Нарушение клеточ- ного метаболизма
2. Изменение биоэлектрической активности миокарда: формирование потенциала повреждения, укорочение длительности потенциала действия, полное прекращение электрической активности и гибели кардиомиоцитов. В типичных случаях на ЭКГ регистрируется смещение интервала (сегмента) ST от изоэлектрической линии, деформации комплекса QRS и далее зубца T.
3. Возникновение аритмий. Зона ишемии может становиться эктопическим очагом возбуждения, другими гетеротопными очагами водителя ритма, формированием выраженной гетерохронии миокарда, развитием мерцательной аритмии (трепетание и фибрилляция предсердий и желудочков – порочный круг, летальный исход);
4. Ослабление сократительной способности сердечной мышцы вследствие выключения из функции ишемизированного очага. Фракция изгнания уже уменьшается у пациентов с некрозом, вовлекающим около 10% миокарда левого желудочка, а повреждение 25% массы миокарда наступают клинические проявления сердечной недостаточности. Снижение фракции изгнания приводит к увеличению конечно-диастолического объема левого желудочка. Фактически пораженное инфарктом сердце работает в условиях остро возникшей перегрузки объемом, и компенсация нарушенной функции осуществляется интактными отделами миокарда. В этих условиях развивается как систолическая, так и диастолическая дисфункция миокарда.
Систолическая дисфункция миокарда проявляется нарушением сократительной активности некротизированной зоны миокарда, перегрузкой интактных кардиомиоцитов, изменением формы (геометрии) полости левого желудочка, что приводит к асинхронизму сокращений различных участков миокарда и уменьшению эффективности сокращения из-за неспособности полости желудочка принимать сферическую форму во время систолы. Диастолическая дисфункция миокарда выражается в отсутствии активной релаксации некротической зоны, а также недостаточным диастолическим расслаблением интактных отделов миокарда. Нарушение диастолического расслабления неповрежденных кардиомиоцитов связывают с отсутствием адекватного снижения содержания кальция в цитозоле вследствие энергетического голодания. Выраженные нарушения сократительной функции миокарда лежат в основе таких тяжелых осложнений острого инфаркта миокарда, как отек легких и кардиогенный шок.
5. Резорбция из очага некроза содержимого поврежденных клеток – белков, ферментов (креатинфосфокиназы, тропонина, аспартаттрансферазы, лактатдегидрогеназы и другие), появление в крови белков острой фазы, что ведет к морфологическим, физико-химическим и другим изменениям со стороны крови (лейкоцитоз, ядерный сдвиг лейкоформулы влево, ускорение СОЭ), развитию лихорадки и т.д.
6. Аллергизация белками кардиомиоцитов и последующее развитие постинфарктного синдрома (перикардит, артрит).
Ремоделирование желудочка. Через 3-5 дней с момента возникновения инфаркта миокарда изменяются размеры и форма желудочка, увеличивается толщина стенок миокарда, в процесс вовлекаются здоровые сегменты сердечной мышцы. Такое состояние получило наименование ремоделирование миокарда. Наиболее важными процессами в ремоделировании считаются дилатация полости левого желудочка и гипертрофия здоровых участков миокарда. В результате ремоделирования желудочка показатели гемодинамики улучшаются.
Механизмы повреждения миокарда при коронарной недостаточности. Превышение расхода кислорода и субстратов метаболизма миокарда над их притоком с артериальной кровью, а также нарушение оттока продуктов нарушенного обмена веществ, ионов, БАВ в условиях коронарной недостаточности обусловливает включение общих («типовых») механизмов повреждения миокарда:
1. Расстройство процессов энергетического обеспечения кардиомиоцитов;
2. Повреждение мембранного аппарата кардиомиоцитов;
3. Альтерация ферментных систем кардиомиоцитов;
4. Дисбаланс ионов и жидкости в миокарде;
5. Расстройство механизмов регуляции деятельности сердца.
Указанные механизмы действуют как в зоне ишемии, так и за ее пределами, хотя и в значительно меньшей степени.
I. Расстройство процессов энергообеспечения кардиомиоцитов.
Нарушение биоэнергетики кардиомиоцитов является инициальным и ведущим фактором повреждения при коронарной недостаточности. Оно касается следующих нарушений:
1) расстройства синтеза и ресинтеза энергии;
2) транспорта высокоэргических соединений из мест их синтеза к сократительным структурам миокарда;
3) утилизации энергии АТФ и креатинфосфата.
В условиях ишемии быстро истощаются резервы кислорода в миоглобине, снижается интенсивность окислительного фосфорилирования в митохондриях, активируется гликолиз, что ведет к накоплению в миокарде лактата и развитию ацидоза. Вместе с тем нарастает экстракция глюкозы из крови и коэффициент ее утилизации, истощаются запасы гликогена в кардиомиоцитах. Дефицит энергии, вызванный расстройством энергообеспечения миокарда, приводит к снижению его сократительной функции и нарушению кровообращения в органах и тканях.
II-III. Повреждение мембранного аппарата и ферментов кардиомиоцитов. Основные свойства сердечной мышцы – возбудимость, проводимость, сократимость и автоматия определяются состоянием мембран и ферментных систем, обеспечивающих биоэнергетические процессы. Развитие коронарной недостаточности ведет к повреждению мембран и ферментов миокарда как результат следующих процессов: (1) усиления свободно-радикальных реакций перекисного окисления липидов (ПСОЛ), (2) активации лизосомальных, свободных и связанных с мембранами гидролаз: протеаз, липаз, фосфолипаз и т.п., (3) внедрения в мембраны продуктов гидролиза – жирных кислот, гидроперекисей липидов, амфифильных соединений, (4) торможения ресинтеза поврежденных компонентов мембран, (5) перерастяжения и разрывов мембран кардиомиоцитов. Все перечисленные механизмы ведут к дезинтеграции биоэнергетики и основных свойств миокарда.
IV. Дисбаланс ионов и жидкости. Коронарная недостаточность характеризуется существенными нарушениями общего содержания ионов и жидкости в различных секторах миокарда – вне- и внутриклеточном. Дизиония развивается вследствие расстройств реакций энергообеспечения кардиомиоцитов, а также повреждения их мембран и ферментов. Ионный дисбаланс лежит в основе нарушений таких физиологических процессов в кардиомиоцитах, как возбуждения, автоматии, электромеханического сопряжения, сокращения и расслабления, что так характерно для коронарной недостаточности.
Суть дисбаланса ионов сводится к потере кардиомиоцитами ионов калия (которые выходят в околоклеточное пространство) и выравниванию концентраций ионов натрия вне и внутри клеток. В связи с повышением содержания ионов Na+ в клетке наблюдается гипергидратация. Отек кардиомиоцитов возникает в результате (1) повышения проницаемости клеточных мембран; (2) гиперосмии кардиомиоцитов (вследствие накопления ими Na+ и Ca2+); (3) снижения механической прочности биомембран.
Подобный характер нарушений обусловлен дефицитом высокоэргических фосфорных соединений, повышением проницаемости мембран, торможением калий-натрий-зависимой АТФ-азы. Усиленный выход ионов калия из кардиомиоцитов ведет к гиперкалиемии – повышению содержания K+ в крови (что особенно характерно для инфаркта миокарда).
V. Расстройство механизмов регуляции деятельности сердца. Коронарная недостаточность сопровождается расстройствами механизмов регуляции деятельности сердца, которые могут возникать как на молекулярном, так и на системном уровнях. Расстройства на молекулярном уровне могут быть связаны с нарушениями взаимодействия БАВ, т.е. гормонов и нейромедиаторов с рецепторами. Изменения чувствительности рецепторов к действию гормонов связано с химическим окружением (ацидоз, дизиония и т.п.) вследствие прямого повреждения биомембран, что отражается на состоянии системы циклических нуклеотидов – цАМФ и цГМФ.
Нарушения регуляции деятельности сердца при коронарной недостаточности отражаются на состоянии активности симпатической и парасимпатической нервной системы. Как правило, первоначально активируется симпатоадреналовая система, что ведет к увеличению содержания в миокарде адреналина и норадреналина. Катехоламины оказывают положительные эффекты на сердце – тахикардию, увеличение ударного объема.
В дальнейшем наблюдается повышение содержания ацетилхолина, но степень повышения тонуса парасимпатикуса остается ниже, чем симпатикуса, в связи с чем преобладают симпатические влияния. По мере дальнейшего развития коронарной недостаточности на первый план выступают парасимпатические влияния – брадикардия, уменьшение ударного объема, скорости сокращения и расслабления миокарда. Длительная форма коронарной недостаточности характеризуется развитием феномена гормональной нейромедиаторной диссоциации катехоламинов: повышение содержания адреналина при одновременном снижении норадреналина в ишемизированном участке миокарда – кардиотоксическое действие избытка катехоламинов.
Наконец, отметим, что кроме коронарогенных встречаются и некоронарогенные некрозы миокарда. Среди них следует иметь в виду:
1. Электролитно-стероидные;
2. Катехоламиновые;
3. Воспалительные, включая иммунное воспаление;
4. Токсические.
I. Электролитно-стероидные некрозы. В эксперименте на крысах было установлено, что длительное в течение полутора-двух недель введение стероидных гормонов (кортизон, дезоксикортикостерон), сопровождаемое приемом значительного количества натрия, приводит к формированию многочисленных микронекрозов миокарда. Раздельное применение либо гормонов, либо натрия не вызывало развития некрозов миокарда. Предполагаемый механизм развития электролитных некрозов заключается в повышении проницаемости мембран кардиомиоцитов к ионам натрия, которые наводняют клетку. Избыток натрия в протоплазме вызывает гиперосмолярную гипергидратацию, под влиянием которой кардиомиоцит разрушается. Разумеется, в клинике ожидать подобного состояния вряд ли приходится, но в целом ряде случаев медикам приходится встречаться с гиперкортицизмом, обусловленным гиперфункцией коркового вещества надпочечников, или избыточным применением стероидных гормонов в лечебных целях. Нерациональная диета с избытком натрия может вызвать ситуацию, описанную выше в экспериментах на крысах.
II. Катехоламиновые некрозы. Известно, что при эмоциональном напряжении и перенапряжении в крови повышается содержание катехоламинов – адреналина и норадреналина. Сердце отличается от всех остальных органов обилием адренорецепторов, причем β-адренорецепторов больше в самом миокарде. В физиологических концентрациях катехоламины, в частности, адреналин оказывает положительное хронотропное, инотропное и тонотропное действие на сердце, т.е. являются естественными ингредиентами нормального функционирования миокарда. Помимо этого, сердечная мышца обладает выраженной способностью активно адсорбировать катехоламины из крови, и при гиперкатехоламинемии адреналин и норадреналин накапливаются в миокарде. В этих условиях, когда содержание катехоламинов в миокарде повышается, они оказывают на него гистотоксическое действие, которое проявляется истощением запасов гликогена и АТФ в кардиомиоцитах (макроэргических фосфорных соединений хватает всего на несколько секунд). Катехоламины резко усиливают окислительный метаболизм сердечной мышцы, повышая при этом потребление кислорода, и, несмотря на расширение под влиянием адреналина артериол венечных сосудов (рабочая гиперемия миокарда), доставка кислорода с кровью начинает отставать от потребности в нем кардиомиоцитов. В связи с повышенным запросом и быстрой утилизацией кислорода сердечной мышцей в самом начале микроциркуляторного русла до субэндокардиальных структур миокарда в этих условиях кислород не доходит. Вследствие этого участки миокарда, кровоснабжаемые концевыми капиллярами, испытывают гипоксию, и в них развивается некроз.
III. Воспалительные и токсические некрозы. Эти некрозы возникают при поражении миокарда определенными инфекциями – дифтерией, скарлатиной, брюшным тифом, вирусами, или при действии некоторых токсических веществ, а также иммунными комплексами (комплементзависимый и иммунокомплексный механизмы аллергии). Эндо- и экзотоксины микроорганизмов напрямую разрушают миокардиальные волокна, вызывая их некроз, а при других видах альтерации кардиомиоциты подвергаются агрессии медиаторов воспаления и аллергии или гибнут при сдавлении воспалительным экссудатом. При действии выше перечисленных патологических факторов морфологически наблюдаются диффузные мелкоочаговые некрозы миокарда.