Повторная циркуляция возбуждения по замкнутому контуру.

Циркуляция возбуждения развивается на базе двух феноменов:

Ú ретроградного проведения импульса возбуждения;

Ú продольной диссоциации проведения импульса возбуждения.

Ретроградное проведение импульса возбуждения. Выявлено, что замедление или блокада проведения импульса возбуждения в одном направлении (антероградном) сочетается с возможностью проведения его в другом (ретроградном). Такая ситуация складывается обычно в микроучастке на периферии проводящей системы, а также в зонах контактов волокон Пуркинье с рабочими кардиомиоцитами.

Продольная диссоциация проведения импульса. Этот феномен развивается в участках с параллельным ходом волокон проводящей системы и наличием между ними анастомозов. Условиями его возникновения являются блокада проведения импульса в одном каком-либо волокне и замедленная проводимость в другом.

Типичная ситуация развития циркуляции возбуждения на базе феномена продольной диссоциации заключается в следующем: синусовый импульс не может распространяться антероградно по волокну A в связи с наличием в нём блокады проведения. Возбуждение движется по волокну Б. Из него по анастомозам импульс может пройти в дистальный участок волокна А и, распространяясь в ретроградном направлении через блокированный участок, активировать проксимальную часть волокна А. Затем по межклеточным анастомозам возбуждение вновь попадает в волокно Б, находящееся в состоянии покоя. Этот процесс может быть однократным или повторяться многократно, обеспечивая длительную циркуляцию возбуждения. Описанный феномен характерен для механизма reentry в АВ-узле, пучке Хиса, его ножках и их разветвлениях.

Если импульс возбуждения циркулирует вокруг крупных анатомических препятствий (например, вокруг зоны ишемии или инфаркта миокарда, рубцовой ткани, по ткани вокруг отверстий полых вен), то говорят о контуре и феномене макроциркуляции (макро reentry); если по волокнам проводящей системы или миоцитам без анатомического препятствия и микромасштаба, то этот контур и феномен обозначают как микроциркуляция (микро reentry).

Аномальный гетеротопный автоматизм.

Особенности аномального автоматизма:

Ú способность сохраняться (а не угнетаться!) при работе водителя ритма с более высокой частотой генерации импульсов возбуждения. Именно поэтому аномальный ритм может «подчинять» ритм нормального пейсмейкера сердца, в том числе в условиях кратковременного замедления ритма нормального пейсмейкера (замещающая активность);

Ú свойство формирования автоматизма имеется и у так называемых «рабочих» кардиомиоцитов, в том числе при частичной их деполяризации;

Ú способность к сохранению или нарастанию аномального автоматизма сохраняется даже при высокочастотном электрическом раздражении миокарда (нормальный автоматизм в этих условиях подавляется!).

Описанные выше механизмы reentry и аномального автоматизма могут лежать в основе формирования одиночного импульса и обусловить возникновение экстрасистолы. При наличии условий для повторного возникновения экстрасистол возможна генерация серии импульсов, приводящих к развитию пароксизмальной тахикардии, трепетания или фибрилляции предсердий и желудочков.

Сердечная недостаточность

Сердечная недостаточность — одна из частых причин утраты трудоспособности, инвалидизации и смерти пациентов, страдающих заболеваниями ССС.

Сердечная недостаточность — синдром, развивающийся при многих болезнях, в том числе, поражающих органы и ткани, не относящиеся к ССС.

Сердечная недостаточность — типовая форма патологии сердечной деятельности, при которой сердце не обеспечивает потребности органов и тканей в адекватном (их функции и уровню пластических процессов в них) кровоснабжении.

Проявляется сердечная недостаточность меньшей (в сравнении с потребной) величиной сердечного выброса и первично циркуляторной гипоксией.

Сущность сердечной недостаточности заключается в том, что сердце (при данном ОПСС) не может переместить в артериальное русло всю кровь, притекающую к нему по венам.

Причины сердечной недостаточности

К развитию сердечной недостаточности приводят две основные группы факторов:

Ú оказывающих непосредственное повреждающее действие на сердце;

Ú обусловливающих функциональную перегрузку сердца.

Наиболее значимые факторы, непосредственно повреждающиесердце.

Они могут иметь физическую, химическую или биологическую природу.

· Факторы физической природы:

Ú сдавление сердца (экссудатом, кровью, эмфизематозными лёгкими, опухолью);

Ú воздействие электрического тока (например, при электротравме или проведении дефибрилляции сердца);

Ú механическая травма (при ушибах грудной клетки, проникающих ранениях, хирургических манипуляциях).

· Факторы химические природы:

Ú нелекарственные химические соединения (например, разобщители окислительного фосфорилирования, соли кальция и тяжёлых металлов, ингибиторы ферментов, гидроперекиси липидов);

Ú ЛС в неадекватной дозировке (например, антагонисты кальция, сердечные гликозиды, адреноблокаторы), дефицит кислорода, недостаток химических соединений, необходимых для обмена веществ (например, соли различных металлов).

· Факторы биологической природы:

Ú высокие уровни БАВ (например, катехоламинов, T₄);

Ú дефицит или отсутствие БАВ, необходимых для метаболизма (например, ферментов, витаминов и др.);

Ú длительная ишемия или инфаркт миокарда. Вызывает прекращение сокращений миокарда в зоне повреждения. Это сопровождается функциональной перегрузкой миокарда вне зоны ишемии или инфаркта;

Ú кардиомиопатии (поражения миокарда, преимущественно невоспалительной природы, характеризующиеся существенными структурно-функциональными изменениями в сердце).

Наиболее значимые факторы, вызывающие перегрузку сердца

Причины перегрузки сердца подразделяют на две подгруппы: увеличивающие преднагрузку или увеличивающие посленагрузку (рис. 23.23).

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.23.23» МС Ы

Рис. 23.23. Основные факторы перегрузки сердца.

· Увеличение преднагрузки (объём крови, притекающей к сердцу и увеличивающей давление наполнения желудочков) наблюдается при гиперволемии, полицитемии, гемоконцентрации, клапанных пороках (сопровождаются увеличением остаточного объёма крови в желудочках).

· Возрастание постнагрузки (сопротивление изгнанию крови из желудочков в аорту и лёгочную артерию, основным фактором постнагрузки является ОПСС) происходит при артериальных гипертензиях любого генеза, стенозах клапанных отверстий сердца, сужении крупных артериальных стволов (аорты, лёгочной артерии).

Виды сердечной недостаточности

Дифференцировка видов сердечной недостаточности базируется на следующих критериях (рис. 23–24):

Ú происхождения ее (миокардиальная и/или перегрузочная);

Ú скорости ее развития (острая и хроническая);

Ú преимущественного поражения отдела сердца (левожелудочковая и/или правожелудочковая);

Ú преимущественно нарушенной фазы сердечного цикла (систолическая и/или диастолическая).

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.23.24» МС Ы

Рис. 23.24. Виды сердечной недостаточности.

Виды сердечной недостаточности по происхождению

По этому критерию выделяют следующие формы сердечной недостаточности:

Ú миокардиальную;

Ú перегрузочную;

Ú смешанную.

Миокардиальная форма развивается преимущественно в результате непосредственного повреждения миокарда.

Перегрузочная форма сердечной недостаточности возникает главным образом в результате перегрузки сердца (увеличения пред- или постнагрузки).

Смешанная форма сердечной недостаточности: результат сочетания прямого повреждения миокарда и его перегрузки.

Виды сердечной недостаточности по скорости развития

По этому критерию выделены острая и хроническая формы.

· Острая сердечная недостаточность развивается в течение минут и часов после начала действия ее причины. Она является результатом инфаркта миокарда, острой недостаточности митрального или аортального клапанов, разрыва стенок левого желудочка.

· Хроническая сердечная недостаточность формируется постепенно, в течение недель, месяцев, годами. Она является следствием артериальной гипертензии, хронической дыхательной недостаточности, длительной анемии, пороков сердца. Течение хронической сердечной недостаточности может осложнять острая сердечная недостаточность.

Виды сердечной недостаточности по первичности механизма развития

В зависимости от первичного снижения сократительной функции миокарда или уменьшения притока венозной крови к сердцу выделены первичная (кардиогенная) и вторичная (некардиогенная) формы сердечной недостаточности.

· Первичная (кардиогенная) сердечная недостаточность. Развивается в результате преимущественного снижения сократительной функции сердца при близкой к нормальной величине притока венозной крови к нему. Наиболее часто наблюдается при ИБС (может сопровождаться инфарктом миокарда, кардиосклерозом, дистрофией миокарда), миокардитах (например, при воспалительных поражениях мышцы сердца или выраженных и длительных эндотоксинемиях), кардиомиопатиях.

· Вторичная (некардиогенная) сердечная недостаточность. Возникает вследствие первичного преимущественного уменьшения венозного притока к сердцу при близкой к нормальной величине сократительной функции миокарда. Наиболее часто встречается при острой массивной кровопотере, нарушении диастолического расслабления сердца и заполнения его камер кровью (например, при сдавлении сердца жидкостью, накапливающейся в полости перикарда: кровью, экссудатом), эпизодах пароксизмальной тахикардии (что приводит к снижению сердечного выброса и возврату венозной крови к сердцу), коллапсе (например, при вазодилатационном или гиповолемическом).

Виды сердечной недостаточности по преимущественно поражённому отделу сердца

В зависимости от преимущественного поражения левого или правого отделов сердца различают левожелудочковую и правожелудочковую сердечную недостаточность.

· Левожелудочковая сердечная недостаточность может быть вызвана перегрузкой левого желудочка (например, при стенозе устья аорты) или снижением его сократительной функции (например, при инфаркте миокарда), т.е. состояниями, приводящими к уменьшению выброса крови в большой круг кровообращения, перерастяжению левого предсердия и застою крови в малом круге кровообращения.

· Правожелудочковая сердечная недостаточностьвозникает, например, при механической перегрузке правого желудочка (например, при сужении отверстия клапана лёгочной артерии) или высоком давлении в лёгочной артерии (при лёгочной гипертензии), т.е. состояниях, сопровождающихся уменьшением выброса крови в малый круг кровообращения, перерастяжением правого предсердия и застоем крови в большом круге кровообращения.

· Тотальная сердечная недостаточностьхарактеризуется недостаточностью и левого и правого желудочков сердца.

Виды сердечной недостаточности по преимущественной недостаточности фазы сердечного цикла

В зависимости от вида нарушения функций миокарда левого желудочка (снижение силы и скорости его сокращения или нарушение скорости расслабления) левожелудочковую сердечную недостаточность подразделяют на систолическую и диастолическую.

· Диастолическая сердечная недостаточность: нарушение расслабления и наполнения левого желудочка. Оно обусловлено его гипертрофией, фиброзом или инфильтрацией и приводит к увеличению конечного диастолического давления и развитию сердечной недостаточности.

· Систолическая сердечная недостаточность(хроническая) осложняет течение ряда заболеваний. При ней нарушается насосная (нагнетающая) функция сердца, что приводит к уменьшению сердечного выброса.

Общие механизмы развития сердечной недостаточности

· Миокардиальная форма сердечной недостаточности характеризуется снижением развиваемого сердцем напряжения. Это проявляется падением силы и скорости его сокращения и расслабления.

· Перегрузочная форма сердечной недостаточности формируется на фоне более или менее длительного периода его гиперфункции, в конце концов, приводящей к снижению силы и скорости сокращения и расслабления сердца.

В обоих случаях (и при перегрузке, и при повреждении сердца) снижение его сократительной функции сопровождается включением экстра- и интракардиальных механизмов компенсации этого сдвига. Все они, несмотря на известное своеобразие, в условиях целостного организма взаимосвязаны таким образом, что активация одного из них существенно влияет на реализацию другого.

Механизмы экстренной компенсации сократительной функции

Механизмы экстренной компенсации, активирующиеся при снижении сократительной функции сердца, приведены на рис. 23.25. К ним относятся:

· Повышение сократимости миокарда при его растяжении притекающей кровью (механизм Франка–Старлинга). Он обеспечивает:

Ú увеличение развиваемого миокардом напряжения;

Ú увеличение скорости сокращения и расслабления миокарда;

Ú увеличение напряжения, развиваемого сердцем (осуществляется в ответ на нарастающее растяжение миокарда). В связи с этим механизм Франка–Старлинга называют гетерометрическим, т.е. связанным с возрастанием длины мышечного волокна. Молекулярная основа реализации механизма Франка–Старлинга: увеличение скорости сокращения и расслабления кардиомиоцитов развивается в связи с более быстрым выбросом Ca²⁺ из кальциевых депо (саркоплазматическая сеть) и последующим ускоренным закачиванием Ca²⁺ (Са²⁺-АТФазы) в цистерны саркоплазматической сети.

· Увеличение силы сокращений миокарда в ответ на повышенную нагрузку. Происходит при неизменной длине миоцитов. Такой механизм называют гомеометрическим, поскольку он реализуется без значительного изменения длины мышечных волокон.

· Возрастание сократимости сердца в связи с увеличением ЧСС.

· Повышение сократимости сердца в результате возрастания симпатико-адреналовых влияний.Действие катехоламинов на кардиомиоциты через b₁-адренорецепторы приводит к ряду последующих изменений:

Ú стимуляция b-адренорецептора катехоламинами через G-белок активирует аденилатциклазу с образованием цАМФ;

Ú активация цАМФ-зависимой протеинкиназы сопровождается фосфорилированием белка р27 сарколеммы, в связи с чем в саркоплазму увеличивается вход кальция через потенциалозависимые Ca²⁺-каналы и усиливается кальций-индуцированная мобилизация Ca²⁺ в цитозоль через активированные рецепторы рианодина;

Ú повышенная концентрация Ca²⁺ в саркоплазме обусловливает его связывание с тропонином C, что снимает ингибирующее действие тропомиозина на взаимодействие актина с миозином; в результате этого образуется большее количество актомиозиновых связей и увеличивается сила сокращения миокарда.

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.23.25» МС Ы

Рис. 23.25. Экстренные механизмы компенсации сниженной сократительной функции сердца.

Компенсаторная гиперфункция сердца

Функционирование названных выше механизмов обеспечивает экстренную компенсацию сократительной функции перегруженного или повреждённого миокарда. Это сопровождается значительным и более или менее длительным увеличением интенсивности функционирования сердца — его компенсаторной гиперфункцией.

Компенсаторная гипертрофия сердца

Гиперфункция миокарда обусловливает экспрессию отдельных генов кардиомиоцитов. Она проявляется увеличением интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков. Ускорение синтеза нуклеиновых кислот и белков миокарда приводит к нарастанию его массы — гипертрофии. Биологическое значение компенсаторной гипертрофии сердца заключается в том, что увеличенная функция органа выполняется его возросшей массой.

Механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца

Потенциальные возможности гипертрофированного миокарда увеличивать силу и скорость сокращения не беспредельны. Если на сердце продолжает действовать повышенная нагрузка или оно дополнительно повреждается, сила и скорость его сокращений падают, а их энергетическая «стоимость» возрастает — развивается декомпенсация гипертрофированного сердца. Механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца перечислены на рис. 23.26.

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.23.26» МС Ы

Рис. 23.26. Основные механизмы декомпенсации гипертрофированного сердца.

В основе декомпенсации длительно гипертрофированного миокарда лежит нарушение сбалансированности роста различных его структур. Эти сдвиги (наряду с другими, см. рис 23.26) в конечном счёте обусловливают уменьшение силы сердечных сокращений и скорости контрактильного процесса, т.е. развитие сердечной недостаточности.

Клеточно-молекулярные механизмы сердечной недостаточности

Снижение сократительной функции сердца—итог развития сердечной недостаточности самой разной этиологии. Несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза сердечной недостаточности, её механизмы на клеточном и молекулярном уровне едины. К числу главных механизмов снижения сократительной функции сердца относят следующие (рис. 23.27).

· Недостаточность энергетического обеспечения клеток миокарда.Расстройство энергоснабжения основных процессов, происходящих в клетках миокарда (прежде всего его сокращения и расслабления), развивается вследствие нарушения:

Ú ресинтеза макроэргов;

Ú транспорта энергии к эффекторным структурам кардиомиоцитов,

Ú утилизации этими структурами энергии макроэргических фосфатных соединений. Эти звенья патогенеза рассмотрены в главе «Патология клетки» (раздел «Общие механизмы повреждения», подраздел «Расстройства энергетического обеспечения клетки»).

Нарушение обеспечения кардиомиоцитов энергией на этапах её продукции, транспорта и утилизации может быть как стартовым механизмом снижения сократительной функции сердца, так и существенным фактором нарастания её депрессии.

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.23.27» МС Ы

Рис. 23.27. Основные механизмы снижения сократительной функции миокарда при сердечной недостаточности.

· Повреждение мембран и ферментов кардиомиоцитов. Общие механизмы повреждения клеточных мембран и ферментов рассмотрены в главе «Патология клетки» (раздел «Общие механизмы повреждения», подраздел «Повреждение мембран и ферментов»).

· Альтерация мембран и ферментов клеток миокарда:главное, а нередко и инициальное звено патогенеза сердечной недостаточности.

· Изменение физико-химических свойств и конформации молекул белка (структурных и ферментов), липидов, фосфолипидов и ЛП. Эти изменения сопровождается значительным обратимым, а часто необратимым повреждением структуры и функции мембран и ферментов, в том числе митохондрий, саркоплазматического ретикулума, миофибрилл, плазматической мембраны, обеспечивающих реализацию сократительной и ритмической функций сердца.

· Ионный дисбаланс.Нарушение содержания и соотношения между отдельными ионами внутри и вне клеток рассмотрены в главе «Патология клетки». Ниже приведены специфичные для развития сердечной недостаточности особенности ионного дисбаланса. Ионный дисбаланс при сердечной недостаточности проявляется нарушением соотношения между отдельными ионами в разных секторах кардиомиоцитов: в органеллах (митохондриях, саркоплазматическом ретикулуме, миофибриллах), в цитозоле, по разные стороны плазматической мембраны кардиомиоцитов. В наибольшей степени это относится к ионам K⁺, Na⁺, Ca²⁺. Именно эти катионы в основном определяют реализацию таких процессов, как возбуждение, электромеханическое сопряжение, сокращение и расслабление миокарда.

· Нарушения в генетической программе кардиомиоцитов. Эти механизмы описаны в главе «Патология клетки». При сердечной недостаточности происходит активация генов, контролирующих процессы обновления субклеточных структур кардиомиоцитов, а также роста сосудов микроциркуляторного русла и нервных волокон. Так, при ишемическом и стрессорном повреждении сердца подавлена экспрессия мРНК для Ca²⁺-зависимой АТФ-азы саркоплазматической сети. Это потенцирует ингибирование процессов захвата и выброса Ca²⁺ ретикулумом миоцитов. В условиях ишемии и инфаркта миокарда, хронического эмоционально-болевого стресса подавлен также процесс трансляции генетической информации, что сопровождается нарушением синтеза различных белков клеток миокарда.

· Расстройства нейрогуморальной регуляции сердца. Общая характеристика нарушений регуляции клеточных функций приведена в главе «Патология клетки». Ниже рассмотрены важные для развития сердечной недостаточности изменения симпатической и парасимпатической регуляции сердца.

· Изменение механизмов симпатической регуляции сердечной деятельности заключается в уменьшении содержания в ткани сердца нейромедиатора симпатической нервной системы норадреналина. Причины этого:

Ú снижение синтеза норадреналина в нейронах симпатической нервной системы (в норме в этих нейронах образуется около 80% медиатора, содержащегося в миокарде) в результате подавления активности фермента тирозингидроксилазы и торможения захвата норадреналина нервными окончаниями;

Ú снижение адренореактивных свойств сердца,т.е. выраженности ино-, хроно-, дромо- и батмотропных эффектов норадреналина и адреналина.

· Изменение механизмов парасимпатической регуляции сердца.При сердечной недостаточности расстройства парасимпатической регуляции выражены в меньшей мере, чем симпатической, что является результатом более высокой резистентности этих механизмов к повреждающим факторам. Известно, что ацетилхолин через М-холинорецепторы снижает частоту и силу сердечных сокращений (ингибируя образование цАМФ и активируя образование цГМФ, которая активирует цГМФ-зависимую киназу, подавляющую активность потенциалозависимых Ca²⁺-каналов).

Последствия нарушенных симпатических и парасимпатических влияний на миокард состоят в снижении степени управляемости и надёжности регуляции сердца. Это приводит к падению темпа и величины мобилизации сократительной функции сердца, особенно в чрезвычайных условиях.

Проявления сердечной недостаточности

Основные нарушения функции сердца и гемодинамики приведены на рис. 23.28. Депрессия силы и скорости сокращения, а также расслабления миокарда при сердечной недостаточности проявляется отклонениями от нормы показателей функции сердца, центральной и органно-тканевой гемодинамики. Такие отклонения перечислены ниже.

· Уменьшение ударного и минутного выброса сердца — результат депрессии сократительной функции миокарда. В подавляющем большинстве случаев сердечный выброс ниже нормального (как правило, менее 3 л/мин). Однако при некоторых состояниях сердечный выброс, предшествующий развитию сердечной недостаточности, бывает выше нормального. Это наблюдается, например, у пациентов с тиреотоксикозом, хроническими анемиями, артериовенозными шунтами, после вливания избытка жидкости в сосудистое русло. При развитии у этих пациентов сердечной недостаточности величина сердечного выброса остаётся выше нормы (например, более 7–8 л/мин). Однако и в этих условиях отмечается недостаточность кровоснабжения органов и тканей, поскольку сердечный выброс остается ниже потребной величины. Подобные состояния известны как сердечная недостаточность с высоким выбросом крови.

· Увеличение остаточного систолического объёма крови в полостях желудочков сердца — следствие так называемой неполной систолы. Неполное опорожнение желудочков сердца — результат избыточного притока крови к нему (например, при клапанной недостаточности), чрезмерно повышенного ОПСС (например, при артериальных гипертензиях, стенозе аорты), прямого повреждения миокарда.

· Повышение конечного диастолического давления в желудочках сердца. Обусловлено увеличением количества крови, скапливающейся в их полости; нарушением расслабления миокарда, дилатацией полостей сердца вследствие увеличения в них объёма крови и растяжения миокарда.

· Повышение давления крови в тех венозных сосудах и сердечных полостях, откуда кровь поступает в поражённые отделы сердца. Так, при левожелудочковой сердечной недостаточности повышается давление в левом предсердии, малом круге кровообращения и правом желудочке. При правожелудочковой сердечной недостаточности давление увеличивается в правом предсердии и в венах большого круга кровообращения.

· Снижение скорости систолического сокращения и диастолического расслабления миокарда. Проявляется, главным образом, увеличением длительности периода изометрического напряжения и систолы сердца в целом.

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.23.28» МС Ы

Рис. 23.28. Основные нарушения функции сердца и центральной гемодинамики при сердечной недостаточности.

Формы сердечной недостаточности

Острая сердечная недостаточность

Острая сердечная недостаточность— внезапное нарушение насосной функции сердца, приводящее к невозможности обеспечения адекватного кровообращения, несмотря на включение компенсаторных механизмов.