Лекція
Серцева недостатність
За нормальних умов серцево-судинна система оптимально забезпечує
потреби органів і тканин у кровопостачанні. При цьому стан кровообігу
визначається: а) діяльністю серця, б) тонусом судин і в) станом крові
(її загальною і циркулюючою масою, а також реологічними властивостями).
Порушення функції серця, судинного тонусу чи зміни в системі крові
можуть призвести до недостатності кровообігу.
Недостатність кровообігу – це стан, при якому серцево-судинна система не
забезпечує потреби тканин і органів у кровопостачанні: а) доставці до
них із кров’ю кисню і субстратів метаболізму, б) транспорту від тканин
вуглекислого газу і метаболітів. Найбільш частою причиною недостатності
кровообігу є розлад функцій серцево-судинної системи.
До числа основних факторів ризику, які визначають високий рівень
захворюваності і смертність від серцево-судинної патології, відносять:
а) часті, повторні стресорні епізоди з вираженими емоційно негативним
«забарвленням», б) «хронічну» гіподинамію, в) інтоксикацію алкоголем, г)
паління, д) споживання великої кількості чаю, кави та інших «побутових
допінгів», е) неякісне харчування і переїдання з розвитком надлишкової
маси тіла і багато іншого. Усього на сьогоднішній день відомо більш 50
факторів ризику, істотна роль яких у виникненні хвороб серця і судин
чітко встановлена. Приведені факти свідчать про те, що боротьба з
хворобами серцево-судинної системи є однієї з найважливіших не тільки
медико-біологічних, але і соціальних задач людства.
Велику частину різних захворювань і патологічних процесів, які
ушкоджують серце, можна віднести до 3-х груп типових форм патології: 1)
коронарної недостатності, 2) аритмій, 3) серцевої недостатності.
Серцева-судинна недостатність (ССН) – одна з частих причин втрати
працездатності, інвалідизації і смерті пацієнтів, які страждають
захворюваннями серцево-судинної системи.
ССН лежить в основі недостатності кровообігу і є типовою формою
патології, при якій серцево-судинна система не забезпечує потреби
органів і тканин у кровопостачанні, адекватному їх функції і рівню
пластичних процесів.
Недостатність серця – патологічний стан, обумовлений нездатністю серця
забезпечити кровопостачання органів і тканин відповідно до їх потреб.
Це стан, при якому навантаження на серце перевищує його здатність
виконувати роботу і проявляється тим, що серце не здатне переміщати в
артеріальне русло всю кров, яка надходить до нього по венах.
Недостатність серця класифікують:
I. У залежності від клінічного перебігу розрізняють: а) гостру і б)
хронічну недостатність серця.
II. За виразністю клінічних проявів недостатність серця може бути:
а) прихованою (компенсованою) і б) явною (декомпенсованою).
III. У залежності від переважного порушення функції того чи іншого
відділу серця розрізняють: а) лівошлуночкову, б) правошлуночкову і в)
тотальну недостатність серця.
IV. За патогенезом виділяють: а) недостатність серця від перевантаження;
б) міокардіальну недостатність серця; в) позаміокардіалъну
недостатність.
• Недостатність серця від перевантаження розвивається в результаті дії
на серце великих навантажень опором чи об’ємом, тобто коли збільшується
опір серцевому викиду чи припливу крові до визначеного відділу серця. Це
буває при: а) вадах серця, б) гіпертензії великого чи малого кола
кровообігу, в) артеріовенозних фістулах, г) при виконанні дуже
важкої фізичної роботи. При цьому до серця з нормальною скорочувальною
здатністю пред’являються надмірні вимоги.
• Виділяють два типи перевантажень серця, які можуть стати причиною
розвитку його недостатності: 1) Перевантаження об’ємом. 2)
Перевантаження опором.
1) Перевантаження об’ємом виникає за умов, коли до серця або до окремих
його камер притікає надлишковий об’єм крові, що спостерігається при:
а) збільшенні венозного повернення крові до серця, зокрема при
збільшенні об’єму циркулюючої крові (гіперволемія) чи збільшенні тонусу
венозних судин (зменшення ємності венозної системи);
б) вадах серця – недостатності його клапанів. Так, при недостатності
аортального і мітрального клапанів розвивається перевантаження лівого
шлуночка, при недостатності клапана легеневої артерії і тристулкового
клапана – перевантаження правого шлуночка.
2) Перевантаження опором виникає тоді, коли серце чи окремі його відділи
змушені виконувати роботу проти збільшеного опору, що перешкоджає
переміщенню всієї крові в артеріальну систему, і спостерігається при:
а) збільшенні артеріального тиску (збільшенні периферичного судинного
опору). При гіпертензії великого кола кровообігу перевантаження опором
припадає на лівий шлуночок, а при гіпертензії малого кола – правий
шлуночок;
б) вадах серця – стенозах клапанних отворів. Так, при стенозі отвору
аорти розвивається перевантаження лівого шлуночка, при стенозі отвору
мітрального клапана – лівого передсердя, при стенозі отвору легеневої
артерії – правого шлуночка, при стенозі отвору тристулкового клапана –
правого передсердя.
• При дії на серце навантажень об’ємом і опором активація роботи серця
забезпечується 2-а типами компенсаторних механізмів:
1) Термінові механізми компенсації серця, до яких відносяться:
а) гетерометричний механізм;
б) гомеометричний механізм;
в) хроноінотропний механізм;
г) інотропна дія катехоламінів.
Механізми довгострокової адаптації серця.
? Основу гетерометричного механізму складає закон Франка – Старлінга,
сутність якого полягає в збільшенні сили серцевих скорочень у відповідь
на розтягання міокарда (його м‘язових волокон) під впливом надлишкового
об’єму крові в порожнинах серця в результаті зниження його скоротливості
(не більше 10-15%). Напруга м’язових волокон міокарда при цьому не
змінюється. Змінюється тільки їх довжина, звідси назва механізму –
гетерометричний.
? Гомеометричний механізм полягає в збільшенні сили скорочень міокарда у
відповідь на підвищене на нього навантаження при незміненій довжині
волокон.
? Хроноінотропний механізм (феномен “сходів”, феномен Боудіча) є
істотним механізмом компенсації за рахунок збільшення частоти серцевих
скорочень внаслідок підвищення тиску крові в порожнистих венах і правому
передсерді та їх розтягання (рефлекс Бейнбріджа). У результаті
збільшення частоти скорочень серця збільшується час надходження іонів
кальцію в кардіоміоцити. Підвищення концентрації іонів кальцію в
саркоплазмі приводить до збільшення кількості кальцій-тропонінових
комплексів і, як наслідок, до збільшення сили скорочень м’язових
волокон.
? Участь катехоламінів у здійсненні термінової адаптації серця до
підвищених навантажень пов’язана із здатністю адреналіну і норадреналіну
безпосередньо збільшувати силу серцевих скорочень – позитивний
інотропний ефект. Встановлено, що під впливом катехоламінів збільшується
кількість Са-каналів сарколеми, здатних відкриватися під час потенціалу
дії (катехоламіни через цАМФ-опосредкованний механізм викликають
фосфорилювання білків Са-каналів). У результаті цих процесів
збільшується надходження іонів кальцію в саркоплазму, де підвищується їх
концентрація, і, як наслідок, збільшується сила скорочень
кардіоміоцитів, оскільки зростає кількість кальцій-тропонінових
комплексів.
• Довгострокова адаптація серця, як стверджує Ф.Меєрсон, забезпечується
гіпертрофією міокарда. Виділяють 3 варіанти такого процесу:
1) Гіпертрофія серця у спортсменів (“адаптоване” серце) – розвивається в
умовах тренувань, при періодичних навантаженнях зростаючої
інтенсивності. Є збалансованою гіпертрофією, при якій рівномірно
збільшуються всі складові компоненти серця. Завдяки такій гіпертрофії
істотно збільшуються функціональні резерви серця.
2) Компенсаторна гіпертрофія серця (“переадаптоване” серце). Є наслідком
патологічних процесів, які відбуваються у серці.
Розрізняють 2-а види компенсаторної гіпертрофії: а) гіпертрофію від
перевантажень (розвивається при вадах серця, артеріальної гіпертензії);
б) гіпертрофію від ушкодження (характерна для атеросклеротичних уражень,
міокардіопатії).
Компенсаторна гіпертрофія, на відміну від гіпертрофії серця у
спортсменів, є незбалансованою і згодом завершується розвитком
недостатністі серця.
3) Атрофія міокарда (“деадаптованне” серце). Характеризується зменшенням
маси серця в результаті тривалої гіпокінезії і зменшення навантажень на
серце.
• В основі розвитку гіпертрофії серця лежать наступні механізми
Тривале підвищення навантаження на серце зумовлює його гіперфункцію, яка
згодом викликає структурні зміни в серці – гіпертрофію міокарда.
Найбільш доказовою теорією, яка пояснює механізми переходу гіперфункції
серця в його гіпертрофію, є концепція Ф.Меєрсона, згідно якої підвищення
функції кардіоміоцитів активує їх генетичний апарат, що проявляється
збільшенням інтенсивності синтезу нуклеїнових кислот і білків. Вважають,
що одним з важливих сигналів до активації генома є зростання «потенціалу
фосфорилювання», що проявляється відношенням:
ПФ= АМФ + АДФ + Кр + Фн
АТФ
де АМФ, АДФ, АТФ відповідно концентрація аденозинмоно-, ди-, трифосфату,
Кр – креатинину, Фн – фосфату неорганічного.
ПФ закономірно збільшується в двох випадках:
а) при посиленому використанні АТФ, що завжди спостерігається при
збільшенні функціонального навантаження на клітини (при їх
гіперфункції);
б) при порушеннях утворення АТФ, що характерно для різного виду
ушкоджень клітин.
Збільшення показника ПФ викликає появу в клітинах речовин – регуляторів
транскрипції, які, впливаючи на геном клітини, підсилюють синтез
інформаційної РНК на матриці генів, що кодують структуру функціонально
важливих білків клітини, у тому числі скорочувальних білків і ферментів.
На роль речовин – регуляторів транскрипції претендує цілий ряд
метаболітів, серед яких: а) цАМФ, б) креатин, в) іони Mg2+, г) поліаміни
(спермін, спермідин) і ін.
Таким чином, розвиток гіпертрофії серця можна описати такою
послідовністю процесів:
збільшення навантаження на серце (гіперфункція) ? посилене використання
АТФ, що перевищує інтенсивність його ресинтезу ? збільшення потенціалу
фосфорилюваня ? поява чи збільшення концентрації в клітинах речовин –
регуляторів транскрипції ? зростання інтенсивності синтезу іРНК і
процесів трансляції в рибосомах ? посилення біосинтезу структурних,
функціональних білків і білків-ферментів ? збільшення маси міокарда,
його гіпертрофія.
• У динаміці змін обміну, структури і функції міокарда в процесі
розвитку компенсаторної гіпертрофії серця виділяють 3-и основні стадії
(Ф.Меєрсон).
1) Аварійна стадія. Розвивається безпосередньо після підвищення
навантаження, характеризується поєднанням патологічних змін у міокарді
(зникнення глікогену, зниження рівня креатин-фосфату, зменшення вмісту
внутрішньоклітинного калію і підвищення вмісту натрію, мобілізація
гліколізу, нагромадження лактату) з мобілізацією резервів міокарда і
організму в цілому. У цій стадії підвищуються навантаження на одиницю
м’язової маси, зростає інтенсивність функціонування структур (ІФС),
відбувається швидке, протягом тижнів, збільшення маси серця за рахунок
посиленого синтезу білків і потовщення м’язових волокон.
2) Стадія завершеної гіпертрофії і відносно стійкої гіперфункції. У цій
стадії процес гіпертрофії завершується, маса міокарда збільшується на
100-120% і більше не зростає, ІФС нормалізується. Патологічні зміни в
обміні і структурі міокарда не виявляються, споживання кисню, утворення
енергії, вміст макроергічних сполук не відрізняються від норми.
Нормалізуються гемодинамічні пказники. Гіпертрофоване серце
пристосовується до нових умов навантаження і протягом тривалого часу
компенсує їх.
3) Стадія поступового виснаження і прогресуючого кардіосклерозу.
Характеризується глибокими обмінними і структурними змінами, що поволі
накопичуються в енергоутворюючих і скорочувальних елементах клітин
міокарда. Частина м’язових волокон гине і заміщається сполучною
тканиною, ІФС знову зростає. Порушується регуляторний апарат серця.
Прогресуюче виснаження компенсаторних резервів приводить до виникнення
хронічної недостатності серця, а надалі – до недостатності кровообігу.
? Гіпертрофоване серце відрізняється від нормального за рядом обмінних,
функціональних і структурних ознак, які, з одного боку, дозволяють йому
тривалий час переборювати підвищене навантаження, з іншого, – створюють
передумови для виникнення патологічних зрушень, оскільки відбувається:
1) порушення нервової регуляції гіпертрофованого серця в зв’язку з
відставанням росту нервових закінчень від збільшення маси
кардіоміоцитів; 2) зниження «судинного забезпечення» міокарда в
результаті відставання росту артеріол і капілярів від збільшення
розмірів і маси м’язових клітин; 3) велике збільшення маси клітин
міокарда в порівнянні з їх поверхнею, що приводить до зменшення
клітинної поверхні на одиницю маси клітини, а через поверхню клітини
відбуваються обмінні процеси – поглинання кисню, поживних речовин,
виведення продуктів метаболізму, обмін води і електролітів; 4) зниження
рівня енергозабезпечення клітин міокарда в результаті відставання
зростання маси мітохондрій у порівнянні з масою міофібрил; 5) збільшення
співвідношення між легкими і важкими ланцюгами голівок міозину – носіями
АТФазної активності, що веде до зниження скоротливої функції серця; 6)
інтенсивніше збільшення об’єму клітини у порівнянні із ростом об’єму
ядра, що веде до порушення синтезу білків і пластичного забезпечення
кардіоміоцитів.
Приведений вище комплекс зрушень в кінцевому рахунку обумовлює падіння
сили серцевих скорочень і швидкості контрактильного процесу, тобто
розвиток серцевої недостатності.
• Міокардіальна недостатність серця розвивається в результаті первинного
ушкодження міокарда. Вона може бути пов’язана із: а) ушкодженням
провідної системи серця (аритмічна форма) і б) ушкодженням волокон
робочого міокарда (міокардіопатична форма). Причинами її розвитку є: а)
інфекції, б) інтоксикації, в) гіпоксія, г) авітамінози, д) порушення
вінцевого кровообігу, е) деякі спадкові дефекти обміну речовин. При
цьому недостатність розвивається навіть при нормальному чи зниженому
навантаженні на серце.
• Позаміокардіальна недостатність серця розвивається в результаті дії
причин, безпосередньо не пов’язаних із міокардом. Її виникнення може
обумовлюватися: а) зменшенням припливу крові до серця (гіповолемія,
колапс) або б) перешкодами здійсненню діастоли, у результаті чого
серце не може прийняти всю кров, яка притікає до нього (нагромадження
ексудату чи транссудату в порожнині перикарду, гостра тампонада серця).
Основу розвитку недостатності серця складає порушення скорочувальної
функції, яка за нормальних умов визначається 5-ма процесами, які
відбуваються у клітинах робочого міокарда:
1) збудження кардіоміоцитів;
2) електромеханічне поєднання;
3) власне процес скорочення;
4) процес розслаблення;
5) енергозабезпечення міокарда.
Тому розлади скорочувальної функції міокарда можуть бути обумовлені
порушеннями цих процесів.
• Збудливість кардіоміоцитів та основні характеристики потенціалу дії
(тривалість, амплітуда, крутість наростання деполяризації) залежать від
наступних факторів:
а) характеру електричної імпульсації, яка надходить до кардіоміоцитів по
провідній системі серця;
6) стану (властивостей) сарколеми кардіоміоцитів, і насамперед іонних
каналів. В даний час відомі хімічні агенти, що здатні вибірково
порушувати провідність цих каналів. Це блокатори Na-каналів, Са-каналів,
К-каналів;
в) концентрації позаклітинних іонів, які приймають участь у формуванні
електричних потенціалів на мембрані кардіоміоцитів. В умовах in vivo
найбільше значення має позаклітинна концентрація іонів калію.
? Позаклітинна концентрація іонів калію впливає на збудливість міокарда
через рівень потенціалу спокою кардіоміоцитів.
Збільшення концентрації іонів калію (гіперкаліємія) викликає
деполяризацію мембрани м’язових волокон. При цьому характер змін
збудливості міокарда залежить від рівня гіперкаліємії. Виділяють
наступні діапазони концентрацій іонів калію, для яких характерні певні
ознаки порушень:
1) від 4 до 8 ммоль/л. Відбувається незначна деполяризація, мембранний
потенціал падає від 90 мВ до 80 мВ. При цьому стан Na-каналів сорколеми
істотно не змінюється. Внаслідок того, що величина мембранного
потенціалу наближається до критичного рівня деполяризації, збудливість
м’язових волокон і швидкість проведення імпульсів зростають;
2) від 8 до 35 ммоль/л. Мембранний потенціал падає від 80 мВ до 40 мВ.
При такому рівні деполяризації значно зменшується провідність швидких
потенціалзалежних Na-каналів (період відносної рефрактерності).
Наслідком є зменшення збудливості і провідності, а також зміни характеру
потенціалів дії (зменшення тривалості, амплітуди, крутості);
3) понад 35 ммоль/л. Мембранний потенціал стає менше 40 мВ. При цьому
усі швидкі потенціалзалежні Na-канали перебувають у стані інактивації
(абсолютна рефрактерність) – відбувається зупинка серця.
Зменшення позаклітинної концентрації іонів калію (гіпокаліємія) викликає
гіперполяризацію мембрани. Якщо гіпокаліємія досягає рівня 2-3 ммоль/л,
незначно збільшується поріг деполяризації, зменшується збудливість,
збільшуються тривалість потенціалів дії і сила скорочень серця.
• Характер електромеханічного поєднання в міокарді залежить від:
1) Тривалості потенціалу дії.
2) Частоти потенціалів дії.
3) Концентрації іонів кальцію в позаклітинній рідині.
4) Стану Са-каналів сарколеми кардіоміоцитів.
5) Стану систем видалення іонів кальцію із цитоплазми м’язових волокон.
? Зміни тривалості потенціалів дії в кардіоміоцитах відбуваються за
рахунок вкорочення чи подовження фази “плато”, під час якої іони Са2+
через потенціалзалежні Са-канали сарколеми надходять у саркоплазму.
Беручи до уваги те, що концентрація іонів Са2+ у цитоплазмі м’язових
волокон визначає кількість актоміозинових комплексів, а отже, і силу
скорочень, можна зробити наступний висновок: при зменшенні тривалості
потенціалу дії зменшується надходження іонів Са2+ у саркоплазму і, як
наслідок, зменшується сила скорочення м’язового волокна, при збільшенні
тривалості потенціалу дії – навпаки.
Тривалість потенціалу дії кардіоміоцитів зменшується: а) при
гіперкаліємії, б) при дії на м’язові волокна ацетилхоліну.
Збільшення тривалості потенціалу дії характерно: а) для гіпокаліємії,
б) охолодження серця.
? При збільшенні частоти потенціалів дії, незважаючи на те, що
тривалість кожного окремого потенціалу, а отже, і фази “плато”
зменшується, сумарна тривалість зазначеної фази за одиницю часу
збільшується. Це означає, що в кардіоміоцитах створюються більш високі
концентрації Са2+ і, як наслідок, збільшується сила скорочення м’язових
волокон. Цим, зокрема, пояснюється хроноінотропний механізм термінової
компенсації серця.
При зменшенні частоти потенціалів дії (наприклад, при брадикардії)
сумарна тривалість фази “плато” за одиницю часу зменшується, що веде до
зменшення концентрації Са2+ у саркоплазмі і зменшенню сили скорочень
серця.
? Вплив позаклітинної концентрації іонів кальцію на силу скорочень серця
На початку XX в. Рінгером було відмічено, що в розчині, позбавленому
іонів кальцію, ізольоване серце швидко зупиняється. У даний час відомо,
що причиною цього є повне порушення взаємозв’язку між збудженням і
скороченням. В нормі іони кальцію, які надходять під час фази “плато”
потенціалу дії з позаклітинного середовища в саркоплазму кардіоміоцитів,
“запускають” звільнення Са2+ із саркоплазматичного ретикулуму і
поповнюють його запаси в цих структурах м’язових волокон. При зменшенні
позаклітинної концентрації Са2+ його запаси в саркоплазматичному
ретикулумі швидко виснажуються, концентрація Са2+ у саркоплазмі падає і,
отже, зменшується сила серцевих скорочень.
“Кальцієвий парадокс” – експериментальний феномен, який розвивається
після внесення іонів кальцію у безкальцієвий розчин, яким перфузується
серце. При цьому розвивається незворотне ушкодження міокарда: а)
зменшується вміст АТФ і креатинфосфату, б) з кардіоміоцитів виходять
білки, у тому числі ферменти (міоглобін, креатинкіназа), в) руйнується
саркоплазматичний ретикулум.
“Кальцієвий парадокс” сьогодні пояснюють тим, що в безкальцієвому
розчині відбувається роз‘єднання зовнішнього і внутрішнього шарів
глікокаліксу кардіоміоцитів, у результаті чого значно зростає
проникність сарколеми до іонів кальцію. При наступному внесенні в
середовище іонів Са2+ відбувається їх масивне надходження в клітини,
різко зростає його концентрація в саркоплазмі, що є причиною кальцієвих
механізмів ушкодження.
? У сарколемі кардіоміоцитів є потенціалзалежні повільні Са-канали. Це
білкові молекули, вмонтовані в плазматичну мембрану, здатні пропускати
через себе іони кальцію в тому випадку, коли вони відкриті. Відкриття
Са-каналів відбувається при деполяризації мембрани. Відкриватися здатні
не всі наявні канали, а тільки ті, котрі активовані за рахунок процесів
фосфорилювання. В основі фосфорилювання Са-каналів лежить збільшення
концентрації цАМФ у саркоплазмі м’язових волокон. До факторів, які
викликають утворення цАМФ, відносяться: а) катехоламіни і фармакологічні
середники, які активують ?-адренорецептори, б) інгібітори
фосфодіестерази (метилксантини: теофілін, кофеїн і ін). Вони збільшують
вміст цАМФ або за рахунок активації аденілатциклази (через
?-адренорецептори), або за рахунок пригнічення руйнування цАМФ
(інгібітори фосфодіестерази).
6
V
X
f
j
?
AE
&(fpae$
&
T
A
?
O
j
oeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeiiiaiiii
Oe01/4 @
]„`„A
Oe01/4 @
›B .F~¦-
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
