Патофізіологія серцево-судинної системи
ПАТОФІЗІОЛОГІЯ Серцево-судинної системи
Недостатність серця розвивається при невідповідності між пропонованою серцю навантаженням і його здатністю виконувати роботу, яка визначається кількістю притікає до серця крові і його опором вигнанню крові в аорті і легеневій стовбурі. Від серцевої недостатності умовно відрізняють судинну недостатність, при другій первинно зменшується приплив крові к серцю (шок, непритомність). В обох випадках виникає недостатність кровообігу, тобто нездатність забезпечити організм достатньою кількістю крові в спокої і при фізіологічній навантаженні.
Вона може бути гострою, хронічною, прихованої, що виявляється тільки при фізичному навантаженні і явною, з порушеннями гемодинаміки, функції внутрішніх органів, обміну речовин, різким обмеженням працездатності. Серцева недостатність пов'язана перш за все з порушенням функції міокарда. Вона може виникнути в результаті:
1) навантаження міокарда, коли до нього пред'являються надмірні вимоги (пороки серця, гіпертензія, виконання непосильної фізичного навантаження). При вроджених вадах СН найчастіше спостерігається в перші 3 місяці життя.
2) пошкодження міокарда (ендокардит, інтоксикація, порушення вінцевого кровообігу і ін.). У цих умовах недостатність розвивається при нормальній або зниженою навантаження на серце.
3) механічного обмеження діастоли (випітної плеврит, перикардит).
4) поєднання цих факторів.
Серцева недостатність може викликати декомпенсацію кровообігу в спокої або при фізичному навантаженні, що проявляється у вигляді:
1) зниження сили і швидкості скорочення, сили і швидкості розслаблення серця. В результаті виникає субконтрактурное стан і недостатність діастолічного наповнення.
2) різкого зниження ударного об'єму зі збільшенням залишкового об'єму і кінцевого діастолічного об'єму і кінцевого діастолічного тиску від переповнення, т. Е. Міогенна дилятация.
3) зменшення хвилинного обсягу зі збільшенням артеріо-венозної різниці по кисню.
Перш за все ця ознака можна знайти при функціональних навантажувальних пробах.
Іноді серцева недостатність розвивається на тлі нормального хвилинного обсягу, що пояснюється збільшенням об'єму циркулюючої крові внаслідок затримки рідини в організмі, однак артеріо-венозної різниця по кисню, і в цьому випадку зростає, тому що гіпертрофований міокард споживає більше кисню, виконуючи велику роботу. Застій крові в малому колі збільшує ригідність крові і тим самим теж збільшує споживання кисню.
4) збільшення тиску в тих відділах судинного русла, з яких кров надходить в недостатню половину серця, тобто в легеневих венах при недостатності лівого відділу серця і в порожнистих венах при правошлуночкової недостатності. Підвищення тиску в передсердях викликає тахікардію. На ранніх стадіях вона виникає лише при фізичному навантаженні і пульс не нормалізується раніше ніж через 10 хвилин після припинення навантаження. При прогресуванні СН тахікардія спостерігатися і в спокої.
5) зменшення швидкості кровотоку.
Крім цих ознак, проявляються також і такі симптоми декомпенсації як ціаноз, задишка, набряки та ін. Важливо підкреслити, що розвиток серцевої недостатності супроводжується появою порушень серцевого ритму, що істотно впливає на перебіг і прогноз. Виразність гемодинамічних зсувів та прояв симптомів серцевої недостатності в більшій мірі залежить від того, який відділ серця переважно ушкоджений.
Особливості патогенезу недостатності
кровообігу по левожелудочковому типу.
При ослабленні лівого відділу серця збільшується кровонаповнення малого кола і підвищується тиск в лівому передсерді і легеневих венах, капілярах, артеріях. Це при водить до важкої болісної задишки, кровохаркання, набряку легенів. Ці явища посилюються при збільшенні венозного повернення до правого серця (при м'язової навантаженні, емоційному стресі, горизонтальному положенні тіла). На певному етапі у багатьох хворих включається рефлекс Китаєва, в результаті спазму легеневих артеріол підвищується периферичний судинний опір легких (в 50, а то і в 500 разів). Тривале спастичний стан дрібних артерій призводить до їх склерозу і таким чином, на шляху кровотоку формується другий бар'єр (1-ий бар'єр -порок). Цей бар'єр зменшує небезпеку розвитку набряку легенів, але тягне і негативні наслідки: 1) у міру наростання спазму і склерозу, зменшується МО крові; 2) збільшення шунтування кровотоку в обхід капілярів, що збільшує гіпоксемію; 3) збільшення навантаження на правий шлуночок призводить до його концентричної гіпертрофії, а в подальшому до недостатності правого відділу серця. З моменту приєднання правошлуночковоюнедостатності, мале коло руйнується. Застійні явища переміщаються в вени великого кола, хворий відчуває суб'єктивне полегшення.
При правошлуночковоюнедостатності спостерігається застій крові і збільшення кровонаповнення венозної частини великого кола кровообігу, зменшення припливу до лівого відділу серця.
Слідом за зниженням серцевого викиду зменшується ефективний артеріальний кровотік у всіх органах, в тому числі і в нирках. Активація РАС (ренін-альдостеронової системи) призводить до затримки хлористого натрію і води і втрати іонів калію, що
несприятливо для міокарда. У зв'язку з артеріальною сольовим та зменшенням хвилинного об'єму підвищується тонус артеріальних судин великого кола і затримана рідина переміщається в вени великого кола -підвищується венозний тиск, збільшується печінка, розвиваються набряки, ціаноз. У зв'язку з гіпоксією і застоєм крові, виникає цироз печінки з розвитком асциту, прогресує дистрофія внутрішніх органів.
Абсолютно ізольованою правошлуночковоюнедостатності не буває, тому що при цьому страждає і лівий шлуночок. У відповідь на зменшення МО відбувається тривала безперервна симпатична стимуляція цього відділу серця, а це в умовах погіршення коронарного кровообігу сприяє прискореному зношування міокарда.
По-друге, втрата іонів калію призводить до зниження сили серцевих скорочень.
По-третє, знижується коронарний кровотік і погіршується кровопостачання, як правило, гіпертрофованого лівого відділу серця.
Гіпоксія може бути 4-х видів: дихальна, кров'яна, гістотоксичної, гемодинамическая. Оскільки міокард навіть в умовах спокою витягує з крові, що притікає 75%, а в скелетної м'язі 20-% міститься в ній О2. єдиним способом забезпечення підвищеної потреби серця в О2 є збільшення вінцевого кровотоку. Це робить серце, як жоден інший орган, залежним від стану судин, механізмів регуляції вінцевого кровотоку і здатності вінцевих артерій адекватно реагувати на зміну навантаження. Тому найбільш часто розвиток гіпоксії міокарда пов'язане з розвитком циркуляторної гіпоксії і, зокрема, ішемії міокарда. Саме вона лежить в основі ішемічної хвороби серця (ІХС). Слід мати на увазі, що ішемічна хвороба серця це збірне поняття, яке об'єднує різні синдроми і нозологічні одиниці. У клініці частіше зустрічаються такі типові прояви ІХС як стенокардія, аритмії, інфаркт міокарда внаслідок якого раптово, тобто протягом години після початку нападу, вмирає більше половини хворих на ІХС, призводить вона і до розвитку серцевої недостатності внаслідок кардіосклерозу. В основі патогенезу ІХС лежить порушення рівноваги між потребою серцевого м'яза в О2 і його доставкою з кров'ю. Це невідповідність може виникнути в результаті: по-перше, збільшення потреби міокарда в О2; по-друге, зменшення кровотоку через коронарні артерії; по-третє, при поєднанні цих факторів.
Головним з них (по частоті) є зменшення кровотоку в результаті стенозуючого атеросклеротичного ураження коронарних артерій серця (95%), але бувають випадки, коли у людини загиблого від інфаркту міокарда на виявляється органічного зменшення просвіту судин. Така ситуація виникає у 5% загиблих від інфаркту міокарда, а у 10-% людей, які страждають на ІХС, у формі стенокардії коронарні артерії ангиографически не змінені. У цьому випадку говорять про гіпоксії міокарда функціонального походження. Розвиток гіпоксії може бути пов'язано:
1. З некомпенсируемое збільшенням потреби міокарда в кисні.
Це може статися насамперед в результаті дії на серце катехоламінів. Введенням тваринам адреналіну, норадреналіну або стимуляцією симпатичних нервів можна отримати некрози в міокарді. З іншого боку, катехоламіни збільшують кровопостачання міокарда, викликаючи розширення коронарних артерій, цьому сприяє і накопичення продуктів обміну, зокрема, аденозину, який володіє потужним судинорозширювальну дію, сприяє цьому і підвищення тиску в аорті і збільшення МО, а з іншого боку вони, т. е. катехоламіни, збільшують потребу міокарда в кисні. Так, в експерименті встановлено, що роздратування симпатичних нервів серця призводить до збільшення споживання кисню на 100%, а коронарного кровотоку тільки на 37%. Збільшення потреби міокарда в кисні під впливом катехоламінів пов'язано:
1) з прямим енерготропной дією на міокард. Воно реалізується через збудження бета-1-АР кардіоміоцитів і відкриттям кальцієвих каналів.
2) КА викликають звуження периферичних артеріол і підвищують судинний опір, що істотно збільшує навантаження поста на міокард.
3) виникає тахікардія, яка обмежує можливості приросту кровотоку в посилено працюючому серці. (Скорочення діастоли).
4) через пошкодження клітинних мембран. Катехаміни активують ліпази, зокрема фосфоліпазу А2. що пошкоджує мембрани мітохондрій і СПР і призводить до виходу іонів кальцію в міоплазми, що ще більшою мірою пошкоджує клітинні органели (див. розділ "Пошкодження клітини"). В осередку ушкодження затримуються лейкоцити і звільняють масу БАВ (біологічно активних речовин). Відбувається закупорка мікроциркуляторного ложа, в основному нейтрофілами. У людини кількість катехоламінів різко збільшується в стресових ситуаціях (інтенсивне фізичне навантаження, психоемоційне напруження, травма, біль) в 10-100 разів, що у деяких людей супроводжується приступом стенокардії при відсутності органічних змін в коронарних судинах. При стресі патогенну дію катехоламінів може посилюватися гиперпродукцией кортикостероїдів. Викид минералокортикоидов викликає затримку Na і викликає посилення екскреції калію. Це призводить до підвищення чутливості серця і судин до дії катехоламінів.
Глюкокортикоїди, з одного боку, стабілізують стійкість мембран до пошкодження, а з іншого істотно збільшують ефект дії кателоламінов, сприяють затримці Na. Тривалий надлишок Na і недолік калію викликає дисеміновані некоронарогенні некрози міокарда. (Введення солей K + і Mg 2+. Блокаторів Ca-каналів може запобігти некроз міокарда або зменшити його після перев'язки коронарної артерії).
Виникненню катехоламінових пошкодження серця сприяють:
1) відсутність регулярних фізичних тренувань, коли основним чинником компенсації при фізичному навантаженні стає тахікардія. Треноване серце більш економно витрачає енергію, в ньому збільшується потужність систем транспорту та утилізації О2. мембранних насосів, антиоксидантних систем. Помірне фізичне навантаження знижує наслідки психоемоційного стресу і в тому випадку, якщо вона супроводжує стресу або слід за ним, вона прискорює розпад катехоламінів, гальмує секрецію кортикоидов. Зменшується збудження, пов'язане з емоціями, нервових центрів (физич. Активність гасить "полум'я емоцій"). Стрес готує організм до дії: втечі, боротьбі, тобто физич. активності. В умовах бездіяльності його негативні наслідки на міокард і судини виявляються в більшій мірі. Помірний біг або ходьба --хороший профілактичний чинник.
Друга умова, що сприяє катехоламиновой травмі це куріння.
По-третє, дуже велику роль відіграють конституціональні особливості людини.
Таким чином катехоламіни можуть викликати пошкодження міокарда, але тільки в поєднанні з дією відповідних умов.
З іншого боку, треба пам'ятати, що порушення симпатичної іннервації серця ускладнює мобілізацію компенсаторних механізмів, сприяє швидшому зношування серця. 2-ий патогенетичний фактор ІХС -зменшення доставки О2 до міокарда. Вона може бути пов'язана:
1. З спазмом коронарних артерій. Спазм коронарних артерій може виникнути в повному спокої, нерідко вночі в швидкій фазі сну, коли збільшується тонус вегетативної нервової системи або внаслідок фізичної або емоційного перевантаження, куріння, переїдання. Всебічне вивчення спазму коронарних артерій показало, що у переважної більшості хворих він відбувається на тлі органічних змін коронарних судин. Зокрема пошкодження ендотелію призводить до локальної зміни реактивності судинних стінок. У реалізації цього ефекту велика роль належить продуктам арахідонової к-ти -простацікліну і тромбоксану А2. Інтактний ендотелій виробляє простагландин простациклин (ПГJ2) -він має виражену антиагрегационной активністю щодо тромбоцитів і розширює судини, тобто перешкоджає розвитку гіпоксії. При пошкодженні ендотелію до стінки судини прилипають тромбоцити, під впливом катехоламінів вони синтезують тромбоксан А2. який має виражені судинно-звужуючими властивостями і здатний викликати локальний спазм артерій і агрегацію тромбоцитів. Тромбоцити виділяють фактор, що стимулює проліферацію фібробластів і гладком'язових клітин, міграцію їх в інтиму, що спостерігається при формуванні атеросклеротичної бляшки. Крім того, незмінний ендотелій під впливом катехоламінів виробляє так званий ендотеліальний фактор релаксації (ЕФР), який діє на судинну стінку місцево і являє собою окис азоту -NO. При пошкодженні ендотелію, яке більш виражене у літніх людей, вироблення цього фактора зменшується, в результаті різко знижується чутливість судин до дії вазодилятаторов, а при збільшенні гіпоксії ендотелій виробляє поліпептид ендотелін, який володіє судинозвужувальними властивостями. Крім того, локальний спазм коронарних судин може бути викликаний затримуються в дрібних артеріях лейкоцитами (головним чином нейтрофілами), що звільняють продукти липоксигеназного шляху перетворення арахідонової к-ти -лейкотріени С4. Д4.
Якщо під впливом спазму просвіт артерій зменшується на 75%, то у хворого з'являються симптоми стенокардії напруги. Якщо спазм призведе до повного закриття просвіту коронарної артерії, то в залежності від тривалості спазму може виникнути приступ стенокардії спокою, інфаркт міокарда або раптова смерть.
2. Зі зменшенням притоку крові внаслідок закупорки артерій серця агрегатами тромбоцитів і лейкоцитів, що полегшується при порушенні реологічних властивостей крові. Освіта агрегатів посилюється під впливом катехоламінів, їх освіта може стати важливим додатковим фактором, що визначає розлади коронарного кровообігу, патогенетично пов'язаних і з артеріосклерот. бляшкою і з ангіоспазматіческімі реакціями. У місці атеросклеротичного ушкодження судинної стінки знижується продукція ЕФР і простацикліну. Тут особливо легко утворюються агрегати тромбоцитів з усіма можливими наслідками і завершується порочне коло: агрегати тромбоцитів сприяють атеросклерозу, а атеросклероз сприяє агрегації тромбоцитів.
3. Зменшення кровопостачання серця може виникнути внаслідок зменшення хвилинного обсягу в результаті гострий. посудину. недостатточн. зменшення венозного повернення з падінням тиску в аорті і коронарних судинах. Це може бути при шоку, колапсі.
Гіпоксія міокарда на грунті органічних уражень
коронарних артерій.
По-перше, зустрічаються випадки, коли кровообіг міокарда виявляється обмеженим в результаті спадкового дефекту розвитку коронарних артерій. В цьому випадку явища ішемічної хвороби можуть з'явитися в дитячому віці. Однак найважливішою причиною є атеросклероз коронарних артерій. Атеросклеротичні зміни починаються рано. Ліпідні плями і смужки виявляються навіть у новонароджених. У другій декаді життя атеросклеротичні бляшки в коронарних артеріях виявляються у кожної людини після 40 років в 55%, а після 60% випадків. Найбільш швидко атеросклероз у чоловіків формується у віці 40-50 років, у жінок пізніше. У 95% хворих з інфарктом міокарда є атеросклеротичні зміни коронарних артерій.
По-друге, атеросклеротична бляшка заважає судинам розширюватися і це сприяє гіпоксії у всіх випадках, коли збільшується навантаження на серце (фізичні навантаження, емоції і т.д.).
По-третє, атеросклеротична бляшка зменшує цей проміжок. Рубцовая сполучна тканина, яка формується на місці бляшки, звужує просвіт аж до обтураційній ішемії. При звуженні більше 95% найменша активність викликає приступ стенокардії. При повільному прогресуванні атеросклеротичного процесу ішемія може не настати, завдяки розвитку колатералей. У них атеросклерозу не буває. Але іноді обтурація коронарних артерій відбувається миттєво, коли трапляється крововилив в атеросклеротичної бляшки.