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

Адаптация к нагрузкам поврежденного 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

Повреждение клапанов (недостаточность или стеноз), прямая (миокардит) или опосредованная (тампонада) недостаточность сократительной функции кардиомиоцитов существенно отражаются на насосной способности сердца и его адаптации к нагрузкам. При нагрузках на поврежденное сердце, как и на неповрежденное, в механизмах адаптации используются закономерности, установленные Старлингом, активация симпатико-адреналовой системы и индукция гипертрофии миокарда. Соотношение этих факторов в процессах адаптации обычно определяется видом и распространенностью повреждения сердца.

Пороки сердца

При пороках сердца величина нагрузки, определяющая мощность катионных насосов, прямо не влияет на их функцию. Это обеспечивает достаточно высокий уровень адаптации к нагрузкам сердца с пороками клапанного аппарата. При недостаточности клапанов адаптация сердца к нагрузкам происходит в изотоническом варианте, при стенозе — в изометрическом. Функциональная перестройка в обоих вариантах не одинакова (табл. 56).

Таблица 56. Варианты адаптации сердца к нагрузкам при пороках клапанов


Показатель

Недостаточность клапанов

Стенозы клапанов, гипертензия

Изотонический
вариант

Изометрический
вариант

Ударный объем

Увеличен

Норма

Амплитуда сокращений миокарда

Увеличение

Не увеличена

Внутрижелудочковое давление крови

Не повышено

Повышено

Период изометрического сокращения

Уменьшен

Увеличен

Длительность диастолы

Увеличена
незначительно

Увеличена
значительно

Вагусная брадикардия

Не типична

Выявляется
часто

Энергетические затраты

Повышаются
мало

Повышаются
сильно

Заполнение камер сердца

Повышено

Нормальное

Примечание. Истинный ударный объем — ударный объем + объем крови, возвращающийся в камеры сердца в период диастолы.

При изотоническом и изометрическом вариантах адаптации сердца к нагрузкам пусковым фактором является сердечная недостаточность, при которой сохраняется величина реальной нагрузки. При недостаточности клапанов при нагрузке увеличение сердечного выброса сочетается с дилатацией желудочка и сохранением нормального уровня конечнодиастолического давления. Увеличение возврата крови в диастолу при неполном закрытии клапанов ведет к возрастанию диастолического объема, изменению архитектоники полостей сердца, увеличению длины саркомеров и утолщению вставочных дисков. В измененных кардиомиоцитах уменьшается объем митохондрий при увеличении их числа. Это способствует усилению синтеза макроэргов, повышению сократимости кардиомиоцитов и в итоге — увеличению сердечного выброса. Однако поврежденное сердце утрачивает способность полноценно изменять объем циркулирующей крови в соответствии с изменениями ее притока и повышением центрального венозного давления. Оно слабо увеличивает объем циркуляции за счет более полного опорожнения полостей в период систолы. Поэтому используется более примитивный и невыгодный по энергетическим затратам механизм адаптации — учащение сердцебиений. Частота сердечных сокращений оказывает значительное влияние на величину сердечного выброса. При умеренной тахикардии, вызванной симпатикотонией, активируется процесс высвобождения Са2+ из саркоплазматического ретикулума, укорачивается активная фаза релаксации и увеличивается срок пассивной фазы диастолического расслабления. В больном сердце дефицит наполнения желудочков может возникать при частоте до 100 уд/мин, он прогрессивно возрастает по мере учащения сокращений сердца, поскольку сопровождается увеличением объема желудочков в диастолу и снижением величины сердечного выброса. Патологическое расширение полостей сердца при изотоническом типе компенсации еще более возрастает при кардиомиопатиях, связанных с гиперлипемией, хронической ишемией и др. При гиперлипемии нарушается молекулярная организация липидного слоя мембран вследствие детергентного действия жирных кислот, производных коэнзима А, эндогенных фосфолипаз и лизофосфатидов. Это нарушает гидрофобность внутреннего компонента бислоя, ослабляет барьерную функцию мембран, изменяет электрогенез, структуру рецепторов и функцию ионных каналов. Уменьшение плотности β-адренорецепторов на сарколемме способствует снижению уровня активации аденилатциклазной системы и удлинению саркомеров. Избыточное пассивное наполнение полостей сердца кровью и чрезмерное повышение преднагрузки ведет к перерастяжению саркомеров, их длина увеличивается и, когда она достигает 3,65 мкм (вместо 2,2 мкм), перекрытие актиновых и миозиновых нитей становится минимальным. Это резко угнетает сократимость кардиомиоцитов и ведет к недостаточности насосной функции сердца. При ослаблении сократимости кардиомиоцитов дилатация обоих желудочков еще более возрастает одновременно с увеличением эндосистолического и эндодиастолического объемов. Это ведет к развитию ремоделирования — изменению объема и формы полостей сердца. При ремоделировании полости левого желудочка придается шарообразная форма с увеличением клеточной и интерстициальной массы его стенок.
Изометрический тип компенсации с увеличением диастолического расслабления свойственен стенозу клапанного аппарата сердца и гипертензии. При стенозе увеличивается продолжительность изометрической фазы сокращения, усиливаются синтез и утилизация макроэргов, возрастает объем коронарного кровотока. На стадии относительной недостаточности содержания макроэргов в миокарде усиление симпатических влияний вызывает растормаживание синтеза РНК, что ведет к увеличению синтеза белка энзимов, клеточных органелл и к развитию гипертрофии кардиомиоцитов с удлинением саркомеров и усилением сократимости. Увеличение диастолического наполнения камер сердца сохраняет близкий к норме ударный объем. Сердце продолжает работать в режиме повышенной нагрузки в связи с длительным повышением нейрогенного и базального тонуса резистивных сосудов, возрастанием ОПС и давления крови в аорте. Длительная нагрузка постепенно ведет к истощению компенсаторного резерва сердца и развитию в нем дистрофического процесса. В митохондриях кардиомиоцитов необратимо повреждаются системы дыхания и окислительного фосфорилирования, создается некомпенсируемый внутриклеточный избыток Са2+, нарушающий активность большинства энзимов и контроль межклеточных взаимодействий. В этих условиях угнетается механизм удаления Са2+ при участии Ка+/Са2+-обменника; по мере развития внутриклеточного ацидоза снижается величина МП. В связи с ослаблением антиоксидантной защиты в саркоплазме увеличивается содержание кислорода и активируется аутоокисление внутриклеточных субстратов, а повышение содержания арахидоновой кислоты оказывает кардиотоксическое действие. Индукция развития патологической гипертрофии сердца характеризуется увеличением размера кардиомиоцитов и изменением содержания в них органелл, особенно митохондрий. При дистрофии кардиомиоцитов угнетается образование факторов роста, что препятствует новообразованию дополнительных сосудов, капилляров и нормализации кровоснабжения. На дистрофичных кардиомиоцитах уменьшаются отношения площадь сарколеммы/число капилляров, площадь сарколеммы/число нервных терминалей. В саркоплазме снижается мощность систем энергообеспечения, увеличивается путь диффузии Са2+ в цитоплазме, в сарколемме снижается мощность ионных насосов. Угнетение активности миозиновой Mg2+-ATФзы вызывает снижение переноса энергии в миофибриллярный аппарат, где повреждению сократительного механизма предшествуют структурные изменения вставочных дисков. В более поздний период в альтерированных клетках при разрушении органелл выделяются протеазы, расщепляющие вставочные диски, что завершается развитием необратимых повреждений кардиомиоцитов и их некрозом.
По мере прогрессирования патологической гипертрофии миокарда его способность отвечать усилением сокращений и увеличением сердечного выброса значительно снижается — сердце начинает реагировать на нагрузку возрастанием сердечного выброса в 1,5—2 раза максимально, вместо 5 раз и более в норме. В ограничении сердечного выброса важную роль играет ремоделирование, в результате которого, как было указано ранее, камера левого желудочка приобретает форму шара, а стенки его обогащаются элементами соединительной ткани. В итоге ремоделирование сопровождается уменьшением объема сердечного выброса и повышением конечно-систолического объема.

Формирование патологической гипертрофии сердца сочетается с расстройством регуляции сосудистого тонуса, что ведет к длительным нарушениям контроля АД — появляются циркадные ритмы в колебаниях величины АД, спазмы сосудов почек, периодические подъемы и спады ОПС в сочетании с изменениями ЧСС или без них. Эти нарушения наиболее выражены на стадии становления стабильной сердечной недостаточности, когда при патологической гипертрофии миокарда в кардиомиоцитах снижается активность энзима дифосфоэстеразы и содержание цАМФ даже при повышенной концентрации катехоламинов в плазме крови. При снижении кровяного давления в аорте почки включаются в процессы компенсации сердечной недостаточности, так как уменьшение объема кровотока в них ведет к ишемии и стимуляции клеток юкстагломерулярного комплекса (ЮГА).

Схема 60. Развитие гипертрофии кардиомиоцитов и фиброза при ишемии миокарда

Развитие гипертрофии кардиомиоцитов и фиброза при ишемии миокарда

Активируется ренин-ангиотензин- альдостероновая система, повышается тонус сосудов большого круга кровообращения. При компенсации ОЦК повышается АД и объем кровотока в почках и других органах, но в связи с возрастанием постнагрузки в этот период потенцируется декомпенсация сократительной способности миокарда. Это вновь ведет к снижению давления крови в аорте и крупных артериях, особенно в грудной полости, и ослабляет активность барорецепторов, в результате чего стимулируется продукция альдостерона и ангиотензина II. Ретенция воды и ионов натрия вновь вызывает увеличение ОЦК, которое в свою очередь контролируется продукцией натрийуретического гормона путем угнетения базальной секреции ренина. В надпочечниках он десенсибилизирует клетки клубочковой зоны коркового вещества к действию ангиотензина II и снижает базальную секрецию альдостерона. В компенсации дефицита сердечного выброса натрийуретический гормон, простагландины и кинины выполняют функцию местных вазодилататоров на фоне общей вазоконстрикции.
Гемический механизм компенсации недостаточности насосной функции сердца представлен усилением продукции эритропоэтина, стимулирующего эритропоэз, образование эритроцитов с повышенным содержанием 2,3-дифосфоглицерина и смещением кривой диссоциации гемоглобина в сторону облегчения отдачи кислорода клеткам.
Почечный и гемический механизмы лишь частично компенсируют сердечную недостаточность и не предотвращают развитие ишемии миокарда в течение всех периодов патологической гипертрофии миокардиоцитов. В динамике ее формирования обычно закладываются механизмы индукции фиброза (схема 60).
Денервация сердца у донора производится при подготовке его к трансплантации реципиенту. В пересаженном сердце в результате перерезки парасимпатических нервных веточек блуждающего нерва, иннервирующих сердце, происходит полная дегенерация преганглионарных нейронов. Постганглионарные интрамуральные парасимпатические нейроны в сердце сохраняются длительное время. Периферические отрезки аксонов симпатических нейронов и их терминали полностью дегенерируют. После дегенерации симпатических терминалей на сарколемме увеличивается плотность адренорецепторов, что вызывает сенсибилизацию кардиомиоцитов к катехоламинам. Однако это не компенсирует выключения нервно-трофического влияния симпатических нервов и не предотвращает развитие дистрофических процессов и нарушений регуляции биосинтеза ключевых ферментов ряда систем обмена веществ в кардиомиоцитах.

Таблица 57. Формы миокардита у человека

 

Клинико-

 

Форма заболевания

 

лабораторные
данные

скоротечная

острая

хроническая
активная

хроническая
персистирующая

Ведущие проявления в начале заболевания

Кардиогенный шок, тяжелая дисфункция левого желудочка

Перегрузочная сердечная недостаточность, дисфункция левого желудочка

Перегрузочная сердечная недостаточность, дисфункция левого желудочка

Отсутствие перегрузочной сердечной недостаточности, нормальная функция левого желудочка

Патогистология биоптатов эндомиокарда в начале заболевания

Множественные очаги острого воспаления, некроз кардиомиоцитов

Активный пограничный миокардит

Активный пограничный миокардит

Активный пограничный миокардит

Исход заболевания

Полное выздоровление или гибель в течение месяца

Неполное выздоровление, дилататорная кардиомиопатия

Дилататорная кардиомиопатия

Сохранение сердечной недостаточности, нормальная функция левого желудочка

Патогистология биоптатов при исходе заболевания

Полное восстановление структур миокарда при выздоровлении

Частичное или полное восстановление структуры миокарда

Частичное восстановление структуры миокарда, сохранение очагов воспаления, наличие гигантских клеток, фиброз

Наличие очагов воспаления или их исчезновение

Денервированное сердце при нагрузке способно работать только в соответствии с законом Франка—Старлинга, т.е. увеличивать силу сокращений при растяжении полостей сердца. При этом возрастает сердечный выброс и сохраняется контроль объема коронарного кровотока — метаболическая дилатация и реактивная гиперемия сосудов. При длительных нагрузках механизмы адаптации подавляются и развивается сердечная недостаточность.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »