Физиология миокарда

СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

Сердечная недостаточность - это патофизиологический синд­ром, проявляющийся неспособностью сердца из-за ухудшения его на­сосной функции обеспечивать адекватное кровоснабжение организма.

Наиболее частой причиной сердечной недостаточности являют­ся изменения кардиомиоцитов, проявляющиеся как уменьшением количества, так и нарушениями способности к адекватному сокра­щению (миокардиальная недостаточность). Миокардиальная недо­статочность обычно развивается задолго до появления клинических признаков сердечной недостаточности, что обусловлено включением механизмов, компенсирующих функциональную недостаточность кар­диомиоцитов.

Следует различать термины "сердечная недостаточность" и "не­достаточность кровообращения".

Недостаточность кровообращения - более широкое по срав­нению с сердечной недостаточностью понятие. Термин "недостаточ­ность кровообращения" объединяет все состояния, при которых ми­нутный объем кровообращения оказывается неадекватным метабо­лическим потребностям организма (сердечная недостаточность, тя­желая анемия, уменьшение в крови концентрации оксигемоглобина, значительное уменьшение объема циркулирующей крови). При бо-

лее широком толковании термина "недостаточность кровообраще­ния" сюда могут быть отнесены и изолированные, "локальные" на­рушения кровообращения - тромбозы артериальных и венозных со­судов, нарушения кровообращения в системе портальной вены при циррозе печени и др.

Миокард состоит из клеток сократительного миокарда (кардио­миоцитов), окруженных соединительной тканью и сосудами. Каж­дый кардиомиоцит имеет ядро, митохондрии, занимающие около 20% объема клетки, лизосомы, эндоплазматический ретикулум и дру­гие внутриклеточные органеллы. Особенностью кардиомиоцитов является наличие в них большого количества миофиламентов, пред­ставленных сократительными белками - актином и миозином. Кро­ме того, в состав миофиламентов входят так называемые "регуля-торные белки" - тропонин и тропомиозин. Миофиламенты располо­жены параллельно длине клетки, достаточно прочно в ней фикси­рованы.

Поскольку главной функцией кардиомиоцитов является сокра­щение, то все основные биохимические процессы в них направлены на выполнение данной функции. Решающее значение в сокращении кардиомиоцитов имеют сократительные белки миокарда (актин и мио­зин), "регуляторные" белки (тропонин, тропомиозин, кальмоду-лин), кальций и АТФ. В фазу диастолы актин и миозин диссоци-ированы. В начале деполяризации клеточной мембраны кардиомио-цита незначительное количество натрия поступает в клетку. Посту­пивший натрий вызывает цепь реакций, приводящих к освобожде­нию кальция из системы эндоплазматического ретикулума и внут­ренней поверхности клеточной мембраны. Одновременно при умень­шении трансмембранного потенциала открываются вольтажзависи-мые кальциевые каналы, через которые в цитоплазму поступает до­полнительное количество кальция. Цитоплазматический кальций свя­зывается с кальмодулином. Комплекс "кальмодулин-кальций" активи­зирует кининазу легких цепей миозина, что приводит к их фосфори-лированию и утрате способности ингибировать взаимодействие актина с тяжелыми цепями миозина. Одновременно Цитоплазматический каль­ций, преимущественно освобождающийся из эндоплазматического ре­тикулума, соединяется с тропонином С. Этот процесс сопровождается конформационными изменениями молекул тропонина и тропомиозина, также способствующими взаимодействию актина и миозина.

Взаимодействие аюина и миозина осуществляется с помощью поперечных мостиков, образованных молекулой миозина (рис. 26). Сокращение кардиомиоцита обусловлено скольжением нитей акти­на и миозина относительно друг друга. Этот процесс является энер­гетически зависимым. Источником энергии является поступающая из митохондрий аденозинтрифосфорная кислота, гидролиз которой осуществляется АТФ-азной активностью миозина. Гидролиз АТФ резко ускоряется при связывании головки миозина с F-актином.

Рис. 26. Схема взаимодействия актина и миозина при мышечном со­кращении. А - взаимоотношение нитей актина, тропомиозина и белков тро-понинового комплекса. Б - взаимоотношение нитей актина и миозина при расслаблении мышцы (диастола). В - взаимоотношение нитей актина и миозина при сокращении мышцы (систола).

Расслабление кардиомиоцитов связано с уменьшением концент­рации свободного кальция в цитоплазме. Это обусловлено закрыти­ем медленных кальциевых каналов по мере приобретения внутрен­ней поверхностью мембраны кардиомиоцита отрицательного заряда и восстановления трансмембранного потенциала. В этот период часть кальция удаляется из клетки по Na^Ca^ каналам, но большая часть его поступает в эндоплазматический ретикулум, митохондрий и фиксируется на внутренней поверхности клеточной мембраны. Уменьшение концентрации кальция в цитоплазме сопровождается диссоциацией комплексов кальмодулин-Са^, восстановлением исход­ного состояния тропонина и тропомиозина, инактивацией фосфори-лазной активности легких цепей миозина. Дефосфорилированная легкая цепь миозина ингибирует связывание миозинных головок

с F—актином и подавляет АТФ—азную активность миозина. В при­сутствии вновь поступивших молекул АТФ миозиновые мостики от­деляются от актина и кардиомиоцит расслабляется.

В конечном итоге степень сокращения кардиомиоцита опреде­ляется числом активированных участков миозина, которое находит­ся в прямой зависимости от количества свободного кальция вблизи миофибрилл и степени растяжения миофибрилл во время диастолы (если это растяжение не является чрезмерным). При растяжении кардиомиоцитов, если оно не превышает предельно максимальной длины, повышается чувствительность миофибрилл к кальцию.

Если это положение перенести на целое сердце, то в физиоло­гических условиях степень растяжения кардиомиоцитов в период их релаксации (диастолы) определяется количеством крови, посту­пившей во время диастолы в ту или иную камеру сердца, - так на­зываемая преднагрузка (.preload). Больший диастолический объем приводит к более сильному сокращению сердца при последующей систоле - закон Франка-Старлинга или гетерометрический меха­низм регуляции сократимости миокарда. Но при чрезмерном растя­жении миофибрилл даже интактного миокарда взаимодействие ак­тина и миозина уменьшается с одновременным снижением сократи­тельной способности миокарда.

Существенное значение в реализации силы взаимодействия ак­тина и миозина имеют экстракардиальные инотропные воздействия (симпатическая нервная система, ангиотензин-П). Они реализуют­ся через специфические рецепторы клеточной мембраны кардио­миоцитов. Возбуждение рецепторов сопровождается активацией аде-нилатциклазы и образованием под ее влиянием циклического адено-зинмонофосфата (цАМФ). цАМФ активирует АМФ-зависимые про-теинкиназы, фосфорилирующие ряд белков, в том числе и белков, локализованных вблизи кальциевых каналов и регулирующих их открытие (рецепторзависимые кальциевые каналы).

Основные факторы, определяющие сократимость сердца:

• размер полости (камеры) сердца в конце диастолы

• толщина стенки камеры

• функциональное состояние кардиомиоцитов

• количество кардиомиоцитов (сократительного миокарда)

• форма (геометрия) камеры

• инотропные экстракардиальные влияния

• сопротивление на выходе из камеры сердца (нагрузка давлением)

Таким образом, в физиологических условиях напряжение мио­карда определенной полости сердца в систолу зависит от ее разме­ра, толщины стенки и внутренних свойств белков. Имеет значение также форма камеры (желудочка), поскольку максимальное повы­шение давления в полости возникает при сокращении миофибрилл, идущих перпендикулярно радиусу полости.

Диастолическое расслабление миокарда определяется функцио­нальным состоянием кардиомиоцитов, в значительной мере обус­ловленным количеством свободного кальция в цитоплазме, толщи­ной стенки миокарда, количеством фиброзной ткани и рядом дру­гих факторов.

Основные факторы, определяющие диастолическое расслабление желудочка:

• толщина стенки миокарда

• функциональное состояние кардиомиоцитов

• количество фиброзной (соединительной) ткани

• растяжимость эндокарда и перикарда

• венозный возврат крови к сердцу (нагрузка объемом) __________

При отсутствии сердечной недостаточности одним из наиболее важных факторов, влияющих на сократимость миокарда и величи­ну ударного объема, является венозный возврат крови к сердцу (преднагрузка). В свою очередь, венозный возврат определяется тонусом венозных сосудов, давлением в грудной клетке, объемом циркулирующей крови, положением тела. В частности, венозный возврат уменьшается при снижении тонуса мелких венозных сосу­дов (увеличение сосудистого венозного объема), повышении давле­ния в грудной клетке (глубокий вдох), переходе в вертикальное положение, уменьшении объема циркулирующей крови, повышении давления в полости перикарда (скопление в нем жидкости) и неко­торых других причинах.

Определенное влияние на сокращение миокарда оказывает и напряжение, действующее на миокард камеры сердца в период систолы, - так называемая постнагрузка (afterload). При ее увели­чении сократимость миокарда возрастает без изменения размера по­лости левого желудочка - это так называемая гомеометрическая ауто-регуляция сократимости миокарда. Применительно к левому желу­дочку повышение постнагрузки отмечается при высоких величинах артериального давления (артериальные гипертензии) и затрудне­нии оттока крови из его полости (стеноз устья аорты). В этих ус­ловиях увеличивается давление на единицу массы миокарда, что

ВС

способствует его гипертрофии без существенного расширения поло­сти.

Таким образом, объем крови в камере сердца в конце диастолы (конечнодиастолический объем) и сопротивление, оказываемое току крови на выходе из данной полости, существенно влияют на сокра­тимость миокарда.

В физиологических условиях количество крови, поступающее в аорту, ее распределение по органам и, следовательно, кровоснаб­жение их и венозный возврат крови к сердцу четко сбалансирова­ны и адаптированы к запросам организма. В условиях покоя пара­метры, характеризующие состояние сердечно-сосудистой системы, колеблются в сравнительно узких пределах (табл. 12). Они могут резко изменяться при физиологических состояниях, сопровождаю­щихся изменениями потребности организма в кислороде (физиче­ское и/или психическое напряжение, беременность).

Таблица 12 Параметры системной гемодинамики у взрослых здоровых лиц

Показатель	Средние значения	Пределы колебаний
АДс, мм от. ст.	125±1,6	90-139
АДд, мм рт. ст.	75±1,5	60,0-89,0
АДср, мм рт. ст.	90±1,4	70,0-104,0
ЧСС, уд/мин	70±1,6	60,0-89,0
УИ, мл/м^2	52±2,5	35,0-120,0
СИ, л/мин/м^2	3,6±0,16	2.0-5,2
УПСС, динхс/см^м^2	850±70,0	290,0-1680,0
ОЦК, мл/кг	78±2,5	52,0-100,0

Среди различных параметров, характеризующих сократитель­ную активность миокарда, наиболее достоверными являются оценка относительного количества крови, поступающей в систолу из лево­го желудочка в аорту (так называемая фракция изгнания), а также скорость укорочения (Vc), определяемая по разнице диаметра ле­вого желудочка в систолу и диастолу (в см), отнесенная к длитель­ности периода изгнания (в с). У здоровых лиц фракция выброса колеблется в пределах 50-75%, средняя скорость циркуляторного укорочения миофибрилл составляет 1,1±0,05 см/с. Наконец, для оценки сократимости миокарда достаточно часто используется ин­декс dp/dt, представляющий собой отношение скорости прироста давления в желудочке в единицу времени во время периода изомет­рического напряжения. В норме эта величина колеблется в преде-

лах 1500—2000 мм рт. ст./с или 200—333 кПа/с. Два первые индекса могут быть определены с помощью неинвазивных методов исследо­вания (эхокардиография), наиболее достоверные величины dp/dt могут быть получены лишь при катетеризации сердца.

Дата добавления: 2015-06-04