенсации функции сердца. К ним относятся компенсаторная гиперфункция и гипертрофия сердца. Эти механизмы являются неотъемлемыми компонентами большинства приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы здорового организма, но в условиях патологии могут превратиться в звено патогенеза хронической сердечной недостаточности.

Компенсаторная гиперфункция сердца выступает как важный фактор компенсации при пороках сердца, артериальной гипертензии, анемии, гипертонии малого круга и других заболеваниях. В отличие от физиологической гиперфункции она является длительной и, что существенно, непрерывной. Несмотря на непрерывность, компенсаторная гиперфункция сердца может сохраняться в течение многих лет без явных признаков декомпенсации насосной функции сердца.

Увеличение внешней работы сердца, связанное с подъемом давления в аорте (гомеометрическая гиперфункция), приводит к более выраженному возрастанию потребности миокарда в кислороде, чем перегрузка миокарда, вызванная повышением объема циркулирующей крови (гетерометрическая гиперфункция). Иными словами, для осуществления работы в условиях нагрузки давлением мышца сердца использует гораздо больше энергии, чем для выполнения той же работы, связанной с нагрузкой объемом, а следовательно, при стойкой артериальной гипертензии гипертрофия сердца развивается быстрее, чем при увеличении объема циркулирующей крови. Например, при физической работе, высотной гипоксии, всех видах клапанной недостаточности, артериовенозных фистулах, анемии гиперфункция миокарда обеспечивается за счет увеличения минутного объема сердца. При этом систолическое напряжение миокарда и давление в желудочках возрастают незначительно, и гипертрофия развивается медленно. В то же время при гипертонической болезни, гипертензии малого круга, стено-

зах клапанных отверстий развитие гиперфункции связано с повышением напряжения миокарда при незначительно измененной амплитуде сокращений. В этом случае гипертрофия прогрессирует достаточно быстро.

Гипертрофия миокарда — это увеличение массы сердца за счет увеличения размеров кардиомиоцитов. Существуют три стадии компенсаторной гипертрофии сердца.

Первая, аварийная, стадия характеризуется, прежде всего, увеличением интенсивности функционирования структур миокарда и, по сути, представляет собой компенсаторную гиперфункцию еще не гипертрофированного сердца. Интенсивность функционирования структур — это механическая работа, приходящаяся на единицу массы миокарда. Увеличение интенсивности функционирования структур закономерно влечет за собой одновременную активацию энергообразования, синтеза нуклеиновых кислот и белка. Указанная активация синтеза белка происходит таким образом, что вначале увеличивается масса энергообразующих структур (митохондрий), а затем — масса функционирующих структур (миофибрилл). В целом увеличение массы миокарда приводит к тому, что интенсивность функционирования структур постепенно возвращается к нормальному уровню.

Вторая стадия — стадия завершившейся гипертрофии — характеризуется нормальной интенсивностью функционирования структур миокарда и соответственно нормальным уровнем энергообразования и синтеза нуклеиновых кислот и белков в ткани сердечной мышцы. При этом потребление кислорода на единицу массы миокарда остается в границах нормы, а потребление кислорода сердечной мышцей в целом увеличено пропорционально возрастанию массы сердца. Увеличение массы миокарда в условиях хронической сердечной недостаточности происходит за счет активации синтеза нуклеиновых кислот и белков. Пусковой механизм этой активации изучен недостаточно. Считается, что определяющую роль здесь играет усиление трофического влияния симпатоадреналовой системы. Эта стадия процесса совпадает с длительным периодом клинической компенсации. Содержание АТФ и гликогена в кардиомиоцитах также находится при этом в пределах нормы. Подобные обстоятельства придают относительную устойчивость гиперфункции, но вместе с тем не предотвращают исподволь развивающихся в данной стадии нарушений обмена и структуры миокарда. Наиболее ранними признаками таких нарушений являются

значительное увеличение концентрации лактата в миокарде, а также умеренно выраженный кардиосклероз.

Третья стадия прогрессирующего кардиосклероза и декомпенсации характеризуется нарушением синтеза белков и нуклеиновых кислот в миокарде. В результате нарушения синтеза РНК, ДНК и белка в кардиомиоцитах наблюдается относительное уменьшение массы митохондрий, что ведет к торможению синтеза АТФ на единицу массы ткани, снижению насосной функции сердца и прогрессированию хронической сердечной недостаточности. Ситуация усугубляется развитием дистрофических и склеротических процессов, что способствует появлению признаков декомпенсации и тотальной сердечной недостаточности, завершающейся гибелью пациента. Компенсаторная гиперфункция, гипертрофия и последующая декомпенсация сердца — это звенья единого процесса.

Механизм декомпенсации гипертрофированного миокарда включает следующие звенья:

1. Процесс гипертрофии не распространяется на коронарные сосуды, поэтому число капилляров на единицу объема миокарда в гипертрофированном сердце уменьшается (рис. 15-11). Следовательно, кровоснабжение гипертрофированной сердечной мышцы оказывается недостаточным для выполнения механической работы.

2. Вследствие увеличения объема гипертрофированных мышечных волокон уменьшается удельная поверхность клеток, в связи с

Рис. 5-11. Гипертрофия миокарда: 1 — миокард здорового взрослого; 2 — гипертрофированный миокард взрослого (масса 540 г); 3 — гипертрофированный миокард взрослого (масса 960 г)

этим ухудшаются условия для поступления в клетки питательных веществ и выделения из кардиомиоцитов продуктов метаболизма.

3. В гипертрофированном сердце нарушается соотношение между объемами внутриклеточных структур. Так, увеличение массы митохондрий и саркоплазматического ретикулума (СПР) отстает от увеличения размеров миофибрилл, что способствует ухудшению энергоснабжения кардиомиоцитов и сопровождается нарушением аккумуляции Са 2 + в СПР. Возникает Са 2 +-перегрузка кардиомиоцитов, что обеспечивает формирование контрактуры сердца и способствует уменьшению ударного объема. Кроме того, Са 2 +-перегрузка клеток миокарда повышает вероятность возникновения аритмий.

4. Проводящая система сердца и вегетативные нервные волокна, иннервирующие миокард, не подвергаются гипертрофии, что также способствует возникновению дисфункции гипертрофированного сердца.

5. Активируется апоптоз отдельных кардиомиоцитов, что способствует постепенному замещению мышечных волокон соединительной тканью (кардиосклероз).

В конечном итоге гипертрофия утрачивает приспособительное значение и перестает быть полезной для организма. Ослабление сократительной способности гипертрофированного сердца происходит тем скорее, чем сильнее выражены гипертрофия и морфологические изменения в миокарде.

Экстракардиальные механизмы компенсации функции сердца. В отличие от острой сердечной недостаточности роль рефлекторных механизмов экстренной регуляции насосной функции сердца при хронической сердечной недостаточности сравнительно невелика, поскольку нарушения гемодинамики развиваются постепенно на протяжении нескольких лет. Более или менее определенно можно говорить о рефлексе Бейнбриджа, который «включается» уже на стадии достаточно выраженной гиперволемии.

Особое место среди «разгрузочных» экстракардиальных рефлексов занимает рефлекс Китаева, который «запускается» при митральном стенозе. Дело в том, что в большинстве случаев проявления правожелудочковой недостаточности связаны с застойными явлениями в большом круге кровообращения, а левожелудочковой — в малом. Исключение составляет стеноз митрального клапана, при котором застойные явления в легочных сосудах вызваны не декомпенсацией левого желудочка, а препятствием току крови через

левое атриовентрикулярное отверстие — так называемым «первым (анатомическим) барьером». При этом застой крови в легких способствует развитию правожелудочковой недостаточности, в генезе которой рефлекс Китаева играет важную роль.

Рефлекс Китаева — это рефлекторный спазм легочных артериол в ответ на повышение давления в левом предсердии. В результате возникает «второй (функциональный) барьер», который первоначально играет защитную роль, предохраняя легочные капилляры от чрезмерного переполнения кровью. Однако затем этот рефлекс приводит к выраженному повышению давления в легочной артерии — развивается острая легочная гипертензия. Афферентное звено этого рефлекса представлено n. vagus, a эфферентное — симпатическим звеном вегетативной нервной системы. Негативной стороной данной приспособительной реакции является подъем давления в легочной артерии, приводящий к увеличению нагрузки на правое сердце.

Однако ведущую роль в генезе долговременной компенсации и декомпенсации нарушенной сердечной функции играют не рефлекторные, а нейрогуморальные механизмы, важнейшим из которых является активация симпатоадреналовой системы и РААС. Говоря об активации симпатоадреналовой системы у пациентов с хронической сердечной недостаточностью, нельзя не указать, что у большинства из них уровень катехоламинов в крови и моче находится в пределах нормы. Этим хроническая сердечная недостаточность отличается от острой сердечной недостаточности.

Компенсаторные механизмы

Информация, релевантная «Компенсаторные механизмы»

При любой эндокринной патологии, как и при всех заболеваниях, наряду с нарушением функций развиваются компенсаторно-приспособительные механизмы. Например, при гемикастрации – компенсаторная гипертрофия яичника или семенника; гипертрофия и гиперплазия секреторных клеток коркового вещества надпочечника при удалении части паренхимы железы; при гиперсекреции глюкокортикоидов – уменьшение их

Размер почки уменьшен за счет гибели нефронов. Компенсаторные механизмы велики: при 50% гибели нефронов ХПН еще не развивается. Запустевают клубочки, гибнут канальцы, идут фибропластические процессы: гиалиноз, склероз оставшихся клубочков. Относительно сохранившихся клубочков существуют 2 точки зрения: 1) Они берут на себя функцию тех нефронов, которые погибли (1:4) — клетки увеличиваются в

Физиологическая реакция организма в ответ на изменения во времени подразделяется на три фазы: 1) немедленная химическая реакция буферных систем; 2) дыхательная компенсация (при метаболических нарушениях кислотно-основного состояния); 3) более медленная, но более эффективная компенсаторная реакция почек, способная ТАБЛИЦА 30-1. Диагностика нарушений кислотно-основного состояния Нарушение

Следует выделить три основные группы механизмов выздоровления: 1) срочные (неустойчивые, «аварийные») защитно-компенсаторные реакции, возникающие в первые секунды и минуты после воздействия и представляющие собой главным образом защитные рефлексы, с помощью которых организм освобождается от вредных веществ и удаляет их (рвота; кашель, чиханье и т.д.). К этому типу реакций следует отнести

При описании нарушений кислотно-основного состояния и компенсаторных механизмов необходимо использовать точную терминологию (табл. 30-1). Суффикс «оз» отражает патологический процесс, приводящий к изменению рН артериальной крови. Нарушения, которые приводят к снижению рН, называют ацидозом, тогда как состояния, которые вызывают увеличение рН,- алкалозом. Если первопричиной нарушений является

Терминальные состояния — это своеобразный патологический симптомокомплекс, проявляющийся тяжелейшими нарушениями функций органов и систем, с которыми организм без помощи извне справиться не может. Другими словами это состояния пограничные между жизнью и смертью. К ним относятся все стадии умирания и ранние этапы постреанимационного периода. Умирание может быть следствием развития любого тяжелого

Недостаточность внешнего дыхания (НВД) – это патологическое состояние, развивающееся вследствие нарушения внешнего дыхания, при котором не обеспечивается нормальный газовый состав артериальной крови или он достигается в результате включения компенсаторных механизмов, приводящих к ограничению резервных возможностей организма. Формы недостаточности внешнего дыхания

Повышение рН артериальной крови угнетает дыхательный центр. Снижение альвеолярной вентиляции приводит к увеличению PaCO2 и сдвигу рН артериальной крови в сторону нормы. Компенсаторная реакция дыхания при метаболическом алкалозе менее предсказуема, чем при метаболическом ацидозе. Гипоксемия, развивающаяся в результате прогрессирующей гиповентиляции, в конечном счете активирует чувствительные к

Первый ЭКГ признак Поскольку экстрасистола - это внеочередное возбуждение, то на ЭКГ ленте месторасположение ее будет раньше предполагаемого очередного синусового импульса. Поэтому пред экстрасистолический интервал, т.е. интервал R(синусовый) - R(экстрасистолический) будет меньше интервала R(синусовый) - R(синусовый). Рис. 68. Предсердная экстрасистола. В отведении III

Активный экстрасистолический очаг находится в желудочках. Первый ЭКГ признак Этот признак характеризует экстрасистолу как таковую, вне зависимости от места расположения эктопического очага. Краткая запись - интервал R(с)-R(э)

Компенсаторные механизмы сердечной недостаточности. Сердечные гликозиды — дигоксин

Компенсаторные механизмы . активируемые во время ЗСН, проявляются в виде положительной инотропии. Повышение силы сокращения мышц ([+dP/dt]max) носит название положительной инотропии. Она возникает как следствие усиленной симпатической стимуляции сердца и активации (З1-адренорецепторов желудочков и ведет к повышению эффективности систолического выброса. Но благоприятный эффект этого компенсаторного механизма не может поддерживаться долго. Развивается недостаточность в результате перегрузки желудочков, возникающей вследствие повышения давления в желудочках при их наполнении, систолического стресса стенки и повышенной потребности миокарда в энергии.

Лечение застойной сердечной недостаточности . Существует две фазы ЗСН: острая и хроническая. Лекарственная терапия должна не только облегчить симптомы заболевания, но и снизить смертность. Эффект лекарственной терапии наиболее благоприятен в тех случаях, когда ЗСН возникла вследствие кардиомиопатии или артериальной гипертензии. Цель лечения состоит в том, чтобы:

Уменьшить застой (отеки);

Улучшить систолическую и диастолическую функции сердца. Для достижения этой цели используют различные лекарственные средства.

Сердечные гликозиды используют для лечения сердечной недостаточности более 200 лет. Дигоксин - прототипичный сердечный гликозид, экстрагируемый из листьев пурпурной и белой наперстянки (Digitalis purpurea и D. lanata соответственно). Дигоксин - наиболее распространенный препарат из группы сердечных гликозидов, применяемых в США.

Все сердечные гликозиды обладают сходной химической структурой. Дигоксин, дигиталис и оубаин содержат агликоновое стероидное ядро, имеющее значение для фармакологической активности, а также ненасыщенное, связанное с С17 лактоновое кольцо, обладающее кардиотоническим действием, и связанный с С3 углеводный компонент (сахар), влияющий на активность и фармакокинетические свойства гликозидов.

Сердечные гликозиды ингибируют мембраносвязанную Nа+/К+-АТФазу, улучшая симптоматику ЗСН. Эффекты сердечных гликозидов на молекулярном уровне обусловлены ингибированием мембраносвя-занной Nа+/К+-АТФазы. Этот фермент участвует в создании мембранного потенциала покоя большинства возбудимых клеток посредством выведения трех ионов Na+ из клетки в обмен на поступление двух ионов К+ в клетку против градиента концентрации, тем самым создавая высокую концентрацию К+ (140 мМ) и низкую концентрацию Na+ (25 мМ). Энергию для этого насосного эффекта дает гидролиз АТФ. Ингибирование насоса приводит к повышению внутриклеточной цитоплазматической концентрации Na+.

Повышение концентрации Na+ ведет к ингибированию мембраносвязанного Ка+/Са2+-обменника и как следствие - к повышению концентрации цито-плазматического Са2+. Обменник представляет собой АТФ-независимый антипортер, вызывающий в обычных условиях вытеснение Са2+ из клеток. Повышение концентрации Na+ в цитоплазме пассивно снижает обменную функцию, и из клетки вытесняется меньше Са2+. Затем Са2+ в повышенной концентрации активно нагнетается в саркоплазматический ретикулум (СР) и становится доступным для высвобождения в течение последующей клеточной деполяризации, тем самым усиливая связь возбуждение-сокращение. Результатом является более высокая сократимость, известная как положительная инотропия.

При сердечной недостаточности положительное инотропное действие сердечных гликозидов изменяет кривую Франка-Старлинга желудочковой функции.

Несмотря на широкое применение дигиталиса, отсутствуют убедительные доказательства того, что он благоприятно влияет на отдаленный прогноз при ЗСН. У многих пациентов дигиталис улучшает симптоматику, однако не снижает смертность от ЗСН.

Повышенная нагрузка на сердце может быть следствием увеличения объема притекающей крови или усиления сопротивления ее оттоку. Первое наблюдается при физической работе или пороках сердца, сопровождающихся недостаточностью клапанного аппарата. При таких пороках во время диастолы в полость сердца попадает не только кровь, поступающая по нормальным путям, но и кровь, которая вследствие неполного смыкания клапанов выброшена ретроградно из полости во время систолы. То же наблюдается и при врожденных дефектах перегородок сердца. Кроме того, причиной повышенной нагрузки на сердце является возрастание сопротивления оттоку крови, которое возникает вследствие сужения (стеноза) выходного отверстия из полости сердца (например, отверстия легочного ствола или аорты, предсердно-желудочкового отверстия), артериальной гипертензии, генерализованного атеросклероза, пневмосклероза.

В эксперименте различные виды нарушения деятельности сердца изучают посредством создания искусственного порока клапанов или сужения крупных отводящих сосудов - аорты и легочного ствола.

Сердце способно быстро приспосабливаться к повышенной нагрузке, компенсируя возможные расстройства кровообращения. При этом, в зависимости от вида нагрузки, срабатывает тот или иной механизм компенсации.

В случае перегрузки объемом крови срабатывает гетерометрический механизм компенсации (Франка-Старлинга). Во время диастолы повышается кровенаполнение полостей (или одной полости) сердца, что приводит к интенсивному растяжению мышечных волокон. Результатом такого растяжения является усиленное сокращение сердца во время систолы. Этот механизм обусловлен свойствами клеток миокарда. В известных пределах нагрузки существует линейная зависимость между объемом поступающей крови и силой сокращения сердца (рис. 46, а).

Тем не менее, если степень растяжения мышечного волокна превышает допустимые пределы, сила сокращения уменьшается. Уменьшение напряжения происходит при растяжении сегмента миокарда свыше 25 % его исходной длины, которая соответствует увеличению объема полости левого желудочка приблизительно на 100 %. При допустимых перегрузках линейные размеры сердца увеличиваются не более чем на 15-20 %. Расширение полостей сердца при этом сопровождается увеличением ударного объема и называется тоногенной дилатацией.

При повышенном сопротивлении оттоку крови срабатывает гомеометрический механизм компенсации . В этом случае длина мышечного волокна сердца увеличивается незначительно, но повышаются давление и напряжение, возникшие в результате сокращения мышцы в конце диастолы. Сила сокращений сердца увеличивается не сразу, а постепенно, с каждым последующим сокращением сердца, пока не достигнет уровня, необходимого для сохранения постоянства МОС. В известных пределах нагрузки мощность, которая развивается при сокращении сердца, линейно связана с величиной сопротивления оттоку крови. Выход за эти пределы приводит к уменьшению силы сокращения сердца (рис. 46, б).

Энергетически оба механизма компенсации повышенной нагрузки неравноценны. Так, при одинаковом усилении внешней работы сердца, рассчитанном как произведение MOC на среднее систолическое давление в аорте, потребление кислорода сердцем изменится неодинаково, в зависимости от того, чем обусловлено усиление работы - увеличением поступления крови к сердцу или повышением аортального сопротивления. Если работа удвоилась вследствие увеличения MOC в 2 раза, то потребление кислорода возрастает лишь на 1/4; если же работа удвоилась в результате двукратного повышения сопротивления оттоку крови, то потребление кислорода миокардом увеличивается на 200 %. Это объясняется тем, что при гомеометрическом механизме компенсации для преодоления повышенного сопротивления оттоку крови необходимо значительное повышение систолического давления, которого можно достичь посредством увеличения величины и скорости напряжения мышечного волокна. А именно фаза изометрического напряжения является наиболее энергоемкой и определяет затраты АТФ и потребление кислорода миокардом.

Таким образом, гетерометрический механизм компенсации более экономичный, чем гомеометрический. Этим, возможно, и объясняется более благоприятное течение тех патологических процессов, которые сопровождаются развитием механизма Франка-Старлинга (например, недостаточность клапанов по сравнению со стенозом клапанного отверстия).

Компенсаторным механизмом, обеспечивающим постоянство МОС, также может быть ускорение сокращений сердца - тахикардия . Она может возникать как вследствие прямого влияния повышенного давления крови в полости правого предсердия на водитель ритма - синусно-предсердный узел, так и вследствие нервных и гуморальных экстракардиальных влияний. С энергетической точки зрения это наименее выгодный механизм компенсации, поскольку он сопровождается, во-первых, расходованием большого количества кислорода, во-вторых, значительным укорочением диастолы периода восстановления и отдыха миокарда и, в-третьих, ухудшением гемодинамическои характеристики сердца: во время диастолы желудочки не успевают заполняться кровью, систола становится менее полноценной, поскольку при этом невозможна мобилизация гетерометрического механизма компенсации. На рис. 47 видно, что при сокращении сердечного цикла (верхняя кривая) длительность систолы уменьшается меньше, чем длительность диастолы. Момент начала сокращения предсердий (штриховая линия) приближается к концу систолы желудочков, пока при частоте 170 в 1 мин не совпадет с ним (“закупорка предсердий”). На ЭКГ при этом зубец P наслаивается на зубец Т.

Описанные механизмы компенсации при перегрузке сердца можно продемонстрировать и на изолированном, лишенном регуляторных связей с организмом сердце. Они обусловлены свойствами миокарда, проводящей системы сердца и в определенной мере - функцией внутрисердечной нервной системы. Последняя представлена нейронами, расположенными в сердце выше уровня предсердно-желудочковой перегородки, которые образуют рефлекторные дуги в пределах сердца. Считается, что функция внутрисердечной нервной системы заключается в приспособлении деятельности сердца к нагрузке и координации работы предсердий и желудочков сердца, левой и правой его половин.

На внутрисердечные механизмы регуляции влияют внесердечные (нервные и гуморальные) механизмы. Среди них особая роль принадлежит симпатической части автономной нервной системы, ее медиаторам норадреналину и адреналину. Первый выделяется нервными окончаниями, второй - клетками мозгового вещества надпочечников. Эти медиаторы (катехоламины) взаимодействуют с рецепторами на поверхности сердечного миоцита (кардиомиоцита). Рецепторы симпатической части нервной системы подразделяют на два класса - α- и β-рецепторы, a каждый из них - на подклассы α1, α2, β1, β2. В сердце млекопитающих содержатся преимущественно β1-рецепторы, а в неисчерченной мышечной ткани сосудов - α1- и β2-рецепторы. Внутриклеточные эффекты стимуляции рецепторов опосредованы повышением уровня цАМФ, усилением активности цАМФ-зависимой протеинкиназы, изменением потоков Ca2+ и связыванием кальция клеточными структурами. При возбуждении симпатического отдела нервной системы значительно увеличиваются сила и скорость сокращений сердца, уменьшается объем остаточной крови в полостях сердца за счет более полного изгнания крови во время систолы (при обычной нагрузке приблизительно половина крови в желудочке остается в конце систолы), повышается частота сердечных сокращений. Повышение тонуса симпатических нервов и выделение большого количества катехоламинов способствуют эффективной компенсации перегрузки посредством внугрисердечных регуляторных механизмов.

Нарушение симпатической иннервации сердца, в частности после введения некоторых фармакологических средств или выполнения экспериментальной сим-патэктомии, затрудняет мобилизацию компенсаторных механизмов, приводя к снижению функциональных возможностей сердца.

Если нагрузка на сердце чрезмерная и компенсаторные механизмы не справляются с ней, развивается острая сердечная недостаточность . При этом в сердечной мышце возникают изменения в виде внутриклеточного накопления ионов натрия и кальция, нарушения синтеза макроэргических соединений, закисления внутриклеточной среды с дальнейшим нарушением процессов сокращения и расслабления сердечной мышцы. Это обусловливает уменьшение силы и скорости сокращения миокарда, увеличение остаточного систолического объема и диастолического давления, расширение полостей сердца. Острая сердечная недостаточность сопровождается тяжелыми нарушениями: повышением венозного давления, уменьшением MOC, гипоксией тканей. В сердечной мышце кроме обменных возможны и структурные изменения, вследствие которых даже при уменьшении дальнейшей нагрузки функцию сердца нормализовать не удается.

Острая сердечная недостаточность развивается также при фибрилляции желудочков, пароксизмальной тахикардии, инфаркте миокарда, миокардите, тромбозе клапанного отверстия, эмболии легочной артерии, тампонаде сердца. При этом наблюдается недостаточное наполнение кровью системы артерий, что приводит к ишемии головного мозга с тяжелыми нарушениями его функции, которые напоминают клиническую картину шока и нередко сопровождаются потерей сознания и судорогами.

При длительной перегрузке сердца (например, при пороке клапанов, артериальной гипертензии) включаются долгосрочные механизмы компенсации в виде специфических обменных и структурных изменений в миокарде, что обусловливает увеличение массы сердца, усиливает его функцию.

Гипертрофия миокарда . Длительная чрезмерная нагрузка на миокард сопровождается увеличением нагрузки на единицу мышечной массы и требует большей интенсивности функционирования ее структур. В ответ на такую нагрузку активируется генетический аппарат мышечных и соединительнотканных клеток. Так, у подопытных животных через несколько часов после сужения аорты в клетках сердца определяются признаки усиления функции ядра, синтеза РНК и увеличение количества рибосом. В конце 1-х суток активируется синтез белков, вызывающий быстрое увеличение объема мышечного волокна, его гипертрофию; как правило, он сопровождается гипертрофией того отдела сердца, на который приходится повышенная нагрузка. При этом увеличивается объем каждого кардиомиоцита, общее же их количество остается неизменным. За счет гипертрофии миокарда нагрузка на единицу мышечной массы снижается до нормального уровня.

В случае уменьшения нагрузки (например, после ликвидации стеноза, восстановления функции клапанов) масса миокарда уменьшается до нормы. Это свидетельствует о том, что интенсивность синтеза белков в клетках миокарда в значительной мере регулируется уровнем нагрузки. Кроме того, эти процессы контролируются механизмами нервно-гуморальной регуляции.

Гипертрофия миокарда - явление приспособительное, направленное на выполнение повышенной работы сердца без значительного увеличения нагрузки на единицу мышечной массы. Это достаточно совершенное приспособление. Так, гипертрофия миокарда у спортсменов позволяет сердцу выполнять чрезвычайно большую работу. При этом изменяется и нервная регуляция сердца, что значительно расширяет диапазон его адаптации и возможности выдерживать значительные нагрузки. При патологических процессах гипертрофия сердца долго компенсирует возникающие нарушения. Так, во время вскрытий было выявлено, что почти 4 % людей имели пороки клапанов, которые сопровождались гипертрофией сердца, и лишь у 0,5-1 % лиц заболевание проявлялось клинически.

Выяснению механизмов развития гипертрофии сердца, особенностей обмена и функций гипертрофированного миокарда, причин возникновения декомпенсации сердца способствовало изучение процесса в эксперименте. Большая заслуга в создании различных экспериментальных моделей болезней сердца, в частности экспериментальных пороков сердца, принадлежит А.Б. Фохту.

При экспериментальном воспроизведении разрыва клапана или сужения аорты остро увеличивается нагрузка и изменяется гемодинамика. Это может наблюдаться и у человека, например, при травматическом повреждении клапанного аппарата, острой перегрузке сердца при гипертензивном кризе. Экспериментальная модель острой перегрузки сердца позволяет выяснить последовательность происходящих изменений, определить их причинно-следственную связь.

Гипертрофированное сердце отличается от нормального рядом обменных, функциональных и структурных признаков, которые являются отображением, с одной стороны, возможности на протяжении длительного времени преодолевать повышенную нагрузку, с другой - наличия предпосылок для возникновения патологических изменений.

Увеличение массы сердца происходит главным образом вследствие утолщения каждого кардиомиоцита за счет увеличения в них количества миофибрилл и утолщения каждой миофибриллы. Кроме того, в последнее время появились данные о том, что в гипертрофированном сердце возрастает и количество сократительных кардиомиоцитов за счет пролиферации и дифференциации стволовых клеток. В гипертрофированных кардиомиоцитах изменяется соотношение внутриклеточных структур. Объем клетки при этом увеличивается пропорционально кубу линейных размеров, а поверхность - пропорционально их квадрату, обусловливая уменьшение клеточной поверхности на единицу массы клетки. Известно, что через поверхность клетки происходит ее обмен с внеклеточной жидкостью - поглощение кислорода, питательных веществ, выведение продуктов метаболизма, обмен воды и электролитов. Указанные изменения приводят к ухудшению снабжения кардиомиоцитов, особенно их центральных отделов.

Клеточная мембрана играет важную роль в проведении возбуждения и в сочетании процессов возбуждения и сокращения, осуществляемых через тубулярную систему и саркоплазматическую сеть. Поскольку рост этих образований при гипертрофии кардиомиоцитов также отстает, создаются предпосылки для нарушения сокращения и расслабления сердечных миоцитов: в результате замедления выхода ионов кальция в саркоплазму ухудшается сокращение, а вследствие затруднения обратного транспорта ионов кальция - расслабление. Иногда могут возникать локальные контрактуры отдельных сердечных миоцитов.

При гипертрофии увеличение объема клетки превышает увеличение объема ядра. Способность ядра высокодифференцированной клетки к делению резко ограничена. Поскольку роль ядра заключается в обеспечении синтеза белка, а значит, и процессов восстановления внутриклеточных структур, то относительное уменьшение ядра может вызвать нарушение синтеза белков и ухудшение пластического обеспечения клетки.

В процессе развития гипертрофии масса митохондрий сначала увеличивается быстрее, чем масса сократительных белков, создавая условия для достаточного энергетического обеспечения и полной компенсации функции сердца. Тем не менее в дальнейшем, по мере усугубления процесса, увеличение массы митохондрий замедляется по сравнению с массой цитоплазмы. Митохондрии начинают испытывать предельные нагрузки, в них развиваются деструктивные изменения, снижается эффективность работы, нарушается окислительное фосфорилирование. Это приводит к ухудшению энергетического обеспечения гипертрофированной клетки.

Увеличение массы сердечной мышечной ткани часто не сопровождается адекватным увеличением капиллярной сети, особенно в случаях быстрого развития гипертрофии. Крупные венечные артерии также не способны к необходимому приспособительному росту. Поэтому при нагрузке ухудшается сосудистое обеспечение гипертрофированного миокарда (рис. 48).

В гипертрофированном сердце нарушена структура вставных дисков и Z-линий, вследствие чего изменяется электрическая активность миокарда, ухудшается координированность сокращения сердца в целом.

В процесс гипертрофии миокарда вовлекается нервный аппарат сердца. Наблюдается усиленное функционирование внутри- и внесердечных нервных элементов. Однако их рост отстает от увеличения массы сократительного аппарата миокарда. Происходит истощение нервных клеток; нарушаются трофические влияния, уменьшается содержание норадреналина в миокарде, что приводит к ухудшению сократительных свойств, затруднению мобилизации его резервов.

Следовательно, нарушается и регуляторное обеспечение сердца.

Гипертрофированное сердце за счет увеличения массы сократительного и энергообеспечивающего аппаратов способно длительное время выполнять значительно большую работу, чем здоровое сердце, сохраняя при этом нормальный метаболизм. Однако способность приспосабливаться к изменениям нагрузки, диапазон адаптационных возможностей у гипертрофированного сердца ограничены.

Уменьшен функциональный резерв. Несбалансированность внутриклеточных и тканевых структур обусловливает большую уязвимость гипертрофированного сердца при воздействии неблагоприятных факторов.

Длительная интенсивная нагрузка на сердечное мышечное волокно вызывает истощение его функции. Причинами могут быть нарушение сократительной функции мышечного волокна вследствие сниженной продукции энергии митохондриями и нерациональное ее использование сократительным аппаратом. При различных формах сердечной недостаточности один из патологических вариантов может преобладать. В частности, в случае длительной гиперфункции сердца ведущим является нарушение использования энергии. Одновременно с угнетением сократительной функции затрудняется расслабление кардиомиоцитов, возникают локальные мышечные контрактуры, что в дальнейшем приводит к дистрофии и гибели сердечных миоцитов.

Повышенная нагрузка неравномерно распределяется между различными группами кардиомиоцитов. Интенсивно функционирующие волокна быстрее истощаются, гибнут и замещаются соединительной тканью, а остальные принимают на себя возрастающие нагрузки. Замещение же сердечных миоцитов соединительнотканными элементами обусловливает сдавливание соседних клеток, изменение механических свойств сердца, дальнейшее ухудшение диффузии, усугубление нарушений обмена. Считается, что нормальная работа сердца становится невозможной, если соединительная ткань составляет 20-30 % его массы.

Дистрофические изменения сердечной мышцы сопровождаются расширением полостей сердца, уменьшением силы его сокращений - возникает миогенная дилатация сердца, характеризующаяся увеличением объема крови, который остается во время систолы в полостях сердца, переполнением вен. Повышенное давление крови в полости правого предсердия и в отверстиях полых вен непосредственно (вследствие влияния на синусно-предсердный узел) и рефлекторно (рефлекс Бейнбриджа) обусловливает тахикардию, которая усугубляет нарушения обмена в миокарде. Поэтому расширение полостей сердца и тахикардия относятся к угрожающим симптомам развития декомпенсации.

Оценивая биологическое значение гипертрофии миокарда, следует обратить внимание на внутреннюю противоречивость этого явления. С одной стороны, это довольно совершенный приспособительный механизм, на протяжении длительного времени обеспечивающий выполнение сердцем повышенной работы в нормальных и патологических условиях, с другой - особенности структуры и функции гипертрофированного сердца служат предпосылкой для развития патологии. Преобладание первого или второго в каждом конкретном случае определяет особенности течения патологического процесса.

На основании динамики изменений обмена, структуры и функции миокарда в фазе компенсаторной гиперфункции сердца выделяют три основные стадии (Ф.З. Меерсон).

1. Аварийная стадия развивается непосредственно после повышения нагрузки; характеризуется сочетанием патологических изменений в миокарде (исчезновение гликогена, снижение уровня креатинфосфата, уменьшение содержания внутриклеточного калия и повышение содержания натрия, активация гликолиза, накопление лактата) с мобилизацией резервов миокарда и организма в целом. В этой стадии повышены нагрузка на единицу массы миокарда, ИФС; происходит быстрое, в течение нескольких недель, увеличение массы сердца за счет усиленного синтеза белков и утолщения миофибрилл и кардиомиоцитов.

2. Стадия завершившейся гипертрофии и относительно стойкой гиперфункции. Масса миокарда увеличена на 100-120 % и больше не растет, ИФС нормализуется. Патологические изменения обмена и структуры миокарда не определяются, потребление кислорода, образование энергии, содержание макроэргических соединений не отличаются от нормы. Нормализуется гемодинамика. Гипертрофированное сердце уже приспособилось к новым условиям нагрузки и на протяжении длительного времени компенсирует ее.

3. Стадия постепенного истощения и прогрессирующего кардиосклероза характеризуется выраженными обменными и структурными изменениями в энергообразующих и сократительных элементах миокарда. Часть кардиомиоцитов гибнет и замещается соединительной тканью, ИФС возрастает. Нарушается регуляторный аппарат сердца. Прогрессирующее истощение компенсаторных механизмов обусловливает развитие хронической сердечной недостаточности, что в дальнейшем приводит к недостаточности кровообращения.

Хроническая, или застойная, сердечная недостаточность развивается постепенно, преимущественно в результате метаболических нарушений в миокарде при длительной гиперфункции сердца или различных видах поражения миокарда. В результате недостаточного выброса крови из сердца уменьшается кровенаполнение органов на путях отгока. Вместе с тем вследствие неспособности сердца перекачать всю поступающую в него кровь развивается застой на путях ее притока, т. е. в венах. Поскольку объем венозного русла приблизительно в 10 раз превышает объем артериального, в венах скапливается значительное количество крови.

При нарушении работы преимущественно одного желудочка сердца недостаточность кровообращения приобретает некоторые специфические признаки - возникает недостаточность по лево- или правожелудочковому типу. В первом случае застой крови наблюдается в венах малого круга кровообращения, что может вызвать отек легких, во втором - в венах большого круга кровообращения, при котором увеличивается печень, появляются отеки на ногах, асцит.

Нарушение сократительной функции миокарда не сразу приводит к развитию недостаточности кровообращения. В качестве приспособительного механизма сначала рефлекторно снижается периферическое сопротивление в артериолах большого круга кровообращения, что облегчает приток крови к большинству органов. Рефлекторно суживаются артериолы в малом круге кровообращения, вследствие чего уменьшается приток крови к левому предсердию и вместе с тем снижается давление в системе легочных капилляров. Последнее является механизмом защиты легочных капилляров от переполнения кровью и предотвращает развитие отека легких.

Харакгерна определенная последовательность нарушения функции различных отделов сердца. Так, декомпенсация функции сильного левого желудочка быстро обусловливает нарушение функции левого предсердия, застой крови в малом круге кровообращения, сужение легочных артериол. Вследствие этого несколько более слабый правый желудочек вынужден преодолевать повышенное сопротивление в малом круге, что приводит к его декомпенсации и развитию недостаточности по правожелудочковому типу.

Гемодинамические показатели при хронической сердечной недостаточности изменяются таким образом: уменьшается MOC (с 5,0-5,6 до 3-4 л/мин); в 2- 4 раза снижается скорость кровотока; артериальное давление изменяется несущественно, венозное - повышается; капилляры и посткапиллярные вены расширяются, кровоток в них замедляется, давление повышается (схема 18).

Возникают патологические изменения в других органах и системах. Замедление кровотока в сосудах большого круга кровообращения и нарушение кровообращения в легких обусловливают повышение уровня восстановленного гемоглобина в крови. Вследствие этого кожа и слизистые оболочки приобретают характерный синюшный цвет (цианоз). Тканям не хватает кислорода. Гипоксия сопровождается накоплением недоокисленных продуктов обмена и CO2 - развивается ацидоз. Ацидоз и гипоксия вызывают нарушение регуляции дыхания, возникает одышка. Чтобы компенсировать гипоксию, стимулируется эритроцитопоэз, увеличивается общий ОЦК и относительное содержание клеток крови, что приводит к повышению вязкости крови и ухудшению ее гемодинамических свойств.

В результате повышения давления в венозных участках капилляров и ацидоза в тканях возникает отек, который в свою очередь усиливает гипоксию, поскольку при этом увеличивается диффузионный путь от капилляра к клетке. Развитие застойного отека обусловливает общие нарушения обмена воды и электролитов (задержка в организме натрия и воды) вследствие активации PAAC. Это является еще одним доказательством внутренней противоречивости механизмов компенсации при патологическом процессе. Механизмы, эволюционно сформированные для обеспечения достаточного содержания в организме солей и жидкости в случае угрозы обезвоживания или потери крови, при сердечной недостаточности наносят организму ущерб. У больных с сердечной недостаточностью избыток употребляемой поваренной соли не выделяется почками, как это происходит у здорового человека, а задерживается в организме вместе с эквивалентным количеством воды. Нарушение питания тканей при длительной недостаточности кровообращения приводит к тяжелым и необратимым изменениям внутриклеточного метаболизма, которые сопровождаются нарушением синтеза белков, в том числе дыхательных ферментов, развитием гипоксии гистотоксического типа. Эти явления характерны для терминальной фазы недостаточности кровообращения. В сочетании со значительным нарушением функции пищеварительного канала прогрессирующая недостаточность кровообращения служит причиной тяжелого истощения организма - сердечной кахексии.