Лекции Определение понятия сердечная недостаточность
 Скачать 459.72 Kb.
|
|
ПЛАН ЛЕКЦИИ • 1. Определение понятия «сердечная недостаточность». • 2.Этиология сердечной недостаточности (СН). • 3.Виды СН. • 4.Срочные механизмы компенсации при СН (кальций зависимые и кальцийнезависимые механизмы). • 5.Компенсаторная гипертрофия сердца, стадии, механизмы развития, исход. • 6.Типовые механизмы развития СН : • А)нарушение энергообеспечения миокарда • Б) Механизмы повреждения мембраны и ферментов миокардиоцитов • В) Дисбаланс ионов и жидкости • Г)Уменьшение концентрации нейротрансмиттеров Определение понятия Сердечная недостаточность - это состояние, при котором нагрузка, падающая на сердце, превышает его способность совершать работу. Под сердечной недостаточностью понимают состояние, при котором насосная функция сердца не обеспечивает метаболические потребности тканей или обеспечивает лишь определенную степень ее компенсации в результате увеличения работы сердца. По происхождению, выделяют 3 варианта сердечной недостаточности: • 1. сердечная недостаточность, в результате повреждения миокарда («миокардиальная» форма); • 2. сердечная недостаточность, в результате перегрузки сердца ( «перегрузочная» форма); • 3. смешанная форма сердечной недостаточности (в результате сочетания прямого повреждения миокарда и его перегрузки); ЭТИОЛОГИЯ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ • 1.Повреждение сердечной мышцы, вызванное ее наследственной неполноценностью, авитаминозами, диффузным артериосклерозом, во всех этих случаях мышечная ткань сердца не в состоянии функционировать с нормальной интенсивностью и только благодаря компенсаторному увеличению массы этой ткани организм в целом продолжает поддерживать нормальный минутный объем. ЭТИОЛОГИЯ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ 2. Заболевания, которые увеличивают нагрузку на сердце путем увеличения сопротивления сердечному выбору или увеличения притока крови к сердцу: пороки сердца, гипертоническая болезнь, артериовенозные фистулы, гипертония малого круга, инфаркт миокарда, при котором увеличенная нагрузка падает на уцелевшие отделы сердечной мышцы. Различают сердечную недостаточность • 1. первичную, кардиогенную, развивающуюся в результате первичного снижения сократительной функции сердца; • 2. развивающуюся, в результате уменьшения притока венозной крови к сердцу при близкой к нормальной величине сократительной функции миокарда. Такое наблюдается при снижении ОЦК, нарушении диастолического расслабления сердца при его сдавлении жидкостью, накапливающейся в полости перикарда (крови, экссудата) и др. подобных состояниях. ПАТОГЕНЕЗ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ • Сердечная недостаточность преимущественно прямого повреждения миокарда характеризуется снижением развиваемого сердцем напряжения, что проявляется падением силы и скорости его сокращения и расслабления. • Сердечная недостаточность в результате, преимущественно, перегрузки миокарда формируется на фоне более или менее длительного периода компенсаторной гиперфункции и гипертрофии, однако, в конце концов, также приводит к снижению силы и скорости сокращения и расслабления сердца. СРОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ(кальций независимые) • 1.Филогенетически наиболее ранним и надежным является механизм Франка-Старлинга , который обеспечивает увеличение развиваемого сердцем напряжения в ответ на растяжение миокарда. Этот механизм называют гетерометрическим , т.е. обусловленным изменением длины сердечной мышцы. Увеличение длины волокон миокарда при сердечной недостаточности является следствием растяжения их под влиянием избыточного объема крови в полостях сердца в результате снижения его сократимости. Это обусловливает увеличение площади взаимодействия актина и миозина при участии ионов кальция. Срочные механизмы компенсации • 2.Гомеометрический механизм характеризуется постоянством длины миофибриллы, увеличением времени экспозиции, возникает при пороках стенотического типа. СРОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ(кальций зависимые) 3. Существенным механизмом компенсации снижения сократимости сердца является увеличение частоты сердечных сокращений вследствие повышения давления крови в полых венах, в правом предсердии и растяжении их (рефлекс Бейнбриджа). • Увеличение частоты сердечных сокращений означает увеличение числа потенциалов действия в единицу времени. Этот сдвиг, как известно, приводит к увеличению поступления Са+2 в мышечные клетки сердца. Следствием этого является увеличения числа кальций-тропониновых комплексов, а также числа актин-миозиновых мостиков. СРОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ(кальций зависимые) • 4. Эволюционно более поздним, но весьма эффективным и мобильным механизмом адаптации сердца является усиление симпатоадреналовых влияний на миокард, в частности в связи со снижением сердечного выброса. Активация симпатических воздействий на сердце обеспечивает значительное увеличение, как силы, так и скорости сокращений миокарда. Биологическая роль тахикардии • Увеличение частоты сердечных сокращений означает увеличение числа потенциалов действия в единицу времени. Этот сдвиг, как известно, приводит к увеличению поступления Са+2 в мышечные клетки сердца. Следствием этого является изменение тропониновой репрессии, создание условий для формирования большего числа актин-миазиновых мостиков,а, следовательно, и увеличение силы сокращения миофибрилл. Эффект катехоламинов • Эффект катехоламинов может реализоваться двумя путями. Во-первых, норадренадин и адреналин увеличивают высоту платы потенциала действия, что согласуется с увеличением входа Са2+ в мышечные клетки сердца, а также ускоряют темп захвата Са2+ элементами СПР. Это влечет за собой увеличение количества Са+2 в цистернах, мощности возникающего Са2+ залпа. • В результате может возрастать количество Са2+-тропониновых комплексов и актино- миозиновых мостиков, генерирующих силу мышечного сокращения. Эффект катехоламинов • Во-вторых, катехоламины через аденилатциклазную систему клетки могут активировать протеинкиназу тропонинового комплекса и влиять на кинетику реакции между Са2+ и тропонином. т.е. по существу на скорость формирования каждой актомиозиновой связи. • В итоге под влиянием катехоламинов возникает увеличение скорости и силы сокращения при неизменной длине миофибрилл и нагрузке, при которой они сокращаются, что играет важную роль в срочной адаптации сердца к большой нагрузке. Компенсаторная гиперфункция сердца • При патологии сердечно-сосудистой системы возникает вариант долговременной адаптации - компенсаторная гиперфункция сердца на основе гипертрофии 1. Аварийная стадия компенсаторной гиперфункции • При активации срочных механизмов адаптации сердца увеличивается количество генерирующих силу актомиозиновых мостиков в миофибриллах. В адекватной мере должно возрасти использование АТФ в миофибриллах и ионных насосах мышечных клеток, соответственно возрастает потребление кислорода сердцем. Однако, не смотря на увеличение окисления - окислительный ресинтез АТФ в начале отстает от возросшего расхода АТФ . В этой связи концентрация АТФ снижается на 10-20%. 1. Аварийная стадия компенсаторной гиперфункции • Одновременно со сдвигом энергетического обмена и нарушениями, функции сердца в этой начальной, аварийной стадии процесса возникает активация генетического аппарата миокардиальных клеток , проявляющаяся быстрым увеличением интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков. При этом в результате увеличения синтеза РНК на матрицах ДНК в мышцах сердца интенсивность биосинтеза уже к концу первых суток может увеличиться на 30-40%. В итоге общей активации биосинтеза масса сердца может возрасти на 80%. Пусковой фактор гипертрофии • Пусковым механизмом компенсаторной гиперфункции является дефицит АТФ, что играет роль сигнала, который опосредованно или через накопление определенных метаболитов активирует генетический аппарат клетки и тем самым запускает процесс гипертрофии. Следствие гипертрофии • Следствием гипертрофии является то, что увеличенная функция органа распределяется в его возросшей массе: интенсивность функционирования структур снижается , приближаясь или полностью возвращаясь к норме. • Развивается вторая стадия компенсаторной гиперфункции сердца. 2- я стадия компенсаторной гипертрофии – устойчивой гиперфункции. • При этом потребление АТФ на единицу массы ткани снижается, концентрация богатых фосфорных соединений приближается к нормальному уровню; одновременно концентрация РНК в сердечной мышце и интенсивность синтеза белка падают, рост массы сердца приостанавливается. • Наблюдающееся явления острой сердечной недостаточности претерпевают обратное развитие, достигается относительно устойчивая гиперфункция. Биологическая роль компенсаторной гиперперфункции • Таким образом, • гипоксия миокарда активирует генетический аппарат миокардиальных клеток и развивающееся вследствие этого увеличение синтеза нуклеиновых кислот и белков составляет основное содержание процесса компенсаторной гиперфункции. Причины развития 3-ей стадии компенсаторной гипертрофии • Гипертрофия не означает, что потенциальные возможности гипертрофированной мышечной ткани действительно нормальны. • Снижение функциональных возможностей гипертрофированной сердечной мышцы развивается вследствие того, что компенсаторная гипертрофия, вызванная непрерывной, эволюционно не предусмотренной нагрузкой, протекает как несбалансированная форма роста , что приводит к развитию 3-ей стадии гиперфункции сердца - кардиосклероза . несбалансированная форма роста или стадия кардиосклероза • На уровне органа этот несбалансированный рост проявляется в том, что увеличение массы органа существенно опережает рост иннервирующих его аксонов симпатических нейронов, локализованных в узлах симпатической цепочки. • В результате плотность симпатической иннервации органа резко падает, трата норадреналина превышает его ресинтез, и концентрация этого медиатора в гипертрофированном миокарде животных и людей в 3-5 раз меньше, что является основой снижения его управляемости. несбалансированная форма роста • На уровне ткани миокарда несбалансированный рост проявляется в том, что рост артериол и капилляров существенно отстает от увеличения размеров мышечных клеток. • В итоге число коронарных капилляров на единицу массы сердечной мышцы уменьшается. Развивается относительная коронарная недостаточность. несбалансированная форма роста • На уровне клетки (миокардиоцита) несбалансированный рост проявляется в том, что увеличение размера цитоплазматической мембраны существенно отстает от увеличения массы мышечных клеток. Адекватный танспорт через мембрану создает условия оптимального метаболизма. При несбалансированной форме роста создаются условия для нарушения метаболизма. несбалансированная форма роста • На уровне субклеточных структур миокардиоцита несбалансированный рост проявляется в том, что увеличение числа митохондрий, рибосом, СПР и др. отстает от объема цитозоля. При несбалансированной форме роста создаются условия для нарушения метаболизма и пластических процессов в кардиомиоцитах. несбалансированная форма роста • Следствием несбалансированности роста на молекулярном уровне является преобладание структур, которые состоят из стабильных длительно живущих белков, над структурами, ответственными за ионный транспорт и энергообеспечение и состоящими из более обновляемых короткоживущих белков. Развивается третья стадия компенсаторной гиперфункции сердца - кардиосклероза. • Основным звеном перехода адаптивной реакций в реакцию патологическую является несбалансированный рост, снижение мощности возбуждения с сокращением и расслаблением. Переадаптированное сердце приводит к развитию сердечной недостаточности. Основные механизмы С.Н. • Несмотря на различие причин и известное своеобразие начальных звеньев патогенеза сердечной недостаточности, ее конечные механизмы - на клеточном и молекулярном уровнях - едины. • Среди них в качестве главных выделяют следующие 4-е механизма: • 1. нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда; • 2. повреждение мембранного аппарата и ферментных систем кардиомиоцитов; • 3.дисбаланс ионов и жидкости в кардиомиоцитах; • 4. расстройство нейрогуморальной регуляции функции сердца. Нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда. • 1.Снижение ресинтеза АТФ в основном является следствием подавления процесса аэробного окисления углеводов. Это происходит потому, что при действии большинства патогенных факторов в наибольшей мере и, прежде всего, повреждаются митохондрии. • В норме при аэробных условиях основным источником энергии для миокарда являются высшие жирные кислоты. Так, при окислении 1 молекулы пальмитиновой кислоты образуется 130 молекул АТФ. Нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда • В результате повреждения миокарда или чрезмерного длительного увеличения нагрузки на него, окисление высших жирных кислот в митохондриях нарушается и образование АТФ снижается. • Основным источником АТФ в этом случае становится гликолитический путь расщепления глюкозы, который примерно в 18 раз менее эффективен, чем аэробный гликолиз, и не может в достаточной мере компенсировать дефицит макроэргов Нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда. • На фоне высокого общего содержания АТФ в клетке может развиваться дефицит ее в энергорасходующих эффекторных структурах, прежде всего в миофибриллах и саркоплазматической сети. • Причиной этого является расстройство системы транспорта энергии от места ее продукции к эффекторным органеллам при помощи креатинфосфата с участием ферментов: • 1.АТФ-АДФ-транслоказы (обеспечивающей транспорт энергии АТФ из матрикса митохондрий через ее внутреннюю мембрану; • 2.Наличие креатинфосфаткиназы в миофибриллах и других эффекторных структурах обеспечивает эффективное использование ими креатинфосфата для поддержания необходимой концентрации АТФ. • Нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда • При действии патогенных агентов, вызывающих сердечную недостаточность, вначале и в большей степени в клетках миокарда понижается уровень концентрации креатинфосфата, а затем и в меньшей мере - АТФ. Кроме того, развитие сердечной недостаточности сопровождается массивной потерей креатинфосфаткиназы миокардиальными клетками. Нарушение энергетического обеспечения клеток миокарда. • Сердечная недостаточность вследствие расстройства энергообеспечения миокарда может развиваться и в условиях достаточной продукции и транспорта АТФ в кардиомиоцитах. Это может быть следствием повреждения ферментных механизмов утилизации энергии в клетках миокарда, главным образом за счёт снижения активности АТФ-аз. Прежде всего, это относится к АТФ-азе миозина, калий-натрий- зависимой АТФ-азе сарколеммы, магний - зависимой АТФ-азе, «кальциевой помпе» саркоплазматической сети. В результате энергия АТФ не используется эффекторными структурами клеток миокарда. Основные механизмы повреждения мембраны и ферментов клеток миокарда при СН 1. Интенсификация свободнорадикального, перекисного окисления липидов и кардиотоксических эффектов продуктами этого процесса. 2.Чрезмерная активация свободных и мембрано- связанных липаз, фосфолипаз, протеаз. 3.Торможение процесса ресинтеза денатурированных липидных и белковых молекул мембран и их синтеза заново. 4. Модификация конформации белковых и липопротеидных молекул в условиях нарушения энергообеспечения кардиомиоцитов. 5. Перерастяжение и микроразрывы сарколеммы. Причиной этого является увеличение внутриклеточного осмотического и онкотического давления, обусловленных избытком катионов и органических соединений. Дисбаланс ионов и жидкости в кардиомиоцитах • Сердечная недостаточность сопровождается накоплением в кардиомиоцитах натрия и потерей ими калия. Увеличение внутриклеточной концентрации натрия обусловливает задержку в миоплазме ионов кальция за счет нарушения функционирования натрий-кальциевого ионнообменного механизма. Увеличение внутриклеточного натрия, конкурирующего с кальцием за общий переносчик, препятствует выходу кальция из клетки, что приводит к его накоплению в клетке. • При сердечной недостаточности увеличение внутриклеточного кальция связывают еще с несколькими факторами: 1.повышением проницаемости сарколеммы, • 2. снижением активности кальциевого насоса саркоплазматической сети, аккумулирующей кальций; • 3. снижением мощности энергозависимых механизмов, ответственных за удаление ионов кальция из саркоплазмы. Последствия внутриклеточного накопления кальция в кардиомиоцитах • 1. Прежде всего, нарушается расслабление миофибрилл, что проявляется повышением конечного диастолического давления или даже остановкой сердца в систоле. Развивается необратимая контрактура миокарда. • 2. увеличение захвата кальция митохондриями ведет к разобщению окисления и фосфорилирования, что проявляется снижением энергообразования и еще большему усилению повреждений миокарда, обусловленных дефицитом энергии. Все это вызывает значительное снижение сократительной способности сердца. Последствия внутриклеточного накопления кальция в кардиомиоцитах • 3. активация кальций зависимых протеаз и липаз еще больше повреждает мембраны и ферментные системы мембран кардиомиоцитов. • 4. Избыток ионов кальция вызывает регуляторные изменения, которые препятствуют дальнейшему поступлению ионов в клетки. В частности, ионы кальция ингибируют аденилатцатциклазу. Благодаря этому снижается стимулируемое катехоламинами вхождение кальция в кардиомиоциты. Уменьшение концентрации нейромедиатора симпатической нервной системы • Это обусловлено, - главным образом, двумя факторами: • во -первых, снижением синтеза норадреналина в нейронах симпатической нервной системы, вызванного снижением активности фермента тирозингидроксилазы, лимитирующего этот процесс, • во-вторых, нарушением захвата норадреналина нервными окончаниями из симпатической щели. уменьшением концентрации нейромедиатора симпатической нервной системы • Уменьшение обратного захвата нейромедиатора терминалями аксонов симпатической нервной системы является, в основном, следствием дефицита АТФ (этот процесс энергозависим), биохимических изменений в сердце (ацидоз, увеличение содержания внеклеточного калия), а также результатом повреждения мембран нервных окончаний симпатических нейронов. Существенно, что сердечная недостаточность сопровождается также уменьшением кардиальных эффектов, вызываемых норадреналином. Это свидетельствует о понижении адренореактивных свойств сердца. |