Сердечная недостаточность

Сердечная недостаточность одна из частых причин утраты трудоспособности, инвалидизации и смерти пациентов страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Сердечная недостаточность – это типичная форма патологии, определяемая неспособностью сердца обеспечивать необходимый уровень кровообращения в органах и тканях адекватно текущим метаболическим потребностям организма.

Общая этиологиясердечной недостаточности. Факторы, которые нарушают функцию сердца и способствуют развитию сердечной недостаточности, могут быть разделены на две большие группы:

а) сердечные факторы:

- патологические процессы в миокарде и их последствия (механические повреждения сердца, воспаление, дистрофия, ишемия, инфаркт, склероз);

- патологические процессы в эндокарде и их последствия (врожденные дефекты, воспаление, склерозирование, тромбогенез, стенозирование отверстий, деформация и недостаточность клапанов):

- патологические процессы в перикарде и их последствия (перикардит, тампонада, склероз);

- патологические процессы в коронарных сосудах (атеросклероз, стенозирование, нарушение сосудистого тонуса, тромбоз, эмболия);

- патологические процессы в проводящей системе сердца и их последствия (воспаление, дистрофия, ишемия, инфаркт, склерозирование);

б) внесердечные факторы:

- патологические процессы в ЦНС (частые отрицательные эмоции, прегрузка и истощение нервной системы);

- патологические процессы в эндокринных железах (гипер- и гипосекреция щитовидной железы, надпочечниов);

- патологические процессы в системе крови (изменение объема, состава и реологических свойств крови);

- патологические процессы в дыхательной системе (воспаление, эмфизема легких, пневмосклероз).

Общий патогенезсердечной недостаточности. В зависимости от механизма действия все многообразие патогенных факторов, приводящих к развитию сердечной недостаточности можно подразделить на три большие гуппы:

1) факторы, которые оказывают прямое повреждаюшее действие на миокард и приводят к уменьшению сократимости или эффективности сокращения;

2) факторы, которые оказывают прямое повреждаюшее действие на миокард и нарушают диастолическое наполнение сердца

3) факторы, которые вызывают функциональную перегрузку миокарда (перегрузка сердца объемом или сопротивлением ).

Прямое повреждающее действие на миокард с нарушением сократительной функции могут оказывать четыре группы факторов:

а) физические (травма миокарда, действие электрического тока и др.);

б) химические, включая биохимические (повышенные концентрации биологически активных веществ (адреналина, тироксина); избыточные дозы медикаментозных и немедикаментозных веществ; вещества, которые вызывают разобщение окисления и фосфорилирования; ингибиторы ферментов или ингибиторы трансмембранного транспорта ионов Са в кардиомиоцитах; симпатомиметики; блокаторы транспорта электронов в дыхательной цепи митохондрий и др.);

в) биологические (микроорганизмы и /или их токсины, паразиты);

г) недостаточность или отсутствие факторов, необходимых для нормального функционирования сердца: кислорода, субстратов для окисления, ферментов, витаминов. В большинстве случаев такая недостаточность является седствием коронарной недостаточности.

Сердечная недостаточность, которая развивается в результате непосредственного повреждения сердца, называется метаболической сердечной недостаточностью.

Непосредственные повреждения сердца с нарушением диастолического наполнения могут наступить при патологических процессах, локализованных в миокарде (инфильтративные болезни, фиброз сердца, амилоидоз сердца, гемахроматоз, гипертрофия сердца), в эндокарде (фиброэластоз), перикарде с ограничением расширения миокарда в диастоле, при атриовентрикулярных стенозах или стенозах отверстий полых вен.

Во всех этих случаях сердечная недостаточность развивается в результате нарушения диастолоческого расслабления сердца и диастолической дисфункции, систолическая функция при этом нарушена в меньшей степени. Нарушение диастолического наполнения может наблюдаться при выраженной тахикардии с укорочением диастолы.

Функциональная перегрузка сердца сопротивлением или объемом наблюдается при артериальной гипертензии, валвулопатиях, гиперволемии и т.д.

Существуют и смешанные формы, при которых повреждение миокарда (например, миокардит) сочетается с функциональной перегрузкой сердца (например, клапанная недостаточность).

33.1.1 Сердечная недостаточность при поражениях миокарда

Сердечная недостаточность может быть следствием патологических процессов, которые непосредственно поражают миокард. Это могут быть воспалительные, дистрофические, некробиотические процессы, склерозирование, врожденные дефекты, иммунопатологические процессы, электролитные и метаболические нарушения.

Повреждающие факторы вызывают патологические процессы на уровне клеточной мембраны, ядра, митохондрий, лизосом, рибосом, с последующим нарушении функции клеточных мембран, энергообразования, водно-электролитного баланса, с развитием дистрофических процессов, некробиоза и некроза клеток.

Такая сердечная недостаточность характеризуется первичным снижением напряжения миокарда, что проявляется уменьшением силы и скорости систолического сокращения и диастолического расслабления миокарда. Как следствие снижения сократимости, количество крови, выбрасываемое в каждую систолу (ударный объем) снижается, а конечносистолический объем (остаточный объем крови) увеличивается. Количество крови, которое накапливается в желудочке в конце последующей диастолы, растет, что приводит к расширению сердца (миогенная диллятация). В связи с недостаточной сократительной функции уменьшаются как ударный, так и минутный объемы и развивается недостаточность кровообращения как следствие метаболической сердечной недостаточности.

33.1.2 Нарушение коронарного кровообращения.

Коронарогенная сердечная недостаточность

Сердце – это постояннодействующий орган, в силу чего адаптация миокарда к гипоксии в в значительной степени ограничено. Поэтому миокарду необходимо строгое соответствие между текущими метаболическими потребностями и притоком кислорода и метаболических субстратов. Это равновесие обеспечивается функционированием механизмов ауторегуляции тонуса артериол и коронарного кровотока в соответствии с текущими потребностями.

Потребности миокарда в кислороде, в основном, зависят от следующих факторов:

- частоты сердечных сокращений;

- сократительной функции;

- систолического напряжения миокарда;

Увеличение этих показателей повышают потребности миокарда в кислороде и субстратах для окисления.

Приток кислорода к миокарду обеспечивается коронарным кровотоком. Из этого следует, что ишемия миокарда может наблюдаться либо при снижении коронарного кровотока, либо при значительном увеличении потребности миокарда в кислороде, либо при комбинации этих двух механизмов.

Приток кислорода может нарушаться и при снижении кислородной емкости крови (анемия, метгемоглобинемия и др.).

Коронарная недостаточность – это типичная форма патологии сердца, которая характеризуется несоответствием между потребностями миокарда в кислороде и субсртатов для окисления и их притоком по коронарным сосудам, а также неадекватным удалением из миокарда метаболитов, ионов, биолгически активных веществ.

Условно все варианты коронарной недостаточности могут быть разделены на две группы:

- обратимые (транзиторные);

- необратимые.

Обратимые нарушения коронарного кровотока проявляются различными вариантами стенокардии с так называемым стабильным или нестабильным клиническим течением.

Важно отметить, что повторные эпизоды коронарной недостаточности (даже кратковременные – до 3-8 минут) обусловливают формирование в миокарде небольших участков некроза с последующим развитием мелкоочагового кардиосклероза.

Необратимое прекращение или длительное значительное снижение притока крови по коронарным артериям, как правило, заканчивается гибелью соответствующего участка миокарда – инфарктом. Если это не приводит к смерти пациента, некротизированный участок замещается соединительной тканью - развивается крупноочаговый кардиосклероз.

33.1.2.1 Этиология и патогенез коронарной недостаточности.

Причинные факторы коронарной недостаточности можрно разделить на две категории:

1) факторы, которые определяют развитие, так называемой, абсолютной коронарной недостаточности (определяемой недостаточным притоком крови к миокарду). Эти факторы вызывают сужение или полное закрытие просвета коронарных артерий и значительное сокращение притока артериальной крови к миокарду. Эти факторов также называют коронарогеными;

2) факторы, которые определяют развитие относительной коронарной недостаточности. Эти факторы вызывают значительное увеличение потребностей и скорости утилизации кислорода и субстратов окисления в миокарде превосхолдящее их фактический приток по коронарам. Это некоронарогенные факторы. Такая коронарная недостаточность может развиться как при измененных, так и неизмененных коронарных артериях, на фоне нормального или даже увеличенного коронарного кровотока.

Абсолютная коронарная недостаточность вызываутся рядом факторов. Наиболее частыми являются следующие:

- атеросклеротическое поражение стенок коронарных артерий;

- агрегация форменных элементов крови (особенно эритроцитов и тромбоцитов) и формирование тромба в коронарных артериях;

- спазм коронарных артерий при стимуляции альфа-адренорецепторов;

- нарушение соотношения между эндотелиальными сосудосуживающими (эндотелин) и сосудорасширяющими факторами (моноксид азота, аденозин, простациклины);

- снижение перфузионного давления в коронарных артериях (при выраженных тахикардиях и брадикардиях, фибрилляции предсердий и желудочков, недостаточности клапанов аорты, коллапсе, при компрессии коронаров опухолью, рубцами, инородным телом).

Относительная коронарная недостаточность. Значительное увеличение потребления кислорода и метаболических субстратов может обусловить развитие коронарной недостаточности даже в случаях, когда коронарные артерии не изменены, на фоне нормального или даже увеличенного коронарного кровотока. Чаще всего это имеет место при действии следующих факторов:

1) значительное увеличение функции сердца. Это может быть следствием чрезмерной физической нагрузки, длительной тахикардии, гипертензивного криза, выраженной гемоконцентрации, гиперволемии. Отметим, что причины, которые приводят к значительнму увеличению работы сердца обычно обусловливают и активацию симпато-адреналовой системы;

2) увеличение уровня катехоламинов в крови и миокарде. Может наблюдаться при стрессе, феохромацитоме. Избыток катехоламинов (особенно адреналина) в миокарде оказывают кардиотоксический эффект, который является результатом следующих процессов:

- избыточного потребления миокардом кислорода и субстратов метаболизма в связи с увеличением работы сердца;

- снижение КПД процессов энергогенеза, и, в связи с этим, непродуктивное потребление кислорода и метаболических субстратов;

- снижение коронарного кровотока, из-за укорочения периода диастолы при тахикардии.

33.1.2.2. Механизмы повреждения миокарда при коронарной недостаточности.

Сердце представляет собой орган, энергетические потребности которого почти полностью покрываются аэробными процессами, поэтому оно очень чувствительно к гипоксии. Значительное увеличение потребления кислорода и субстратов для окисления, нарушение оттока из миокарда продуктов обмена, различных ионов и биологически активных веществ запускает общие, универсальные (типичные) механизмы повреждения миокарда. К ним относятся нарушение процессов обеспечения кардиомиоцитов энергией, генерирование свободных радикалов и повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов, водно-электролитный дисбаланс, нарушения механизмов нейро-эндокринной регуляции функций сердца.

Нарушение обеспечения энергией представляет собой начальный и один из основных повреждающих механизмов при коронарной недостаточности.

При коронарной недостаточности нарушаются основные процессы, которые обеспечивают кардиомиоциты энергией: ресинтез макроэргов, их транспорт от места синтеза (гиалоплазма и митохондрии) к эффекторным структурам (миофибриллы, саркоплазматическая сеть - СПС, ионные насосы и др.), а также их утилизация.

В условиях ишемии очень быстро истощаются резервы кислорода, что обусловливает снижение концентрации в кардиомиоцитах АТФ и креатинфосфата

При коронарной недостаточности нарушается не только энергогенез, но и транспорт макроэргов к месту их использования (к эффекторным структурам). Одной из причин этого феномена может быть потеря кардиомиоцитами изофермента креатинфосфаткиназы.

Для компенсации дефицита АТФ мобилизуются анаэробные пути продукции энергии (анаэробный гликолиз), эффективность которого значительно ниже и не компенсирует дефицит энергии. Как следствие активации анаэробного гликолиза в миокарде увеличивается содержание лактата и других промежуточных кислых продуктов – развивается метаболический ацидоз. Внутри- и внеклеточный ацидоз обусловливает значительные изменения проницаемости мембран для метаболитов и ионов, угнетение активности ферментов, которые обеспечивают энергогенез, нарушение синтеза клеточных структур, нарушение транспорта ионов и субстратов метаболизма.

Второй механизм повреждения миокарда при коронарной недостаточности – повреждение мембран и ферментных систем кардиомиоцитов. Основные механизмы поврежедения мембран и ферментов кардиомиоцитов следующие:

- чрезмерная интенсификация процессов образования свободных радикалов и перекисного окисления липидов мембран с кардиотоксическим эффектом;

- чрезмерная активация лизосомальных, свободных и мембранно-связанных гидролаз кардиомиоцитов (протеаз, липаз, фосфолиипаз) и внедрение в мембраны кардиомиоцитов конечных продуктов гидролиза (жирных кислот, гидропероксей липидов и др.);

- торможение процессов репарации белковых и липидных компонентов поврежденных мембран и их синтеза de novo;

- нарушение конформации белковых и липопротеидных молекул, которое происходит как следствие недостаточного обеспечения кардиомиоцита энергией;

- растяжение и микроповреждения сарколеммы и мембран клеточных органелл в результате набухания миокардиоцитов и их органелл.

Физико-химические и конформационные изменения белковых (структурных и ферментных), липидных, фосфолипидных и липопротеидных молекул обусловливают значительные нарушения, часто необратимые, структуры и функции мембран и ферментов, в том числе митохондрий, СПС, миофибрилл, сарколеммы и других структур, которые обеспечивают реализацию сократительной функции сердца.

Дисбаланс ионов и жидкости в кардиомиоцитах – третий патогенетический механизм коронарной недостаточности.

Коронарная недостаточность характеризуется существенными водно-электролитными нарушениями в миокарде: нарушается содержание и соотношение вне- и внутриклеточных ионов, их внутриклеточное распределение.

Как правило, дизиония развивается после или одновременно с нарушениями реакций, обеспечивающих кардиомиоцитов энергией, а также с повреждением клеточных мембран и ферментов. Ионный дисбаланс лежит в основе нарушений возбудимости, электромеханического сопряжения, сократимости, расслабления и ритмогенеза - фундаментальных процессов, происходящих в миокарде, нарушение которых характерны для коронарной недостаточности. Основой механизм указанных изменений является выход ионов калия из ишемизированных кардмомиоцитов, накопление в них ионов натрия, кальция, а также жидкости.

Расстройство механизмов регуляции функций сердца также представляет собой один из патогенетических механизмов коронарной недостаточности.

При коронарной недостаточности, изменения функции сердца и степень поражения кардиомиоцитов зависят не только от повреждаюшего действия патогенных факторов ишемии. В значительной степени оно обусловлено и нарушением механизмов регуляции сердечной деятельности.

При коронарной недостаточности активность регуляторных механизмов, особенно симпатических и парасимпатических, значительно изменяется. На начальных этапах ишемии миокарда, как правило, но не во всех случаях, наблюдается активация симпатоадреналовой системы. Это сопровождается увеличением содержания в миокарде норадреналина и, особенно, адреналина. Вследствие этого развивается тахикардия, увеличивается сердечный выброс, который, как правило, оказывется сниженным сразу после установления коронарной недостаточности. В более поздних сроках коронаной недостаточности нередко отмечается снижение концентрации нейромедиаторов симпатической нервной системы (норадреналина) в сердце. Это обусловлено, в основном, двумя факторами: в первую очередь, снижается синтез норадреналина в нейронах симпатической нервной системы (в норме 80% норадреналина, который находится в миокарде, синтезируется нейронами симпатической нервной системы), во вторую очередь, нарушается обратный захват норадреналина нервными окончаниями из синаптической щели.

Параллельно с этим, могут активироваться и парасимпатические влияния. Однако, учитывая тот факт, что на начальных этапах коронарной недостаточности холинэргические и адренергические свойства миокарда изменяются примерно в одинаковой степени, эффекты симпатических влияний преобладают. На более поздних этапах коронарной недостаточности часто наблюдается снижение концентрации норадреналина в миокарде и сохранение повышенного уровня ацетилхолина. Одновременно наблюдается брадикардия, снижение сердечного выброса, снижение скорости сокращения и расслабления миокарда.

Таким образом, нарушение процессов энергообеспечения кардиомиоцитов, повреждение мембранного аппарата и ферментных систем, дисбаланс ионов и жидкости, нарушения нейрогуморальной регуляции функции сердца обусловливают, в конечном итоге, значительное снижение силы и скорости сокращения и расслабления сердца.

33.1.2.3 Эффекты постокклюзионной реперфузии миокарда

В последние десятилетия все шире используются различные хирургические и медикаментозные методы ликвидации стенозов или окклюзий магистральных ветвей коронарных артерий.

Восстановление коронарного кровотока является наиболее эффективным способом прекращения действия патогенных факторов ишемии и ликвидации негативных последствий их влияния на сердце. Однако, на начальных этапах постокклюзионной реперфузии коронарных сосудов и миокарда часто наблюдаются существенные нарушения ритма сердца (включая фибрилляцию желудочков), транзиторная дестабилизация показателей системного и регионального кровотока, изменения многих биохимических и электрофизиологических параметров. Таким образом, постокклюзионная реперфузия коронарных артерий, наряду с положительными репаративными, восстановительными эффектами, оказывает также и патогенное действие на миокард. Патогенные эффекты происходят в результате допольнительной альтерации его факторами реперфузии и реоксигенации.

В числе основных механизмов допольнительного повреждения кардиомиоцитов в реперфузированных зонах можно отметить следующие:

1) углубление нарушений энергообеспечения реперфузированных клеток миокарда на этапах ресинтеза, транспорта и утилизации энергии АТФ. Подавление процессов ресинтеза АТФ происходит, в основном, из-за гипергидратации, набухания и разрушения митохондрий клеток реперфузировнного миокарда. Это происходит в результате осмотического отека органелл, перерастяжения и разрыва их мембран в связи с избыточным накоплением в них ионов (особенно Са²⁺) и жидкости.

Повышение содержания Са ²⁺ в митохондриях обусловлено:

- постишемическим увеличением транспорта в них электронов в связи с реоксигенацией

митохондрий (энергия транспорта электронов в этом случае используется для

перекачивания ионов Са²⁺ в митохондрии);

- увеличением содержания в митохондриях неорганического фосфора, который активно

фиксирует Са²⁺;

- действием механизма Н⁺- Са²⁺ противотока.

Ионы Са²⁺ не только гидрофильны, но и разобщают окисление и фосфорилирование. Кроме того, процесс ресинтеза АТФ снижается из-за выхода АДФ, АМФ и др. пуриновых соединений из митохондрий и кардиомиоцитов в интерстициальную жидкость. Механизм транспорта АТФ нарушается из-за потери ферментов, которые обеспечивают транспорт АТФ из митохондрий к эффекторным структурам кардиомиоцитов. Механизм утилизации энергии нарушается из-за потери кардиомиоцитами АТФ-аз;

2) увеличение степени повреждения мембран и ферментов кардиомиоцитов является следствием:

- ускорения кислородзависимого процесса перекисного окисления липидов после реперфузии;

- активации ионами Са²⁺ протеаз, липаз, фосфолипаз и других гидролаз;

- осмотического отека и разрыва мембран кардиомиоцитов и их органелл.

3) усугубление водного и электролитного дисбаланса. Реперфузионные нарушения процесса обеспечения энергией, повреждение мембран и ферментов способствует накоплению в кардиомиоците ионов натрия, Са²⁺ и, соответственно, жидкости;

4) снижение эффективности влияния нейро-гуморальной регуляции функций кардиомиоцитов.

Таким образом, на начальных этапах постокклюзионной реперфузии возможно расширение или даже углубление повреждений в зонах миокарда, подверженных реперфузии и реоксигенации.

33.1.3. Сердечная недостаточность при нарушении диастолического наполнения

Недостаточное наполнение в диастолу (сердечного происхождения) представляет собой частный механизм развития сердечной недостаточности.

Нарушение наполнения сердца в диастолу происходит при поражениях сердца, которые ведут к снижению растяжимости миокарда (гиперхроматоз, амилоидоз, фиброз, гипертрофия), эндокарда (фиброэластоз) или перикарда (фиброз). Диастолическое наполнение может нарушаться и при стенозе атрио-вентрикулярного отверстия или отверстия полых вен. Во всех этих случаях систолическая функция нарушена в меньшей степени. Недостаточность сердца развивается в результате снижении растяжимости и рарушении, в основном, его диастолической функции. Из-за затруднения диастолического наполнения уменьшается конечнодиастолический объем, растяжение мышечных волокон незначительно и, в результате, сила сердечных сокращений уменьшается (согласно механизму Франка-Старлинга). Все это ведет к значительному снижению ударного и минутного объемов, что приводит к недостаточности кровообращения вследствие диастолической сердечной недостаточности.

Патогенз. Эта форма сердечной недостаточности развивается в связи с увеличением ригидности стенок желудочков и нарушением их расслабления.

Вследствие снижения скорости расслабления желудочков уменьшается их наполнения кровью в начальной фазе диастолы. Сниженный конечнодиастолический объем обусловливает уменьшение ударного и минутного обьемов, что приводит к нарушению кровообращения. Увеличение ригидности, в свою очередь, приводит к увеличению конечнодиастолического давления. Это увеличивает нагрузку предсердий в систоле. Давление в предсердиях увеличивается, что приводит к их расширению, ретроградному увеличению давления и застой крови в легочных венах.

Диастолическая сердечная недостаточность сопровождается метаболическими нарушениями в миокарде. Нарушается энергообеспечение сократительных структур миокарда. Из-за дефицита энергии снижается активный трансмембранный транспорт электролитов, в особенности, ионов Са²⁺. Возврат ионов Са²⁺ в цистерны СПС нарушается, что еще больше затрудняет расслабление желудочков в диастоле.

Сократительная функция миокарда также нарушается из-за уменьшения содержания АТФ-аз, изменения изоформ миозина и регуляторных белков.

Увеличение ригидности миокардаобусловлено, в определенной степени, и увеличенным содержанием коллагена в миокарде.

При выраженной тахикардии с укорочением диастолы, при накоплении жидкости в перикарде, диастолическое наполнение также недостаточно, т.к. сердце не успевает или не может принимать необходимый объем крови. Однако, в отличие от миокардиопатий, в таких случаях в миокарде не наблюдаются органические изменения, и дефицит диастолического наполнения является функциональным, а не органическим.

Нарушение кровенаполнения может быть внесердечного происхождения (гиповолемии любого генеза, генерализованная вазодиллятация, клапанный пневмоторакс и др.). Однако, в этих случаях развивается не сердечная недостаточность, а недостаточность кровообращения иного генеза.