ПАТОГЕНЕЗ.
В настоящее время признаётся, что центральным, звеном в формировании синдрома сердечной недостаточности является дисфункции сердца и сосудов, поддерживаемая рядом саморегулирующихся нейрогуморальных и генетических механизмов.
Несмотря на широкий спектр вышеперечисленных причин, лежащих в основе сердечной недостаточности, развитие этого патологического состояния можно разделить на три основные этапа которые могут привести к формированию систолической и/или диастолической дисфункции миокарда левого желудочка.
1.Начальный этап, когда страдает сам миокард или сердце работает в условиях увеличенных гемодинамических перегрузок.
2.Второй этап - в течение которого миокард приспосабливается к сложившимся негативным условиям работы. Это период развития процессов адаптации и относительной компенсации, когда формируется ремоделирование левого желудочка. Под ремоделированием (перестройкой) левого желудочка понимают нарушение его цитоархитектоники геометрии и функции, в следствие повышения нагрузки или повреждение миокарда любой этиологии. Иными словами под влиянием неблагоприятных, патологических факторов происходит увеличение размеров полости левого желудочка и его мышечной массы. На клеточном уровне эта проявляется гипертрофией кардомиоцитов, увеличением отложения интерстициального матрикса и развитием фиброза. Сперва эти структурные изменения позволяют поддержать или даже улучшить функцию левого жепудочка, однако со временем функциональное состояние ухудшается и развивается сердечная недостаточность.
Проблема ремоделирования сердца и сосудов сейчас привлекает пристальное внимание исследователей и клиницистов, поскольку именно с ними связывается прогрессирование миокардиальной дисфункции и появление так называемого нейрогуморального сдвига, играющего ведущую роль в регулировании механизмов адаптации.
Первоначально термин ремоделирование миокарда был использован для описания структурных и гемодинамических изменений, зарегестрированых у больных, перенесших инфаркт миокарда. В настоящее время появились многочисленные данные об универсальности подобных изменений, что позволило распространить это понятие и на все другие формы повреждения сердечной мышцы вне зависимости от их этиологической принадлежности. В связи с этим ремоделирование сердца представляет собой нарушение структуры и функции сердца в ответ на повреждающую перегрузку или утрату части жизнеспособного миокарда. Ocновными типами ремоделирования сердца являются: увеличение массы миокарда (гипертрофия), фиброз стромы сердца, дилятация полостей и изменение геометрических характеристик желудочков. Ремоделированне сердца предшествует клиническим проявлениям сердечной недостаточности, сопровождает их и усугубляет систолическую дисфункцию. Оно ухудшает качество жизни и прогноз больных.
На основании изучения данных о формировании качественно нового (реструктуризированного) миокарда позволили Eng С. сформировать концепцию о самопрогрессирующей кардиопатии: которая является самостоятельным процессом, способными к самоподдерживанию вне зависимости от интенсивности и/или наличия инициирующего ее стимула.
3.Конечный этап, когда предшествующие изменения становятся необратимыми. Страдает систолическая и/или диастолическая функция миокарда, развиваются клинические признаки, сердечной недостаточности.
Хотелось бы кратко остановиться на понятиях систолическая и диастолическая дисфункция левого желудочка. Термин дисфункция левого желудочка отражает нарушение нормальных взаимосвязей между контрактильным и эластичным компонентами сердечной мышцы. В основе распределения типов дисфункции лежат следующие критерии: конечно диастолический объем, фракция выброса, пиковые скорости наполнении левого желудочка и соотношения между ними. Диастолическая дисфункция характеризуется нормальными размерами левого желудочка с сохраненной фракцией выброса (40-50%). При этом варианте повышается жесткость миокарда левого желудочка, и нарушаются процессы расслабления сердечной мышцы. Такой тип дисфункции в большей мере характерен для пожилых пациентов, страдающих гипертонической болезнью, гипертрофией и фиброзом миокарда. Эта дисфункция усиливается тахикардией которая ограничивает время наполнения желудочков. В конечном счете, сила сокращений миокарда снижается в зависимости от количества погибших, клеток и чрезмерной гипертрофии, увеличивается диастолический объем и уменьшается фракция выброса, что приводит к развитию систолической дисфункции.
О систолической дисфункции свидетельствует увеличение размерев левого желудочка и снижение фракции выброса ниже 31%, т.е. страдает сократительная способность сердца. Этот вариант дисфункции связан в основном с ИБС.
Диастолическая дисфункция может предшествовать появлению систолической и сочетаться с ней. Оба типа дисфункции могут являться причиной сердечной недостаточности, однако наиболее часто недостаточность кровообращения обусловлена - систолической. Для определения характера нарушения функционирования миокарда применяется эхокардиографический метод в сочетании с импульсно-волновой допплерографией.
Приблизительный сценарий развития изменений сердечной мышцы и развития сердечной декомпенеации может выглядеть следующим образом:
При наличии систолической дисфункции левого желудочка происходит снижение сердечного выброса, однако, благодаря включению сердечно-сосудистых и нейрогуморальных механизмов компенсации этот показатель длительное время может оставаться нормальным, особенно в условиях относительного покоя. В частности выделяют следующие механизмы компенсации: увеличение преднагрузки (механизм Франка-Старлинга), гипертрофия стенок желудочков, активация гуморального звена гемостаза (увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС) и артериальная вазоконстрикция).
Как известно, снижение сократительной функции левого желудочка проявляется уменьшением ударного объема, который на начальном этапе поддерживается за счет увеличения преднагрузки по механизму Франка-Старлинга. Данный механизм связан с тоногенной дилятацией желудочка, возникающей в результате снижения сердечного выброса, и включается немедленно при наличии потребности, прежде всего увеличенного притока к нему крови. Механизм Франка-Старлинга характеризует отношение длины мышечных волокон к их напряжению, и проявляется в том, что при увеличении длины волокон в диастолу усиливается их напряжение в период систолы. Иными словами – увеличение конечно-диастолического объема и растяжение стенок левого желудочка позволяет усилить сокращения сердечной мышцы и увеличить ударный объем крови.
При чрезмерном перерастяжении волокон миокарда и резкой дилятации левого желудочка (конечно-диастолический, объем более 260 мл или конечно-диастолическое давление более 18-20 мм.рт.ст.) компенсаторный механизм Франка-Старлинга перестает действовать и дальнейшее увеличение объема и давления вызывает уже не увеличение, а уменьшение ударного объема. Это вызывает растяжение и повышение давления в левом предсердии, затем в легочных венах и застою в легких, как типичному проявлению левожелудочковой недостаточности. Длительное повышение давления в легочных венах вызывает легочную гипертензию и в итоге – недостаточность правых отделов с последующим застоем в большом круге кровообращения и периферическими отеками.
У больных ИБС компенсаторная функция механизма Франка-Старлинга реализуется не всегда, в связи с чем инициирующим фактором является не столько растяжение мышечных волокон, сколько их перегруппировка.
Следующим компенсаторным механизмом является гипертрофия миокарда. Данный механизм включается уже через несколько недель или месяцев после повреждения сердечной мышцы. Гипертрофия миокарда представляет собой хроническую адаптацию сердечной мышцы к увеличенной систолической перегрузке и повышенному диастолическому объему, она вызывает увеличение сократимости желудочков и ударного объема.
В начале 80-х годов были выделены 3 последовательные стадии развития гипертрофии поврежденного сердца, которые актуальны и сейчас:
1. Аварийная стадия - развивается ранняя гипертрофия, умеренная дилятация левого желудочка, возросшая нагрузка на миокард приводит к мобилизации функционального резерва, т.е. активации (в его не поврежденных участках) синтеза белка, энергетических процессов, увеличивается масса митохондрий, а затем и миофибрил. Однако такая гипертрофия неполноценна, на этой стадии расход АТФ на работу миокарда превосходит ее ресинтез, вследствие чего возможно появление функциональной недостаточности сердца – признаков острой левожелудочковой недостаточности, застойных хрипов в легких и признаков низкого сердечного выброса.
2. Переходная стадия или стадия завершившейся гипертрофии характеризуется относительно устойчивой гиперфункцией миокарда. Нормализуется потребление кислорода, энергообразование и синтез белка, при этом повышается сердечный выброс и уменьшается застой в легких.
3. Стадия изнашивания, “локального старения”, прогрессирующего кардиосклероза – нарушена функция генетического аппарата – значительно снижена скорость генерации новой РНК, происходит прогрессирующая гибель клетки, замещение их соединительной тканью, что приводит к истощению миокарда и значительному падению сократимости сердечной мышцы.
Сердечно-сосудистые механизмы компенсации при хронической недостаточности кровообращения тесно связаны с активацией целого ряда нейрогуморальных систем. Эти системы можно разделить на вазоконстрикторные и вазодилятаторные. К первым относятся симпатико-адреналовая система (САС), ренин-ангиотензиновая система (РАС), а также альдостерон, вазопрессин (АДГ), серотонин, эндотелин, тромбоксан и др., ко вторым – калликреин кининовая система, а также предсердный натрийурический фактор (ПНУФ), простагландины Е и F, эндотелий зависимый расслабляющий фактор и др.
Здесь представлены основные нейрогуморальные сдвиги, возникающие при миокардиальной дисфункции и способствующие прогрессированию сердечной недостаточности, а также трансформации асимптоматической формы дисфункции левого желудочка в симптоматическую. Эти изменения прежде всего касаются повышения уровней ренина, ангиотензина, катехоламинов, вазопрессина, альдостерона, предсердного натрий уретического пептида.
Критериями активации САС является повышение уровня адреналина и норадреналина в плазме крови. В частности содержание норадреналина тесно коррелирует со степенью тяжести клинических проявлений сердечной недостаточности и степенью дисфункции левого желудочка. Повышение его концентрации принято считать одним из самых ранних проявлений гуморальной активации, которая носит компенсаторный характер. Механизм вызывающий активацию САС до конца не ясен, однако среди предрасполагающих факторов выделяют следующие:
1) стимуляция барорецепторов предсердий расположенных в области впадения крупных вен.
2) Гиперчувствительность барорецепторов, расположенных в области дуги аорты и каротидного синуса.
3) Гиперперфузию органов и тканей.
Наиболее важной причиной гиперреактивности САС считается дисфункция барорецепторных механизмов, которую можно объяснить повышенным образованием ангиотензина-2 (ингибиторы АПФ востанавливают функцию барорецепторов).
У взрослых людей из нервных окончаний сердца ежедневно выделяется до 1 кубического см аксоплазмы, содержащей катехоламины. Кроме того, сердечная мышца обладает способностью поглощать катехоламины, циркулирующие в крови, и связывать их в свои структуры. Всё это приводит к стимуляции b-адренорецепторов миокарда, что способствует улучшению его сократимости и увеличению ЧСС. Последнее служит важным компенсаторным механизмом и при сниженном ударном объёме может поддержать на должном уровне минутный объём крови. Сократимость повышается благодаря влиянию норадреналина на взаимосвязь актина и миозина.
Под влиянием катехоламинов происходит сокращение гладкомышечных клеток артериол и повышение общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС), что тем самым обеспечивает поддержание на должном уровне АД при низком сердечном выбросе. Всё это может вызвать гипертофию миокарда.
Помимо всех вышеперечисленных гемодинамических эффектов, направленных на компенсацию сниженного сердечного выброса, гиперактивация САС является одним из главных факторов, вызывающих повышение активности РАС, которая проявляется увеличением активности ренина и содержания ангиотензина-2 в плазме периферической крови. Это может осуществляться несколькими путями:
- возбуждая бета-1- адренорецепторы клеток юкстагломерулярного аппарата, норадреналин стимулирует секрецию ренина
- катехоламины через альфа-адренорецепторы вызывают вазоконстрикцию эфферентных артериол почечных клубочков, что так же стимулирует активность плазмы
- и, наконец, повышению секреции ренине способствует назначение диуретиков, которые увеличивают транспорт натрия через стенку почечных канальцев на уровне плотного пятна, являющегося составной частью юкстагломерулярного аппарата.
Следующей нейрогуморальной системой, играющей ключевую роль в компенсации, формировании и прогрессировании сердечной недостаточности, является система ренин-ангиотензин-альдостерона. Ей присущи вазоконстрикторные эффекты и натрийзадерживающая функция, которые играют важнейшую роль в поддержании параметров гемодинамики на должном уровне.
Нами представлены проблемы биотрансформации основных элементов данной системы. Прежде всего, это биосинтез и секреция ангиотензиногена печенью, ренина почками. Взаимодействую с ангиотензиногеном, ренин «отрезает» от него декапептид – ангиотензин-1. Следует отметить, что в настоящее время произошла эволюция взглядов на образование ангиотензина II. Ранее считалось, что он образуется исключительно посредством воздействия на ангиотензин 1 (отщепление двух молекул) ангиотензинпревращающим ферментом (АПФ), который синтезируется в легких. Кроме того, АТФ способствует распаду брадикинина, который обладает сильным сосудорасширяющим действием.
Сейчас этому пути по данным различных авторов отводится лишь 20-35%. Остальные приходятся на так называемые не-АПФ-зависмые, альтернативные механизмы, регулирующие продукцию ангиотензина II. Это специальные энзимные системы, к которым относятся химазы, катепсин и др., выступающие в роли основных индукторов синтеза ангиотензина в тканях, в отличие от АПФ, активирующего ангиотензин1 в плазме. Ангиотензин II вызывает вазоконстрикцию и учавствует в образовании ангиотензина III, инициирующего освобождение альдостерона.
Основными показателями, характеризующими активность данной системы, являются активность ренина и концентрация ангиотензина II.
Не зависимо от места синтеза ангиотензин II оказывает свое действие на ткани посредством взаимодействия со специальными рецепторами. Выделяют несколько типов рецепторов к ангиотензину II. Они отличаются друг от друга по кинетическим параметрам, распределению в тканях и т.д. Количество рецепторов может изменяться при различных состояниях. Например, при ХНК плотность их уменьшается, а при артериальной гипертензии – увеличивается.
Почти все известные на сегодняшний день эффекты ангиотензин II опосредованы взаимодействием с 1 типом ангиотензин II рецепторов, которые наиболее изучены. Функция 2-го типа рецепторов изучается.
Нами показаны основные эффекты ангиотензина, которые можно подразделить на:
1) гемодинамические – увеличение конечно-диастолического и конечно-систолического объема левого желудочка, ударного объема, фракции выброса, повышение АД, стимуляция вазоконстрикции
2) нейрогуморальные – увеличение секреции предсердного пептида, вазопрессина, альдостерона, катехоламинов и снижение активности ренина
3) почечные – повышение клубочковой фильтрации и внутриклубочкового давления, задержка натрия и воды.
Доказано, что ангиотензин II непосредственно участвует в процессах клеточного роста и гипертрофии миокарда. Он стимулирует миграцию макрофагов и нейтрофилов в сосудистую стенку, повышает окисление в ней холестерина и липопротеидов низкой плотности.
Принимая во внимание все вышеописанные эндогенные ангиотензина, становится понятной его ведущая роль в процессах развития сердечной недостаточности и ее прогрессирования.
Усиление биосинтеза альдостерона корковым веществом надпочечников связано с гиперреактивностью РАС, стимулируется ангиотензин II и ангиотензин III. Он регулирует постоянство электролитного баланса организма. На уровне дистальной части канальцев нефрона он активно реабсорбирует натрий, который увлекает за собой воду. Это происходит в обмен на выделение калия, вызывая его потерю. Увеличивается объем циркулирующей крови и преднагрузка, а гипокалиемия приводит к развитию желудочковых аритмий.
Стимуляция артериальных барорецепторов, повышение активности САС и РАС способствуют увеличению секреции вазопрессина, который вырабатывается клетками задней доли гипофиза. Вазопрессин или антидиуретический гормон (АДГ) оказывает двоякое действие:
1) уменьшает экскрецию воды почками, увеличивая ее реабсорбцию (антидиуретическое действие)
2) может вызвать артериальную вазоконстрикцию (вазопрессорное действие).
Нежелательными эффектами АДГ можно считать гиперволемию и уменьшение ударного объема в результате артериальной вазоконстрикции.
Компенсаторную роль у больных сердечной недостаточностью также играет и активация депрессорных нейрогуморальных систем.
Калликриин-кинин-брадикинин оказывают вазодилятирующее и натрийурическое действие, стистимулируют синтез депрессорных простагландинов, которые обладают помимо перечисленных качеств цитопротекторным и дезагрегантным действием.
В последние годы доказана важная роль в патогенезе недостаточности кровообращения предсердного натрийурического фактора (ПНУФ), который секретируется клетками предсердий при растяжении его стенок. ПНУФ оказывает выраженное вазодилятическое и диуретическое действие, является физиологическим антагонистом ангиотензина и мощным ингибитором секреции ренина и альдостерона.
Таким образом, на ранних стадиях недостаточности кровообращения, обусловленной систолической дисфункцией левого желудочка происходит активация нейрогуморальных систем, которая носит компенсаторно-приспособительный характер. В дальнейшем, по мере прогрессирования сердечной недостаточности, возможности депрессорных систем, направленные на компенсацию сниженного сердечного выброса, постепенно иссякают, а чрезмерная активация прессорных систем еще больше усугубляет систолическую дисфункцию.
После описания основных внутрисердечных и нейрогуморальных систем, принимающих участие в компенсации сниженного сердечного выброса, необходимо остановиться на дополнительных сосудистых и экстракардиальных компенсаторных механизмах, которые являются следствием реакции артерио-венозного русла и некоторых внутренних органов на изменения, вызванные в основном гуморальными компенсаторными системами.
Сосудистые компенсаторные механизмы:
Сужение артериол и вен является характерной особенностью недостаточности кровообращения. Это сужение компенсирует ослабленную сердечную деятельность и поддерживает центральную и периферическую гемодинамику на уровне, необходимом для эффективной перфузии органов и тканей организма.
Компенсаторная артериальная вазоконстрикция обеспечивается главным образом усилением активности САС, РАС и АДГ. Причем, активация САС усиливает склонность к острому вазоспазму, а РАС – к хроническому, длительному, что приводит к снижению уровня кислорода. При ослаблении сердечного выброса происходит неравномерное сокращение тока крови (перераспределение). Наиболее снижен кровоток по сосудам кожи и почек.
Изменение венозного кровотока возникает преимущественно под влиянием норадреналина, происходит перемещение крови из венозного резервуара к центральному кругу кровообращения. Это усиливает венозный приток к сердцу, вызывает повышение КДД в его полостях и способствует реализации механизма Франка-Старлинга, что поддерживает сердечный выброс на должном уровне.
Важным компенсаторным сосудистым механизмом, направленным на поддержание кровоснабжения тканей, является замедление кругооборота крови, которое способствует повышению утилизации кислорода тканями, получающими меньшее количество крови.
Касаясь экстракардиальных механизмов, в которых принимают участие внутренние органы, необходимо, в первую очередь, отметить изменение функционального состояния почечного кровотока. Благодаря активации РАС и перераспределению тока крови, почки задерживают натрий и воду. Это увеличивает интраваскулярный объем и способствует увеличению наполнения желудочков, что инициирует механизм Франка-Старлинга.
Дыхательная система также активно участвует в развитии адаптационных механизмов. При недостаточности кровообращения происходит увеличение объема легочной вентиляции и усиление дыхания преимущественно за счет увеличения частоты дыхательных движений.
И, наконец, система крови, которая также участвует в адаптационно-компенсаторных механизмов. Развивается полицитемия, гипергемоглобинемия, увеличивается объем и поверхность эритроцитов.
Таким образом, при снижении сердечного выброса формируются различные кардиальные и экстракардиальные компенсаторные механизмы с обязательным участием нервной и эндокринной регуляции. Их основная роль – поддержание сократимости миокарда адекватно метаболическим потребностям тканей. Однако высокая напряженность механизмов компенсации рано или поздно ведет к их истощению и развитию тяжелой декомпенсаторной недостаточности кровообращения.
Помимо компенсаторной функции, которая позволяет человеку выжить, каждый из вышеперечисленных механизмов способствует со временем ухудшению сократительной функции сердца, приводя к дальнейшему снижению минутного объема с ответной активацией уже работающих компенсаторных систем. Возникает порочный круг, неизбежно приводящий к смерти.
Нами представлены основные патофизиологические изменения при хронической сердечной недостаточности.
Многие клинические симптомы сердечной недостаточности являются проявлением компенсаторных механизмов, а не только прямым отражением снижения инотропной функции сердца или венозным застоем.
И в заключение темы патогенеза, перед тем как перейти к описанию классификаций и клинической картины, хотелось бы кратко остановиться на ретроградной теории развития сердечной недостаточности.
При ослаблении насосной функции сердца происходит повышение конечно-диастолического давления в полости желудочков, затем в предсердиях и в венах, которые в них впадают (в левое – легочные, в правое – полые), что вызывает замедление кровотока и венозный застой при левожелудочковой недостаточности – в малом, а при недостаточности правого желудочка – в большом круге кровообращения.
В частности, при ослаблении сократительной способности миокарда левого желудочка сердце утрачивает способность адекватно перемещать кровь из малого круга кровообращения в большой. В этих условиях в малом круге формируются застойные явления, а в большом – гипоксия тканей.
Повышение конечного диастолического давления в левом желудочке и в левом предсердии на фоне нарушенной диастолической функции сердца и уменьшения фракции выброса, приводят к росту давления в легочных венах и капиллярах. Когда гидростатическое давление в легочных сосудах превышает осмотическое давление в легочной ткани, происходит транссудация жидкости в интерстициальное пространство, то есть развивается гидратация легочной паренхимы и легочной застой.
При увеличении легочного венозного давления почти в 10 раз увеличивается дренирование лимфатической системы. Как только исчерпаны возможности оттока по лимфатическим сосудам, происходит накопление жидкости. Первоначально она появляется из межуточной ткани, вокруг сосудов и бронхов (которые иногда сдавливает и практически всегда вызывает отек бронхиальной стенки), не затрудняя газообмен, а позднее, по мере прогрессирования, в альвеолярные мембраны. Когда возможности накопления жидкости в межуточной ткани и альвеолярных стенках исчерпаны, транссудат устремляется в просвет альвеол, вытесняя газ и нарушая газообмен. Насыщение артериальной крови кислородом уменьшается, что обуславливает развитие артериальной гипоксемии и кислородное голодание тканей. В этот период возможно развитие рефлекторного бронхоспазма, приводящего к тяжелой кардиальной астме.
Как уже говорилось раньше, кроме застоя в малом круге кровообращения, при ослаблении сократительной способности миокарда левого желудочка снижается артериальное кровообращение, что также способствует гипоксии органов и тканей. Однако, в связи с перераспределением кровотока, интенсивность коронарного и мозгового кровообращения снижается мало и, как правило, остается достаточной. В основном, возникает недостаточное кровоснабжение печени, почек, мышц и кожи.
Одним из признаков гипоксемии является акроцианоз, который объясняется стазом крови на периферии. Он развивается, когда насыщение венозной крови кислородом снижается до 40% (норма 65-70%). При этом насыщение артериальной крови может быть в пределах нормы.
Нарушение сократительной функции правого желудочка развивается при патологии органов дыхания, пороках или, достаточно часто, при левожелудочковой недостаточности у больных с поражением левых отделов сердца.
Основная роль правого желудочка заключается не только в обеспечении кровотока легких, но и в поддержании нормального давления в системе магистральных вен.
Правожелудочковая недостаточность характеризуется нарушением венозной циркуляции, снижением сократительной способности правого желудочка с возрастанием в нем остаточного кровенаполнения и конечного диастолического давления, развитием его дилятации и относительной недостаточности трикуспидального клапана, что сопровождается увеличением давления в правом предсердии.
В свою очередь, увеличение давления в правом предсердии способствует повышению давления в венозной системе большого круга кровообращения, расширению периферических вен и венозному застою. Накопление крови в периферической венозной системе предохраняет сердце от перегрузок. Венозный застой развивается в различных органах: головном мозге, органах брюшной полости, печени, почках, половых органах. Следствием такого застоя является нарушение функционального состояния перечисленных органов и систем, а так же расстройства различных видов обмена веществ.
КЛАССИФИКАЦИЯ
В настоящей лекции мы рассмотрим 2 классификации. Первая, предложенная Н.Д.Стражеско и В.Х.Василенко, широко применяется в практической работе и в настоящее время является официально принятой на Украине.
КЛАССИФИКАЦИЯ НЕДОСТАТОЧНОСТИ КРОВООБРАЩЕНИЯ
(Н.Д.Стражеско, В.Х.Василенко)
Острая недостаточность кровообращения
А. Острая сосудистая недостаточность (обморок, коллапс, шок)
В. Острая сердечная недостаточность (острая недостаточность «левого» сердца, острая недостаточность «правого» сердца)