Механизм компенсации кровообращения. Сердечная недостаточность, вызванная перегрузкой. Механизмы компенсации

Регуляция мозгового кровообращения осуществляется сложной системой, включающей интра- и экстрацеребральные механизмы. Эта система способна к саморегуляции (т.е. может поддерживать кровоснабжение головного мозга в соответствии с его функциональной и метаболической потребностью и тем самым сохранять постоянство внутренней среды), что осуществляется путем изменения просвета мозговых артерий. Эти гомеостатические механизмы, развившиеся в процессе эволюции, весьма совершенны и надежны. Среди них выделяют следующие основные механизмы саморегуляции.

Нервный механизм передает информацию о состоянии объекта регулирования посредством специализированных рецепторов, расположенных в стенках сосудов и в тканях. К ним, в частности, относятся механорецепторы, локализующиеся в кровеносной системе, сообщающие об изменениях внутрисосудистого давления (баро- и прессорецепторы), в том числе прессорецепторы каротидного синуса, при их раздражении расширяются мозговые сосуды; механорецепторы вен и мозговых оболочек, которые сигнализируют о степени их растяжения при увеличении кровенаполнения или объема мозга; хеморецепторы каротидного синуса (при их раздражении суживаются мозговые сосуды) и самой ткани мозга, откуда идет информация о содержании кислорода, углекислоты, о колебаниях рН и о других химических сдвигах в среде при накоплении продуктов метаболизма или биологически активных веществ, а также рецепторы вестибулярного аппарата, аортальной рефлексогенной зоны, рефлексогенные зоны сердца и коронарных сосудов, ряд проприорецепторов. Особенно велика роль синокаротидной зоны. Она оказывает влияние на мозговое кровообращение не только опосредовано (через общее АД), как это представлялось ранее, но и непосредственно. Денервация и новокаинизация этой зоны в эксперименте, устраняя сосудосуживающие влияния, ведет к расширению мозговых сосудов, к усилению кровоснабжения головного мозга, к повышению в нем напряжения кислорода.

Гуморальный механизм заключается в прямом воздействии на стенки сосудов-эффекторов гуморальных факторов (кислорода, углекислоты, кислых продуктов метаболизма, ионов К и др.) путем диффузии физиологически активных веществ в стенку сосудов. Так, мозговое кровообращение усиливается при уменьшении содержания кислорода и (или) увеличении содержания углекислого газа в крови и, наоборот, ослабляется, когда содержание газов в крови меняется в противоположном направлении. При этом происходит рефлекторная дилятация или констрикция сосудов в результате раздражения хеморецепторов соответствующих артерий мозга при изменении содержания в крови кислорода и углекислоты. Возможен и механизм аксонрефлекса.

Миогенный механизм реализуется на уровне сосудов-эффекторов. При их растяжении тонус гладких мышц возрастает, а при сокращении наоборот снижается. Миогенные реакции могут способствовать изменениям сосудистого тонуса в определенном направлении.

Разные механизмы регуляции действуют не изолировано, а в различных сочетаниях друг с другом. Система регулирования поддерживает постоянный кровоток в мозге на достаточном уровне и быстро изменяет его при воздействии различных «возмущающих» факторов.

Таким образом, понятие «сосудистые механизмы» включает структурные и функциональные особенности соответствующих артерий или их сегментов (локализацию в микроциркуляторной системе, калибр, строение стенок, реакции на различные воздействия), а также их функциональное поведение – специфическое участие в тех либо иных видах регуляции периферического кровообращения и микроциркуляции.

Выяснение структурно-функциональной организации сосудистой системы головного мозга позволило сформулировать концепцию о внутренних (автономных) механизмах регуляции мозгового кровообращения при различных возмущающих воздействиях. Согласно этой концепции, в частности, были выделены: «замыкательный механизм» магистральных артерий, механизм пиальных артерий, механизм регуляции оттока крови из венозных синусов мозга, механизм внутримозговых артерий. Суть их функционирования заключается в следующем.

«Замыкательный» механизм магистральных артерий поддерживает в мозге постоянство кровотока при изменениях уровня общего артериального давления. Это осуществляется путем активных изменений просвета мозговых сосудов – их сужения, увеличивающего сопротивление кровотоку при повышении общего АД и, наоборот, расширения, снижающего цереброваскулярное сопротивление при падении общего АД. Как констрикторные, так и дилятаторные реакции возникают рефлекторно с экстракраниальных прессорецепторов, либо с рецепторов самого мозга. Основными эффекторами в таких случаях являются внутренние сонные и позвоночные артерии. Благодаря активным изменениям тонуса магистральных артерий гасятся дыхательные колебания общего артериального давления, а также волны Траубе – Геринга, и тогда кровоток в сосудах мозга остается равномерным. Если же изменения общего АД очень значительны или механизм магистральных артерий несовершенен, вследствие чего нарушается адекватное кровоснабжение головного мозга, то наступает второй этап саморегуляции – включается механизм пиальных артерий, реагирующий аналогично механизму магистральных артерий. Весь этот процесс многозвеньевой. Основную роль в нем играет нейрогенный механизм, однако определенное значение имеют и особенности функционирования гладкомышечной оболочки артерии (миогенный механизм), а также чувствительность последней к различным биологически активным веществам (гуморальный механизм).

При венозном застое, обусловленном окклюзией крупных шейных вен, избыточное кровенаполнение сосудов головного мозга устраняется путем ослабления притока крови в его сосудистую систему вследствие констрикции всей системы магистральных артерий. В таких случаях регуляция происходит также рефлекторно. Рефлексы посылаются с механорецепторов венозной системы, мелких артерий и оболочек мозга (вено-вазальный рефлекс).

Система внутримозговых артерий представляет собой рефлексогенную зону, которая в условиях патологии дублирует роль синокаротидной рефлексогенной зоны.

Таким образом, согласно разработанной концепции, существуют механизмы, ограничивающие влияние общего АД на мозговой кровоток, корреляция между которыми во многом зависит от вмешательства саморегулирующихся механизмов, поддерживающих постоянство сопротивления мозговых сосудов (табл. 1). Однако саморегуляция возможна лишь в определенных пределах, ограниченных критическими величинами факторов, являющихся ее пусковыми механизмами (уровень системного АД, напряжения кислорода, углекислоты, а также рH вещества мозга и др.). В клинических условиях важно определить роль исходного уровня АД, его диапазона, в рамках которого мозговой кровоток сохраняет стабильность. Отношение диапазона этих изменений к исходному уровню давления (показатель саморегуляции мозгового кровотока) в известной мере определяет потенциальные возможности саморегуляции (высокий или низкий уровень саморгеуляции).

Нарушения саморегуляции мозгового кровообращения возникают в следующих случаях.

1. При резком снижении общего АД, когда градиент давления в кровеносной системе мозга уменьшается настолько, что не может обеспечить достаточный кровоток в мозге (при уровне систолического давления ниже 80 мм рт. ст.). Минимальный критический уровень системного АД равен 60 мм рт. ст. (при исходном – 120 мм рт. ст.). При его падении мозговой кровоток пассивно следует за изменением общего АД.

2. При остром значительном подъеме системного давления (выше 180 мм рт. ст.), когда нарушается миогенная регуляция, так как мышечный аппарат артерий мозга утрачивает способность противостоять повышению внутрисосудистого давления, в результате чего расширяются артерии, усиливается мозговой кровоток, что чревато «мобилизацией» тромбов и эмболией. Впоследствии изменяются стенки сосудов, а это ведет к отеку мозга и резкому ослаблению мозгового кровотока, несмотря на то, что системное давление продолжает оставаться на высоком уровне.

3. При недостаточном метаболическом контроле мозгового кровотока. Так, иногда после восстановления кровотока в ишемизированном участке мозга концентрация углекислоты снижается, но рН сохраняется на низком уровне вследствие метаболического ацидоза. В результате сосуды остаются расширенными, а мозговой кровоток – высоким; кислород утилизируется не в полной мере и оттекающая венозная кровь имеет красный цвет (синдром избыточной перфузии).

4. При значительном снижении интенсивности насыщения крови кислородом или увеличении напряжения углекислоты в мозге. При этом активность мозгового кровотока также меняется вслед за изменением системного АД.

При срывах механизмов саморегуляции артерии мозга утрачивают способность к сужению в ответ на повышение внутрисосудистого давления, пассивно расширяются, вследствие чего избыточное количество крови под высоким давлением направляется в мелкие артерии, капилляры, вены. В результате повышается проницаемость стенок сосудов, начинается выход белков, развивается гипоксия, возникает отек мозга.

Таким образом, нарушения мозгового кровообращения компенсируются до определенных пределов за счет местных регуляторных механизмов. Впоследствии в процесс вовлекается и общая гемодинамика. Однако даже при терминальных состояниях в течение нескольких минут за счет автономности мозгового кровообращения в мозге поддерживается кровоток, а напряжение кислорода падает медленнее, чем в других органах, так как нервные клетки способны поглощать кислород при таком низком парциальном давлении его в крови, при котором другие органы и ткани поглощать его не могут. По мере развития и углубления процесса все более нарушаются взаимоотношения между мозговым кровотоком и системной циркуляцией, иссякает резерв ауторегулирующих механизмов, и кровоток в мозге все больше начинает зависеть от уровня общего АД.

Таким образом, компенсация нарушений мозгового кровообращения осуществляется при помощи тех же, функционирующих в нормальных условиях, регуляторных механизмов, но более напряженных.

Для механизмов компенсации характерна двойственность: компенсация одних нарушений вызывает другие циркуляторные расстройства, например, при восстановлении кровотока в ткани, испытавшей дефицит кровоснабжения, в ней может развиться постишемическая гиперемия в виде избыточной перфузии, способствующей развитию постишемического отека мозга.

Конечной функциональной задачей системы мозгового кровообращения являются адекватное метаболическое обеспечение деятельности клеточных элементов мозга и своевременное удаление продуктов их обмена, т.е. процессы, протекающие в пространстве микрососуд – клетка. Все реакции мозговых сосудов подчинены этим главным задачам. Микроциркуляция в головном мозге имеет важную особенность: в соответствии со спецификой его функционирования активность отдельных областей ткани меняется почти независимо от других областей ее, поэтому микроциркуляция также меняется мозаично – в зависимости от характера функционирования мозга в тот или иной момент. Благодаря ауторегуляции перфузионное давление микроциркуляторных систем любых частей мозга менее зависит от центрального кровообращения в других органах. В мозге микроциркуляция усиливается при повышении уровня метаболизма и, наоборот. Те же механизмы функционируют и в условиях патологии, когда имеет место неадекватность кровоснабжения ткани. При физиологических и патологических условиях интенсивность кровотока в микроциркуляторной системе зависит от величины просвета сосудов и от реологических свойств крови. Однако регулирование микроциркуляции осуществляется в основном путем активных изменений ширины сосудов, в то же время при патологии важную роль играют также изменения текучести крови в микрососудах.

Сердечная недостаточность кровообращения развивается в результате ослабления сократительной функции миокарда. Причинами его являются:

• 1) переутомление миокарда, вызванное рабочей перегрузкой сердца (при пороках сердца, повышении периферического сопротивления сосудов - гипертонии большого и малого круга кровообращения, тиреотоксикозе, эмфиземе легких, физическом перенапряжении);
• 2) непосредственное поражение миокарда (инфекции, бактериальные и небактериальные интоксикации, недостаток субстратов метаболизма, энергетических ресурсов и пр.).
• 3) нарушения коронарного кровообращения;
• 4) расстройства функции перикарда.

Компенсаторные механизмы при сердечной недостаточности

При любой форме поражения сердца с момента его возникновения в организме развиваются компенсаторные реакции, направленные на предупреждение развития общей недостаточности кровообращения. Наряду с общими «внесердечными» механизмами компенсации при недостаточности сердца включаются компенсаторные реакции, осуществляющиеся в самом сердце. К ним относятся:

• а) расширение полостей сердца с увеличением их объема (тоногенная дилятация) и увеличение ударного объема сердца;
• б) учащение сердечных сокращений (тахикардия);
• в) миогенная дилятация полостей сердца и гипертрофия миокарда.

Два первых фактора компенсации включаются сразу же, как только возникает повреждение; гипертрофия сердечной мышцы развивается постепенно. Однако сам процесс компенсации, вызывающий значительное и постоянное напряжение работы сердца, уменьшает функциональные возможности сердечно-сосудистой системы. Резервные возможности сердца снижаются (рис. 84). Прогрессирующее падение резервов сердца в сочетании с нарушением обмена веществ в миокарде и приводит к состоянию недостаточности кровообращения.

Тоногенное расширение полостей поврежденного сердца и увеличение ударного (систолического) объема является результатом:

• а) возврата крови в полости сердца через неполностью замкнутые клапаны или врожденные дефекты в перегородке сердца;
• б) неполного опорожнения полостей сердца при стенозах отверстий.

Диастолическое переполнение полостей сердца и соответствующее увеличение растяжения волокон миокарда по закону Франка - Стерлинга обычно вызывает усиление сердечных сокращений и обеспечивает компенсацию недостаточности кровообращения. Однако продолжающееся диастолическое перерастяжение сердца приводит к нарушению коронарного кровотока и ухудшению питания миокарда, к уменьшению образования энергии и ослаблению сократимости актомиозина - возникает миогенное расширение полостей сердца, когда по мере диастолического растяжения адиокарда нарастает потребление кислорода, а сокращение мышечных волокон и механическая работа сердца уменьшаются (рис. 85).

Учащение сердечных сокращений в поврежденном сердце возникает рефлекторно в ответ на повышение давления в полых венах. При этом уменьшается ударный объем сердца, но минутный объем может поддерживаться на уровне, близком к норме. Однако энергетический обмен миокарда при тахикардии нарушается таким образом, что увеличивается время перехода химической энергии АТФ в тепло и, следовательно, уменьшается количество образующейся механической энергии, уменьшается полезная работа сердца.

Теплообразование в миокарде происходит в изометрической фазе систолы желудочков (продолжительность около 0,05 секунды).При нормальном ритме сердца суммарное время теплообразования составляет около 3,5 секунды за 1 минуту (0,05 X 70); при тахикардии оно нарастает (0,05 х 100 = 5 секунд). При тахикардии уменьшается и продолжительность общей диастолы сердца и вместе с тем - время восстановления энергетических ресурсов сердца (переход АДФ в АТФ). Таким образом, тахикардия хотя и способствует некоторое время поддержке необходимой величины минутного объема, но механизм этот не рентабелен для организма, поскольку при этом падает и полезная работа сердца, и его механическая эффективность, или коэффициент полезного действия.

Увеличение полезной работы сердца является одним из важных физиологических механизмов компенсации. В поврежденном сердце в фазе компенсации механическая работа увеличивается, при декомпенсации - падает:

где W - полезная работа сердца; Q - систолический объем сердца в миллилитрах (60); Н - давление в аорте или в легочной артерии в метрах водяного столба (2 м и 0,3 м соответственно); m - масса выброшенной крови в миллилитрах (60 мл); υ - скорость тока крови в аорте в метрах в секунду (0,5 м/сек); g - ускорение силы тяжести (9,8 м/сек 2).

В целом работа сердца взрослого человека около 8-9 кгм в минуту.

На первых этапах повреждения сердца выполняемая им работа возрастает. Например, при недостаточности аортальных клапанов, когда полулунные клапаны смыкаются неполностью, во время диастолы кровь частично переходит из аорты в левый желудочек (допустим, 20 мл) и наполнение его кровью увеличивается (20 мл + 60 мл = 80 мл). Работа левого желудочка будет около 10 кгм за 1 минуту. При гипертонии работа сердца увеличивается преимущественно за счет повышения давления в аорте.

Увеличение работы сердца, его гиперфункция постепенно приводят к гипертрофии сердечной мышцы.

Гипертрофия миокарда характеризуется увеличением массы сердечной мышцы, главным образом за счет объема мышечных элементов. Различают физиологическую (или рабочую) и патологическую гипертрофию .

При физиологической гипертрофии масса сердца увеличивается пропорционально развитию скелетной мускулатуры. Она возникает как приспособительная реакция на повышенную потребность организма в кислороде и наблюдается у лиц, занимающихся физическим трудом, спортом, у артистов балета, иногда у беременных. Механическая эффективность (или в старой терминологии КПД - коэффициент полезного действия) сердечной мышцы при физиологической гипертрофии повышается:

Механическая работа сердца за 1 минуту равна примерно 9 кгм. 1 мл кислорода эквивалентен 2,06 кгм работы. Следовательно, кислородный эквивалент работы сердца за минуту составит 4,3 мл.

Общее потребление кислорода сердцем за 1 минуту составляет, по последним данным (Маршалл и Шеферд, 1972), примерно 30 мл. Отсюда

Патологическая гипертрофия характеризуется увеличением массы сердца вне зависимости от развития скелетной мускулатуры. Гипертрофированное сердце может в 2-3 раза превышать размеры и вес нормального сердца. Гипертрофии подвергается тот отдел сердца, деятельность которого усилена. Патологическая гипертрофия, как и физиологическая, сопровождается увеличением массы энергообразующих и сократительных структур миокарда, поэтому гипертрофированное сердце обладает большей мощностью и легче справляется с дополнительной рабочей нагрузкой. Однако гипертрофия носит приспособительный характер до определенного момента, так как такое сердце по сравнению с нормальным имеет более ограниченные возможности приспособления. Резервы гипертрофированного сердца снижены, и по Своим динамическим свойствам оно является менее полноценным, чем нормальное по ряду причин:

• 1. Процесс гипертрофии не распространяется на коронарные сосуды, которые должны обеспечить питанием возросшую массу сердечной мышцы. При гипертрофии число капилляров на единицу поверхности миокарда уменьшается (рис. 86). Поэтому кровоснабжение и питание гипертрофированной сердечной мышцы поставлено в худшие условия, чем в нормальном сердце.
• 2. Вследствие увеличения объема гипертрофированных мышечных волокон уменьшается удельная поверхность клеток и в связи с этим ухудшаются условия поступления в клетки питательных веществ и выделения в окружающую среду продуктов обмена (рис. 87).
• 3. Нервный аппарат сердца и его проводящая система не подвергаются гипертрофии. В результате такого неравномерного развития морфологических структур гипертрофированного сердца ухудшаются условия нервной регуляции сердечной мышцы.

В конечном итоге гипертрофия утрачивает свое приспособительное значение и перестает быть полезной для организма. Ослабление сократительной способности гипертрофированного сердца наступает тем скорее, чем сильнее выражена гипертрофия и чем больше рабочая нагрузка на сердце.

Недостаточность сердца от перегрузки

Недостаточность сердца от перегрузки развивается при пороках сердца, гипертонии малого и большого круга кровообращения. Реже перегрузка может быть вызвана заболеваниями системы крови (анемия) или эндокринных желез (гипертиреоз).

Недостаточность сердца при перегрузке во всех случаях развивается после более или менее длительного периода компенсаторной гиперфункции и гипертрофии миокарда. Образование энергии в миокарде при этом резко увеличено: напряжение, развиваемое миокардом, повышено, работа сердца увеличена, но КПД значительно снижен.

Пороки сердца . Характеризуются нарушением внутрисердечной гемодинамики, что обусловливает перегрузку той или иной камеры сердца. При недостаточности митральных клапанов в период систолы желудочков часть крови, поступающей обратно в предсердия (ретроградный заброс крови), достигает 2л в минуту. В результате диастолическое наполнение левого предсердия равняется 7 л в минуту (5 л из легочных вен +2 л из левого желудочка). Это же количество крови перейдет в левый желудочек. При систоле левого желудочка 5 л в минуту переходят в аорту, а 2 л крови ретроградно возвращаются в левое предсердие. Таким образом, общий минутный объем желудочка составляет 7 л, что стимулирует гиперфункцию левых камер сердца (работа левого желудочка около 10 кгм в минуту), завершающуюся их гипертрофией. Гиперфункция и гипертрофия предотвращают развитие недостаточности кровообращения. Но если в дальнейшем клапанный дефект возрастает (гипертрофия обусловливает «относительную недостаточность клапанов»), величина обратного заброса может достигнуть 4 л в минуту. В связи с этим уменьшается количество крови, выбрасываемой в периферические сосуды.

При митральном стенозе уменьшение площади атрио-вентрикулярного отверстия (в норме 4-6 см 2) создает сопротивление переходу крови из левого предсердия в желудочек. Повышенное диастолическое растяжение предсердия приводит к повышению давления в нем и к усилению его систолического сокращения (гиперфункция), а в дальнейшем - к компенсаторной гипертрофии мускулатуры левого предсердия. Одним из механизмов компенсации при митральном стенозе является также постоянное укорочение систолы желудочков и соответствующее увеличение продолжительности периода диастолического наполнения. На некоторое время минутный объем сердца сохраняется в пределах нормы. При срыве компенсаторных механизмов нарастает остаточная кровь в предсердии, приводящая к застою крови в малом круге кровообращения с последующей гиперфункцией и гипертрофией правого желудочка.

Нарушения гемодинамики при митральном стенозе определяются степенью сужения митрального отверстия. В эксперименте на изолированных сердцах собак показано, что уменьшение площади поперечного сечения митрального отверстия на 61% значительно нарушает переход крови из предсердия в желудочек.

Рассчитана величина митрального отверстия людей и показано, что больные, у которых площадь митрального отверстия около 2,5 см 2 , находятся в состоянии полной компенсации; при митральном отверстии площадью 1,3-1,6 см 2 активность больных ограничена; при отверстиях в 0,6-1,1 см 2 активность больных значительно ограничена, а при уменьшении размеров отверстия до 0,4-0,9 см 2 больные должны соблюдать постельный режим (Горлин Р., 1960).

Перегрузка сердца при гипертонии большого или малого круга кровообращения . Определяется повышением периферического сопротивления и артериального (среднего динамического) давления. Гиперфункции и гипертрофии прежде всего подвергается мускулатура желудочков, работающих против повышенного сопротивления. Постоянная гиперфункция и гипертрофия могут длительное время обеспечивать компенсацию. Ослабление кровоснабжения гипертрофированного миокарда или добавочные факторы повреждения сердца (инфекции и интоксикации, нарушения трофики и др.) способствуют возникновению декомпенсации и расстройству общего кровообращения.

Таким образом, недостаточность сердца от перегрузки всегда сочетается с компенсаторной гиперфункцией и гипертрофией сердца; при этом чем значительнее нагрузка на сердце и интенсивнее гиперфункция, тем больше вероятность возникновения недостаточности.

Недостаточность сердца вследствие повреждения миокарда

Повреждение миокарда может быть вызвано инфекциями, интоксикациями, гиповитаминозами, коронарной недостаточностью, аутоаллергическими процессами. Для поражения миокарда характерно резкое снижение его сократительной функции. Оно может быть обусловлено уменьшением образования или нарушением использования энергии, либо нарушением обмена белков миокарда.

Нарушения энергетического обмена в миокарде могут быть результатом недостаточности субстратов для окисления, развития гипоксии, уменьшения активности ферментов, участвующих в окислении субстратов, и разобщения окисления и фосфорилирования.

Недостаточность субстратов для окисления чаще всего возникает вследствие уменьшения кровоснабжения сердца и изменения состава притекающей к сердцу крови, а также нарушения проницаемости клеточных мембран.

Склероз коронарных сосудов является наиболее частой причиной уменьшения кровоснабжения сердечной мышцы. Относительная ишемия сердца может быть результатом гипертрофии, при которой увеличение объема мышечных волокон не сопровождается соответствующим увеличением числа кровеносных капилляров.

Метаболизм миокарда может быть нарушен как при недостатке (например, гипогликемия), так и при избытке (например, при резком увеличении в притекающей крови молочной, пировиноградной кислот, кетоновых тел) некоторых субстратов. Вследствие сдвига рН миокарда возникают вторичные изменения активности ферментных систем, приводящие к нарушениям метаболизма.

Диффузия субстратов в мышечную клетку нарушается при первичном изменении проницаемости клеточной мембраны (воспаление). Этому способствуют поверхностно активные гормоны - кортикоиды, а также токсины и наркотические вещества.

Недостаток кислорода в сердце может возникнуть при ишемии миокарда, при гипоксии острой (удушье) или хронической (дыхательная недостаточность), при анемии.

Локальный недостаток кислорода возникает при инфаркте миокарда. При этом нарушается нормальное соотношение между анаэробным и аэробным обменом в миокарде, повышается удельный вес анаэробного обмена. Следствием этого является уменьшение содержания гликогена в печени, накопление молочной кислоты в крови и уменьшение образования АТФ.

Уменьшение активности ферментов, участвующих в окислении субстратов , может быть результатом нарушения их синтеза при недостаточном введении в организм витаминов, являющихся коферментами важнейших ферментативных реакций. Так, недостаток кокарбоксилазы (кофермента, участвующего в декарбоксилировании пировиноградной кислоты) возникает при авитаминозе В,. При этом нарушается включение пировиноградной кислоты в цикл Кребса, возрастает количество ее в миокарде и она появляется в коронарной крови. Обмен в этом случае идет малоэффективным в энергетическом отношении анаэробным путем.

Недостаток коэнзима А возникает при дефиците пантотеновой кислоты (витамин В 3). Это приводит к торможению образования лимонной кислоты и тем самым нарушается включение пировиноградной кислоты в цикл Кребса.

При недостатке рибофлавина (витамина В 2) падает активность флавопротеинов, соответственно замедляется транспорт водорода в цепи окислительно-восстановительных ферментов.

Разобщение окисления и фосфорилирования приводит к тому, что при нормальном течении окислительных процессов большая, чем в норме, часть энергии, не будучи превращенной в энергию макроэргических связей АТФ, рассеивается в виде тепла. Такое состояние возникает при избытке тиреоидного гормона. Недостаток АТФ приводит к ослаблению сократимости миокарда.

Нарушения белкового обмена в миокарде приводят к ослаблению его сократимости и проявляются в количественных изменениях белков миофибрилл (актомиозин, альфа- и бета-миозин) и в изменении сократимости миозина.

Количественные изменения белков миофибрилл были обнаружены в экстрактах из сердец людей, умерших при явлениях острой или хронической недостаточности сердца, а также в гипертрофированных сердцах подопытных животных. При гипертрофии содержание актомиозина было увеличено, а при сердечной недостаточности уменьшено.

Изменения сократимости актомиозина обнаружены при декомпенсированных пороках сердца, например при недостаточности трехстворчатого клапана, стенозе устья легочной артерии. При уменьшении общего количества актомиозина в желудочке сердца собак наблюдается и изменение его свойств - менее выраженное уменьшение вязкости в ответ на добавление АТФ. Изменение сократимости актомиозина может быть как результатом нарушения его структуры, так и следствием ионных сдвигов в мышечном волокне. Так, сократимость актомиозина понижается при уменьшении концентрации внутриклеточного Са ++ и К + .

При миокардитах, кроме непосредственного поражения миофибрилл, возникают изменения и в нервной регуляции сердца. Так, обнаружено нарушение передачи возбуждения на сердце с блуждающих нервов (за счет структурных изменений в них и понижения активности холинэстеразы) при нормальном проведении симпатических воздействий. Изменяется реакция сердца на импульсы, поступающие к нему из интеро- и экстеро-рецепторов желудочно-кишечного тракта, слизистой оболочки дыхательных путей, с рецепторов дуги аорты и каротидного синуса. Патологические изменения возбудимости миокарда и его нервных окончаний становятся причиной извращения реакции на фармакологические вещества - барбамил, новокаин, глюкозиды, наперстянку, строфантин, кофеин и др.

Сердечная недостаточность кровообращения - типовая форма патологии сердца, при которой нагрузка, падающая на сердце, превышает его способность совершать адекватную потребностям организма работу.

По характеру течения различают острую и хроническую сердечную недостаточность. По локализации сердечная недостаточность может быть левожелудочковой, правожелудочковой и тотальной, когда имеются признаки нарушения работы обоих желудочков. По механизму развития различают первичную (кардиальную) сердечную недостаточность, когда понижается насосная функция сердца и вторичную (некардиальную) гиподиастолическую, когда снижается диастолическое наполнение полостей сердца (например, при скоплении жидкости полости перикарда).

Различают три патофизиологических варианта развития кардиальной сердечной недостаточности (СН):

2. Сердечная недостаточность, вызванная перегрузкой миокарда увеличенным объемом крови или давлением.

3. Смешанная сердечная недостаточность, когда поражение миокарда и повышенная нагрузка на сердце действуют одновременно (пример эндомиокардит).

Патогенез развития сердечной недостаточности. Механизмы компенсации сердечной недостаточности.

К снижению сократительной способности миокарда и развитию СН приводят :

1. Нарушение энергообеспечения миокарда из-за дефицита кислорода и субстратов окисления

2. Повреждение мембран и ферментных систем кардиомиоцитов: детергентное действие накапливающихся НЭСК (неэстерифицированные жирные кислоты), разрушение кардиомиоцитов гидролазами лизосом, повреждение мембран и ферментов свободными радикалами и продуктами перекисного окисления липидов.

3. Нарушение трансмембранного распределения и транспорта ионов и воды - дисиония и гипергидратация.

Снижение сократительной способности миокарда и развитие СН приводит к включению кардиальных и экстракардиальных механизмов компенсации.

Кардиальные механизмы компенсации сердечной недостаточности:

1. Гетерометрический механизм Франка - Старлинга - усиление сердечных сокращений в ответ на увеличение диастолического наполнения полостей сердца и увеличения длины мышечных волокон (тоногенная дилятация миокарда).

2. Гомеометрический механизм - усиление сердечных сокращений в ответ на повышенное сопротивление сердечному выбросу крови, возникающему при стенозе отверстий или повышении артериального давления.

3. Увеличение частоты сердечных сокращений - тахикардия.

4. Усиление симпатоадреналовых влияний на сердце - увеличение концентрации катехоламинов в миокарде и усиление их захвата кардиомиоцитами.

Все это экстренные механизмы компенсации СН. Далее включается долговременный механизм компенсации СН - гипертрофия миокарда - увеличение массы миокарда за счет увеличения каждого отдельного мышечного волокна, но не их числа.

Различают три стадии гипертрофии:

1. Аварийная стадия. Увеличение нагрузки на сердце вызывает увеличения функционирования каждого отдельного мышечного волокна. Увеличивается отношение работы к массе миокарда — увеличение интенсивности функционирования структур (ИФС). ИФС вызывает обменные нарушения - распад АТФ увеличении концентрации АДФ и неорганического фосфора (НФ) усиление гликолиза, ацидоз, усиление биосинтетических процессов (увеличения числа митохондрий, миофибрил) и постепенное увеличение массы миокарда.

2. Стадия завершившейся гипертрофии и устойчивой гиперфункции. Постепенное увеличение массы миокарда приводит к нормализации соотношения работы к массе, к нормализации ИФС и восстановлению обмена веществ в миокарде.

3. Длительная гипертрофия приводит к развитию третьей стадии — прогрессирующего кардиосклероза. Развитие этой стадии обусловлено постепенным ухудшением питания, гибелью кардиомиоцитов и замещением их соединительной тканью, так как гипертрофия сосудов и нервов отстает от гипертрофии мышечных волокон.

Постепенно прогрессирующий кардиосклероз приводит к развитию СН.

Гипертрофия сердца, возникающая у спортсменов, называется физиологической в отличие от патологической гипертрофии у больных.

Отличие физиологической гипертрофии от патологической:

1. При физиологической гипертрофии у спортсмена периоды интенсивной нагрузки сменяется периодами отдыха. В периоды отдыха сердце полностью восстанавливает свои энергетические пластические и регуляторные ресурсы. У больного нагрузка носит, как правило, постоянный характер, и сердце не восстанавливается.

2. Физиологическая гипертрофия гармонична - наблюдается равномерная гипертрофия всех отделов сердца. При патологической гипертрофии увеличивается один из отделов сердца, а другие либо не изменяются, либо могут даже атрофироваться. Так, при стенозе митрального отверстия, вся нагрузка падает на левое предсердие, а в левый желудочек поступает меньшее, чем в норме количество крови.

3. При физиологической гипертрофии миокарда увеличивается функциональная приспособляемость сердца. Функциональная приспособляемость сердца - это способность сердца менять объем своей работы от максимума до минимума в соответствии с потребностями организма. У спортсменов минимум уменьшается (брадикардия) максимум увеличивается. При патологической гипертрофии минимум увеличивается, а максимум уменьшается, и функциональные возможности тоже уменьшаются.

4. У спортсменов наблюдается увеличение массы скелетной мускулатуры и массы сердечной мышцы. При работе скелетных мышц вырабатывается молочная кислота, которая может использоваться сердечной мышцей. При патологической гипертрофии сердца масса сердечной мышцы растет, а скелетная мускулатура атрофируется.

При недостаточности сердца в организме развивается кислородное голодание тканей (гипоксия). В ответ на гипоксию возникают экстракардиальные механизмы компенсации сердечной недостаточности:

Спазм периферических сосудов, выброс крови из кровяных депо и увеличение массы циркулирующей крови; эритроцитоз, увеличение содержания гемоглобина в крови и увеличение кислородной емкости крови; усиление работы системы дыхания; усиление гликолиза в тканях.

Наряду с развитием механизмов компенсации у больных наблюдаются гемодинамические и клинические признаки декомпенсации сердечной недостаточности.

Гемодинамические признаки сердечной недостаточности:

1. Падение минутного объема сердца - уменьшение количества крови выбрасываемой сердцем в аорту за 1 минуту.

2. Неполное опорожнение желудочков приводит к увеличению остаточного систолического объема - увеличение количества крови оставшейся в полостях сердца после его систолы.

3. Повышение кровенаполнения полостей сердца ведет к повышению диастолического давления и к миогенной дилятяции (расширение полостей сердца) миокарда.

4. Повышение давления на путях притока и снижение давления на путях оттока крови - повышение венозного и снижение артериального давления крови.

Основными клиническими проявлениями сердечной недостаточности являются одышка, цианоз, отеки.

Экстракардиальные механизмы компенсации функции сердца. В отличие от острой сердечной недостаточности роль рефлекторных механизмов экстренной регуляции насосной функции сердца при хронической сердечной недостаточности сравнительно невелика, поскольку нарушения гемодинамики развиваются постепенно на протяжении нескольких лет. Более или менее определенно можно говорить о рефлексе Бейнбриджа, который «включается» уже на стадии достаточно выраженной гиперволемии.

Особое место среди «разгрузочных» экстракардиальных рефлексов занимает рефлекс Китаева , который «запускается» при митральном стенозе. Дело в том, что в большинстве случаев проявления правожелудочковой недостаточности связаны с застойными явлениями в большом круге кровообращения, а левожелудочковой - в малом. Исключение составляет стеноз митрального клапана, при котором застойные явления в легочных сосудах вызваны не декомпенсацией левого желудочка, а препятствием току крови через левое атриовентрикулярное отверстие - так называемым «первым (анатомическим) барьером». При этом застой крови в легких способствует развитию правожелудочковой недостаточности, в генезе которой рефлекс Китаева играет важную роль.

Рефлекс Китаева - это рефлекторный спазм легочных артериол в ответ на повышение давления в левом предсердии. В результате возникает «второй (функциональный) барьер», который первоначально играет защитную роль, предохраняя легочные капилляры от чрезмерного переполнения кровью. Однако затем этот рефлекс приводит к выраженному повышению давления в легочной артерии - развивается острая легочная гипертензия. Афферентное звено этого рефлекса представлено nervus vagus .(блуждающий нерв ), a эфферентное - симпатическим звеном вегетативной нервной системы. Негативной стороной данной приспособительной реакции является подъем давления в легочной артерии, приводящий к увеличению нагрузки на правое сердце.

Однако ведущую роль в генезе долговременной компенсации и декомпенсации нарушенной сердечной функции играют не рефлекторные, а нейрогуморальные механизмы, важнейшим из которых является активация симпатоадреналовой системы и РААС. Говоря об активации симпатоадреналовой системы у пациентов с хронической сердечной недостаточностью, нельзя не указать, что у большинства из них уровень катехоламинов в крови и моче находится в пределах нормы. Этим хроническая сердечная недостаточность отличается от острой сердечной недостаточности.

Экстракардиальными меха­низмами компенсации являются активация симпатоадреналовой, ренин-ангиотензиновой систем и минералокортикоидной функции над­почечников.

В плазме крови больных с СН увеличивается концентра­ция норадреналина, ангиотензина II, альдостерона, под влиянием которых возрастает мощность сердечных сокращений, увеличивается частота сердечных сокращений, повышаются венозный возврат и ути­лизация тканями кислорода.

Гипертрофия миокарда и повышение его функции в условиях перегрузки миокарда давлением или объемом тес­ным образом связаны также с активацией и локальных (миокардиаль-ных) нейрогормональных систем. В последние годы открыто множест­во биологически активных веществ и гормонов, продуцируемых серд­цем и эндотелием сосудов. К ним относятся - ангиотензин II, эндотелии, предсердный натрийуретический пептид и факторы релак­сации, одним из которых является оксид азота (N0), и др. В зависимо­сти от длительности действия и степени выраженности (уровень акти­вации, физиологическая или избыточная продукция) каждый из пере­численных факторов может быть связан как с приспособительными (компенсаторными) механизмами, так и участвовать в механизмах по­вреждения миокарда.

В последние годы расширились представления о ренин-ангиотензиновой системе . Наряду с системной РАС , существуют и ло­кальные представительства этой системы во многих тканях и ор­ганах: легких, сердце, кровеносных сосудах, мозге, надпочечни­ках, печени. Основным действующим компонентом РАС является ангиотензин II (АТП ), который образуется из ангиотензина I при участии ангиотензин-превращающего фермента (АПФ ); он пред­ставляет собой протеазу (карбоксикатепсин), называемую кипиназой П.

Основными физиологическими эффектами АТП являются: спазм артериальных сосудов, стимуляция продукции альдостеро­на, активация САС, повышение сократимости миокарда, увеличе­ние реабсорбции натрия, ослабление клубочковой фильтрации в почках, стимуляция центра жажды в ЦНС. Таким образом, РАС участвует в регуляции системного и почечного кровообращения, артериального давления, объема циркулирующей крови и во­дно-солевого обмена. АТП локальной РАС оказывает как прямое пролиферативное действие на кардиомиоциты и гладкомышечные клетки сосудов, вызывая их гипертрофию, так и опосредо­ванное действие - путем стимуляции или потенцирования дейст­вия факторов роста. Действие АТП осуществляется через специ­фические рецепторы АТ1 и АТ2. Эти рецепторы обнаружены во многих органах, в частности в сердце - в миоцитах, эндотелиальных клетках, фибробластах, гладкомышечных клетках коронар­ных сосудов и периферических симпатических нервах. Через ре­цепторы AT] осуществляются эффекты АТП на эндотелиальные клетки и миоциты, а через рецепторы ATj в фибробластах может стимулироваться синтез коллагена. АПФ (кининаза II) участвует не только в превращении ATI в АТП, но и в инактивации бради-кипина, обладающего выраженным вазодилатирующим действи­ем. Вазодилатирующий эффект брадикинина опосредован путем активации Вг-кининовых рецепторов эндотелия сосудов, что при­водит к быстрому освобождению из эндотелия N0 и простациклина.

Предсердный натрийуретический пептид (ПНП) - гормон, выделяемый предсердиями (в меньшей степени - желудочками). Стимулируется выработка ПНП при растяжении предсердий, по­вышении давления в них, при стойком повышении давления в аорте, нагрузке организма натрием. ПНП тормозит чрезмерную секрецию ренина, альдостерона, кортизола и вазопрессина, сни­жает концентрацию в крови адреналина и освобождение норадре­налина из симпатических терминалей, вызывает вазодилатацию и снижение МОК и АД. Под влиянием ПНП увеличивается клубоч-ковая фильтрация и диурез, усиливается натрийурез.

Эндотелии - вазоконстрикторный пептид, синтезируется в сосудах и миокарде разными клетками, включая эндотелиоциты сосудов, миоциты желудочков и фибробласты. Его кардиоваску-лярныс эффекты реализуются посредством взаимодействия со специфическими рецепторами эндотелина А и эндотелина В. Установлено, что стимуляция рецепторов эндотелина А гладко-мышечных клеток сосудов приводит к вазоконстрикции, тогда как стимуляция рецепторов эндотелина В эпдотелиальных кле­ток - к вазодилатации. У человека преобладают вазоконстрикторные эффекты эндотелина. Эндотелиновые рецепторы локали­зуются также на различных клетках в миокарде - миоцитах, фиб­робластах и эндотелиоцитах мелких сосудов. Усиление экспрессии эндотелина способствует ремоделированию миокарда, вызывает гипертрофию миоцитов и изменения в экстрацеллюлярном матриксе в виде увеличения фиброза.
N0 является эндогенным вазодилататором, синтезируется в эпдотелиальных клетках сосудов и в миокарде при превращении L-аргигина в L-цитруллин под воздействием фермента NO-синтетазы (NOS). В нормальных условиях в миокарде N0 синтезирует­ся в низких концентрациях под влиянием cNOS (constitutive NOS) и играет важную роль в физиологии миокарда, которая прежде всего заключается в кардиопротективном действии - N0 способ­ствует ослаблению апоптоза и адренергических влияний на мио­кард. При гипоксии или воспалительных процессах в миокарде включается синтез N0 под воздействием iNOS (inducible NOS или N0S2), при этом образуется N0 в более высоких концентра­циях, которые могут обладать отрицательным инотропным дейст­вием.
9. Общие и гемодинамические проявления сердечной недостаточности. Основные клинические синдромы: синдром малого выброса, синдром застоя на путях притока в ослабленный отдел сердца.

Гемодинамические признаки сердечной недостаточности :

1. Падение минутного объема сердца – уменьшение количества крови выбрасываемой сердцем в аорту за 1 минуту.

2. Неполное опорожнение желудочков приводит к увеличению остаточного систолического объема – увеличение количества крови оставшейся в полостях сердца после его систолы.

3. Повышение кровенаполнения полостей сердца ведет к повышению диастолического давления и к миогенной дилятяции (расширение полостей сердца) миокарда.

4. Повышение давления на путях притока и снижение давления на путях оттока крови – повышение венозного и снижение артериального давления крови.

Основными клиническими проявлениями сердечной недостаточности являются одышка, цианоз, отеки.

Общие черты внутрисердечной гемодинамики при серд недостаточности:

1. остаточного диастолического объёма вследствие неполной систолы
2. диастолического давления в желудочках
3. дилатация сердца
4. ↓МОК (может быть и )

Гемодинамические показатели при хронической недостаточности сердца изменяются следующим образом: снижается минутный объем крови (с 5-5,5 до 3-4 л/мин); в 2-4 раза замедляется скорость кро­вотока; артериальное давление изменяется мало, венозное давление повышено; капиллярные сосуды и посткапиллярные вены расшире­ны, ток крови в них замедлен, давление повышено.

Патофизиология сердечно-сосудистой системы - наиважнейшая проблема современной медицины. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в настоящее время выше, чем от злокачественных опухолей, травм и инфекционных болеваний, вместе взятых.

Возникновение этих заболеваний может быть связано как с наруше-нием функции сердца, так и (или) периферических сосудов. Однако, эти нарушения долго, а иногда и всю жизнь, могут не проявляться клинически. Так при вскрытиях было обнаружено, что около 4% лю-дей имеют пороки клапанов сердца, но только менее чем у 1% лиц заболевание проявилось клинически. Это объясняется включением разнообразных приспособительных механизмов, способных длительное время компенсировать нарушение в том или ином звене кровообраще-ния. Наиболее наглядно роль этих механизмов можно разобрать на примере пороков сердца.

Патофизиология кровообращения при пороках.

Пороки сердца (vitia cordis) - стойкие дефекты в строении сердца, могущие нарушить его функции. Они могут быть врожденными и приобретенными. Условно приобретенные пороки можно разделить на органические и функциональные. При органических пороках пора-жается непосредственно клапанный аппарат сердца. Чаще всего это связано с развитием ревматического процесса, реже - септического эндокардита, атеросклерозы, сифилитичекой инфекции, что приводит к склерозу и сморщиванию створок или к их сращению. В первом случае это ведет к их неполному смыканию (недостаточности клана-на), во втором - к сужению выходного отверстия (стенозу). Воз-можна и комбинация этих поражений, в таком случае говорят о ком-бинированных пороках.

Принято выделять и так называемые функциональные пороки кла-панов, которые возникают только в области атрио-вентрикулярных отверстий и только в форме клапанной недостаточности вследствие нарушения слаженного функционирования "комплекса" (фиброзное кольцо , хорды , папиллярные мышцы ) при неизменных или малоизме-ненных створках клапана. Клиницисты в подобном случае используют термин "относительная клапанная недостаточность" , которая может возникнуть в результате растяжения мышечного кольца атрио-вент-рикулярного отверстия до такой степени, что створки его прикрыть не могут, либо из-за уменьшения тонуса, дисфункции папиллярных мышц, что приводит к провисанию (пролапсу) клапанных створок.

При возникновении порока нагрузка на миокард существенно возрастает. При недостаточности клапанов сердце вынуждено посто-янно перекачивать больший, чем в норме объем крови,так как вследствие неполного смыкания клапанов часть крови, выброшенной из полости в период систолы, обратно возвращается в нее в период диастолы. При сужении выходного отверстия из полости сердца - стенозе - резко возрастает сопротивление оттоку крови, причем нагрузка увеличивается пропорционально четвертой степени радиуса отверстия - т. е. если диаметр отверстия уменьшается в 2 раза, то нагрузка на миокард возрастает в 16 раз. В этих уловиях, ра-ботая в обычном режиме, сердце не способно поддерживать должный минутный объем. Возникает угроза нарушения кровоснабжения орга-нов и тканей организма, причем при втором варианте нагрузки, эта опасность более реальна, поскольку работа сердца против повышен-ного сопротивления сопровождается значительно большим расходом энергии (работа напряжения), т.е. молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), необходимых для преобразования химической энергии в механическую энергию сокращения и соответственно большим пот-реблением кислорода, так как основной путь получения энергии в миокарде - окислительное фосфорилирование (так, если работа сердца удвоилась за счет увеличения в 2 раза перекачиваемого объема, то потребление кислорода возрастает на 25%, если же ра-бота удвоилась за счет увеличения в 2 раза систолического сопро-тивления, то потребление миокардом кислорода увеличится на 200%).

Эта угроза отодвигается включением приспособительных механиз-мов, условно разделяемых на кардиальные (сердечные) и экстракар-диальные (внесердечные).

I. Кардиальные приспособительные механизмы. Их можно разделить на две группы: срочные и долговременные.

1.Группа срочных приспособительных механизмов, благодаря которым сердце может быстро повысить частоту и силу сокращений под влия-нием увеличившейся нагрузки.

Как известно, сила сокращений сердца регулируется поступлением ионов кальция через медленные потенциалзависимые каналы, откры-вающиеся при деполяризации клеточной мембраны под влиянием по-тенциала действия (ПД). (От длительности ПД и его величины зави-сит сопряжение возбуждения с сокращением). При увеличении силы и (или) длительности ПД увеличивается число открытых медленных кальциевых каналов и (или) удлиняется среднее время жизни их открытого состояния, что повышает вход ионов кальция за один сердечный цикл, увеличивая тем самым мощность сердечного сокра-щения. Ведущая роль этого механизма доказывается тем, что блока-да медленных кальциевых каналов разобщает процесс электромехани-ческого сопряжения, в результате чего сокращения не наступает, то есть сокращение разобщается с возбуждением, несмотря на нор-мальный потенциал действия ПД.

Вход внеклеточных ионов кальция, в свою очередь, стимулирует освобождение значительного количества ионов кальция из терми-нальных цистерн СПР в саркоплазму.("кальциевый залп", в резуль-тате которого концентрация кальция в саркоплазме увеличивается

Ионы кальция в саркомерах взаимодействуют с тропонином, в ре-зультате чего происходит серия конформационных преобразований ряда мышечных белков, которые приводят в итоге к взаимодействию актина с миозином и образованием актомиозиновых мостиков, следс-твием чего является сокращение миокарда.

Причем число образующихся актомиозиновых мостиков зависит не только от саркоплазматической концентрации кальция, но и от сродства тропонина к ионам кальция.

Увеличение числа мостиков приводит к снижению нагрузки на каждый отдельный мостик и повышению производительности работы, однако это увеличивает потребность сердца в кислороде, поскольку возрастает расход АТФ.

При пороках серда увеличение силы сердечных сокращений может быть связано:

1) с включением механизма тоногенной дилятации сердца (ТДС), вызванного растяжением мышечных волокон полости сердца за счет увеличения объема крови. Следствием такого растяжения является более сильное систолическое сокращение сердца (закон Франка - Старлинга). Это связано с увеличением продолжительности времени плато ПД, что переводит медленные кальциевые каналы в открытое состояние на более длительный промежуток времени (гетерометри-ческий механизм компенсации).

Второй механизм включается, когда увеличивается сопротивление изгнанию крови и резко увеличивается напряжение при сокращении мышцы, вследствие значительного повышения давления в полости сердца. Это сопровождается укорочением и увеличением амплитуды ПД. Причем повышение силы сердечных сокращений происходит не сразу, а увеличивается постепенно, с каждым последующим сокра-щением сердца, так как ПД с каждым сокращением увеличивается м укорачивается, в результате с каждым сокращением быстрее дости-гается тот порог, при котором медленные кальциевые каналы откры-ваются и кальций все в больших количествах входит в клетку, уве-личивая мощность сердечного сокращения до тех пор, пока она не достигнет уровня, необходимого для сохранения постоянства минут-ного объема (гомеометрический механизм компенсации).

Третий механизм включается при активации симпатоадреналовой системы. При угрозе снижения минутного объема и возникновении гиповолемии в ответ на стимуляцию барорецепторов синокаротидной и аортальной зоны ушка правого предсердия, возбуждается симпати-ческий отдел вегетативной нервной системы (ВНС). При ее возбуж-дении значительно увеличивается сила и скорость сердечных сокра-щений, уменьшается объем остаточной крови в полостях сердца за счет более полного изгнания ее во время систолы (при обычной нагрузке приблизительно 50% крови остается в желудочке в конце систолы), значительно также увеличивается скорость диастоличес-кого расслабления. Несколько увеличивается и сила диастолы, так как это энергозависимый процесс, связанный с активацией кальцие-вой АТФ-азы, "откачивающей" ионы кальция из саркоплазмы в СПР.

Основной эффект действия катехоламинов на миокард реализут-ся через возбуждение бета-1-адренорецепторов кардиомиоцитов, что приводит к быстрой стимуляции аденилатциклазы, в результате чего увеличивается количество циклического аденозинмонофосфата

(цАМФ), активирующего протеинкиназу, которая фосфорилирует регу-ляторные белки. Результатом этого является: 1) увеличение коли-чества медленных кальциевых каналов, увеличение среднего времени открытого сотояния канала, кроме того, под влиянием норадренали-на увеличивается ПД. Он также стимулирует синтез простагландина J 2 эндотелиальными клетками, который увеливает силу сердечного сокращения (через механизм цАМФ) и величину коронарного кровото-ка. 2) Через фосфорилирование тропонина и цАМФ, ослабляется связь ионов кальция с тропонином С. Через фосфорилирование белка ретикулума фосфоламбана повышается активность кальциевой АТФ-азы СПР, тем самым ускоряется расслабление миокарда и повышается эф-фективность венозного возврата в полости сердца, с последующим увеличением ударного объема (механизм Франка-Старлинга).

Четвертый механизм. При недостаточности силы сокращений по-вышается давление в предсердиях. Повышение давления в полости правого предсердия автоматически повышает частоту генерации им-пульсов в синопредсердном узле и, как следствие, приводит к уча-щению сердечных сокращений - тахикардии, которая также играет компенсаторную роль в поддержании минутного объема. Она может возникать рефлекторно при повышении давления в полых венах (реф-лекс Бейнбриджа), в ответ на повышение уровня кахехоламинов, ти-реоидных гормонов в крови.

Тахикардия - наименее выгодный механизм, так как она сопро-вождается большим расходом АТФ (укорочение диастолы).

Причем этот механизм включается тем раньше, чем хуже адапти-рован человек к физическим нагрузкам.

Важно подчеркнуть, что при тренировке изменяется нервная ре-гуляция сердца, что значительно расширяет диапазон его адаптации и благоприятствует выполнению больших нагрузок.

Второй кардиальный механизм компенсации - долговременный (эпигенетический) вид приспособления адаптации сердца, возни-кающий при длительной или постоянно увеличенной нагрузке. Имеет-ся в виду компенсаторная гипертрофия миокарда. В физиологических условиях гиперфункция не бывает длительной, а при пороках она может длиться многие годы. Важно подчеркнуть, что при физической нагрузке гипертрофия формируется на фоне увеличиенного МО и "ра-бочей гиперемии" сердца, в то время как при пороках это проис-ходит на фоне или неизменного или сниженного (аварийная стадия)

МО. В результате развития гипертрофии сердце посылает нормальное кол-во крови в аорту и легочные артерии, несмотря на порочность сердца.

Стадии течения компенсаторной гипертрофии миокарда.

1. Стадия формирования гипертрофии.

Увеличение нагрузки на миокард приводит к усилению интенсив-ности функционирования структур миокарда, то есть увеличение ко-личества функции, приходящейся на единицу массы сердца.

Если на сердце неожиданно падает большая нагрузка (что при пороках встречается редко), например, при инфаркте миокарда, от-рыве сосочковых мышц, разрыве сухожильных хорд, при резком подъ-еме артериального давления вследствие быстрого увеличения пери-ферического сосудистого сопротивления, то в этих случаях возни-кает хорошо выраженная кратковременная т.н. "аварийная" фаза первой стадии.

При такой перегрузке сердца количество поступающей в коро-нарные артерии крови снижается, энергии окислительного фосорли-рования для совершения серечных сокращений не хватает и присое-диняется расточительный анаэробный гликолиз. В результате в сердце снижается содержание гликогена, креатин-фосфата, накапли-ваются недоокисленные продукты (пировиноградная, молочная кисло-ты), возникает ацидоз, развиваются явления белковой и жировой дистрофии. Повышается содержание натрия в клетках и снижается содержание калия, возникает электрическая нестабильночсть мио-карда, что может провоцировать возникновение аритмии.

Дефицит АТФ ионов калия, ацидоз приводят к тому, что многие медленные кальциевые каналы становятся неактивируемыми при депо-ляризации и снижается сродство кальция к тропонину, в результате чего клетка сокращается слабее или вообще не сокращается, что может привести к появлению признаков сердечной недостаточности, возникает миогенная дилятация сердца, сопровождающаяся увеличе-нием остающегося во во время систолы в полостях сердца крови и переполнением вен. Повышение давления в полости правого предсер-дия и в полых венах прямо и рефлекторно вызывает тахикардию, ко-торая усугубляет обменные нарушения в миокарде. Поэтому расшире-

ние полостей сердца и тахикардия служат грозными симптомами на-чинающейся декомпенсации. Если организм не погибает, то очень быстро включается механизм, запускающий гипертрофию: в связи с гиперфункцией сердца, активацией симпатико-адреналовой системы и действием норадреналина на бета-1-адренорецепторы повышается концентрация цАМФ в кардиомиоцитах. Этому же способствует и вы-ход ионов кальция из саркоплазматического ретикулюма. В условиях ацидоза (скрытого или явного) и дефицита энергии усиливается влияние цАМФ на фосфорилирование ядерных энзимниых систем, спо-собных увеличить синтез белка, что можно зарегистрировать уже через час после перегрузки сердца. Причем в начале гипертрофии имеет место опережающее усиление синтеза белков митохондрий. Благодаря этому клетки обеспечивают себя энергией для продолже-ния функции в трудных условиях перегрузки и для синтеза других белков, в том числе и сократительных.

Прирост массы миокарда идет интенсивно, скорость его равна 1 мг/г массы сердца в час. (Например, после отрыва створки аор-тального клапана у человека масса седца увеличилась в 2,5 раза за две недели). Процесс гипертрофии продолжается до тех пор, по-ка интенсивность функционирования структур не нормализуется, то есть пока масса миокарда не придет в соответствие с увеличенной нагрузкой и исчезнет стимул, ее вызвавший.

При постепенном формировании порока эта стадия значительно растягивается во времени. Она развивается медлено, без "аварий-ной" фазы, исподволь, но с включением тех же механизмов.

Следует подчеркнуть, что формирование гипертрофии находится в прямой зависимости от нервных и гуморальных влияний. Она раз-вивается при обязательном участии соматотропина и вагусных влия-ний. Существенное положительное влияние на процесс гипертрофии оказывают катехоламины, которые через цАМФ индуцируют синтез нуклеиновых кислот и белков. Инсулин, тиреоидные гормоны, андро-гены также способствуют синтезу белков. Глюкокортикоиды усилива-ют распад белков в организме (но не в сердце или мозге), создают фонд свободных аминокислот и тем самым обеспечивают ресинтез белков в миокарде.

Активируя К-Nа-АТФ-азу, они способствуют поддержанию опти-мального уровня ионов калия и натрия, воды в клетках, сохраняют их возбудимость.

Итак гипертрофия закончилась и наступает II стадия ее течения.

II-ая стадия - стадия завершившейся гипертрофии.

В эту стадию наблюдается относительно устойчивая адаптация сердца к непрерывной нагрузке. Процесс потребления АТФ на едини-цу массы снижается, восстанавливаются энергетические ресурсы ми-окарда, исчезают явления дистрофии. Интенсивность функционирова-ния структур нормализуется, в то время как работа сердца и, сле-довательно, потребление кислорода остаются повышенными. Само увеличение толщины стенки создает затруднения для растяжения ка-меры сердца в период диастолы. Из-за гипертрофии снижается плот-ность входящего кальциевого тока и поэтому ПД, имея нормальную амплитуду, будет восприниматься СПР как сигнал с меньшей ампли-тудой и, следовательно, в меньшей степни будут активироваться сократительные белки.

В эту стадию нормальная амплитуда силы сокращения сохраняет-ся за счет увеличения длительности сократительного цикла, вследствие удлинения фазы плато потенциала действия, изменения изоферментного состава миозиновой АТФ-азы (с возрастанием доли изофермента V 3 , обеспечивающего самый медленный гидролиз АТФ), в результате снижается скорость укорочения миокардиальных волокон и увеличивается длительность сократительного ответа, сопособс-твуя поддержанию силы сокращения на обычном уровне, несмотря на уменьшение развития силы сокращения.

Менее благоприятно развивается гипертрофия в детском возрас-те, так как рост специализированной проводящей системы сердца отстает от роста его массы по мере прогрессирования гипертрофии.

При устранении препятствия, вызвавшего гипертрофию (опера-ция), происходит полная регрессия гипертрофических изменений в миокарде желудочков, однако сократимость обычно полностью не восстанавливается. Последнее может быть связано с тем, что изме-нения, происходящие в содинительной ткани (накопление коллагена) не подвергаются обратному развитию. Будет ли регрессия полной или частичной, зависит от степени гипертрофии, а также от воз-раста и состояния здоровья больного. Если сердце гипертрофирова-но умеренно, оно может долгие годы работать в режиме компенсато-рной гиперфункции и обеспечивать активную жизнь человека. Если же гипертрофия прогрессирует и масса сердца достигает 550 г и более (может достигнуть и 1000 г при норме 200 - 300 г), то в

этом случае все более проявляется действие неблагоприятных фак-торов, которые в конце концов приводят к "отрицанию отрицания", то есть к изнашиванию миокарда и наступлению III-ей стадии тече-ния гипертрофии.

Факторы, влияющие на сердце неблагоприятно и вызывающие "из-нашивание" миокарда:

1. При патологической гипертрофии ее формирование происходит на фоне сниженного или неизмененного минутного объема, то есть количество крови, приходящееся на единицу массы миокарда, снижа-ется.

2. Увеличение массы мышечных волокон не сопровождается адек-ватным увеличением количества капилляров (хотя они и шире обыч-ных), плотность капиллярной сети значительно снижается. Напри-мер, в норме приходится 4 тыс. капилляров на 1 мкм, при патоло-гической гипертрофии 2400.

3. В связи с гипертрофией снижается плотность иннервации, снижается концентрация норадреналина в миокарде (в 3 - 6 раз), снижается реактивность клеток к катехоламинам в связи с уменьше-нием площади адренорецепторов. Это приводит к уменьшению силы и скорости сердечных сокращений, скорости и полноты диастолы, сни-жению стимула к синтезу нуклеиновых кислот, поэтому ускоряется изнашивание миокарда.

4. Увеличение массы сердца происходит за счет утолщения каж-дого кардиомиоцита. Объем клетки при этом увеличивается в боль-шей степени, чем полщадь поверхности, несмотря на компенсаторные изменения в сарколемме (увеличение количества Т-тубул), то есть уменьшается отношение поверхности к объему. В норме оно равно 1:2, а при выраженной гипертрофии 1:5. В результате поступления глюкозы, кислорода и других энергетических субстратов на единицу массы снижается, снижается и плотность входящего кальциевого то-ка, что способствует снижению силы сердечных сокращений.

5. В силу тех же причин снижается отношение рабочей повер-хности СПР к массе саркоплазмы, что приводит к снижению эффек-тивности кальциевого "насоса", СПР и часть ионов кальция не от-качивается в продольные цистерны СПР).

Избыток кальция в саркоплазме приводит:

1) к контрактуре миофибрилл

2) падению эффективности использования кислорода из-за действия

избытка кальция на митохондрии (см. раздел "Повреждение клетки")

3) активируются фосфолипазы и протеазы, которые усугубляют пов-реждение клеток вплоть до их гибели.

Таким образом, по мере прогрессирования гипертрофии все бо-льше нарушается использование энергии. При этом, наряду с плохой сократимостью наблюдается затруднение расслабления мышечного во-локна, возникновение локальных контрактур, а в дальнейшем - дистрофия и гибель кардиомиоцитов. Это увеличиает нагрузку на оставшиеся, что приводит к изнашиванию генераторов энергии - ми-тохондрий и еще более выраженному снижению силы сердечнвых сок-ращений.

Таким образом, прогресирует кардиосклероз. Оставшиеся клетки не могут справиться с нагрузкой, развивается сердечная недоста-точность. Следует отметить, что и наличие компенсаторной физио-логической гипертрофии снижает устойчивость организма к раз-

личным видам гипоксии, длительным физическим и психическим наг-рузкам.

При снижении функциональных способностей миокарда включаются и экстракардиальные механизмы компенсации. Основная их задача - привести кровообращение в соответствие с возможностями миокарда.

Первая группа таких механизмов - это кардиоваскулярные (сер-дечно-сосудистые) и ангиоваскулярные (сосуд-сосудистые) рефлексы.

1. Депрессорно-разгрузочный рефлекс. Он возникает в ответ на повышение давления в полости левого желудочка, например, при стенозе устья аорты. При этом усиливается афферентная импульса-ция по блуждающим нервам и рефлекторно снижается тонус симпати-ческих нервов, что приводит к расширению артериол и вен большого круга. В результате уменьшения периферического сосудистого соп-ротивления (ПСС) и снижения венозного возврата к сердцу происхо-дит разгрузка сердца.

Одновременно возникает брадикардия, удлиняется период диас-толы и улучшается кровоснабжение миокарда.

2. Рефлекс, противоположный предыдущему - прессорный, возни-кает в ответ на понижение давления в аорте и левом желудочке. В ответ на возбуждение барорецепторов сино-каротидной зоны, дуги аорты возникает сужение артериальных и венозных сосудов, тахи-кардия, то есть в этом случае снижение минутного объема компен-сируется уменьшением емкости периферического сосудистого русла,

что позволяет поддерживать артериальное давление (АД) на адек-ватном уровне. Так как эта реакция не касается сосудов сердца, а сосуды головного мозга даже расширяются, то их кровоснабжение страдает в меньшей степени.

3. Рефлекс Китаева. (См. лекцию ВСО N2)

4. Разгрузочный рефлекс В.В.Парина - трехкомпонентный: бра-дикардия, снижение ПСС и венозного возврата.

Включение этих рефлексов приводит к уменьшению минутного объема, но уменьшает опасности отека легких (то есть развитию острой сердечной недостаточности (ОСД)).

Вторая группа экстракардиальных механизмов - компенсаторные изменения диуреза:

1. Активация ренин-ангиотензиновой системы (РАС) в ответ на гиповолемию приводит к задержке соли и воды почками, что приво-дит к увеличению объема циркулирующей крови, что вносит опреде-ленный вклад в поддержание минутного объема сердца.

2. Активация натрийуреза в ответ на повышение давления в предсердиях и секрецию натрийуретического гормона, что способс-твует снижению ПСС.

Если компенсация с помощью выше разобранных механизмов ока-зывается несовершенной, возникает циркуляторная гипоксия и всту-пает в действие третья группа экстракардиальных компенсаторных механизмов, о которых говорилось в лекции по дыханию, в разделе "Приспособительные механизмы при гипоксиях".