Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы патологической физиологии

Адаптация к нагрузкам неповрежденного сердца - сердечная недостаточность - Основы патологической физиологии

Оглавление
Основы патологической физиологии
Основы учения о здоровье, предболезни и болезни
Внутренние причинные факторы
Роль условий в происхождении болезни
Патогенез
Общие механизмы патологических процессов
Формирование симптоматики болезни
Методы патологической физиологии
Барьерные механизмы
Гематоэпителиальные барьеры
Гематолимфатический барьер
Гистогематические барьеры
Циркуляторно-органные барьеры
Параиммунитет
Неспецифическая клеточная защита
Специфическая иммунная защита
Метаболизм антигенов
Антитела
Регуляция антителообразования
Реакции антиген-антитело
Иммунодефициты
Специфическая клеточная защита
Типовые клеточные патологические процессы
Типовые нарушения клеточной защиты
Повреждение клетки
Патохимические проявления повреждения клетки
Повреждение цитоплазматической мембраны
Нарушение трансмембранного транспорта
Нарушение рецепторной функции мембран
Функции органелл в поврежденной клетке
Цитозоль поврежденной клетки
Ядро поврежденной клетки, типовые нарушения
Патологические процессы при общих нарушениях обмена веществ
Типовые нарушения механизма компенсации недостаточности тканевого дыхания
Виды гипоксии
Патофизиологическое обоснование методов повышения устойчивости к гипоксии
Патология углеводного обмена
Дефекты энергетического использования углеводов
Нарушение утилизации моносахаридов
Врожденные нарушения утилизации моносахаридов
Мукополисахаридозы
Типы недостаточности инсулина
Патология жирового обмена
Внутриклеточное метаболизирование транспортных форм липопротеидов
Гиперлипопротеидемии
Ожирение
Патология белкового обмена
Белково-энергетическая недостаточность
Частичное голодание
Недостаточность растепления и всасывания белков в кишечнике
Типовые нарушения синтеза сывороточных белков
Диспротеинемии
Типовые нарушения внутриклеточного обмена белков
Пуриновый обмен
Патология обмена витаминов
Патология обмена витамина C
Патология обмена витамина A
Патология обмена коферментной группа витаминов
Патология обмена гормоноподобной группы витаминов
Патология обмена незаменимых микроэлементов
Марганец, медь
Магний
Молибден, селен, хром, фтор
Типовые нарушения водно-электролитного обмена
Нарушения объемного гомеостаза
Нарушения внеклеточного осмотического гомеостаза
Нарушения внутриклеточного осмотического гомеостаза
Местные нарушения объемного и осмотического гомеостаза
Типовые нарушения обмена кальция
Типовые нарушения обмена фосфора
Типовые нарушения кислотно-основного состояния
Дисфункция буферных систем - нарушения кислотно-основного состояния
Неспецифическое острое воспаление
Соединительная ткань в процессе воспаления
Противовоспалительная защита
Медиаторы воспаления
Системные проявления острого воспаления
Динамика местного острого воспаления
Хроническое воспаление
Лихорадка
Типовые нарушения регенерации
Неспецифическая над клеточная регуляция клеточной регенерации
Специфические регуляторы клеточной регенерации
Малигнизации клеток
Химический канцерогенез
Физический канцерогенез
Вирусный канцерогенез
Особенности малигнизированных клеток
Самозащита малигнизированных клеток
Противоопухолевая защита организма
Опухолевая болезнь
Боль
Рецепторы болевой чувствительности
Проводящие пути боли
Антиноцицептивная система
Специфическая рецепция опиоидных пептидов
Механизмы действия опиоидных пептидов в ЦНС
Опосредованное действие опиоидных пептидов
Острая боль
Хроническая боль
Стресс
Острый физиологический стресс
Хронический физиологический стресс
Патологический стресс
Типовые нарушения иммунитета
Атопия
Тестирование гиперчувствительности немедленного типа, иммунная аутоагрессия
Болезни иммунных комплексов
Гиперчувствительность замедленного типа
Трансплантационная иммунопатология
Инфекционный процесс
Радиационное повреждение
Повреждающее действие высоких и низких температур
Температурный анализатор
Эфферентные звенья терморегуляции
Типовые нарушения теплового баланса в организме
Ожоговая болезнь
Система крови
Энзимопатические гемолитические анемии
Органические повреждения клеток эритроидного ряда
Экстракорпускулярные гемолитические анемии
Кровопотеря
Возрастные и функциональные изменения эритропоэза
Белая кровь
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы
Пул агранулоцитов
Пул лимфоидных клеток
Пул тромбоцитов
Лейкозы
Гемостаз
Противосвертывающая система крови
Фибринолитическая система крови
Нарушения гемостаза
Сердечно-сосудистая система
Нарушения автоматизма сердца
Номотопные аритмии
Гетеротопные аритмии
Сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам неповрежденного сердца - сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам поврежденного сердца - сердечная недостаточность
Миокардит
Тампонада сердца
Венечное кровообращение
Механизмы повреждения венечных сосудов
Постинфарктные осложнения
Механизмы повреждения сосудистой системы
Механизмы быстрой регуляции артериального давления
Механизмы долгосрочной регуляции артериального давления
Система микроциркуляции
Комбинированные повреждения артериальных сосудов
Алиментарные факторы в патогенезе артериальной гипертензии
Атеросклероз
Нарушения регуляции обмена липопротеидов - атеросклероз
Патология лимфатической системы
Патология венозной системы
Дыхательная система
Нарушения нервной регуляции внешнего дыхания
Дыхательная недостаточность
Бронхиальная астма
Асфиксический синдром
Рестриктивная недостаточность дыхания
Отек легких
Патология плевры
Пищеварение в ротовой полости
Механизмы повреждений слизистой оболочки полости рта
Слюнные железы
Регуляция секреции слюнных желез
Нарушения деятельности слюнных желез
Жевание
Глотание
Пищеварительный транспортный конвейер
Нейроэндокринная регуляция моторной и секреторной функции желудка
Механизмы нарушения пищеварения в желудке
Гастрит
Механизмы язвообразования в желудке
Оперированный желудок
Пищеварение в кишечнике
Иммунная система тонкой кишки
Моторика тонкой кишки
Механизмы нарушения функций тонкой кишки
Острый перитонит
Пищеварение в толстой кишке
Типовые нарушения функции толстой кишки
Поджелудочная железа
Типовые нарушения внешнесекреторной функции поджелудочной железы
Панкреатит
Печень
Защита гепатоцитов
Типовые нарушения функций гепатоцитов
Гепатит
Печеночная недостаточность
Генетические дефекты функций печени, регенерация
Желтуха
Желчевыводящие пути
Структура и функции почек
Типовые повреждения нефрона
Типовые нарушения функций почек
Почечная недостаточность
Мочевыводящие пути
Костная ткань скелета
Регуляция активности остеогенных клеток
Типовые нарушения опорно-двигательного аппарата
Компенсационная перестройка кости
Искусственная активация репаративного остеогенеза
Остеопатии
Артропатии
Типовые нарушения суставов
Артрит
Скелетные мышцы
Адаптация скелетных мышц к режиму работы
Типовые нарушения скелетных мышц
Нарушения нервно-мышечной передачи возбуждения и нейротрофических влияний
Общая характеристика гормонов
Типовые нарушения функций эндокринных клеток
Гипофиз
Эпифиз
Паращитовидные железы
Корковое вещество надпочечников
Щитовидная железа
Женская репродуктивная система
Гормональная дисфункция у женщин
Мужская репродуктивная система
Типовые нарушения функций яичек и придатков
Дисфункция гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы у мужчин
Типовые нарушения функций предстательной железы
Врожденная дисфункция гормональной регуляции репродуктивной функции у мужчин

В срочной и долговременной адаптации здорового сердца к нагрузкам имеют важное значение три фактора — остаточный объем крови после завершения систолы, ускорение заполнения полостей кровью за счет сохранения оптимального срока пассивной диастолической релаксации и развитие физиологической гипертрофии кардиомиоцитов. Сердце здорового человека чаще использует два первых фактора адаптации.
В норме после завершения систолы в желудочках остаточная кровь составляет около 50 % систолического объема.

Срочная адаптация

Срочная адаптация возникает при кратковременных увеличениях нагрузки на сердце в физиологических пределах. Индуцирует ее кратковременное несоответствие величины сердечного выброса и объема кровотока с энергетическими потребностями сердца при установлении режима работы с большей нагрузкой. Возникающая в этот период умеренная гипоксия ведет к рефлекторной стимуляции симпатико-адреналовой системы. Симпатические нейроны, иннервирующие сердце, усиливают нервно-трофическое влияние на миокард за счет преимущественно ограничения обратного захвата норадреналина терминалями аксонов. При участии симпатической нервной системы любой усиливающий сердечную деятельность сигнал увеличивает сердечный выброс путем более полного опорожнения желудочков. Это связано с увеличением сродства тропонина к Са2+ и возрастанием выброса его из саркоплазматического ретикулума при кальциевом залпе. В то же время происходит прогрессирующее торможение креатинфосфокиназной реакции, связанной с СО2, до уровня, существенно не изменяющего продукцию и содержание АТФ и АДФ в миокарде.
Усиление адренергического влияния на емкостные венозные сосуды повышает их тонус и вызывает мобилизацию крови из венозной системы путем возрастания центрального венозного давления и притока крови к сердцу. В этих условиях увеличение венозного возврата поддерживается также за счет дыхательных движений, которые сопровождаются синхронными с дыханием изменениями внутригрудного давления. Колебания давления непосредственно влияют на величину заполнения кровью полостей сердца в период диастолы и опосредованно через рефлексогенные зоны легких, изменяющих активность вегетативных нервов, регулирующих сердечную деятельность. В итоге указанные выше факторы обеспечивают поддержание сердечного выброса на новом, более высоком уровне, соответствующем энергетическим потребностям сердца на весь срок повышенной нагрузки. В этих условиях метаболизм сердца не нарушается.

Долговременная адаптация

Долговременная адаптация неповрежденного сердца развивается при систематических длительных физических нагрузках и при нагрузках иного постоянного характера (гипертензия). Для долговременной адаптации характерна стационарная активация анаэробного гликолиза из-за снижения эффективности утилизации кислорода вследствие разобщающего эффекта увеличенной концентрации Са2+ в кардиомиоцитах. Несмотря на это, механизмы долговременной адаптации сердца к длительным, периодическим и постоянным нагрузкам различаются.
Систематическая тренировка сердца длительным периодическим увеличением нагрузки обычно вызывает развитие физиологической гипертрофии миокарда с увеличением резервной мощности в результате усиления продукции белков, энзимов, органелл, пропорционального роста капилляров и терминалей аксонов вегетативных нейронов. В гипертрофированных кардиомиоцитах сохраняется близкое к норме соотношение масс ядро/цитоплазма, плотность капилляров и нервных окончаний на поверхности сарколеммы. В основе механизма развития физиологической гипертрофии лежат первоначальная активация анаэробного гликолиза, снижение синтеза и усиление распада специфических белков в кардиомиоцитах в периодах длительных нагрузок на сердце. Накопление метаболитов способствует снятию репрессии синтеза иРНК, что обеспечивает возможность усиления новообразования специфических белков. Одновременно возникает гипертрофия сомы адренергических нейронов в составе вегетативной иннервации сердца и усиливается их функционально-трофическое влияние на клетки миокарда. Это ведет к возрастанию объема коронарного кровотока, усилению продукции энзимов аэробного обмена и увеличению экстракции кислорода из крови. Стимуляция аэробного ресинтеза АТФ снижает интенсивность анаэробного гликолиза и способствует постепенному восстановлению баланса гликогена в кардиомиоцитах. В сарколемме исчезает дефицит мембранных белков, в саркоплазматическом ретикулуме увеличивается активность Са - активируемой АТФазы, в митохондриях восстанавливается активность энзимных систем, участвующих в синтетических процессах, повышается активность креатинфосфокиназы — энзима, обеспечивающего транспорт фосфатных групп от митохондрий к миофибриллам. Однако полной нормализации метаболизма в миокарде не происходит, так как сохраняется повышенный уровень продукции молочной кислоты (до 200 % по сравнению с нормой), что свидетельствует о наличии умеренной гипоксии. При исключении чрезмерных дополнительных нагрузок на сердце на этой стадии нормализуется не только содержание РНК, но и скорость синтеза белков в кардиомиоцитах. Стадия завершается стабильным усилением синтеза белков в клетках миокарда, увеличением сердечного выброса, возрастанием гемодинамического эффекта сердца и гидравлической проводимости сосудов.
При артериальной гипертензии долговременная адаптация характеризуется отсутствием дилатации полостей сердца и обязательным повышением конечно-диастолического давления из-за повышения напряжения стенок желудочков в связи с возрастанием внутрижелудочкового давления крови. Это происходит при сохранении повышенной активности симпатико-адреналовой системы и усиленного адренергического влияния на миокард. В этих условиях возрастает потребление кислорода, утилизация преимущественно неуглеводных источников энергии и эффективность биохимических механизмов сокращения и расслабления. Увеличение диастолической емкости полостей сердца усиливает его сократительную способность при растяжении полостей по механизму, установленному Старлингом. Длительная нагрузка объемом вызывает гипертрофию симпатических нейронов, иннервирующих миокард. В них ускоряются синтез, выделение и обратный захват норадреналина, более эффективно функционируют системы белкового обмена, активируется образование новых рибосом и мРНК. Гипертрофированные симпатические нейроны усиливают нейротрофическое воздействие на кардиомиоциты и индуцируют в них развитие процессов роста массы клеток. Сбалансированное увеличение синтетических процессов в сочетании с образованием сократительных белков вызывает утолщение вставочных дисков, сдвиг саркомеров соседних миофибрилл, увеличивает число митохондрий, содержание миоглобина и миофибрилл. Одновременно возрастает активность ключевых энзимов углеводного обмена — гексокиназы, глюкозо-6- фосфатдегидрогеназы, что повышает способность миокарда к использованию углеводов при умеренном увеличении размеров сердца. Усиление гемодинамического эффекта сердца связано с активацией Na+—К -зависимой АТФазы, ускорением деполяризации сарколеммы, поступления Са2+ в фазу плато ПД и увеличением его продолжительности. Увеличение гидравлической проводимости сосудистой системы связано с умеренным повышением артериального давления крови, возбуждением механорецепторов сосудов и уменьшением рефлекторного нейрогенного тонуса сосудов и величины ОПС. Одновременно увеличиваются объем дыхания и диффузионная способность легких.
Долговременная адаптация к постоянно повышенной нагрузке нарушается при ограничении объема коронарного кровотока, при чрезмерных перегрузках объемом или давлением, при развитии фиброза сердца, нарушениях сердечного ритма и при механических нарушениях — затруднении заполнения кровью полостей сердца, острой недостаточности оттока крови из полостей сердца, снижении объема венозного возврата.

Хроническая перегрузка неповрежденного левого желудочка

Дефицит сердечного выброса, повышенное давление при наполнении камер сердца, увеличение ОПС при хронической перегрузке вызывают дисфункцию левого желудочка. В свою очередь дисфункция служит причиной развития существенных изменений нейрогуморальной регуляции метаболизма, включая миокард. Эти изменения состоят в резком повышении активности симпатико-адреналовой системы, ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, в гиперсекреции натрийуретического гормона эндокринными клетками, преимущественно предсердий. Результатом подобных изменений являются электролитные сдвиги в виде гипокалиемии, гипонатриемии и гипомагниемии. Сочетание нейрогуморальных и электролитных сдвигов нарушает деятельность сердца — появляются тахикардия, гемодинамическая дисфункция, утрачивается нормальная активность предсердий, повышается механическое напряжение волокон не только рабочего миокарда, но и волокон Пуркинье. Повышение диастолического внутрижелудочкового давления крови ведет к уменьшению объема кровотока в субэндокардиальных коронарных сосудах и снижению сердечного выброса. При сохранении хронической перегрузки прогрессирует увеличение степени ишемии миокарда, а повышение напряжения стенок сердца требует большего снабжения кислородом.
В динамике хронической перегрузки обычно отмечаются две фазы. Вначале гиперактивность симпатико-адреналовой системы способствует поддержанию кровоснабжения сердца, близкого к норме. Однако длительная гиперактивность адренергических нейронов осложняется истощением резерва норадреналина и синтеза нейромедиатора в симпатической нервной системе. Уменьшается содержание адреналина и норадреналина в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников, аортальных параганглиях. В адренергических синапсах высвобождается недостаточное количество квантов нейромедиатора; угнетение обратного захвата его не компенсирует запаса в терминалах аксонов. Это ведет к резкому снижению адренергических влияний на сердце, содержание норадреналина в миокарде уменьшается на 75 % и более от должного; кардиомиоциты утрачивают способность к усилению продукции рецепторов на поверхности сарколеммы. Дефицит нейромедиатора и недостаточная плотность адренорецепторов в кардиомиоцитах ослабляют синтез белков, слабо активируют системы синтеза вторичных посредников — аденилатциклазную реакцию и др. В миокарде значительно снижается содержание макроэргов, угнетается функция ионных насосов, что ведет к альтерации и набуханию кардиомиоцитов и создает дополнительное напряжение миокарда. В кардиомиоцитах снижается активность Са2+-зависимой АТФазы саркоплазматического ретикулума до 50 % от должной. Это нарушает деятельность кальций поглощающей системы саркоплазматического ретикулума, увеличивает концентрацию ионов кальция, и она становится выше уровня, необходимого для обеспечения максимальной силы сокращений миокарда. Прогрессирующее накопление в саркоплазме ионов водорода ведет к повышению неспецифической проницаемости наружной мембраны митохондрий для белковых молекул, ионов Н+, К+, Сl и различных коферментов. В связи с этим митохондрии начинают выполнять функцию «буферного депо» с чрезмерным заполнением их различными ионами, особенно Са2+. Ионная перегрузка изменяет структуру и метаболические функции митохондрий — угнетается активность реакций цикла Кребса, возникает недостаточность синтеза АТФ. Дефицит макроэргов ингибирует утилизацию жирных кислот в кардиомиоцитах. Глюкоза становится главным источником энергии для продукции макроэргов путем анаэробного гликолиза, ведущим к накоплению Н+ в саркоплазме.
Высокая концентрация внутриклеточного Са2+ активирует протеазы, под воздействием которых ксантиндегидрогеназа превращается в ксантиноксидазу. Ксантиноксидаза окисляет гипоксантин в ксантин с образованием супероксидных радикалов, нарушающих работу ионных насосов и повреждающих липиды мембран. Возникающее в этих случаях повреждение миокарда вызывает его дезадаптацию к перегрузке и развитие левожелудочковой сердечной недостаточности с повышением давления крови в малом круге кровообращения и наклонностью к развитию отека легких.

Хроническая перегрузка неповрежденного правого желудочка

Хроническая перегрузка правого желудочка возникает при развитии обструктивной эмфиземы, фиброза легких, хронических или подострых заболеваниях легких — кистозной болезни и др. Перегрузка правого желудочка появляется при эмболических и особенно постэмболических повреждениях сосудов легких. Во всех вариантах ограничения объема кровотока через легочные артерии развивается артериальная гипоксия, вначале компенсируемая возрастанием сердечного выброса и легочной гипертензией. Необходимая для жизни величина сердечного выброса достигается путем гипертрофии правого желудочка. Гипертрофированный миокард, обладая повышенной ригидностью, поддерживает более высокий уровень конечно-диастолического давления, чем затрудняет коронарное кровообращение. Вначале влияние этого фактора нивелируется одновременно с перераспределением коронарного кровотока от левого желудочка к правому за счет раскрытия существующих и образования дополнительных анастомозов между ветвями венечных сосудов сердца. Увеличение в этом случае объема бронхиального кровотока индуцирует шунтирование крови, которое увеличивает наполнение сосудов левого предсердия, а также желудочка с повышением его выброса. Гашение энергетического дефицита при повышенной нагрузке на миокард правого желудочка достигается расширением конуса легочной артерии. Временная разгрузка и декомпрессия правого желудочка может возникать в результате появления относительной недостаточности трехстворчатого клапана. Несмотря на повышение давления крови в легочной артерии, реализация таких компенсаторных процессов обеспечивает поддержку сердечного выброса и артериального давления на уровне, близком к норме.
Срыв механизмов компенсации происходит при чрезмерном повышении давления крови в магистральных сосудах малого круга кровообращения — у человека до 130 мм рт.ст. и более, что ведет к развитию правожелудочковой сердечной недостаточности. Дефицит выброса правого желудочка характеризуется уменьшением притока крови в малый круг кровообращения, что снижает величину преднагрузки левого желудочка и ведет к недостаточности его ударного объема. В этих условиях индуцируется развитие гипертрофии миокарда с нарушением взаимоотношения гипертрофированных кардиомиоцитов друг с другом, изменением геометрии желудочков, особенно при их дилатации и истончении стенок. При гипертрофии миокарда начинает сильно страдать венечное кровообращение — снижается объем кровотока, нарушается трофическое обеспечение кардиомиоцитов, уменьшается сократимость миокарда обоих желудочков. При возникновении чрезмерного дефицита выброса желудочков нарушается центральная гемодинамика вплоть до уровня, не совместимого с жизнью.
Острая недостаточность правого желудочка возникает при внезапной полной или почти полной закупорке легочной артерии и ее бифуркации крупным эмболом. Блокада поступления крови в малый круг кровообращения резко снижает заполнение левого предсердия и желудочка, что служит причиной развития шокоподобного синдрома, чаще всего с летальным исходом.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »