Патфизиология гемодинамика методичка

недостаточностью диастолического наполнения. В дальнейшем постоянно увеличенная преднагрузка приводит к развитию эксцентрической гипертрофии миокарда. При эксцентрической гипертрофии саркомеры располагаются последовательно друг за другом с расширением полости. При стойком увеличении КДО, растяжение нити титина изменяет функциональные свойства мышечного белка (MLP), прикрепленного к терминальной части титина в области Z диска. Активация этого белка и определяет характеристику формирующейся гипертрофии.

При стенозе клапанного отверстия дилатация камеры, наоборот, является признаком декомпенсации. Она снижает напор крови в области стеноза, как в период диастолического наполнения, так и в период сокращения, увеличивает КСО и снижает УО. Провоцирует развитие мерцательной аритмии из-за растяжения волокон предсердий проводящей системы и тромбообразования из-

за турбулентного потока крови в области сужения. Поэтому при данном виде порока по мере его формирования доминирует синтез упругих нитей титина

(изоформа 2NB).Этот эффект реализуется с участием норадреналина.

Повышение упругости поддерживает высокое давление в камере в период систолического сокращения. В период диастолического наполнения способствует повышению КДД, что увеличивает напор крови в области стеноза и приводит к более раннему открытию клапана с удлинением фазы изгнания

(например, при митральном стенозе). Но повышение КДД (выше 12 мм.рт.ст)

ограничивает пассивную фазу заполнения камеры, повышает кровенаполнение малого круга, снижает кровоток в субэндокардиальных коронарных сосудах с повышением потребности в кислороде. Поэтому при этом виде порока быстро формируется выраженная концентрическая гипертрофия миокарда, когда саркомеры располагаются параллельно друг другу без увеличения размеров камеры.

Особенностью сердечного цикла при недостаточности клапана является разгерметизация полости со снижением сопротивления изгнанию крови,

отсутствием существенного повышения внутрикамерного давления в период

11

систолы. Поэтому главным механизмом компенсации при этом виде порока является увеличение объема выбрасываемой крови на объем регургитации (УО

+ объем регургитации).

При стенозе отверстия основным механизмом компенсации является поддержание давления в камере на более высоком уровне, необходимом для преодоления сопротивления потоку крови в области стеноза с выраженным увеличением напряжения миокарда.

Увеличение нагрузки объемом или давлением повышает инотропный статус миокарда с включением компенсаторных механизмов, увеличивающих силу сердечных сокращений.

Как известно, сила сокращения сердца регулируется поступлением ионов кальция через медленные потенциал зависимые каналы, открывающиеся при деполяризации клеточной мембраны под влиянием потенциала действия (ПД).

Деполяризация мембраны Т-трубочек, тесно сопряженных цистернами саркоплазматического ретикулума (СПР) приводит к связыванию входящих ионов кальция с рианодиновыми рецепторами СПР. Это служит сигналом к выбросу значительного количества ионов кальция из терминальных цистерн СПР в саркоплазму («кальциевый залп»). Связывание ионов кальция с тропонином С вызывает серию конформационных изменений в тропонин-

тропомиозиновом комплексе, тропомиозин смещается, открывая доступ к активным центрам актина F. В присутствии молекул АТФ и ионов магния головки миозиновых нитей получают возможность обратимо связываться с нитями актина, образуя мостики. При гидролизе АТФ головка миозина прочно фиксируется молекулой АДФ к нити актина, с последующим ее наклоном к центру саркомера. Благодаря этому движению, нити актина подтягиваются к центру саркомера, мышца сокращается. При этом длина толстых и тонких филаментов не изменяется. При наклоне головки она связывается с новой молекулой АТФ, что приводит к ее отделению от актиновой нити. При последующем гидролизе АТФ процесс повторяется. Причем число образующихся актино-миозиновых мостиков и скорость их циклических

12

движений зависит как от скорости гидролиза молекул АТФ, так и от сродства тропонина С к ионам кальция.

Повышение инотропного статуса миокарда при увеличении пред– или постнагрузки проявляется повышением чувствительности миофибрилл к действию ионов кальция, изменением АТФ-азной активности цепей миозина с изменением их изоферментного состава. При увеличении преднагрузки повышается АТФ-азная активность тяжелых цепей альфа-миозина,

вызывающая быстрый гидролиз АТФ. Это определяет более высокую скорость укорочения саркомера, с повышением сократимости и ее эффективности против сниженной (легкой) постнагрузки при разгерметизации камеры. При увеличении постнагрузки преимущественно повышается АТФ-азная активность тяжелых бета-цепей миозина, обеспечивающих более медленный гидролиз молекул АТФ. Это сочетается с более низкой скоростью укорочения саркомера и более высокой эффективностью развития напряжения.

Кардиальные приспособительные механизмы, приводящие к увеличению сократимости при формировании порока можно разделить на две группы:

срочные и долговременные.

Срочные кардиальные механизмы компенсации.

1. Гетерометрический механизм компенсации.

Он включается в ответ на увеличение напряжения миокарда, вызванное растяжением саркомеров полости увеличенным КДО. Согласно закону Франка-

Старлинга следствием такого растяжения является более сильное сокращение мышцы. Отсюда другое название этого механизма – тоногенная дилатация.

Повышение мощности сердечного сокращения при недостаточности клапана,

увеличивает сердечный выброс на объем регургитации и кровоснабжение тканей не страдает.

Увеличение сократимости миокарда происходит с участием следующих механизмов:

1. Повышение эластических свойств камеры способствует вытягиванию тонких филаментов из пучков толстых филаментов, в период

13

диастолического наполнения, с изменением зоны их перекрытия.

Растяжение саркомеров повышает чувствительность тропонин-

тропомиозинового комплекса к действию ионов кальция и как результат к увеличению мест связывания на нити актина.

2.Увеличение скорости гидролиза АТФ головок миозина увеличивает скорость образования актино-миозиновых мостиков и скорость их циклических движений.

3.Снижение сопротивления изгнанию крови облегчает поворот головок, т.е.

сокращение мышцы. В результате увеличения числа и скорости оборота мостиков нити актина быстро стягиваются к центру саркомера. Мышца сокращается, объем выбрасываемой крови увеличивается. Быстрое уменьшение объема камеры снижает напряжение миокарда,его потребность в кислороде.

Вданном случае дополнительный прирост мощности сердца расходуется на компенсацию дефекта клапана, внутренняя работа увеличивается, а КПД сердца как насоса снижается.

2.Гомеометрический механизм компенсации.

Этот механизм обеспечивает увеличение силы сокращения сердца в ответ на увеличение сопротивления изгнанию крови в период сокращения, т.е. при увеличении постнагрузки. При стенозе клапанного отверстия повышение сократимости обеспечивает выброс нормального количества крови и кровоснабжение тканей не страдает, но напряжение миокарда существенно увеличивается.

В основе его реализации лежит удлинение фазы изометрического напряжения миокарда, приводящее к повышению давления в камере, что позволяет преодолеть большое сопротивление из-за стеноза. Чем больше сопротивление, тем выше должно быть давление в камере и напряжение миокарда, поэтому укорочение саркомера замедляется. Это приводит к повышению чувствительности тропонина С к ионам кальция и, как следствие, к

увеличению активных мест связывания на нити актина. Поскольку

14

изометрическое напряжение развивается при оптимальной длине саркомера,

количество образующихся актино-миозиновых мостиков увеличивается. Чем выше сопротивление изгнанию, тем больше времени потребуется, чтобы напряжение развиваемое мышцей, сравнялось с величиной сопротивления и началось сокращение (вращение головки). Это проявляется удлинением времени контакта головок миозина с актином, замедлением скорости оборота мостиков. Этому способствует и более медленный гидролиз молекул АТФ головок миозина.

Таким образом, повышение сократимости связано с увеличением количества актино-миозиновых мостиков, удлинением времени контакта головок миозина с актиновой нитью, уменьшением скорости оборота мостиков,

и, как следствие, существенному увеличению периода изометрического сокращения. Радиус камеры уменьшается медленно, потребность миокарда в кислороде в фазу изгнания существенно возрастает (в 4-5 раз). Это не позволяет обеспечить компенсацию на длительный период времени, что объясняет более быстрое развитие концентрической гипертрофии при стенозе клапанного отверстия.

Оценивая значимость этих механизмов компенсации, следует подчеркнуть, что компенсация по гетерометрическому типу более эффективна,

чем по гомеометрическому. Это определяет более легкое течение и более совершенную компенсацию пороков сердца, обусловленных недостаточностью клапанного аппарата, и более тяжелое течение и быструю декомпенсацию пороков, обусловленных стенозом отверстия.

3.Повышение симпатического тонуса сердца, вызванного активацией симпатико – адреналовой системы.

При недостаточности выше разобранных механизмов снова возникает

угроза снижения минутного объема крови с развитием гиповолемии, например,

при физической нагрузке. В этом случае достаточная сократимость сердца обеспечивается увеличением высвобождения норадреналина симпатическими,

пресинаптическими терминалями в области контакта с бета-адренорецепторами

15

миокарда. Этот механизм включается в ответ на стимуляцию барорецепторов синокаротидной и аортальной зон, контролирующих поступление крови к мозгу и тканям, что приводит к активации симпатико-адреналовой системы. Её активность повышается постепенно по мере прогрессирования порока. При повышении симпатического тонуса сердца значительно увеличивается синхронность сокращения мышечных волокон, в чем заложен мощный резерв силы, и скорость сердечных сокращений, 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), также увеличивается и скорость расслабления миокарда. Несколько увеличивается сила диастолы, так как это энергозависимый процесс, связанный с активацией кальциевой АТФ-азы, "откачивающей" ионы кальция из саркоплазмы в СПР.

Основной эффект действия катехоламинов на миокард реализутся через возбуждение бета-1-адренорецепторов кардиомиоцитов, что приводит к стимуляции аденилатциклазы, с повышением содержания циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), активирующего протеинкиназы, которые фосфорилируют, в частности, регуляторные белки кальциевых каналов L- типа.

Под влиянием ПД результатом этого является: увеличение количества открытых медленных кальциевых каналов, с увеличением среднего времени их открытого состояния, что увеличивает ток кальция внутрь клетки, повышая высвобождение кальция из СПР, и последующим повышением силы сокращения. Взаимодействие катехоламинов с бета-2-адренорецепторами коронарных артерий вызывает их расширение и увеличение коронарного кровотока. Бета-адренергическая стимуляция кардиомиоцитов способствует также их расслаблению. Этот эффект реализуется через образование цАМФ и активацию протеинкиназ. Фосфорилирование тропонина I ослабляет связь ионов кальция с тропонином С. Фосфорилирование белка ретикулума фосфоламбана повышает активность кальциевой АТФ-азы СПР, что ускоряет расслабление миокарда, и способствует повышению эффективности венозного

16

возврата к сердцу, с последующим увеличением ударного объема (механизм Франка-Старлинга).

4. Тахикардия

При недостаточности силы сокращения повышается давление в предсердиях. Повышение давления в полости правого предсердия автоматически повышает частоту генерации импульсов в синусо - предсердном узле и, как следствие, приводит к учащению сердечных сокращений – тахикардии. Она может возникать и рефлекторно при повышении давления в устье полых вен (рефлекс Бейнбриджа), а также в ответ на повышение уровня тиреоидных гормонов в крови. Компенсаторное значение тахикардии, прежде всего, состоит в том, что она поддерживает уровень минутного объема сердца,

несмотря на снижение ударного объема.

Тахикардия - наименее выгодный механизм компенсации, так как она сопровождается большим расходом энергии, укорачивает время диастолического наполнения, снижает величину коронарного кровотока.

Причем этот механизм включается тем раньше, чем хуже адаптирован человек к физическим нагрузкам.

Таким образом, включение срочных кардиальных механизмов компенсации при пороках позволяет поддерживать параметры системной гемодинамики на должном уровне, но напряжение миокарда и его энергозатраты существенно повышаются. Это снижает эффективность работы сердца и его адаптационные возможности, особенно к выполнению физических нагрузок. Поэтому неизбежно включаются долговременный этап адаптации – гипертрофия миокарда.

Долговременный кардиальный механизм компенсации.

Гипертрофия миокарда.

Этот механизм компенсации включается при длительной или постоянно увеличенной нагрузке на миокард. Следует подчеркнуть, что в физиологических условиях при физической нагрузке гипертрофия формируется на фоне увеличенного МОС и "рабочей гиперемии" сердца, в то время как при

17

пороках это происходит на фоне или неизменного, или сниженного МОС

(аварийная стадия).

В результате развития гипертрофии увеличивается сила сокращений,

сердце посылает нормальное количество крови в аорту и легочную артерию.

Стадии течения компенсаторной гипертрофии миокарда.

1.Стадия формирования гипертрофии

2.Стадия завершившейся гипертрофии

3.Стадия декомпенсации и формирования кардиосклероза

1. Стадия формирования гипертрофии

Включение срочных кардиальных механизмов компенсации приводит к усилению интенсивности функционирования структур миокарда, то есть увеличению количества функциональной нагрузки, приходящейся на единицу массы сердца. Энергии окислительного фосфорилирования для совершения сердечных сокращений не хватает, присоединяется расточительный анаэробный гликолиз. Этому способствует повышение содержания продуктов распада АТФ – АДФ и, особенно, АМФ. В результате в сердце снижается содержание креатинфосфата, гликогена, накапливаются продукты анаэробного гликолиза (лактата), развивается ацидоз, могут появиться признаки белковой и жировой дистрофии. Повышается содержание натрия и снижается содержание калия, возникает электрическая нестабильность миокарда, что может провоцировать развитие аритмии.

Вусловиях ацидоза (скрытого или явного) снижается сродство тропонина

Ск кальцию, что может привести к появлению признаков сердечной недостаточности, развитию выраженной тахикардии с пульсом слабого наполнения.С другой стороны, одновременно усиливаются влияния ионов кальция, цАМФ на фосфорилирование ядерных энзимных систем,

обеспечивающих синтез белка.

Причем в начале формирования гипертрофии имеет место опережающее усиление синтеза белков митохондрий. Благодаря этому, клетки обеспечивают себя энергией для продолжения функции в условиях перегрузки и для синтеза

18

других белков, в том числе, сократительных. Процесс гипертрофии продолжается до тех пор, пока интенсивность функционирования структур не нормализуется, то есть пока масса миокарда не придет в соответствие с увеличенной нагрузкой и исчезнет стимул, ее вызвавший, т.е. дефицит энергии.

Стимуляция аэробного ресинтеза АТФ снижает интенсивность анаэробного гликолиза с восстановлением баланса креатинфосфата и гликогена в кардиомиоцитах (эффект Пастера).

При постепенном формировании порока эта стадия значительно растягивается во времени. Она развивается медленно, без "аварийной" фазы,

исподволь.

Следует подчеркнуть, что формирование гипертрофии находится в прямой зависимости от нервных и гуморальных влияний. Она развивается при обязательном участии соматотропина и вагусных влияний. Существенное положительное влияние на процесс гипертрофии оказывают катехоламины,

которые через ионы кальция и цАМФ индуцируют синтез нуклеиновых кислот и белков. Инсулин, тиреоидные гормоны, андрогены также способствуют синтезу белков. Глюкокортикоиды усиливают 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 оптимального уровня ионов калия и натрия, воды в клетках, сохраняют их возбудимость.

2. Стадия завершившейся гипертрофии.

В эту стадию наблюдается относительно устойчивая адаптация сердца к непрерывной нагрузке. Процесс потребления АТФ на единицу массы снижается, восстанавливаются энергетические ресурсы миокарда, исчезают явления дистрофии. Интенсивность функционирования структур нормализуется, в то время как работа сердца и, следовательно, потребление кислорода остаются повышенными. Само увеличение толщины стенки создает затруднения для растяжения камеры сердца в период диастолы. Из-за гипертрофии снижается плотность входящего кальциевого тока, и поэтому

19

потенциал действия, имея нормальную амплитуду, воспринимается СПР как сигнал с меньшей амплитудой и, следовательно, в меньшей степени активируются сократительные белки.

В эту стадию оптимальная сила сокращения сохраняется за счет увеличения длительности сократительного цикла, вследствие удлинения фазы плато потенциала действия, изменения изоферментного состава миозиновой АТФ-азы (с возрастанием доли изофермента V3, обеспечивающего самый медленный гидролиз АТФ), в результате снижается скорость укорочения миокардиальных волокон, и увеличивается длительность сократительного ответа, способствуя поддержанию силы сокращения на обычном уровне.

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

При устранении препятствия, вызвавшего гипертрофию, происходит практически полная регрессия гипертрофических изменений в миокарде,

однако сократимость обычно полностью не восстанавливается. Последнее может быть связано с тем, что изменения, происходящие в соединительной ткани (накопление коллагена) не подвергаются обратному развитию. Будет ли регрессия полной или частичной, зависит от степени гипертрофии, а также от возраста и состояния здоровья больного. Если сердце гипертрофировано умеренно, оно может долгие годы работать в режиме компенсаторной гиперфункции и обеспечивать активную жизнь человека. Если же гипертрофия прогрессируети 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 факторов, которые, в конце концов, приводят к "отрицанию отрицания", то есть к изнашиванию миокарда и наступлению III-ей стадии тече-

ния гипертрофии.

3. Стадия декомпенсации и формирования кардиосклероза

Факторы, влияющие неблагоприятно на сердце и вызывающие "из-

нашивание" миокарда:

20