Клиническая патофизиология хронической сердечной
реклама
КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ ХРОНИЧЕСКАЯ СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ: клиническая патофизиология СН это патофизиологический синдром, при котором в результате того или иного заболевания сердечно-сосудистой системы происходит снижение насосной функции миокарда, что приводит к дисбалансу между гемодинамической потребностью организма и возможностями сердца. Современная нейрогуморальная модель патогенеза доказала, что развитие ХСН происходит по единым патофизиологическим законам вне зависимости от этиологии повреждения. В РФ распространенность ХСН I-IV ФК составляет около 7% населения. Клинически выраженная ХСН (II - IV ФК) имеется у 4,5% всей популяции (около 5 млн. человек). Распространенность терминальной ХСН (III—IV ФК) достигает 2,1% случаев. Регуляция функций сердца Сердце обладает хорошо развитой многоступенчатой системой регуляции, приспосабливающей его деятельность к постоянно меняющимся условиям функционирования системы кровообращения и потребностям организма. Системы регуляции работы сердца подразделяются на внутрисердечные и внесердечные. Внутрисердечная регуляция 1. Метасимпатическая нервная система Эта система не зависит от центральных регуляторных механизмов (хотя на нее могут оказывать влияние симпатическая и парасимпатической нс). Нейроны располагаются в инрамуральных ганглиях сердца (в основном в предсердиях и верхней трети желудочков). В ответ на раздражение рецепторов, расположенных в самом сердце (в основном механорецепторов растяжения предсердий и желудочков), метасимпатическая нервная система рефлекторно регулирует силу и скорость сокращения миокарда, скорость его расслабления, ЧСС, скорость атриовентрикулярного проведения и другие параметры сердечной деятельности. Местные сердечные рефлексы, осуществляемые метасимпатической нервной системой, регулируют уровень сердечной деятельности в соответствии с потребностями общей гемодинамики организма. Например, раздражение рецепторов растяжения при усилении притока крови и переполнении коронарных сосудов сопровождается ослаблением силы сердечных сокращений, уменьшением притока крови. В результате в артериальную систему перекачивается меньший объем крови. Она задерживается в венах, обладающих большей емкостью, предотвращая, таким образом, внезапный выброс излишней крови в артерии. При недостаточном наполнении кровью камер сердца растяжение механорецепторов сердца уменьшается и возникает процесс рефлекторного возрастания силы сердечных сокращений, что в результате приводит к усилению притока крови из вен и более полному заполнению камер во время диастолы и более интенсивному перекачиванию крови в аорту. Следовательно, осуществляемые метасимпатической нервной системой внутрисердечные периферические рефлексы выполняют в организме защитную роль, поддерживая стабильность наполнения кровью артериальной системы. В большей степени эта система проявляет себя на уровне предсердий. 2. Внутриклеточные механизмы регуляции (миогенные) 1 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Эти механизмы подразделяются на гетерометрические и гомеометрические. Для гетерометрических механизмов обязательным условием является изменение исходной длины миокардиальных волокон. Для реализации гомеометрической регуляции изменения исходной длины волокон не нужны. Гетерометрическая регуляция – это хорошо известная закономерность ФранкаСтарлинга. Она основана на свойстве всех поперечно-полосатых мышц изменять силу сокращений в зависимости от изменений исходной длины волокон. При увеличении венозного притока к сердцу конечный диастолический объем желудочка может в известной мере возрастать и, следовательно, происходит увеличение силы его сокращений за счет увеличения исходной длины миокардиоцитов (рис.1). Кальций, другие инотропные вещества Катехоламины крови Нервные влияния Зависимость «сила – частота» Сократимость миокарда «Внутреннее» состояние сократимости Аноксия, гиперкапния, ацидоз Фармакологические депрессанты Выключение части миокарда С и л а с о к р а щ е н и я КДО желудочка Систолическая функция предсердий Внутригрудное давление Растяжение миокарда Положение тела Насосное действие скелетной мускулатуры Венозный тонус Внутриперикардиальное давление Общий объем крови 2 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Рис.1. Схематическое изображение факторов, влияющих на силу сокращения желудочка за счет воздействий на растяжение миокарда и на его сократимость. КДО – конечный диастолический объём. 3 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Кардиомиоциты сокращаются за счет взаимодействия актина и миозина. Актин (тонкие нити) и миозин (толстые нити) это миофибриллы, которые расположены параллельно друг другу, частично перекрываясь. При этом длина нитей актина очень вариабельна (может различаться более чем в 2 раза). На нитях миозина имеются участки («головки»), которые могут соединяться с актином. При этом миофибриллы передвигаются друг относительно друга и их общая длина уменьшается. В покое участки актина, которые могут соединяться с миозином, закрыты комплексом тропонин-тропомиозин, что предотвращает сокращение миокардиоцита. При попадании в клетку ионов кальция изменяется конформация тропонина, это открывает активные участки актина и нити актина и миозина скользят друг относительно друга. Процесс скольжения миофибрилл требует присутствия молекул АТФ (как источник энергии). При растяжении миокардиоцита зона перекрытия актина и миозина уменьшается, а значит, степень укорочения миокардиоцита во время систолы увеличивается, то есть миокардиоцит сокращается сильнее. При выраженном растяжении миокардиоцитов часть миофибрилл актина и миозина не будут больше перекрываться, а значит, усиления их сокращения при дальнейшем растяжении не будет. Поэтому при выраженном растяжении миокардиоцитов их сократимость увеличивается все в меньшей степени, а потом перестает увеличиваться и даже может уменьшаться. Важнейшими факторами, влияющими на величину преднагрузки и КДО желудочков, являются: 1. Объем циркулирующей крови (ОЦК). Его уменьшение (при кровопотере, шоке, обезвоживании) закономерно приводит к снижению сердечного выброса, а увеличение (задержка натрия и жидкости в организме, не связанная с сердечной недостаточностью) — к повышению МО. 2. Объем притока крови к сердцу. Увеличение притока крови к правым отделам сердца наблюдается: 1) при горизонтальном положении тела пациента; 2) при увеличении тонуса вен при мышечной работе, психоэмоциональном напряжении; 3) при увеличении «насосной» функции скелетных мышц (мышечная нагрузка). Уменьшение притока крови и сердечного выброса наблюдается: 1) при вертикальном положении тела пациента; 2) при увеличении внутригрудного давления (напряженный пневмоторакс, обструктивные заболевания легких, приступы малопродуктивного кашля и др.); 3) при повышении давления в полости перикарда (экссудативный или констриктивный перикардит, гидроперикард); 4) при резком падении тонуса вен; 5) при гиподинамии (за счет отсутствия «насосного» действия скелетных мышц). 3. Сокращение предсердий. При отсутствии синхронизированного с работой желудочков сокращения предсердий (мерцательная аритмия, трепетание предсердий) уменьшается диастолическое наполнение желудочков. 4. Общая продолжительность диастолы. Тахикардия сопровождается значительным уменьшением продолжительности диастолы и, соответственно, величины наполнения желудочков. При синусовой брадикардии, наоборот, наблюдается увеличение наполнения желудочков. 4 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Эффективность механизма Франка – Старлинга зависит от сократительной способности миокарда. При одном и том же значение КДО систолическая функция будет тем больше, чем выше сократимость миокарда. Сократительное состояние миокарда изменяется под влиянием различных факторов (нервных и, гуморальных воздействий на сердце, а также при патологии сердечной мышцы). Наиболее важными факторами, влияющими на сократимость миокарда, являются: 1. Активность симпатической нервной системы. 2. Частота сердечных сокращений (ЧСС). 3. Наличие у больного некоторых патологических состояний, угнетающих сократимость миокарда (гипоксемия, ацидоз, гиперкапния, ишемия сердечной мышцы, воспаление миокарда и т.п.). 4. Масса функционирующего миокарда, уменьшение которой при выраженной ишемии сердечной мышцы, инфаркте миокарда, кардиосклерозе приводит к снижению сократимости. 5. Выраженная дилатация желудочков любого генеза, которая, согласно закону Старлинга, приводит к снижению максимально возможного напряжения миокарда. 6. Лекарственные средства, обладающие инотропным действием — отрицательным (блокаторы b-адренорецепторов, новокаинамид, хинидин, барбитураты и др.) или положительным (норадреналин и его производные, сердечные гликозиды и др.). Отсюда следует что, функция сердца, величина его систолического выброса, определяются вариациями двух основных параметров - величиной конечнодиастолического объема (растяжение миокарда) и уровнем сократимости миокарда. В целом организме оба эти параметра находятся под влиянием большого количества разнообразных факторов, суммарное влияние которых и обусловливает разные изменения гемодинамической производительности сердца. На рис.1 дано схематическое изображение того, как под влиянием различных факторов, действующих на величину конечнодиастолического объема или на сократимость миокарда, может изменяться функция желудочка и ход его функциональной кривой. Гомеометрический механизм регуляции. Наиболее важным механизмом является зависимость силы сокращения сердца от давления в аорте (эффект Анрепа). Возможно, главную роль в возрастании силы сокращения играет увеличение напряжения в стенке желудочков. Наиболее важными факторами, влияющими на напряжение в стенке желудочков (постнагрузка), являются: 1. Уровень давления крови в аорте и легочной артерии. 2. Степень напряжения сердечной мышцы, возрастающая при значительной дилатации сердца (закон Лапласа). 3. Величина системного и легочного сосудистого сопротивления. 4. Объем циркулирующей крови (ОЦК). 5. Вязкость крови. Внесердечная регуляция Внесердечная (центральная) регуляция осуществляется благодаря хорошо развитой двойной (симпатической и парасимпатической) иннервации сердца. Действие этих систем на 5 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ миокард, проводящую систему сердца и гладкомышечные клетки сосудов реализуется с помощью специфических рецепторов клеток-мишеней: • симпатические влияния осуществляются благодаря взаимодействию катехоламинов с a- и bадренергическими рецепторами; • парасимпатические — в результате взаимодействия ацетилхолина (АХ) со специфическими мускариновыми М-холинорецепторами. Симпатическая нервная система a- и b-адренорецепторы, представляют собой два функционально различных типа рецепторов. Их стимуляция норадреналином (НА), выделяющимся из окончаний симпатических нервов, или адреналином (А), образующимся в надпочечниках и доставляемым к клеткам-мишеням с током крови, «запускает» различные генетически запрограммированные внутриклеточные процессы. Конечный эффект симпатической стимуляции зависит, главным образом, от соотношения в клетках тех или иных органов и тканей a- и b-адренорецепторов. В табл. 1 перечислены важнейшие эффекты стимуляции a- и b-адренорецепторов. Таблица 1. Важнейшие эффекты стимуляции адренорецепторов Тип рецептора Механизм Активация аденилатциклазы и цАМФ Медиатор НА Локализация Рабочий миокард Положит. инотропный Миокард предсердий Положит. Инотропный СА-узел Положит. хронотропный (увеличение автоматизма СА-узла) b1 А Активация аденилатциклазы АВ-узел b2 Система Гиса–Пуркинье Бронхи То же Сосуды (коронарные, скелетн. мышц, орг-в брюшн.пол., легочной артерии) Расширение Скелетные мышцы Печень Поджелудочная железа Миометрий a1 Положит. Дромотропный. Положит.хронотропный А Крупные вены Активация фосфолипидного пути Эффекты НА (Са2+-протеинкиназа С) А Расширение Расширение Активация гликогенолиза Активация гликогенолиза Повышение секреции инсулина Артериолы Расслабление Сужение Вены Сужение Миокард желудочков Положит. инотропный. Гипертрофия миокарда 6 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Ингибирование аденилатциклазы А Внесинаптические окончания в сосудах (при длительном воздействии). Сужение сосудов Пресинаптические окончания a2 НА Активация фосфолипидного пути А симпатич. волокон сосудов Тромбоциты Расширение сосудов Агрегация тромбоцитов В сердце преобладают b1-адренорецепторы, стимуляция которых сопровождается положительным инотропным, хронотропным и дромотропным эффектами. В результате увеличивается ЧСС (положительный хронотропный эффект), сила и скорость сокращения предсердий и желудочков (положительный инотропный эффект), скорость расслабления миокарда, ускоряется проведение электрического импульса в атриовентрикулярном узле (положительный дромотропный эффект), увеличивается возбудимость сердечной мышцы (батмотропный эффект). Стимуляция a1-рецепторов, также присутствующих в миокарде (хотя и в меньшем количестве), сопровождается положительным инотропным эффектом. Кроме того, длительное воздействие медиаторов на a1-адренорецепторы кардиомиоцитов ведет к постепенному развитию гипертрофии сердечной мышцы. Чрезмерно высокая концентрация норадреналина в синапсах стимулирует a2адренорецепторы, расположенные в пресинаптических окончаниях симпатических нервов, иннервирующих сосуды, что ведет к ингибированию высвобождения норадреналина. Наоборот, воздействие норадреналина на пресинаптические b2-рецепторы активирует высвобождение этого медиатора из нервных окончаний симпатических нервов. Парасимпатическая нервная система Возбуждение парасимпатических нервов (n. vagi) сопровождается высвобождением медиатора ацетилхолина (АX), который взаимодействует с М-холинорецепторами клетокмишеней, вызывая урежение сердечных сокращений (отрицательный хронотропный эффект), замедление проводимости по атриовентрикулярному узлу вплоть до полной блокады проведения (отрицательный дромотропный эффект), уменьшение силы и скорости сокращения (отрицательный инотропный эффект). Ацетилхолин, освобождаемый из нервных окончаний парасимпатических волокон способен стимулировать М-холинорецепторы, расположенные на окончаниях симпатических волокон, что приводит к угнетению освобождения из них норадреналина. В табл. 2 представлены основные эффекты стимуляции М-холинорецепторов. Таблица 2. Важнейшие эффекты стимуляции М-холинорецепторов Локализация Эффекты Механизмы Уменьшение автоматизма СА-узел Отрицательный хронотропный Гиперполяризация клеточных мембран Снижение скорости диастолической деполяризации Замедление проводимости (увеличение А-Н-интервала) АВ-узел Отрицательный дромотропный Увеличение рефрактерного периода 7 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Укорочение длительности ТМПД Гиперполяризация мембран Миокард предсердий Отрицательный инотропный Укорочение рефрактерного периода Замедление проведения Волокна Пуркинье Отрицательный дромотропный Повышение автоматизма Дисперсия реполяризации желудочков Миокард желудочков Отрицательный инотропный Артериолы Релаксация Удлинение рефрактерного периода Неизвестен (возможно, стимуляция эндотелиальных факторов расслабления) N.B. ! 1. Стимуляция b1-адренорецепторов сопровождается увеличением сократимости миокарда предсердий и желудочков, ЧСС, скорости расслабления миокарда, ускорением проведения электрического импульса в АВ-узле, увеличением возбудимости сердечной мышцы. 2. Возбуждение a1-адренорецепторов также сопровождается положительным инотропным эффектом и, кроме того, при длительной активации симпатической нервной системы способствует постепенному формированию гипертрофии сердечной мышцы. 3. Стимуляция М-холинорецепторов (парасимпатическая нервная система) вызывает урежение сердечных сокращений, замедление проводимости по АВ-узлу, уменьшение силы и скорости сокращения сердечной мышцы. Cимпатические и парасимпатические влияния на сердце регулируются сердечными центрами продолговатого мозга и моста, корой головного мозга и гипоталамусом. Все системы регуляции работы сердца приводят к изменению кардиодинамики, адекватным потребностям организма. Наиболее наглядно работа сердца описывается петлей «давление – объем» (рис.2). Д а в л е н и е d c Ударный обьем b а Обьем (мл) Рис. 2. Пример петли «давление — объем» левого желудочка (ЛЖ) в норме. В точке «а» открывается митральный клапан. Во время диастолического заполнения ЛЖ (линия «ab») объем возрастает, что ассоциируется с постепенным ростом давления. Когда начинается сокращение ЛЖ, и давление в нем превышает давление в левом предсердии, митральный клапан (МК) закрывается, и происходит изоволюметрическое сокращение ЛЖ (аортальный клапан еще не открыт, и кровь не покидает полость ЛЖ), представленное линией «bс». Когда давление в ЛЖ 8 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ возрастает до уровня давления в аорте, открывается аортальный клапан (АК) — точка «с» — и начинается изгнание крови. Во время изгнания объем внутри ЛЖ уменьшается (линия «cd»), но давление в нем продолжает нарастать, пока не наступит диастола. Снижающееся во время диастолы давление в ЛЖ в точке «d» становится меньше уровня давления в аорте, и АК закрывается, после чего начинается изоволюметрическое расслабление (линия «da»). При дальнейшем снижении давления в ЛЖ вновь открывается митральный клапан (точка «а»). Точка «b» отражает конечный диастолический объем и давление, а точка «d» — конечный систолический объем и давление. Ударный объем представляет собой разность между КДО и КСО. При нарушениях гомеостаза организма, связанного с кровоснабжением, будут задействованы вышеперечисленные механизмы, но при их длительном функционировании развиваются и другие приспособительные реакции. К ним будут относиться: развитие гипертрофии миокарда; активация систем - ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), системы аргинин-вазопрессин (антидиуретический гормон), предсердного натрийуретического пептида (ПНУП); гиперактивация САС; изменение функции эндотелия. Гипертрофия миокарда развивается при длительной активации САС, увеличении уровня РААС (как общей, так и тканевой), повышение содержания эндотелина-1. Увеличение толщины миокарда способствует уменьшению внутримиокардиального напряжения, позволяя желудочку развивать достаточное внутрижелудочковое давление в систолу. Со временем при гипертрофии сердечной мышцы происходит изнашивание сократительного миокарда: истощаются процессы белкового синтеза и энергетического обеспечения кардиомиоцитов, нарушается соотношение между сократительными элементами и капиллярной сетью, повышается концентрация внутриклеточного Са2+ , развивается фиброз сердечной мышцы и т.п. Одновременно происходит снижение диастолической податливости камер сердца и развивается диастолическая дисфункция гипертрофированного миокарда. Кроме того, наблюдаются выраженные нарушения метаболизма миокарда: • уменьшается АТФ-азная активность миозина, обеспечивающего сократимость миофибрилл за счет гидролиза АТФ; • нарушается сопряжение возбуждения с сокращением; • нарушается образование энергии в процессе окислительного фосфорилирования и истощаются запасы АТФ и КФ. Гиперактивация симпатико-адреналовой системы и повышение концентрации катехоламинов (А и На) является одним из наиболее ранних компенсаторных факторов при возникновении сердечной недостаточности. При снижении систолической функции миокарда левого желудочка происходит снижение сердечного выброса. В результате уменьшается напряжение стенок аорты и каротидного синуса, поэтому снижается активность соответствующих барорецепторов. Под влиянием этих барорецепторов тормозится симпатическая и активируется парасимпатическая нервная система. Поэтому при снижении активности барорецепторов уменьшается торможение симпатической и увеличивается торможение парасимпатической нервной системы. В результате увеличивается ЧСС, тонус периферических артерий (ОПСС) и вен (увеличивается возврат крови к сердцу), сократимость миокарда, стимулируется гипертрофия миокарда, подавляется активность метасимпатической нервной системы, стимулируются бета – адренорецепторы юкстагломерулярных клеток за счет чего активируется РААС, возникает дисфункция эндотелия, что приводит к активации тканевых РАС. Таким образом, на начальных этапах развития заболевания повышение активности САС способствует увеличению сократимости миокарда, притока крови к сердцу, величины 9 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ преднагрузки и давления наполнения желудочков, что в конечном итоге приводит к сохранению в течение определенного времени достаточного сердечного выброса. Однако длительная гиперактивация САС у больных хронической СН может иметь многочисленные негативные последствия, способствуя: 1. Значительному увеличению преднагрузки и постнагрузки (за счет чрезмерной вазоконстрикции, активации РААС и задержки натрия и воды в организме). 2. Повышению потребности миокарда в кислороде (в результате положительного инотропного эффекта активации САС). 3. Уменьшению плотности b-адренергических рецепторов на кардиомиоцитах, что со временем приводит к ослаблению инотропного эффекта катехоламинов (высокая концентрация катехоламинов в крови уже не сопровождается адекватным увеличением сократимости миокарда). 4. Прямому кардиотоксическому эффекту катехоламинов (некоронарогенные некрозы, дистрофические изменения миокарда). 5. Развитию фатальных желудочковых нарушений ритма (желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков) и т.д Гиперактивация РААС играет особую роль в формировании СН. При этом имеет значение не только почечно-надпочечниковая РААС с циркулирующими в крови нейрогормонами (ренином, ангиотензином-II, ангиотензином-III и альдостероном), но и локальные тканевые (в том числе миокардиальная) ренин-ангиотензиновые системы. Активация почечной ренин-ангиотензиновой системы, наступающая при любом самом незначительном снижении перфузионного давления в почках, сопровождается выделением клетками ЮГА почек ренина, расщепляющего ангиотензиноген с образованием пептида — ангиотензина I (АI). Последний под действием ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) трансформируется в ангиотензин II, который является основным и наиболее мощным эффектором РААС. Характерно, что ключевой фермент этой реакции — АПФ — локализуется на мембранах эндотелиальных клеток сосудов легких, проксимальных канальцев почек, в миокарде, плазме, где и происходит образование АII. Его действие опосредуется специфическими ангиотензиновыми рецепторами (АТ1 и АТ2), которые находятся в почках, сердце, артериях, надпочечниках и т.д. Важно, что при активации тканевых РАС имеются и другие пути (помимо АПФ) превращения АI в АII: под действием химазы, химазоподобного фермента (CAGE), катепсина G, тканевого активатора плазминогена (ТАП) и др. Наконец, воздействие АII на АТ2-рецепторы клубочковой зоны коркового вещества надпочечников приводит к образованию альдостерона, основным эффектом которого является задержка в организме натрия и воды, что способствует увеличению ОЦК. В целом активация РААС сопровождается следующими эффектами: • выраженной вазоконстрикцией, повышением АД; • задержкой в организме натрия и воды и увеличением ОЦК; • повышением сократимости миокарда (положительное инотропное действие); • инициированием развития гипертрофии и ремоделирования сердца; • активацией образования соединительной ткани (коллагена) в миокарде; • повышением чувствительности миокарда к токсическому влиянию катехоламинов. 10 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Активация РААС при острой СН и на начальных этапах развития хронической СН имеет компенсаторное значение и направлена на поддержание нормального уровня АД, ОЦК, перфузионного давления в почках, увеличение пред- и постнагрузки, увеличение сократимости миокарда. Однако в результате длительной гиперактивации РААС развивается ряд отрицательных эффектов: 1. увеличение ОПСС и снижение перфузии органов и тканей; 2. чрезмерное увеличение постнагрузки на сердце; 3. значительная задержка жидкости в организме, что способствует формированию отечного синдрома и повышению преднагрузки; 4. инициация процессов ремоделирования сердца и сосудов, в том числе гипертрофии миокарда и гиперплазии гладкомышечных клеток; 5. стимуляция синтеза коллагена и развитие фиброза сердечной мышцы; 6. развитие некроза кардиомиоцитов и прогрессирующее повреждение миокарда с формированием миогенной дилатации желудочков; 7. повышение чувствительности сердечной мышцы к катехоламинам, что сопровождается возрастанием риска возникновения фатальных желудочковых аритмий у больных СН. Антидиуретический гормон (АДГ), секретируемый задней долей гипофиза, участвует в регуляции проницаемости для воды дистальных отделов канальцев почек и собирательных трубок. Например, при недостатке в организме воды и дегидратации тканей происходит уменьшение объема циркулирующей крови (ОЦК) и увеличение осмотического давления крови (ОДК). В результате раздражения осмо- и волюморецепторов усиливается секреция АДГ задней долей гипофиза. Под влиянием АДГ повышается проницаемость для воды дистальных отделов канальцев и собирательных трубок, и, соответственно, усиливается факультативная реабсорбция воды в этих отделах. В итоге выделяется мало мочи с высоким содержанием осмотически активных веществ и высокой удельной плотностью мочи. Наоборот, при избытке воды в организме и гипергидратации тканей в результате увеличения ОЦК и уменьшения ОДК происходит раздражение осмо- и волюморецепторов, и секреция АДГ резко снижается или даже прекращается. В результате реабсорбция воды в дистальных отделах канальцев и собирательных трубках снижается, тогда как Na+ продолжает реабсорбироваться в этих отделах. Поэтому выделяется много мочи с низкой концентрацией осмотически активных веществ и низкой удельной плотностью. Нарушение функционирования этого механизма при сердечной недостаточности может способствовать задержке воды в организме и формированию отечного синдрома. Чем меньше сердечный выброс, тем больше раздражение осмо- и волюморецепторов, что приводит к увеличению секреции АДГ и, соответственно, задержке жидкости. Предсердный натрийуретический пептид (ПНУП) является своеобразным антагонистом вазоконстрикторных систем организма (САС, РААС, АДГ и других). Он продуцируется миоцитами предсердий и выделяется в кровоток при их растяжении. ПНУП вызывает вазодилатирующий, натрийуретический и диуретический эффекты, угнетает секрецию ренина и альдостерона. Секреция ПНУП — это один из наиболее ранних компенсаторных механизмов, препятствующих чрезмерной вазоконстрикции, задержке Nа+ и воды в организме, а также увеличению пред- и постнагрузки. 11 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Активность ПНУП быстро усиливается по мере прогрессирования СН. Однако, несмотря на высокий уровень циркулирующего ПНУП, степень его положительных эффектов при хронической СН заметно снижается, что связано, вероятно, с уменьшением чувствительности рецепторов и увеличением расщепления пептида. Поэтому максимальный уровень циркулирующего ПНУП ассоциируется с неблагоприятным течением хронической СН. Нарушениям эндотелиальной функции в последние годы придается особое значение в формировании и прогрессировании ХСН. Дисфункция эндотелия, возникающая под действием различных повреждающих факторов (гипоксии, чрезмерной концентрации катехоламинов, ангиотензина II, серотонина, высокого уровня АД, ускорения кровотока и т.д.), характеризуется преобладанием вазоконстрикторных эндотелийзависимых влияний и закономерно сопровождается повышением тонуса сосудистой стенки, ускорением агрегации тромбоцитов и процессов пристеночного тромбообразования. К числу важнейших эндотелийзависимых вазоконстрикторных субстанций, повышающих сосудистый тонус, агрегацию тромбоцитов и свертываемость крови, относятся эндотелин-1 (ЭТ1), тромбоксан А2, простагландин PGH2, ангиотензин II (АII) и др. Они оказывают существенное влияние не только на сосудистый тонус, приводя к выраженной и стойкой вазоконстрикции, но и на сократимость миокарда, величину преднагрузки и постнагрузки, агрегацию тромбоцитов и т.д.. Важнейшим свойством эндотелина-1 является его способность ―запускать внутриклеточные механизмы, приводящие к усилению белкового синтеза и развитию гипертрофии сердечной мышцы. Последняя, как известно, является важнейшим фактором, так или иначе осложняющим течение СН. Кроме того, эндотелин-1 способствует образованию коллагена в сердечной мышце и развитию кардиофиброза. Существенную роль вазоконстрикторные субстанции играют в процессе пристеночного тромбообразования. Показано, что при тяжелой и прогностически неблагоприятной ХСН уровень эндотелина-1 повышен в 2–3 раза. Его концентрация в плазме крови коррелирует с выраженностью нарушений внутрисердечной гемодинамики, давлением в легочной артерии и уровнем летальности у пациентов с ХСН. Сердечная недостаточность Все возможные этиологические факторы по механизму развития сердечной недостаточности можно сгруппировать в три группы: 1) нарушающие сократимость, 2) повышающие постнагрузку, 3) нарушающие заполнение желудочка. Сердечная недостаточность, которая развивается вследствие нарушения опорожнения желудочка (из-за снижения сократимости или повышения постнагрузки) называется систолической дисфункцией, а развивающаяся вследствие нарушения диастолического расслабления или заполнения желудочка называется диастолической дисфукнкцией. Более чем в половине случаев (57%) у пациентов с явными клиническими признаками сердечной недостаточности показатели сократимости миокарда значимо не нарушены, т.е. развивается диастолическая сердечная недостаточность. Причем с возрастом количество пациентов с диастолической сердечной недостаточностью увеличивается, достигая 90% в старших возрастных группах. Диастолическая сердечная недостаточность может протекать изолированно, а систолическая – как правило, в сочетании с диастолической. Кроме того выделяют лево- и правожелудочковую недостаточность (в зависимости от преимущественного поражения отделов сердца). 12 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ В зависимости от преобладания тех или иных механизмов формирования СН выделяют следующие причины развития этого патологического синдрома: I. Поражения сердечной мышцы (миокардиальная недостаточность). 1. Первичные: миокардиты; идиопатическая дилатационная кардиомиопатия (ДКМП). 2. Вторичные: острый инфаркт миокарда (ИМ); хроническая ишемия сердечной мышцы; постинфарктный и атеросклеротический кардиосклероз; гипо- или гипертиреоз; поражение сердца при системных заболеваниях соединительной ткани; токсико-аллергические поражения миокарда. II. Гемодинамическая перегрузка желудочков сердца. 1. Повышение сопротивления изгнанию (увеличение постнагрузки): системная артериальная гипертензия (АГ); легочная артериальная гипертензия; стеноз устья аорты; стеноз легочной артерии. 2. Увеличение наполнения камер сердца (увеличение преднагрузки): недостаточность митрального клапана; недостаточность аортального клапана; недостаточность клапана легочной артерии; недостаточность трехстворчатого клапана; врожденные пороки сердца со сбросом крови слева направо. III. Нарушение наполнения желудочков сердца. 1. Стеноз левого или правого атриовентрикулярного отверстия. 2. Экссудативный и констриктивный перикардит. 3. Перикардиальный выпот (тампонада сердца). 4. Заболевания с повышенной жесткостью миокарда и диастолической дисфункцией: гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП); 13 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ амилоидоз сердца; фиброэластоз; эндомиокардиальный фиброз; выраженная гипертрофия миокарда, в том числе при аортальном стенозе, АГ и других заболеваниях. IV. Повышение метаболических потребностей тканей (СН с высоким МО). 1. Гипоксические состояния: анемии; хроническое легочное сердце. 2. Повышение обмена веществ: гипертиреоз. 3. Беременность. Систолическая дисфункция При систолической дисфункции способность пораженного желудочка выбрасывать кровь снижена из-за нарушенной сократимости миокарда или перегрузки давлением (то есть, высокой постнагрузки). К потере сократимости могут приводить повреждение кардиомиоцитов, нарушение их функции или фиброз. При перегрузке давлением создается препятствие желудочковому выбросу за счет значительного увеличения сопротивления потоку. Систолическая дисфункция чаще всего возникает в следующих случаях: 1. Заболевания, приводящие к нарушению сократимости миокарда Инфаркт миокарда Преходящая ишемия миокарда Хроническая перегрузка объемом (митральная и аортальная недостаточность) Дилятационная кардиомиопатия Миокардит 2. Заболевания, приводящие к перегрузке давлением Аортальный стеноз Артериальная гипертензия При нарушении систолической функции миокарда происходит изменение петли «давление – объем» (рис.5). Снижение сократимости миокарда, как правило, сопровождается и диастолической дисфункцией. В связи с этим нарушается наполнение левого желудочка (отрезок «а1 – b»). В точке «b» начинается систола и происходит закрытие митрального клапана. Затем следует изоволюметрическое сокращение ЛЖ (отрезок «b – c»), открывается аортальный клапан (точка «c») и происходит сердечный выброс (отрезок «с – d1». Однако наличие систолической дисфункции приводит к тому, что ЛЖ не может развить нормального давления и поддерживать его в течение достаточного времени. 14 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ Д а в л е н и е d c d1 Ударный обьем а1 b а Обьем (мл) Рис. 5. Изменение петли «давление – объем» при систолической дисфункции. Это приводит к уменьшению трансаортального градиента давления во время систолы и уменьшению ее продолжительности. Таким образом, происходит уменьшение ударного объема и увеличение остаточного объема. Далее начинается диастола (точка «d1»). Закрывается аортальный клапан и происходит изоволюмитрическое расслабление ЛЖ (отрезок «d1 – a1»). Так как остаточный объем ЛЖ увеличен, то повышается и диастолическое давление в ЛЖ. Поэтому снижается трансмитральный диастолический градиент давления (то есть градиент давления в диастолу между левым предсердием и ЛЖ). Происходит уменьшение объема крови попадающего в ЛЖ во время быстрого наполнения, а значит, в левом предсердии увеличивается остаточный объем. Во время систолы предсердий левому предсердию приходится выбрасывать в ЛЖ больший объем крови, то есть повышается работа этой камеры. Через непродолжительное время компенсаторные возможности ЛП будут исчерпаны, и оно не сможет выбрасывать в ЛЖ весь объем крови. Происходит увеличение остаточного объема крови, а значит и дилятация ЛП. Давление в ЛП при этом увеличивается. Это нормализует трансмитральный диастолический градиент давления и восстанавливает объем наполнения ЛЖ. Однако при этом происходит затруднение оттока крови из легочных вен, то есть развивается застой крови в малом круге кровообращения. При возрастании давления в легочных венах увеличивается давление и в легочных капиллярах и соответственно происходит нарушение обратного перемещения жидкости из легочной паренхимы в сосудистое русло (в венозную часть капилляра). Развивается отек интерстициальной ткани легкого, увеличивается альвеолярно – капиллярное пространство, что затрудняет газовый обмен и нарушает растяжимость легких. Развивается одышка. При определенной степени гипертензии в легочных венах развивается рефлекс Китаева – спазм артериол малого круга кровообращения. Это уменьшает приток крови в легочные капилляры и, таким образом, ограничивает отек легких. Одновременно уменьшается емкость малого круга кровообращения и повышается сопротивление в нем. Для того, чтобы выбросить кровь в малый круг кровообращения правому желудочку приходится развивать повышенное давление, которое передается на легочные артерии – развивается легочная гипертензия. По мере развития легочной гипертензии все больше крови в малом круге кровообращения проходит через артерио – венозные анастомозы. При этом все больше венозной крови попадает в легочные вены, минуя капилляры и, таким образом снижается оксигенация артериальной крови. Снижение сократимости сердца приводит к нарушению кровоснабжения периферических органов и тканей. Особенно это сказывается в интенсивно работающих тканях (скелетная 15 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ мускулатура). При длительной и/или интенсивной ходьбе возникает ишемия мышц нижних конечностей, в тканях развивается ацидоз за счет чего проницаемость капилляров возрастает и увеличивается количество жидкости проникающей в ткани. Все это обуславливает развитие отеков на нижних конечностях. Увеличение периферического сопротивления в малом круге кровообращения приводит к перегрузке правого желудочка (увеличивается постнагрузка). Вначале правый желудочек компенсирует это своей гиперфункцией, а затем развивается его гипертрофия. Происходит нарушение диастолической функции правого желудочка, а вследствие этого вовлекается в патологический процесс правое предсердие (аналогично левому предсердию). Повышение давления в правом предсердии приводит к нарушению притока крови в правое предсердие из вен большого круга. Повышается давление в венах большого круга кровообращения и, соответственно, в венозной части капилляра. Нарушается отток жидкости из тканей, и образуются отеки (в первую очередь на нижних конечностях из-за повышенного гидростатического давления). Диастолическая функция Диастолическая функция сердца — это способность желудочков во время диастолы вместить необходимый объем крови (КДО), поступающей в них из предсердий. Диастолическая функция определяется: скоростью активного расслабления миокарда желудочков, зависящей, прежде всего, от эффективности механизмов удаления ионов Са2+ из кардиомиоцитов; степенью податливости стенки желудочка, которая, в свою очередь, зависит от величины мышечной массы желудочка, наличия в сердечной мышце участков фиброза, ишемии, некроза или воспаления, от эластичности листков перикарда и т.п.; эффективностью сокращений предсердий. Диастолическая функция желудочков самым тесным образом связана с величиной преднагрузки. Податливый желудочек легко заполняется кровью, что способствует нормальному растяжению мышечных волокон и последующему адекватному сокращению. Наоборот, «жесткий» желудочек не в состоянии принять необходимый объем крови. В этих случаях, для того чтобы достичь нормального растяжения мышечных волокон и обеспечить должную преднагрузку, необходимо более высокое, чем в норме, давление наполнения. В результате повышается КДД в желудочке, что способствует сохранению до поры до времени нормальной величины КДО и сердечного выброса. Важным следствием уменьшения податливости желудочка является также компенсаторное увеличение силы сокращения предсердия, которое интенсивно выталкивает в конце диастолы последний объем крови, заполняющий желудочек, увеличивая преднагрузку и, соответственно, сохраняя нормальный УО и сердечный выброс. При мерцательной аритмии, когда отсутствует единое сокращение предсердий, происходит значительное снижение преднагрузки, УО и сердечного выброса. Последний показатель в результате этого может снижаться на 15–25%. Таким образом, главными показателями диастолической функции желудочков являются: • скорость активного диастолического расслабления желудочка (оценивается по продолжительности фазы изоволюмического расслабления); • структура диастолического наполнения желудочка (оценивается по результатам допплерэхокардиографического исследования трансмитрального или транстрикуспидального потока крови); 16 КАФЕДРА ФАКУЛЬТЕТСКОЙ ТЕРАПИИ ГБОУ ВПО СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ МИНЗДРАВА РОССИИ • уровень конечно-диастолического давления (КДД) в желудочке и среднего давления в предсердии; • эффективность сокращений предсердий. При нарушении диастолической функции ЛЖ происходит увеличение времени его изоволюмического расслабления, изменение структуры диастолического наполнения и возрастает КДД в ЛЖ и среднее давление в ЛП. При этом показатели систолической функции ЛЖ (МО, СИ, ФВ, УО, УИ и др.) остаются нормальными или малоизмененными. Отсутствует также дилатация желудочка (нормальные значения КДО). Особый механизм ХСН развивается при эссенциальной артериальной гипертензии. При этой патологии одновременно возникает диастолическая СН и СН связанная с повышением постнагрузки. Кроме того, в развитии ХСН играет роль увеличение ОПСС, что снижает периферическое кровообращение, в том числе почек. Это активирует РААС. Составитель: доцент В.А. Шкитин 17
