Патофизиология сердечно-сосудистой системы. Внесердечные или экстракардиальные механизмы компенсации

Патофизиология сердечно-сосудистой системы - наиважнейшая проблема современной медицины. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в настоящее время выше, чем от злокачественных опухолей, травм и инфекционных болеваний, вместе взятых.

Возникновение этих заболеваний может быть связано как с наруше-нием функции сердца, так и (или) периферических сосудов. Однако, эти нарушения долго, а иногда и всю жизнь, могут не проявляться клинически. Так при вскрытиях было обнаружено, что около 4% лю-дей имеют пороки клапанов сердца, но только менее чем у 1% лиц заболевание проявилось клинически. Это объясняется включением разнообразных приспособительных механизмов, способных длительное время компенсировать нарушение в том или ином звене кровообраще-ния. Наиболее наглядно роль этих механизмов можно разобрать на примере пороков сердца.

Патофизиология кровообращения при пороках.

Пороки сердца (vitia cordis) - стойкие дефекты в строении сердца, могущие нарушить его функции. Они могут быть врожденными и приобретенными. Условно приобретенные пороки можно разделить на органические и функциональные. При органических пороках пора-жается непосредственно клапанный аппарат сердца. Чаще всего это связано с развитием ревматического процесса, реже - септического эндокардита, атеросклерозы, сифилитичекой инфекции, что приводит к склерозу и сморщиванию створок или к их сращению. В первом случае это ведет к их неполному смыканию (недостаточности клана-на), во втором - к сужению выходного отверстия (стенозу). Воз-можна и комбинация этих поражений, в таком случае говорят о ком-бинированных пороках.

Принято выделять и так называемые функциональные пороки кла-панов, которые возникают только в области атрио-вентрикулярных отверстий и только в форме клапанной недостаточности вследствие нарушения слаженного функционирования "комплекса" (фиброзное кольцо , хорды , папиллярные мышцы ) при неизменных или малоизме-ненных створках клапана. Клиницисты в подобном случае используют термин "относительная клапанная недостаточность" , которая может возникнуть в результате растяжения мышечного кольца атрио-вент-рикулярного отверстия до такой степени, что створки его прикрыть не могут, либо из-за уменьшения тонуса, дисфункции папиллярных мышц, что приводит к провисанию (пролапсу) клапанных створок.

При возникновении порока нагрузка на миокард существенно возрастает. При недостаточности клапанов сердце вынуждено посто-янно перекачивать больший, чем в норме объем крови,так как вследствие неполного смыкания клапанов часть крови, выброшенной из полости в период систолы, обратно возвращается в нее в период диастолы. При сужении выходного отверстия из полости сердца - стенозе - резко возрастает сопротивление оттоку крови, причем нагрузка увеличивается пропорционально четвертой степени радиуса отверстия - т. е. если диаметр отверстия уменьшается в 2 раза, то нагрузка на миокард возрастает в 16 раз. В этих уловиях, ра-ботая в обычном режиме, сердце не способно поддерживать должный минутный объем. Возникает угроза нарушения кровоснабжения орга-нов и тканей организма, причем при втором варианте нагрузки, эта опасность более реальна, поскольку работа сердца против повышен-ного сопротивления сопровождается значительно большим расходом энергии (работа напряжения), т.е. молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), необходимых для преобразования химической энергии в механическую энергию сокращения и соответственно большим пот-реблением кислорода, так как основной путь получения энергии в миокарде - окислительное фосфорилирование (так, если работа сердца удвоилась за счет увеличения в 2 раза перекачиваемого объема, то потребление кислорода возрастает на 25%, если же ра-бота удвоилась за счет увеличения в 2 раза систолического сопро-тивления, то потребление миокардом кислорода увеличится на 200%).

Эта угроза отодвигается включением приспособительных механиз-мов, условно разделяемых на кардиальные (сердечные) и экстракар-диальные (внесердечные).

I. Кардиальные приспособительные механизмы. Их можно разделить на две группы: срочные и долговременные.

1.Группа срочных приспособительных механизмов, благодаря которым сердце может быстро повысить частоту и силу сокращений под влия-нием увеличившейся нагрузки.

Как известно, сила сокращений сердца регулируется поступлением ионов кальция через медленные потенциалзависимые каналы, откры-вающиеся при деполяризации клеточной мембраны под влиянием по-тенциала действия (ПД). (От длительности ПД и его величины зави-сит сопряжение возбуждения с сокращением). При увеличении силы и (или) длительности ПД увеличивается число открытых медленных кальциевых каналов и (или) удлиняется среднее время жизни их открытого состояния, что повышает вход ионов кальция за один сердечный цикл, увеличивая тем самым мощность сердечного сокра-щения. Ведущая роль этого механизма доказывается тем, что блока-да медленных кальциевых каналов разобщает процесс электромехани-ческого сопряжения, в результате чего сокращения не наступает, то есть сокращение разобщается с возбуждением, несмотря на нор-мальный потенциал действия ПД.

Вход внеклеточных ионов кальция, в свою очередь, стимулирует освобождение значительного количества ионов кальция из терми-нальных цистерн СПР в саркоплазму.("кальциевый залп", в резуль-тате которого концентрация кальция в саркоплазме увеличивается

Ионы кальция в саркомерах взаимодействуют с тропонином, в ре-зультате чего происходит серия конформационных преобразований ряда мышечных белков, которые приводят в итоге к взаимодействию актина с миозином и образованием актомиозиновых мостиков, следс-твием чего является сокращение миокарда.

Причем число образующихся актомиозиновых мостиков зависит не только от саркоплазматической концентрации кальция, но и от сродства тропонина к ионам кальция.

Увеличение числа мостиков приводит к снижению нагрузки на каждый отдельный мостик и повышению производительности работы, однако это увеличивает потребность сердца в кислороде, поскольку возрастает расход АТФ.

При пороках серда увеличение силы сердечных сокращений может быть связано:

1) с включением механизма тоногенной дилятации сердца (ТДС), вызванного растяжением мышечных волокон полости сердца за счет увеличения объема крови. Следствием такого растяжения является более сильное систолическое сокращение сердца (закон Франка - Старлинга). Это связано с увеличением продолжительности времени плато ПД, что переводит медленные кальциевые каналы в открытое состояние на более длительный промежуток времени (гетерометри-ческий механизм компенсации).

Второй механизм включается, когда увеличивается сопротивление изгнанию крови и резко увеличивается напряжение при сокращении мышцы, вследствие значительного повышения давления в полости сердца. Это сопровождается укорочением и увеличением амплитуды ПД. Причем повышение силы сердечных сокращений происходит не сразу, а увеличивается постепенно, с каждым последующим сокра-щением сердца, так как ПД с каждым сокращением увеличивается м укорачивается, в результате с каждым сокращением быстрее дости-гается тот порог, при котором медленные кальциевые каналы откры-ваются и кальций все в больших количествах входит в клетку, уве-личивая мощность сердечного сокращения до тех пор, пока она не достигнет уровня, необходимого для сохранения постоянства минут-ного объема (гомеометрический механизм компенсации).

Третий механизм включается при активации симпатоадреналовой системы. При угрозе снижения минутного объема и возникновении гиповолемии в ответ на стимуляцию барорецепторов синокаротидной и аортальной зоны ушка правого предсердия, возбуждается симпати-ческий отдел вегетативной нервной системы (ВНС). При ее возбуж-дении значительно увеличивается сила и скорость сердечных сокра-щений, уменьшается объем остаточной крови в полостях сердца за счет более полного изгнания ее во время систолы (при обычной нагрузке приблизительно 50% крови остается в желудочке в конце систолы), значительно также увеличивается скорость диастоличес-кого расслабления. Несколько увеличивается и сила диастолы, так как это энергозависимый процесс, связанный с активацией кальцие-вой АТФ-азы, "откачивающей" ионы кальция из саркоплазмы в СПР.

Основной эффект действия катехоламинов на миокард реализут-ся через возбуждение бета-1-адренорецепторов кардиомиоцитов, что приводит к быстрой стимуляции аденилатциклазы, в результате чего увеличивается количество циклического аденозинмонофосфата

(цАМФ), активирующего протеинкиназу, которая фосфорилирует регу-ляторные белки. Результатом этого является: 1) увеличение коли-чества медленных кальциевых каналов, увеличение среднего времени открытого сотояния канала, кроме того, под влиянием норадренали-на увеличивается ПД. Он также стимулирует синтез простагландина J 2 эндотелиальными клетками, который увеливает силу сердечного сокращения (через механизм цАМФ) и величину коронарного кровото-ка. 2) Через фосфорилирование тропонина и цАМФ, ослабляется связь ионов кальция с тропонином С. Через фосфорилирование белка ретикулума фосфоламбана повышается активность кальциевой АТФ-азы СПР, тем самым ускоряется расслабление миокарда и повышается эф-фективность венозного возврата в полости сердца, с последующим увеличением ударного объема (механизм Франка-Старлинга).

Четвертый механизм. При недостаточности силы сокращений по-вышается давление в предсердиях. Повышение давления в полости правого предсердия автоматически повышает частоту генерации им-пульсов в синопредсердном узле и, как следствие, приводит к уча-щению сердечных сокращений - тахикардии, которая также играет компенсаторную роль в поддержании минутного объема. Она может возникать рефлекторно при повышении давления в полых венах (реф-лекс Бейнбриджа), в ответ на повышение уровня кахехоламинов, ти-реоидных гормонов в крови.

Тахикардия - наименее выгодный механизм, так как она сопро-вождается большим расходом АТФ (укорочение диастолы).

Причем этот механизм включается тем раньше, чем хуже адапти-рован человек к физическим нагрузкам.

Важно подчеркнуть, что при тренировке изменяется нервная ре-гуляция сердца, что значительно расширяет диапазон его адаптации и благоприятствует выполнению больших нагрузок.

Второй кардиальный механизм компенсации - долговременный (эпигенетический) вид приспособления адаптации сердца, возни-кающий при длительной или постоянно увеличенной нагрузке. Имеет-ся в виду компенсаторная гипертрофия миокарда. В физиологических условиях гиперфункция не бывает длительной, а при пороках она может длиться многие годы. Важно подчеркнуть, что при физической нагрузке гипертрофия формируется на фоне увеличиенного МО и "ра-бочей гиперемии" сердца, в то время как при пороках это проис-ходит на фоне или неизменного или сниженного (аварийная стадия)

МО. В результате развития гипертрофии сердце посылает нормальное кол-во крови в аорту и легочные артерии, несмотря на порочность сердца.

Стадии течения компенсаторной гипертрофии миокарда.

1. Стадия формирования гипертрофии.

Увеличение нагрузки на миокард приводит к усилению интенсив-ности функционирования структур миокарда, то есть увеличение ко-личества функции, приходящейся на единицу массы сердца.

Если на сердце неожиданно падает большая нагрузка (что при пороках встречается редко), например, при инфаркте миокарда, от-рыве сосочковых мышц, разрыве сухожильных хорд, при резком подъ-еме артериального давления вследствие быстрого увеличения пери-ферического сосудистого сопротивления, то в этих случаях возни-кает хорошо выраженная кратковременная т.н. "аварийная" фаза первой стадии.

При такой перегрузке сердца количество поступающей в коро-нарные артерии крови снижается, энергии окислительного фосорли-рования для совершения серечных сокращений не хватает и присое-диняется расточительный анаэробный гликолиз. В результате в сердце снижается содержание гликогена, креатин-фосфата, накапли-ваются недоокисленные продукты (пировиноградная, молочная кисло-ты), возникает ацидоз, развиваются явления белковой и жировой дистрофии. Повышается содержание натрия в клетках и снижается содержание калия, возникает электрическая нестабильночсть мио-карда, что может провоцировать возникновение аритмии.

Дефицит АТФ ионов калия, ацидоз приводят к тому, что многие медленные кальциевые каналы становятся неактивируемыми при депо-ляризации и снижается сродство кальция к тропонину, в результате чего клетка сокращается слабее или вообще не сокращается, что может привести к появлению признаков сердечной недостаточности, возникает миогенная дилятация сердца, сопровождающаяся увеличе-нием остающегося во во время систолы в полостях сердца крови и переполнением вен. Повышение давления в полости правого предсер-дия и в полых венах прямо и рефлекторно вызывает тахикардию, ко-торая усугубляет обменные нарушения в миокарде. Поэтому расшире-

ние полостей сердца и тахикардия служат грозными симптомами на-чинающейся декомпенсации. Если организм не погибает, то очень быстро включается механизм, запускающий гипертрофию: в связи с гиперфункцией сердца, активацией симпатико-адреналовой системы и действием норадреналина на бета-1-адренорецепторы повышается концентрация цАМФ в кардиомиоцитах. Этому же способствует и вы-ход ионов кальция из саркоплазматического ретикулюма. В условиях ацидоза (скрытого или явного) и дефицита энергии усиливается влияние цАМФ на фосфорилирование ядерных энзимниых систем, спо-собных увеличить синтез белка, что можно зарегистрировать уже через час после перегрузки сердца. Причем в начале гипертрофии имеет место опережающее усиление синтеза белков митохондрий. Благодаря этому клетки обеспечивают себя энергией для продолже-ния функции в трудных условиях перегрузки и для синтеза других белков, в том числе и сократительных.

Прирост массы миокарда идет интенсивно, скорость его равна 1 мг/г массы сердца в час. (Например, после отрыва створки аор-тального клапана у человека масса седца увеличилась в 2,5 раза за две недели). Процесс гипертрофии продолжается до тех пор, по-ка интенсивность функционирования структур не нормализуется, то есть пока масса миокарда не придет в соответствие с увеличенной нагрузкой и исчезнет стимул, ее вызвавший.

При постепенном формировании порока эта стадия значительно растягивается во времени. Она развивается медлено, без "аварий-ной" фазы, исподволь, но с включением тех же механизмов.

Следует подчеркнуть, что формирование гипертрофии находится в прямой зависимости от нервных и гуморальных влияний. Она раз-вивается при обязательном участии соматотропина и вагусных влия-ний. Существенное положительное влияние на процесс гипертрофии оказывают катехоламины, которые через цАМФ индуцируют синтез нуклеиновых кислот и белков. Инсулин, тиреоидные гормоны, андро-гены также способствуют синтезу белков. Глюкокортикоиды усилива-ют распад белков в организме (но не в сердце или мозге), создают фонд свободных аминокислот и тем самым обеспечивают ресинтез белков в миокарде.

Активируя К-Nа-АТФ-азу, они способствуют поддержанию опти-мального уровня ионов калия и натрия, воды в клетках, сохраняют их возбудимость.

Итак гипертрофия закончилась и наступает II стадия ее течения.

II-ая стадия - стадия завершившейся гипертрофии.

В эту стадию наблюдается относительно устойчивая адаптация сердца к непрерывной нагрузке. Процесс потребления АТФ на едини-цу массы снижается, восстанавливаются энергетические ресурсы ми-окарда, исчезают явления дистрофии. Интенсивность функционирова-ния структур нормализуется, в то время как работа сердца и, сле-довательно, потребление кислорода остаются повышенными. Само увеличение толщины стенки создает затруднения для растяжения ка-меры сердца в период диастолы. Из-за гипертрофии снижается плот-ность входящего кальциевого тока и поэтому ПД, имея нормальную амплитуду, будет восприниматься СПР как сигнал с меньшей ампли-тудой и, следовательно, в меньшей степни будут активироваться сократительные белки.

В эту стадию нормальная амплитуда силы сокращения сохраняет-ся за счет увеличения длительности сократительного цикла, вследствие удлинения фазы плато потенциала действия, изменения изоферментного состава миозиновой АТФ-азы (с возрастанием доли изофермента V 3 , обеспечивающего самый медленный гидролиз АТФ), в результате снижается скорость укорочения миокардиальных волокон и увеличивается длительность сократительного ответа, сопособс-твуя поддержанию силы сокращения на обычном уровне, несмотря на уменьшение развития силы сокращения.

Менее благоприятно развивается гипертрофия в детском возрас-те, так как рост специализированной проводящей системы сердца отстает от роста его массы по мере прогрессирования гипертрофии.

При устранении препятствия, вызвавшего гипертрофию (опера-ция), происходит полная регрессия гипертрофических изменений в миокарде желудочков, однако сократимость обычно полностью не восстанавливается. Последнее может быть связано с тем, что изме-нения, происходящие в содинительной ткани (накопление коллагена) не подвергаются обратному развитию. Будет ли регрессия полной или частичной, зависит от степени гипертрофии, а также от воз-раста и состояния здоровья больного. Если сердце гипертрофирова-но умеренно, оно может долгие годы работать в режиме компенсато-рной гиперфункции и обеспечивать активную жизнь человека. Если же гипертрофия прогрессирует и масса сердца достигает 550 г и более (может достигнуть и 1000 г при норме 200 - 300 г), то в

этом случае все более проявляется действие неблагоприятных фак-торов, которые в конце концов приводят к "отрицанию отрицания", то есть к изнашиванию миокарда и наступлению III-ей стадии тече-ния гипертрофии.

Факторы, влияющие на сердце неблагоприятно и вызывающие "из-нашивание" миокарда:

1. При патологической гипертрофии ее формирование происходит на фоне сниженного или неизмененного минутного объема, то есть количество крови, приходящееся на единицу массы миокарда, снижа-ется.

2. Увеличение массы мышечных волокон не сопровождается адек-ватным увеличением количества капилляров (хотя они и шире обыч-ных), плотность капиллярной сети значительно снижается. Напри-мер, в норме приходится 4 тыс. капилляров на 1 мкм, при патоло-гической гипертрофии 2400.

3. В связи с гипертрофией снижается плотность иннервации, снижается концентрация норадреналина в миокарде (в 3 - 6 раз), снижается реактивность клеток к катехоламинам в связи с уменьше-нием площади адренорецепторов. Это приводит к уменьшению силы и скорости сердечных сокращений, скорости и полноты диастолы, сни-жению стимула к синтезу нуклеиновых кислот, поэтому ускоряется изнашивание миокарда.

4. Увеличение массы сердца происходит за счет утолщения каж-дого кардиомиоцита. Объем клетки при этом увеличивается в боль-шей степени, чем полщадь поверхности, несмотря на компенсаторные изменения в сарколемме (увеличение количества Т-тубул), то есть уменьшается отношение поверхности к объему. В норме оно равно 1:2, а при выраженной гипертрофии 1:5. В результате поступления глюкозы, кислорода и других энергетических субстратов на единицу массы снижается, снижается и плотность входящего кальциевого то-ка, что способствует снижению силы сердечных сокращений.

5. В силу тех же причин снижается отношение рабочей повер-хности СПР к массе саркоплазмы, что приводит к снижению эффек-тивности кальциевого "насоса", СПР и часть ионов кальция не от-качивается в продольные цистерны СПР).

Избыток кальция в саркоплазме приводит:

1) к контрактуре миофибрилл

2) падению эффективности использования кислорода из-за действия

избытка кальция на митохондрии (см. раздел "Повреждение клетки")

3) активируются фосфолипазы и протеазы, которые усугубляют пов-реждение клеток вплоть до их гибели.

Таким образом, по мере прогрессирования гипертрофии все бо-льше нарушается использование энергии. При этом, наряду с плохой сократимостью наблюдается затруднение расслабления мышечного во-локна, возникновение локальных контрактур, а в дальнейшем - дистрофия и гибель кардиомиоцитов. Это увеличиает нагрузку на оставшиеся, что приводит к изнашиванию генераторов энергии - ми-тохондрий и еще более выраженному снижению силы сердечнвых сок-ращений.

Таким образом, прогресирует кардиосклероз. Оставшиеся клетки не могут справиться с нагрузкой, развивается сердечная недоста-точность. Следует отметить, что и наличие компенсаторной физио-логической гипертрофии снижает устойчивость организма к раз-

личным видам гипоксии, длительным физическим и психическим наг-рузкам.

При снижении функциональных способностей миокарда включаются и экстракардиальные механизмы компенсации. Основная их задача - привести кровообращение в соответствие с возможностями миокарда.

Первая группа таких механизмов - это кардиоваскулярные (сер-дечно-сосудистые) и ангиоваскулярные (сосуд-сосудистые) рефлексы.

1. Депрессорно-разгрузочный рефлекс. Он возникает в ответ на повышение давления в полости левого желудочка, например, при стенозе устья аорты. При этом усиливается афферентная импульса-ция по блуждающим нервам и рефлекторно снижается тонус симпати-ческих нервов, что приводит к расширению артериол и вен большого круга. В результате уменьшения периферического сосудистого соп-ротивления (ПСС) и снижения венозного возврата к сердцу происхо-дит разгрузка сердца.

Одновременно возникает брадикардия, удлиняется период диас-толы и улучшается кровоснабжение миокарда.

2. Рефлекс, противоположный предыдущему - прессорный, возни-кает в ответ на понижение давления в аорте и левом желудочке. В ответ на возбуждение барорецепторов сино-каротидной зоны, дуги аорты возникает сужение артериальных и венозных сосудов, тахи-кардия, то есть в этом случае снижение минутного объема компен-сируется уменьшением емкости периферического сосудистого русла,

что позволяет поддерживать артериальное давление (АД) на адек-ватном уровне. Так как эта реакция не касается сосудов сердца, а сосуды головного мозга даже расширяются, то их кровоснабжение страдает в меньшей степени.

3. Рефлекс Китаева. (См. лекцию ВСО N2)

4. Разгрузочный рефлекс В.В.Парина - трехкомпонентный: бра-дикардия, снижение ПСС и венозного возврата.

Включение этих рефлексов приводит к уменьшению минутного объема, но уменьшает опасности отека легких (то есть развитию острой сердечной недостаточности (ОСД)).

Вторая группа экстракардиальных механизмов - компенсаторные изменения диуреза:

1. Активация ренин-ангиотензиновой системы (РАС) в ответ на гиповолемию приводит к задержке соли и воды почками, что приво-дит к увеличению объема циркулирующей крови, что вносит опреде-ленный вклад в поддержание минутного объема сердца.

2. Активация натрийуреза в ответ на повышение давления в предсердиях и секрецию натрийуретического гормона, что способс-твует снижению ПСС.

Если компенсация с помощью выше разобранных механизмов ока-зывается несовершенной, возникает циркуляторная гипоксия и всту-пает в действие третья группа экстракардиальных компенсаторных механизмов, о которых говорилось в лекции по дыханию, в разделе "Приспособительные механизмы при гипоксиях".

Происходит активация нескольких нейроэндокринных систем, важнейшими из которых являются:

симпатико-адреналовая система (САС) и ее эффекторы (адреналин и норадреналин);

ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) (почки - надпочечники);

тканевые ренин-ангиотензиновые системы (РАС);

предсердный натрийуретический пептид;

эндотелиальная дисфункция и др.

увеличение ЧСС (стимуляция b1-адренергических рецепторов) и, соответственно, МО (поскольку МО = УО х ЧСС);

повышение сократимости миокарда (стимуляция b1- и a1-рецепторов);

системная вазоконстрикция и повышение ОПСС и АД (стимуляция a1-рецепторов);

повышение тонуса вен (стимуляция a1-рецепторов), что сопровождается увеличением венозного возврата крови к сердцу и увеличением преднагрузки;

стимуляция развития компенсаторной гипертрофии миокарда;

активирование РААС (почечно-надпочечниковой) в результате стимуляции b1-адренергических рецепторов юкстагломерулярных клеток и тканевых РАС за счет дисфункции эндотелия.

На начальных этапах повышение активности САС способствует увеличению сократимости миокарда, притока крови к сердцу, величины 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 симпатико-адреналовой системы

Один из наиболее ранних компенсаторных факторов при дисфункции сердца. Особенно важной оказывается в случаях развития острой СН. Эффекты реализуются прежде всего через a- и b-адренергические рецепторы клеточных мембран различных органов и тканей.

Гиперактивация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы

Имеет значение не только почечно-надпочечниковая РААС, но и локальные тканевые.

Активация почечной ренин-ангиотензиновой системы сопровождается выделением клетками ЮГА почек ренина, расщепляющего ангиотензиноген с образованием пептида - ангиотензина I (АI). Последний под действием АПФ трансформируется в ангиотензин II, который является основным и наиболее мощным эффектором РААС. 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.

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

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.

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.

Нарушения эндотелиальной функции

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 на сосудистый тонус и сократимость миокарда, величину преднагрузки и постнагрузки, агрегацию тромбоцитов и т.д.. Кроме того, эндотелин-1 способствует образованию коллагена в сердечной мышце и развитию кардиофиброза. Существенную роль вазоконстрикторные субстанции играют в процессе пристеночного тромбообразования

Одним из ведущих патогенетических механизмов формирования и прогрессирования сердечной недостаточности является гиперактивация нейрогормональных систем организма - САС, РААС, АДГ, ПНУП и др., а также дисфункция эндотелия.

2. На начальных этапах развития заболевания активация этих систем носит адаптационный характер и направлена на сохранение достаточного сердечного выброса, системного АД и перфузии органов и тканей. Этот эффект реализуется благодаря:

увеличению ЧСС;

повышению сердечного выброса за счет гиперфункции с последующей гипертрофией;

увеличению постнагрузки (вазоконстрикция);

увеличению преднагрузки и ОЦК (физиологическая задержка натрия и воды) и др.

3. Длительная чрезмерная активация нейрогормональных систем приводит к:

избыточной задержке натрия и воды в организме (отечный синдром);

резкому увеличению ОПСС (нарушение перфузии органов и тканей);

чрезмерному возрастанию пред- и постнагрузки, что ведет к снижению функции сердца;

стимулированию синтеза коллагена и развитию кардиофиброза;

развитию некрозов кардиомиоцитов, прогрессирующему повреждению сердечной мышцы и формированию миогенной дилатации сердца.

Кровообращение (circulatio sanguinis) - непрерывное движение крови по замкнутой системе полостей сердца и кровеносных сосудов, обеспечивающее все жизненно важные функции организма.

Направленный ток крови обусловлен градиентом давления, который определяется активной (насосной) работой сердца , объемом (массой) циркулирующей крови, ее вязкостью, сопротивлением сосудов току крови и другими факторами. Величина градиента давления имеет пульсирующий характер, обусловливаемый периодическими сокращениями сердца и изменениями тонуса кровеносных сосудов.

По строению, биофизическим особенностям и функции кровеносные сосуды подразделяют на магистральные сосуды (аорта и крупные артерии), по которым осуществляется поступательный кровоток за счет потенциальной энергии растянутых в систолу стенок; сосуды сопротивления (мелкие артерии и артериолы), определяющие величину общего периферического сосудистого сопротивления; обменные сосуды (капилляры), обеспечивающие обмен веществ между кровью и тканями; шунтирующие сосуды (артериовенозные анастомозы), по которым осуществляется сброс крови из артерий в вены, минуя капилляры; емкостные сосуды (вены), обладающие большой растяжимостью и низкой эластичностью (содержат до 70-80% объема циркулирующей крови).

Условно выделяют большой и малый круг кровообращения. По большому кругу кровь из левого желудочка сердца поступает в аорту и отходящие от нее кровеносные сосуды, пронизывающие все ткани и органы тела, а затем в правое предсердие; по малому - из правого желудочка сердца в легкие, где обогащается кислородом и освобождается от избытка углекислого газа, затем попадает в левое предсердие. У взрослого человека приблизительно 84% всего объема крови содержится в большом круге кровообращения, около 10% - в малом и около 7% - в сердце. Объем (масса) циркулирующей крови (т.е. общий объем крови за вычетом объема крови, находящегося в кровяных депо) у взрослого человека составляет 4-6 л , что соответствует 6-8% веса (массы) тела. Кровяными депо называют органы, которые могут задерживать в своих сосудах значительное количество крови (как правило, в концентрированном виде). Основными органами, выполняющими такую функцию, являются печень, селезенка, субпапиллярное сосудистое сплетение кожи, почки, легкие, костный мозг. Мобилизация их функции как депо крови возникает в условиях повышения потребности организма в кислородной емкости крови (интенсивная мышечная работа, стресс-реакции и др.).

Кровообращение характеризуется следующими основными показателями.

Систолический (ударный) объем крови (СОК), выбрасываемой сердцем за одно сокращение. В покое он равен 60-70 мл , при физической нагрузке может возрастать в 3-5 раз. СОК левого и правого желудочков одинаков.

Минутный объем крови (МОК), выбрасываемой сердцем за 1 мин. В покое составляет 5,0-5,5 л , при физической работе увеличивается в 2-4 раза, у тренированных - в 6-7 раз. При заболеваниях, например при декомпенсированных пороках сердца или первичной гипертензии малого круга, МОК снижается до 2,5-1,5 л.

Объем (масса) циркулирующей крови (ОЦК) составляет 75-80 мл на 1 кг массы тела. При физических нагрузках, декомпенсированных пороках сердца ОЦК увеличивается (гиперволемия) из-за выхода крови из кровяных депо, достигая 140-190 мл/кг . При кровопотере, коллапсе, шоке, обезвоживании организма ОЦК уменьшается (гиповолемия).

Частота сердечных сокращений (ЧСС) в одну минуту (ударов в 1 мин ) колеблется от 60 до 80 ударов в 1 мин ; у тренированных людей - в пределах 40-60 ударов в 1 мин. Максимальная частота при тяжелой физической нагрузке может достигать 180-240 ударов в 1 мин . При различных видах патологии сердечно-сосудистой системы ЧСС меняется в сторону учащения или урежения (см. Пульс ).

Время кругооборота крови - это время, в течение которого единица объема крови проходит оба круга кровообращения . В норме оно составляет 20-25 с . Уменьшается при физической нагрузке и увеличивается при нарушениях кровообращения, например при декомпенсированных пороках сердца оно достигает 50-60 с .

Давление крови (кровяное давление) обеспечивает кровоток по системе кровеносных сосудов. Его величина зависит от многих факторов и существенно отличается в различных областях тела (см. Кровяное давление ).

Регуляция кровообращения обеспечивается взаимодействием местных гуморальных механизмов при активном участии нервной системы и направлена на оптимизацию соотношения кровотока в органах и тканях с уровнем функциональной активности организма.

В процессе обмена веществ в органах и тканях постоянно образуются метаболиты, влияющие на тонус кровеносных сосудов. Интенсивность образования метаболитов (СО 2 или Н + ; лактата, пирувата, АТФ, АДФ, АМФ и др.), определяемая функциональной активностью органов и тканей, является одновременно и регулятором их кровоснабжения. Этот тип саморегуляции называется метаболическим.

Местные саморегуляторные механизмы генетически обусловлены и заложены в структурах сердца и кровеносных сосудов. Их можно рассматривать и как местные миогенные ауторегуляторные реакции, суть которых состоит в сокращении мышц в ответ на их растяжение объемом или давлением.

Гуморальная регуляция кровообращения осуществляется с участием гормонов, ренин-ангиотензиновой системы, кининов, простагландинов, вазоактивных пептидов, регуляторных пептидов, отдельных метаболитов, электролитов и других биологически активных веществ. Характер и степень их влияния определяются дозой действующего вещества, реактивными свойствами организма, его отдельных органов и тканей, состоянием нервной системы и другими факторами. Так, разнонаправленное действие катехоламинов крови на тонус сосудов и сердечной мышцы связано с наличием в них a - и b -адренорецепторов. При возбуждении a -адренорецепторов происходит сужение, а при возбуждении b -адренорецепторов - расширение кровеносных сосудов. Количество a - и b -рецепторов в разных сосудах неодинаково. При преобладании в сосудах a -рецепторов адреналин крови вызывает их сужение, а при преобладании b -рецепторов - расширение. При низких концентрациях адреналина в плазме первыми возбуждаются как более возбудимые b -рецепторы. При одновременном возбуждении a - и b -рецепторов преобладает вазоконстрикторный эффект.

В основе нервной регуляции кровообращения лежит взаимодействие безусловных и условных сердечно-сосудистых рефлексов. Их подразделяют на собственные и сопряженные рефлексы. Афферентное звено собственных рефлексов К. представлено ангиоцепторами (баро- и хеморецепторами), расположенными в различных участках сосудистого русла и в сердце. Местами они собраны в скопления, образующие рефлексогенные зоны. Главными из них являются зоны дуги аорты, каротидного синуса, позвоночной артерии. Афферентное звено сопряженных рефлексов кровообращения располагается за пределами сосудистого русла, его центральная часть включает различные структуры коры головного мозга, гипоталамуса, продолговатого и спинного мозга. В продолговатом мозге располагаются жизненно важные ядра сердечно-сосудистого центра: нейроны латеральной части продолговатого мозга через симпатические нейроны спинного мозга оказывают тоническое активирующее влияние на сердце и кровеносные сосуды; нейроны медиальной части продолговатого мозга тормозят симпатические нейроны спинного мозга; моторное ядро блуждающего нерва угнетает деятельность сердца; нейроны вентральной поверхности продолговатого мозга стимулируют деятельность симпатической нервной системы. Через гипоталамус осуществляется связь нервного и гуморального звеньев регуляции К. Эфферентное звено регуляции кровообращения представлено симпатическими пре- и постганглионарными нейронами, пре- и постганглионарными нейронами парасимпатической нервной системы (см. Вегетативная нервная система ). Вегетативная иннервация охватывает все кровеносные сосуды кроме капилляров.

Симпатические адренергические нервы вызывают сужение периферических сосудов. В окончаниях постганглионарных симпатических нейронов выделяется норадреналин (см. Медиаторы ). Степень сокращения гладких мышц сосудов зависит от количества выделившегося медиатора, а оно связано с частотой эфферентной импульсации. В покое по вазоконстрикторным нейронам поступают импульсы с частотой 1-3 импульса в 1 с. Максимальное сужение сосудов наступает при частоте 10 импульсов в 1 с . Изменение частоты импульсации приводит или к увеличению сосудистого тонуса (при учащении импульсов), или к его уменьшению (при урежении импульсов), т.е. происходит относительное сужение или расширение сосудов.

В нормальных условиях все механизмы регуляции К. взаимодействуют друг с другом по принципам, описываемым теорией функциональных систем (см. Функциональные системы ), влияя на сердечный выброс, общее периферическое сосудистое сопротивление, емкость сосудов и объем циркулирующей крови.

Взаимосвязь различных параметров кровообращения , закономерности их взаимодействия рассматриваются гемодинамикой - специальным разделом физиологии К. , занимающимся изучением общих и частных случаев нарушений кровообращения применительно к клинической практике.

Общие механизмы нарушений кровообращения . Нарушения кровообращения могут быть вызваны изменениями функции сердца, сосудов, а также реологических свойств текущей по ним крови. Поскольку отдельные части кровеносной системы тесно связаны между собой, нарушение функции каждой из них всегда оказывает влияние на функцию других. Нарушения К. могут быть общими, охватывая всю кровеносную систему, и местными (в отдельных участках сосудистого русла). Поскольку непрерывное кровообращение необходимо для обеспечения нормального функционирования любых частей организма, его нарушение влечет за собой расстройства функции соответствующих органов.

Сердце работает как насос, перекачивающий кровь из венозной системы в артериальную. Для того чтобы кровоток во всей сосудистой системе организма был непрерывным, необходим некоторый постоянный уровень кровяного давления в аорте и крупных артериальных ветвях, называемый общим артериальным давлением (АД).

Величина общего АД зависит от минутного объема крови, выбрасываемой сердцем, и общего периферического сопротивления. При увеличении минутного объема крови или общего периферического сопротивления АД повышается, и наоборот. Длительное повышение общего артериального давления (см. Гипертензия артериальная ) обычно бывает обусловлено увеличением периферического сопротивления. Патологическое понижение общего артериального давления (см. Гипотензия артериальная ) чаще всего связано с уменьшением минутного объема крови при недостаточности сердечной деятельности или с уменьшением возврата крови из вен к сердцу (обычно при уменьшении объема циркулирующей крови). Характер кровотока в каждом органе в любых частях тела выражается зависимостью

где Q - объемная скорость кровотока, D Р - градиент давления на протяжении данного сосудистого русла и R - сопротивление току крови в нем. Для кровеносной системы каждого органа градиент давления соответствует артериовенозной разности давлений, т. е разности давлений между артериями (Р арт.) и венами (Р вен.). Следовательно,

Понижение Р арт. так же, как и повышение Р вен. , влечет за собой уменьшение Q в сосудистой системе данного органа (при условии неизменного сопротивления на ее протяжении). С другой стороны, сопротивление кровотоку определяется шириной просвета сосудов в данном органе и реологическими свойствами крови. Как только это сопротивление уменьшается (например, при местном расширении артерий и артериол), местный кровоток усиливается, что вызывает артериальную гиперемию . Наоборот, увеличение сопротивления в периферических артериях (при местной вазоконстрикции, при их тромбозе и т.д.) приводит к уменьшению объемной скорости кровотока в органе и возникновению ишемии . Увеличение сопротивления может происходить и в капиллярах той или иной сосудистой области, например вследствие усиленной внутрисосудистой агрегации эритроцитов. Наконец, сопротивление может возрастать и в венозной системе того или иного органа (например, при тромбозе или сдавлении вен). В этих случаях в системе микроциркуляции возникает венозный застой, сопровождающийся уменьшением объемной скорости кровотока в органе.

Причинами нарушения основной, т.е. насосной, функции сердца могут быть уменьшение возврата крови из вен к сердцу, что обычно бывает обусловлено уменьшением объема циркулирующей крови; декомпенсированные пороки сердца, в частности недостаточность клапанов сердца, когда неполное смыкание их створок приводит к возврату части крови в ретроградно расположенную полость сердца или же имеется стеноз сердечных отверстий, значительно увеличивающий сопротивление кровотоку в них; слабость сердечной мышцы, сокращения которой не обеспечивают достаточно высокого внутрижелудочкового давления для того, чтобы перемещать весь объем крови в пределах большого и малого круга кровообращения ; неспособность полостей сердца к достаточному расширению во время диастолы в результате накопления значительного количества крови (при тампонаде сердца) или экссудата (при перикардитах) в полости перикарда или же облитерации последней вследствие хронического перикардита.

Изменения величины сопротивления в артериях отдельных органов обычно не отражаются на уровне общего АД, но ведут к изменениям в их кровоснабжении. Такого рода нарушения функции периферических артерий могут быть связаны с функциональным расширением или сужением сосудов (см. Ангиоспазм ), со структурными изменениями стенок (см. Атеросклероз ), с полной или частичной закупоркой сосудистого просвета (см. Тромбоз , Эмболия ).

Ослабление кровотока в отдельных артериях вследствие увеличения сопротивления в них не обязательно ведет к уменьшению снабжения органа кровью, т.к. при этом может иметь место приток крови по коллатералям.

Если же коллатеральный приток крови недостаточен, то в соответствующих участках ткани (или органа) возникает ишемия.

Роль нарушений функции венозной системы в общих расстройствах кровообращения обусловлена их емкостной функцией. Вены осуществляют дренаж крови всех органов. Сопротивление кровотоку в венах очень низкое и может только возрастать, например при их сдавлении или закупорке тромбом. При этом затрудняется отток крови из микроциркуляторной системы соответствующего органа, что может сопровождаться развитием венозного застоя.

Микроциркуляторные нарушения имеют весьма существенное значение, т.к. в организме не происходит ни одного физиологического или патологического процесса без участия системы микроциркуляции . Микроциркуляторное русло включает в себя капилляры, ветвления соответствующих мелких артерий и вен. Основной функцией этих сосудов является обеспечение адекватного кровоснабжения определенных участков ткани, которое при нормальных условиях соответствует ее метаболическим потребностям. Изменения притока крови со стороны артерий в капилляры могут вызывать такие нарушения микроциркуляции, как артериальная гиперемия или ишемия. Артериальная гиперемия возникает при расширении артериальных сосудов микроциркуляторного русла. Градиент давлений и скорость кровотока в капиллярах при этом увеличиваются. Концентрация эритроцитов в крови (гематокрит), протекающей по микроциркуляторному руслу, и количество функционирующих капилляров растут. Внутрикапиллярное давление повышается, это способствует переходу воды из крови в тканевые щели, что при определенных условиях может привести к отеку ткани.

При констрикции приводящих артерий или возникновении препятствий для кровотока в их просвете в микроциркуляторном русле развивается ишемия, при которой основные параметры микроциркуляции изменяются в противоположном направлении: линейная скорость кровотока и гематокрит в капиллярах понижаются, приводя к недостаточности снабжения тканей кислородом, - возникает гипоксия . Внутрикапиллярное давление падает, и количество функционирующих капилляров сокращается. При этом уменьшается доставка энергетических и пластических материалов в ткани, а продукты обмена веществ накапливаются в них. Если коллатеральный приток крови не устраняет дефицита кровоснабжения, то нарушается метаболизм ткани и развиваются различные патологические изменения вплоть до некроза.

При затруднении оттока крови в венозную систему отмечаются типичные для венозного застоя нарушения микроциркуляции. Градиент кровяного давления в капиллярах понижается, что приводит к значительному замедлению в них кровотока. При этом снабжение тканей кислородом и другими энергетическими веществами уменьшается, а продукты обмена веществ не удаляются и задерживаются в них. В результате изменяются механические свойства ткани: ее растяжимость растет, а упругость падает. При таких условиях резко усиливается фильтрация жидкости из капилляров в ткань и развивается отек.

Микроциркуляция может нарушаться также независимо от первичных изменений притока крови из артерий или ее оттока в вены. Это происходит, когда меняются реологические свойства крови вследствие усиления внутрисосудистой агрегации эритроцитов, причем кровоток в капиллярах замедляется в разной степени, вплоть до его полной остановки - развития стаза.

Нарушения функции сердечно-сосудистой системы в целом могут быть вызваны воздействием разнообразных патогенных факторов на сердце, артерии, капилляры и вены, а также на циркулирующую в них кровь непосредственно или опосредованно - через нейрогуморальные механизмы. Поэтому различные нарушения функции вегетативной нервной системы, желез внутренней секреции, а также синтеза и превращений в организме разных физиологически активных веществ вызывают нарушения в системе кровообращения . При этом нейрогуморальные факторы, участвующие в регуляции нормальной работы сердца, в определенных условиях также вызывают нарушения его деятельности. Величина общего АД в большой степени зависит от влияний нервных и гуморальных факторов, действующих и на сердечную деятельность, и на тонус стенок периферических артерий.

Нейрогуморальные факторы, специфически действующие на артерии тех или иных органов, могут становиться причиной нарушений кровоснабжения тех или иных органов. Необходимым условием для этого является местное образование или специфическое действие таких физиологически активных веществ, как простагландины и серотонин, способствующие развитию спазма крупных артерий, снабжающих кровью какой-либо орган, например головной мозг.

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 кровообращения 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 стенозе 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.

При увеличении сопротивления в отдельных венозных сосудах (при тромбозе, сдавлении вен и т.д.) коллатеральный отток крови осуществляется за счет широкой сети анастомозов, имеющейся в венозной системе. Однако при недостаточности кровотока по коллатеральным путям, особенно при их тромбозе, наступает декомпенсация оттока крови с венозным застоем в соответствующих органах.

Недостаточность кровообращения . Этиология, патогенез и клинические проявления недостаточности кровообращения отличаются разнообразием. Общим для них является наличие дисбаланса между потребностью в кислороде, питательных веществах и их доставкой с кровью. Конкретные причины такого дисбаланса, механизм его возникновения и признаки проявления (общие и местные) могут быть различны. Существует и более узкое понимание недостаточности кровообращения , полностью соответствующее значению терминов «сердечная недостаточность» и «хроническая сердечная недостаточность». Настаивая на понимании недостаточности кровообращения как эквивалента сердечной недостаточности, обычно ссылаются на то, что при этом патологическом состоянии всегда оказываются затронутыми функции сосудистой системы, в частности отмечается сосудистая дистония на различных уровнях, например, при такой форме сердечной недостаточности, как кардиогенный шок (см. Инфаркт миокарда ), наблюдаются разнообразные сосудистые реакции: повышение тонуса резистивных сосудов в первой фазе шока и резкое падение во второй. При хронической сердечной недостаточности также выявляются различные изменения периферического сосудистого сопротивления и венозного тонуса, связанные с гипоксией артериальных стенок, длительными застойными явлениями в венозной системе и т.д., что свидетельствует не только о недостаточности кровообращения, но и о сердечно-сосудистой недостаточности. Наряду с этими терминами иногда используются термины «декомпенсация кровообращения» и «декомпенсация сердечной деятельности». Однако большинство советских кардиологов рекомендуют применять термин «сердечная недостаточность». При этом отмечают, что первичным этиологическим звеном в подобных случаях является снижение насосной функции сердца, а те или иные изменения со стороны сосудистого тонуса имеют в этих случаях вторичный характер. Говорить о сердечно-сосудистой недостаточности можно лишь тогда, когда функция сердца и тонус сосудов нарушаются одновременно, например под действием того или иного токсического фактора. Критически следует относиться и к понятию «декомпенсация сердечной деятельности». На различных стадиях сердечной недостаточности речь идет не о декомпенсации, а, напротив, о включении тех или иных компенсаторных механизмов, которые в здоровом организме при данном уровне обменных процессов не функционируют. Так, на первой стадии сердечной недостаточности наблюдается учащение сердечных сокращений в покое, в результате чего увеличивается сердечный выброс, что позволяет обеспечить жизненные потребности организма, несмотря на снижение насосной функции сердца. По существу лишь терминальную стадию сердечной недостаточности можно рассматривать как декомпенсацию, когда мобилизация всех компенсаторных механизмов не в состоянии обеспечить жизнедеятельность организма.

Генерализованная недостаточность кровообращения включает также различные формы острой и хронической сосудистой недостаточности, такие как обморок , коллапс , шок , длительное снижение артериального давления.

Недостаточность кровообращения нередко носит регионарный характер и проявляется в виде нарушений кровотока, вызываемых сосудистой непроходимостью в результате экстравазальных компрессионных процессов, развития внутрисосудистых препятствий кровотоку (например, в результате атеросклероза сосудов, васкулитов, эмболии, тромбоза, травмы сосуда) и, наконец, изменений сосудистого тонуса (чаще всего спазма артерий и артериол и снижения тонуса вен). Клиническое значение регионарной недостаточности кровообращения зависит от локализации поражения сосудистой системы и от степени развившихся при этом нарушений кровоснабжения. Особое значение имеет коронарная недостаточность , расстройства артериального кровоснабжения мозга (см. Мозговое кровообращение ), сосудов конечностей (см. Облитерирующие поражения сосудов конечностей ) и др. Вообще же нарушение кровотока по любой артерии всегда представляет опасность для функции васкуляризируемого органа, если только оно не компенсируется достаточно развитыми коллатералями. В патогенезе регионарных проявлений недостаточности кровообращения большую роль играют расстройства в системе микроциркуляции: спазмы и дистония артериол, стазы в капиллярной системе, нарушение тонуса венул вследствие гипоксии и выделения в кровяное русло биологически активных метаболитов.

Из форм недостаточности кровообращения , развивающихся в венозной системе, чаще всего встречаются нарушения оттока крови (венозного возврата) в результате тромбофлебита , а также снижения венозного тонуса (например, венозной гипотензии в венах нижних конечностей у лиц пожилого возраста).

Методы исследования кровообращения . Существует большое число различных методов, позволяющих оценивать те или иные характеристики движения и распределения крови в организме, а также функцию звеньев, осуществляющих эти процессы. При этом решаются две главные задачи: установление общих закономерностей функционирования сердечно-сосудистой системы и выявление индивидуальных функциональных особенностей кровообращения , что необходимо для практических целей, в частности для диагностики нарушений кровообращения.

Методы исследования кровообращения делят на инвазивные (кровавые) и неинвазивные (бескровные). Структуру различных отделов сердечно-сосудистой системы оценивают с помощью различных рентгенологических методов (см.

Библиогр.: Власов Ю.А. Онтогенез кровообращения человека, Новосибирск, 1985; Джонсон П. Периферическое кровообращение , пер. с англ., М., 1982; Руководство по кардиологии, под ред. Е.И. Чазова, т. 2, 1982; Руководство по физиологии: Физиология кровообращения. Физиология сосудистой системы, под ред. Б.И. Ткаченко, с. 56, Л., 1984; Физиология человека, под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса, пер. с англ., т. 3, М., 1986; Функциональные системы организма, под ред. К. В. Судакова, М., 1987.

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.

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.

Основным звеном патогенеза ХСН является, как известно, 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 - Стерлинга, компенсаторная гиперфункция и гипертрофия миокарда) и экстракардиальные (разгрузочные рефлексы Бейнбриджа и Китаева). Такое деление в некоторой степени условно, поскольку реализация как интра-, так и экстракардиальных механизмов находится под контролем нейрогуморальных регуляторных систем.

Экстракардиальные механизмы компенсации функции сердца. В отличие от острой сердечной недостаточности роль рефлекторных ме-ханизмов 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. Однако 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. Говоря об активации САС у пациентов с ХСН, нельзя не указать, что у большинства из них уровень катехоламинов в крови и моче находится в пределах нормы. Этим ХСН отличается от ОСН.

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

Компенсаторная гиперфункция сердца (КГС). 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, что существенно, непрерывной. Несмотря на непрерывность, КГС может сохраняться в течение многих лет без явных признаков декомпенсации насосной функции сердца.

Увеличение внешней работы сердца, связанное с подъемом давления в аорте (изометрическая гиперфункция ), приводит к более выраженному возрастанию потребности миокарда в кислороде, чем перегрузка миокарда, вызванная повышением объема циркулирующей крови (изотоническая 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 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. 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. Со-держание 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 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 (рис. 139). 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 этимухудшаются 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.