Патологическая физиология сердечной недостаточности
Общие сведения и этиология
Сердечная недостаточность представляет собой патологическое состояние, при котором сердечно-сосудистая система теряет способность обеспечивать органы и ткани адекватным количеством крови, что неизбежно ведет к развитию тканевой гипоксии, дефициту питательных веществ и накоплению токсичных продуктов метаболизма. В клинической патофизиологии выделяют острую и хроническую сердечную недостаточность, а также компенсированные и декомпенсированные формы.
Развитие сердечной недостаточности базируется на несоответствии между функциональной нагрузкой на миокард и его способностью выполнять механическую работу. Существуют три основных патогенетических варианта развития данного синдрома: Недостаточность от перегрузки, возникающая при усиленном венозном притоке (перегрузка объемом) или повышенном сопротивлении сердечному выбросу (перегрузка давлением, например, при артериальной гипертензии). Недостаточность вследствие непосредственного повреждения миокарда инфекционными агентами, интоксикациями, тяжелым физическим перенапряжением или гипоксией. Смешанная форма, характеризующаяся комбинацией прямого повреждения мышечных волокон и гемодинамической перегрузки (классическим примером служит ревматическое поражение сердца с формированием пороков клапанов).
Механизмы срочной компенсации
Организм обладает эволюционно закрепленными механизмами компенсации гемодинамических сдвигов, направленными на поддержание минутного объема крови (МОК). Основными внутрисердечными механизмами являются гетерометрический и гомеометрический.
Гетерометрический механизм (закон Франка-Старлинга) срабатывает при перегрузке объемом. Во время диастолы повышенный приток крови вызывает интенсивное растяжение кардиомиоцитов. Увеличение длины мышечного волокна (до 25 процентов от исходной) закономерно приводит к усилению силы последующего систолического сокращения. Линейные размеры сердца при этом могут обратимо увеличиваться на 20 процентов (тоногенная дилатация). Этот механизм является энергетически наиболее выгодным.
Гомеометрический механизм включается при перегрузке сопротивлением (повышенном артериальном давлении). Длина волокна перед сокращением существенно не меняется, однако возрастает напряжение мышечных элементов. Данный путь компенсации требует колоссальных энергетических затрат: для преодоления сопротивления потребление кислорода миокардом может возрастать на 200 процентов (по сравнению с 25 процентами при перегрузке объемом), так как фаза изометрического напряжения является наиболее энергоемкой.
К системным (внесердечным) механизмам компенсации относится рефлекторная тахикардия, опосредованная активацией симпатоадреналовой системы (воздействием адреналина и норадреналина на бета-адренорецепторы кардиомиоцитов). Учащение сердечных сокращений позволяет кратковременно поддержать МОК, однако тахикардия энергетически невыгодна, так как резко укорачивает фазу диастолы, что препятствует полноценному наполнению желудочков кровью и ухудшает коронарный кровоток.
Гипертрофия миокарда
При длительно существующей перегрузке запускаются долговременные механизмы адаптации, главным из которых является гипертрофия миокарда. Увеличение функциональной нагрузки активирует генетический аппарат кардиомиоцитов, стимулируя интенсивный синтез сократительных белков. Происходит утолщение клеток за счет увеличения количества и объема миофибрилл, что позволяет снизить механическое напряжение на единицу мышечной массы до физиологических значений.
Патогенез декомпенсации гипертрофированного сердца обусловлен дисбалансом роста различных клеточных структур. Увеличение массы миофибрилл опережает развитие саркоплазматической сети, что замедляет транспорт ионов кальция и нарушает процессы расслабления (диастолы). Отставание роста митохондриальной массы приводит к критическому дефициту АТФ, а несоответствие между объемом цитоплазмы и размерами ядра угнетает дальнейший пластический обмен. Тканевой уровень декомпенсации проявляется отставанием роста капиллярной сети, что ведет к хронической ишемии увеличенного миокарда. Нервный аппарат также не успевает за ростом органа: истощаются запасы норадреналина, нарушается трофическая и регуляторная функции симпатической нервной системы.
Динамика гипертрофии включает три стадии: Аварийная стадия развивается непосредственно после повышения нагрузки и характеризуется сочетанием острых патологических изменений (гипоксии) с быстрой мобилизацией резервов и началом белкового синтеза. Стадия устойчивой гипертрофии (компенсации) характеризуется удвоением массы сердца и нормализацией гемодинамики, а также уровня потребления кислорода. Стадия постепенного истощения и прогрессирующего кардиосклероза наступает при непрекращающейся сверхнагрузке. Кардиомиоциты гибнут, замещаясь функционально неполноценной соединительной тканью (фибробластами). Развивается миогенная дилатация — патологическое расширение полостей сердца с переполнением их кровью.
Патогенез клинических проявлений
Хроническая (застойная) сердечная недостаточность приводит к генерализованному нарушению гемодинамики. При изолированном поражении левого желудочка застой крови формируется в венах малого круга кровообращения, что клинически манифестирует развитием отека легких. Правожелудочковая недостаточность провоцирует венозный застой в большом круге: возникает гепатомегалия (увеличение печени), периферические отеки нижних конечностей и скопление транссудата в брюшной полости (асцит).
Гипоксия тканей вызывает компенсаторное накопление восстановленного гемоглобина, что придает кожным покровам синюшный оттенок (цианоз). В ответ на кислородное голодание активируется эритропоэз, что ведет к избыточному образованию эритроцитов, повышению вязкости крови и дополнительному затруднению микроциркуляции.
Тяжелейшим осложнением является формирование порочного круга водно-электролитного обмена. Снижение почечного кровотока активирует ренин-ангиотензин-альдостероновую систему. Почки начинают патологически задерживать ионы натрия и воду, увеличивая объем циркулирующей крови, что еще больше перегружает ослабленное сердце и усиливает отеки. На терминальных стадиях тканевая гипоксия парализует пищеварительную систему, приводя к развитию сердечной кахексии — глубокого истощения больного вследствие невозможности усвоения нутриентов.
Некоронарогенные повреждения миокарда
Некоронарогенные кардиопатии развиваются без первичного нарушения проходимости венечных сосудов. Важнейшим механизмом является свободнорадикальное повреждение. В условиях дефицита АТФ нарушается работа мембранных ионных насосов: в клетке накапливаются ионы натрия (вызывающие осмотический отек миоцита) и кальция. Избыток кальция активирует фосфолипазы и протеазы, разрушающие цитоскелет и липидный бислой мембран. Защитную роль выполняют эндогенные и экзогенные антиоксиданты (цинк, селен, витамины С, Е, группы В).
Особой формой является электролитно-стероидная кардиопатия, детально изученная Г. Селье. Экспериментально доказано, что комбинация сильного стресса (высокий уровень глюкокортикоидов и катехоламинов) и избыточного потребления натрия (поваренной соли) неизбежно вызывает массивные очаговые дегенеративно-некротические поражения миокарда. Напротив, введение солей калия и магния предотвращает развитие некроза и защищает сердечную мышцу. Также к некоронарогенным факторам относятся аутоиммунные реакции, когда антитела начинают атаковать собственные кардиомиоциты, и нарушения вегетативной иннервации (чрезмерный симпатический тонус у лиц с малоподвижным образом жизни многократно повышает уязвимость миокарда к стрессорным воздействиям).
Ишемическая болезнь сердца и инфаркт миокарда
Инфаркт миокарда — тяжелая форма коронарогенного повреждения, представляющая собой очаговый ишемический некроз сердечной мышцы. Главной причиной выступает атеросклероз венечных артерий с последующим тромбозом изъязвленной бляшки или стойким ангиоспазмом на фоне эмоционального перенапряжения. Факторами риска служат артериальная гипертензия, сахарный диабет, гиподинамия в сочетании с высоким психологическим напряжением, курение и избыточное потребление жиров.
Патогенез инфаркта включает зону локального некроза, зону повреждения и перифокальное воспаление. В кровь массово поступают внутриклеточные ферменты (миоглобин) и продукты распада тканей, что вызывает системный ответ: лихорадку и лейкоцитоз. Иммунная система, реагируя на миокардиальные белки в кровеносном русле, способна запустить тяжелую аутоиммунную реакцию — постинфарктный синдром Дресслера (сочетание перикардита, плеврита и пневмонита), требующий терапии глюкокортикоидами. Острейшим осложнением инфаркта, часто приводящим к внезапной смерти, является нарушение ритма — фибрилляция желудочков. Обширное поражение также способно спровоцировать кардиогенный шок — катастрофическое падение насосной функции и артериального давления.
Современная патофизиология описывает специфические феномены адаптации к ишемии. Ишемическое прекондиционирование — состояние, при котором эпизоды кратковременной ишемии (например, при легкой стенокардии) подготавливают миокард, делая его более устойчивым к последующему обширному инфаркту. Феномен "оглушения" (stunned myocardium) характеризуется обратимым угнетением сократимости после кратковременной ишемии и реперфузии. Феномен "гибернации" (спячки) миокарда представляет собой стойкое снижение функции клеток в условиях хронической гипоксии; при восстановлении адекватного кровотока жизнеспособность и сократимость таких участков полностью восстанавливаются. При быстром восстановлении кровообращения в зоне инфаркта может развиваться реперфузионный синдром — парадоксальное повреждение клеток активными формами кислорода, требующее введения антиоксидантов или применения методик посткондиционирования.
См. также
Патологическая физиология Кардиология Ишемическая болезнь сердца Инфаркт миокарда Клиническая медицина Нарушения кровообращения