Развитие сердечной недостаточности

Несмотря на то что клиническая диагностика синдрома сердечной недоста­точности, характеризуемого хорошо известными симптомами, не вызывает боль­ших сложностей, тонкие физиологические и биохимические сдвиги, происходящие в этом случае, значительно труднее поддаются изучению. Тем не менее, с клини­ческой точки зрения, сердечную недостаточность можно рас­сматривать как состояние, при котором нарушенная функция миокарда служит причиной неспособности сердца нагнетать кровь в сосудистое русло в объеме и со скоростью, соизмеримыми с метаболическими потреб­ностями тканей, или же эти потребности обеспечивают­ся только благодаря патологически высокому давлению наполнения полостей сердца. При сердечной недостаточности стра­дать может как систола, так и диастола (рис. 181-7). При так называемой сис­толической, или классической, сердечной недостаточ­ности нарушение сократимости приводит к ослаблению сокращения миокарда в систолу, а следовательно, к снижению ударного объема и расширению полос­тей сердца. Идиопатическая дилатационная кардиомиопатия является типичным примером систолической сердечной недостаточности. В случае диастоличе­ской сердечной недостаточности происходит неполное расслабле­ние желудочков, приводящих к повышению диастолического давления в желу­дочке при нормальном его объеме. Невозможность полного расслабления может быть функциональной, как, например, при транзиторной ишемии, или вызванной потерей эластичности и утолщением стенок желудочка. Чаще всего диастоличе­ская недостаточность возникает при вторичных рестриктивных кардиомиопатиях, при таких инфильтративных поражениях, как амилоидоз или гемохроматоз (гл. 192). У многих больных с гипертрофией и дилатацией миокарда систоличе­ская и диастолическая формы сердечной недостаточности сосуществуют. В этом случае нарушается как процесс опорожнения, так и процесс наполнения желу­дочков. Даже при дилатации полостей сердца сдвиг кривой «давление — объем» позволяет достичь повышения диастолического давления в желудочке при любом его объеме.

Характерным признаком систолической сердечной недостаточности служит нарушение сократимости миокарда. Однако этот дефект может быть следствием как первичного поражения сердечной мышцы, например при кардиомиопатии, так и вторичного повреждения ее вследствие длительной чрезмерной нагрузки, например при артериальной гипертензии или клапанном пороке сердца, а также при многих вариантах врожденных заболеваний сердца. При ишемической бо­лезни сердца систолическая сердечная недостаточность представляет собой ре­зультат уменьшения количества нормально сокращающихся клеток. Очень важ­но дифференцировать сердечную недостаточность от циркуляторной недостаточ­ности, при которой функция миокарда страдает вторично, например при тампо­наде сердца или геморрагическом шоке; от состояний, характеризующихся за­стоем кровообращения вследствие патологической задержки солей и жидкости в организме (в подобных случаях серьезных расстройств функции сердца не наблюдают); от состояний, при которых нормально сокращающийся миокард внезапно сталкивается с нагрузкой, превосходящей его возможности, например вследствие обострения артериальной гипертензии или разрыва створки клапана при инфекционном эндокардите.

Собственную сократимость миокарда изучали в эксперименте на изолирован­ном сердце, взятом у здоровых животных, у животных с гипертрофией миокарда и у животных с сердечной недостаточностью. Как при гипертрофии миокарда желудочков, так и при сердечной недостаточности было выявлено снижение мак­симального изометрического напряжения миокарда и скорости укорочения во­локон миокарда до субнормальных значений. Эти изменения были более выражены у животных, страдавших сердечной недостаточностью, чем у животных с изо­лированной гипертрофией миокарда. Однако гипертрофия миокарда желудочков даже при отсутствии сердечной недостаточности также сопровождалась угнете­нием сократимости единицы массы миокарда, несмотря на то, что абсолютное увеличение общей мышечной массы обеспечивало поддержание функции сердца в целом. Исследование сосочковых мышц, взятых из левого желудочка больных с сердечной недостаточностью, также продемонстрировало невозможность до­стижения ими максимального активного напряжения. Электронно-микроскопиче­ское исследование сосочковых мышц кошек, страдавших сердечной недостаточ­ностью, в состоянии, соответствовавшем верхней точке кривой «длина — активное напряжение», показало, что длина саркомера в среднем составляла 2,2 мкм. Таким образом, нарушение сократимости, видимо, не было связано с изме­нением взаимоотношений филаментов внутри саркомера.

Рис.181-7. Нарушение работы сердца при сердечной недостаточности. Взаимоотношения между конечно-диастолическим объемом левого желудочка и 1) ко­нечно-диастолическим давлением (верхняя часть), что отражает податливость левого желудочка, т. е. его диастолические свойства; 2) ударной работой левого желудочка (нижняя часть), что характеризует кривую систолической функции желудочка. Здо­ровый левый желудочек (слева) создает конечно-диастолическое давление в 30 мм рт. ст. (уровень, выше которого развивается отек легких), когда его конечно-диастолический объем достигает 200 мл. Систолическая функция левого желудочка при его концентри­ческой гипертрофии (в центре) остается в нормальных пределах, поскольку взаимо­связь конечно-диастолического объема левого желудочка и его ударной работы не меняется. Однако при этом имеет место «диастолическая недостаточность», характе­ризующаяся тем, что конечно-диастолическое давление, при котором начинается отек легких (30 мм рт. ст.), возникает при меньших значениях конечно-диастолического объема (130 мл). При дилатации желудочка (справа) развивается «систолическая недостаточность», характеризующаяся тем, что максимальная ударная работа и удар­ный объем понижены при любом значении конечно-диастолического объема. При этом у левого желудочка повышается диастолическая податливость, т. е. растяжимость, при значительно более высоких, чем требуется для развития отека легких, величинах конечно-диастолического объема (280 мл). (С разрешения из: R. Gorlin—Prim. Cardiol., 1984, 6, 84.)

При нарушении сократимости миокарда желудочек может продолжать вы­брасывать в сосудистое русло нормальное или почти нормальное количество крови, несмотря на существенное угнетение его функции, за счет увеличения конечно-диастолического объема, т. е. благодаря действию механизма Франка — Стерлинга. Как отмечалось выше, увеличение исходного объема желудочка со­провождается растяжением саркомера. В результате этого увеличивается коли­чество точек взаимодействия нитей актина и миозина и/или повышается их чув­ствительность к ионам кальция. Более того, гипертрофию желудочков можно рассматривать как процесс формирования дополнительных контрактильных еди­ниц, что представляет собой важный механизм компенсации в условиях угнете­ния собственной сократимости миокарда.

Оценка сердечной деятельности. Для оценки степени нарушения функции сердца у человека существует несколько методов. Даже в состоянии покоя сер­дечный выброс и ударный объем могут быть снижены, но нередко эти показатели остаются в пределах нормы. Более чувствительным показателем является фрак­ция выброса, т. е. отношение ударного объема к конечно-диастолическому объ­ему, определяемое в процессе стандартной рентгенологической или радиоизотоп­ной ангиографии (гл. 179 и 180). При сердечной недостаточности величина фрак­ции выброса, как правило, снижается, даже если ударный объем остается в пре­делах нормы. Недостатком показателей фракции выброса и сердечного выброса при оценке функции сердца можно рассматривать тот факт, что они существенно зависят от величин желудочковой пред- и постнагрузки. Таким образом, угне­тение фракции выброса и снижение сердечного выброса можно наблюдать у больных с сохраненной функцией желудочков, но при сниженной преднагрузке, как, например, в случае гиперволемии, или при резком повышении артериального давления. Регистрация циркуляторных изменений во время стрессовых ситуаций, например физической нагрузке или увеличении постнагрузки, представляет собой еще более чувствительный метод выявления нарушенной функции желудочков. Для этого функцию левого желудочка оценивают по величинам конечно-диасто­лического давления в левом желудочке, сердечного выброса и общего потреб­ления кислорода организмом в покое и при нагрузке. У здорового человека сер­дечный выброс увеличивается не менее чем на 500 мл/мин при возрастании по­требления кислорода на 100 мл/мин. В покое конечно-диастолическое давление в левом желудочке не превышает 12 мм рт. ст. При физической нагрузке оно может остаться на прежнем уровне, немного повыситься или снизиться; ударный объем обычно повышается. С другой стороны, нарушение функции левого желу­дочка характеризуется возрастанием конечно-диастолического давления при фи­зической нагрузке более 12 мм рт. ст., что сопровождается отсутствием увеличе­ния или даже снижением ударного объема и субнормальным повышением сер­дечного выброса в ответ на усиление минутного потребления кислорода тканями. Было установлено, что между нормальным ответом на физическую нагрузку и реакцией на нее больного с левожелудочковой недостаточностью имеется целый ряд промежуточных ступеней.

Ценность изучения функции левого желудочка в условиях стресса подтверж­дается тем фактом, что величины конечно-диастолического давления в левом желудочке, сердечного индекса и ударной работы желудочков в покое могут не различаться у больных с угнетением желудочковой функции и у здоровых лиц. Исследование реакции на физическую нагрузку позволяет не только выявить нарушение функции миокарда, но и количественно оценить ее выражен­ность.

Функциональная активность левого желудочка у человека может быть оха­рактеризована также с помощью данных о мгновенных взаимоотношениях силы и скорости сокращения миокарда и о степени укорочения его волокон во время каждого отдельного сердечного цикла. Ангиокардиографические и эхокардиографические исследования (гл. 179) и анализ скорости изменения внутрижелу­дочкового давления (dp/dt) при одновременной регистрации давления во время изоволюметрического сокращения показали, что у больных с сердечной недоста­точностью наблюдается угнетение процессов укорочения и напряжения мышеч­ных волокон. У лиц с ишемической болезнью сердца эти нарушения чаще имеют определенную локализацию и реже бывают диффузными. Так, они нередко про­являются регионарными нарушениями движения стенки желудочка при нормаль­ной общей функции левого желудочка. Соотношение конечно-систолических зна­чений давления и объема является чрезвычайно ценным показателем, отражаю­щим состояние желудочковой функции, поскольку он учитывает как пред-, так и постнагрузку. Большую помощь при клинической оценке функции миокарда оказывают неинвазивные методы получения изображения, в частности эхокар­диография и радиоизотопная ангиография (гл. 179).

Метаболизм миокарда при сердечной недостаточности. Наиболее часто встре­чающиеся формы сердечной недостаточности с низким сердечным выбросом, вы­званные атеросклерозом, артериальной гипертензией, поражением клапанов и врожденными заболеваниями, характеризуются абсолютным или относительным уменьшением полезной внешней работы сердца. Механизмы, лежащие в основе этого уменьшения, в настоящее время активно изучаются.

Были получены объективные доказательства того, что при сердечной недо­статочности нарушается сопряжение процессов возбуждения и сокращения, в результате чего снижается доставка ионов кальция к контрактильным элемен­там, что и обусловливает ухудшение сердечной деятельности. Молекулярные изменения, лежащие в основе этих дефектов, а также их локализация в клетке (сарколемма, Т-канальцы и/или саркоплазматическая сеть) требуют уточ­нения.

Большое внимание также было уделено вопросу о том, является ли сер­дечная недостаточность следствием нарушения продукции, консервации или ути­лизации энергии. Однако лишь в отдельных случаях, как, например, при бери-бери, сердечная недостаточность сопровождается отчетливыми расстройствами продукции энергии в миокарде. Основные пути, по которым пируват входит в цикл лимонной кислоты, и некоторые реакции внутри самого цикла зависят от наличия адекватного количества тиамина (гл. 76). Недостаток тиамина приводит к снижению утилизации пировиноградной кислоты тканями сердца и к патоло­гическому снижению коэффициента экстракции пирувата у исходно здоровых собак и людей.

На втором этапе миокардиального метаболизма, этапе консервации энергии, энергия окисления субстрата трансформируется в энергию концевых связей креатинфосфата (КФ) и АТФ, непосредственных источников химической энер­гии, потребляемой сердечной мышцей. Этот процесс, известный как окислитель­ное фосфорилирование, происходит в митохондриях. Эффективность механизма сопряжения продукции и консервации энергии можно исследовать, измеряя за­пасы АТФ и КФ в миокарде. При этом консервацию энергии можно оценивать по величине отношения Ф/К, т. е. отношения количества продуцируемого высоко­энергетического фосфата к количеству потребляемого митохондриями кислорода, а также по степени сопряжения транспорта электронов и образования высоко­энергетических фосфатов. Существует много противоречивых сведений о значении этой фазы метаболизма при сердечной недостаточности. В настоящее время есть данные о том, что тяжелое нарушение сердечной деятельности может иметь место и без повреждения функции митохондрий или сокращения запасов высокоэнер­гетических фосфатов. Тем не менее при некоторых формах эксперименталь­ной сердечной недостаточности поломка этих процессов действительно при­сутствует.

Отсутствие убедительных доказательств расстройства образования или кон­сервации энергии в пораженном миокарде, естественно, заставило обратить вни­мание на возможность нарушения утилизации энергии при развитии сердечной недостаточности. Патологическое высвобождение энергии могло бы иметь место, если бы контрактильные протеины были повреждены. При некоторых формах экспериментальной сердечной недостаточности, в частности вызванной механи­ческой перегрузкой, действительно был выделен изоэнзим миокарда, характери­зующийся иммунологическими и электрофоретическими свойствами и низкой кальцийзависимой АТФазной активностью. Возможно, что эта низкая активность и лежит в основе патологического распада АТФ, процесса, ведущего к сокра­щению сердечной мышцы.

Адренергическая нервная система и сердечная недостаточность. Ввиду чрез­вычайной важности адренергической нервной системы для стимуляции сократи­мости здорового миокарда ее активность изучали у больных с застойной сердеч­ной недостаточностью. Активность этой системы в покое и при физической на­грузке оценивали по концентрации норадреналина в артериальной крови. У здо­ровых лиц при физической нагрузке происходит относительно небольшое повышение уровней норадреналина. У больных же с сердечной недостаточностью уровни циркулирующего норадреналина даже в покое могут быть заметно повы­шены. Причем прогноз заболевания тем хуже, чем выше концентрации нейротрансмиттера. Кроме того, у больных с застойной сердечной недостаточностью при физической нагрузке содержание норадреналина в крови повышается в зна­чительно большей степени, чем у здоровых людей. Это также объясняют суще­ственно более высокой активностью адренергической нервной системы v данной группы больных, которая сохраняется и во время физической на­грузки.

Важность повышения активности адренергической нервной системы для под­держания сократимости желудочков в условиях угнетения функции миокарда при застойной сердечной недостаточности подтверждается данными о том, что блокада адренорецепторов может усугубить нарушение насосной функции. Таким образом, адренергическая нервная система играет важную модулирующую роль в поддержании кровообращения у больных с застойной сердечной недостаточ­ностью. В связи с этим следует с большой осторожностью использовать анти­адренергические препараты, в частности адреноблокаторы, при лечении боль­ных с ограниченным резервом миокарда (гл. 182).

В то же. время концентрация и содержание норадреналина в тканях сердца у больных с сердечной недостаточностью понижены, составляя в ряде случаев лишь 10 % от нормальных значений. Механизм, лежащий в основе этого явления, полностью неизвестен. Однако считают, что длительное сохранение высокого тонуса симпатических нервов сердца играет решающую роль, вмешиваясь опре­деленным образом в биосинтез норадреналина. Кроме того, имеются доказатель­ства, что при хронической тяжелой сердечной недостаточности плотность адренорецепторов в сердце и концентрация циклической АМФ в миокарде сущест­венно понижены.

Учитывая мощный положительный инотропный эффект норадреналина, вы­деляемого этими нервами, адренергическую нервную систему можно рассматри­вать в качестве важного потенциального источника поддержания функции стра­дающего миокарда. Однако увеличение частоты и силы сердечных сокращений у животных с экспериментальной сердечной недостаточностью и истощением запасов норадреналина в сердце практически отсутствует или выражено мини­мально при стимуляции симпатических нервов сердца. Таким образом, склады­вается впечатление, что в тех случаях, когда застойная сердечная недостаточ­ность сопровождается истощением запасов норадреналина в сердце, количество его, выделяемое симпатическими нервными окончаниями в сердце, мало по от­ношению к той импульсации, которая передается по этим нервам. Более того, даже выделившийся норадреналин не может оказать на миокард должного воз­действия вследствие угнетения эффективного адренергического механизма мио­карда.

В то же время наличие запасов норадреналина в миокарде не является обязательным условием поддержания его сократимости. Однако, поскольку умень­шение запасов норадреналина в миокарде при сердечной недостаточности соче­тается со снижением выброса этого нейротрансмиттера, можно предположить, что указанное истощение последнего лежит в основе утраты такой необходимой адренергической поддержки нарушенной функции миокарда. На более поздних стадиях сердечной недостаточности, когда уровни циркулирующих катехолами­нов повышены, а содержание норадреналина в миокарде понижено, миокард становится во многом зависимым от более генерализованной адренергической стимуляции, исходящей из внекардиальных источников, главным образом из моз­гового вещества надпочечников. Данный факт объясняет ухудшение деятель­ности сердца, возникающее у больных с сердечной недостаточностью, получаю­щих адреноблокаторы. Это генерализованная адренергическая стимуляция, являющаяся результатом циркуляции большого количества катехоламинов в кро­ви, может, однако, оказывать и неблагоприятные побочные эффекты, связанные с повышением сосудистого сопротивления, а следовательно, и постнагрузки, которая значительно превышает оптимальные значения.

Заключая анализ механизмов сердечной недостаточности, следует отметить, что основные нарушения кроются в угнетении взаимоотношений силы и скорости сердечных сокращений и сдвиге кривой «длина — активное напряжение сердеч­ных волокон». Это отражает уменьшение сократимости миокарда (см. рис. 181-6, кривые 1, 3). Во многих случаях сердечный выброс и внешняя работа желудоч­ков у этих больных в покое сохраняются в пределах нормы, что, однако, обеспе­чивается только лишь за счет увеличения конечно-диастолической длины мышеч­ных волокон и повышения конечно-диастолического объема желудочка, т. е. за счет механизма Франка — Старлинга (см. рис. 181-6, точки А—Г). Повышение преднагрузки левого желудочка сопровождается аналогичными изменениями давления в легочных капиллярах, вызывая одышку у больных с сердечной нeдостаточностью. Сократительная способность миокарда вследствие повышенной симпатической активности при физической нагрузке у больных с тяжелой сер­дечной недостаточностью не возрастает или возрастает в незначительной степени, что обусловлено истощением запасов норадреналина в миокарде (см. рис. 181-6, кривые 3 и 3'). Механизмы, поддерживающие наполнение желудочков кровью во время физической нагрузки у здоровых лиц, приводят к дальнейшему ухуд­шению функции миокарда при его недостаточности, в результате уплощается кривая «длина — активное напряжение волокон». И несмотря на то, что левый желудочек после их включения может несколько улучшить свою деятельность, этот эффект достигается исключительно благодаря чрезмерному повышению ко­нечно-диастолического объема и давления левого желудочка, а следовательно, и давления в легочных капиллярах. Последний фактор ведет к усилению одыш­ки, которая в свою очередь играет важную роль в ограничении интенсивности выполняемой пациентом физической нагрузки. Левожелудочковая недостаточ­ность становится необратимой, когда кривая «длина — активное напряжение мышечных волокон» угнетается настолько, что сердечная деятельность не спо­собна удовлетворить метаболические потребности периферических тканей в по­кое (см. рис. 181-6, кривая 4), и/или конечно-диастолическое давление в левом желудочке и давление в легочных капиллярах повышается в такой степени, что приводит к развитию отека легких (см. рис. 181-6, точка Д).