Компенсаторная гиперфункция. Ремоделирование миокарда

Система кровообращения – замкнутая система, состоящая из сердца и сосудов, которые обеспечивают процесс кровообращения.
Функция системы кровообращения – обеспечение непрерывного движения крови по замкнутой системе полостей сердца и кровеносных сосудов, способствующих реализации всех жизненно-важных функций организма.

Принципы функционирования системы кровообращения:
Замкнутость.
Равенство притока и оттока.
Непрерывность.
Адекватность (лабильность). Экономичность.
Основная функция сердца – нагнетательная.
Сердце перекачивает кровь из системы с низким давлением в систему с высоким давлением.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ НАСОСНУЮ ФУНКЦИЮ СЕРДЦА
1. Насосная (нагнетательная) функция сердца - способность перекачивать определенный объем крови из системы низкого давления в систему высокого давления.
2. Систола желудочков - сокращение с постнагрузкой (нагрузкой на выходе).
3. Мера постнагрузки - напряжение в стенке желудочка, необходимое для преодоления конечно-диастолического давления в аорте (левый желудочек) или в легочной артерии (правый желудочек).
4. Диастола желудочков - расслабление, сопровождающееся заполнением желудочков кровью.
5. Мера диастолического наполнения желудочков - КДО (конечный диастолический объем). Конечный диастолический объем формирует КДД (конечное диастолическое давление), создающее преднагрузку (нагрузка на входе)

6. Конечный систолический (остаточный+ резервный) объем - объем крови, остающийся в желудочке в конце периода изгнания.
7. Фракция выброса: отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему (0.46 - 0,60; 46% - 60%)
8. Сердечный выброс (МОК) - объем крови, выбрасываемый сердцем за I минуту (-5,0 л.)
9. Систолический индекс: величина МОК на 1м2 поверхности тела.
10. КПД сердца - доля энергии, идущей на выполнение механической работы. У здоровых людей в зависимости от преобладания той или иной нагрузки: 15-40%. КПД при нагрузке давлением меньше, чем при нагрузке объемом.

КПД сердца зависит от механизмов работы:
(гетерометрический или гомеометрический)
Патология:
Гомеометрический (увеличенная постнагрузка):
стенозирующие пороки сердца
артериальная гипертония
почечная недостаточность
болезни крови
2. Гетерометрический (увеличенная преднагрузка)
клапанная недостаточность при пороках сердца
гиперволемия.

Повышенная нагрузка на сердце – компенсаторная гиперфункция миокарда (КГМ)
Особенности КГМ:
Адаптивная реакция;
Реакция целостного организма;
Осуществляется под контролем нейроэндокринной регуляции
КГМ осуществляется не только при патологии, но и в норме (при физической нагрузке).
В условиях патологии механизмы КГМ формируются на базе тех механизмов, которые используются при физической нагрузке.
Динамический процесс.
Гиперфункция при патологии, в отличие от физиологической гиперфункции является длительной и, что существенно, непрерывной

Стадии КГМ:
Аварийная стадия (недолговременная, несовершенная)
Стадия гипертрофии и относительно устойчивой гиперфункции (долговременная, совершенная)
Стадия изнашивания и прогрессирования кардиосклероза (дизадаптивная)

АВАРИЙНАЯ СТАДИЯ
Стадия непродолжительна, энергозатратна, возросшая функция не имеет должного структурного обеспечения.
Под действием нейрогуморальных факторов включаются экстракардиальные и кардиальные механизмы
ЭКСТРАКАРДИАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ:
Спазм сосудов Активация Увеличение Усиление
эритропоэза легочной анаэробных
вентиляции процессов
Выход крови из депо в тканях
Перераспределение
Кровотока
Увеличение ОЦК
Формирование доминирующей системы срочной адаптации

АВАРИЙНАЯ СТАДИЯ
Кардиальные механизмы
При эффективности компенсаторных механизмов – переход во 2 стадию долговременной адаптации
- при несостоятельности компенсаторных механизмов - срыв адаптации с развитием сердечной недостаточности,
Регуляторные
Возрастание чувствительности к адренергическим влияниям
Метаболические
Повышенное потребление О2 и гликогена
Повышенный расход АТФ и КФ
Миогенной ауторегуляции
Гетерометрический
(закон Франка Старлинга)
Гомеометрический

Несовершенство механизмов аварийной стадии
Включение каждого из этих механизмов имеет структурно-функциональную «цену», определяющую повышение нагрузки на миокард (тахикардия-сокращение диастолы; спазм сосудов-усиление постнагрузки; активация эритропоэза - повышение вязкости крови).
Главное несовершенство - возросшая нагрузка на миокард не имеет должного структурного обеспечения.
Поэтому, данная стадия не может быть продолжительной

Стадия гипертрофии и относительно устойчивой гиперфункции
Основой перехода от срочного (несовершенного) этапа адаптации к долговременному этапу является структурное обеспечение возросшей функции в виде формирования–
системного структурного следа (ССС)
Системный структурный след представляет собой комплекс структурных изменений, развивающийся в доминирующей системе, за счет селективной экспрессии генов клеточных структур, определяющих функцию данной системы.
ССС реализуется на :
Молекулярном и субклеточном уровне
Клеточном уровне
Органном уровне

Уровни реализации системного структурного следа
Поддержание баланса, стимулирующего и тормозного влияния на миокард
Повышение эффективности получения энергии
Снижение энергетических затрат

S=2 м2 S=2 м2 S=4 м2
20 кг
20 кг
10 кг
5 кг/м2 10 кг/м2 5кг/м2
Особенности распределения общей и удельной нагрузки в аварийную стадию и в стадию сформировавшейся гипертрофии

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ПЕРЕХОДУ СТАДИИ УСТОЙЧИВОЙ ГИПЕРФУНКЦИИ МИОКАРДА В СТАДИЮ ИЗНАШИВАНИЯ
1. Увеличение затраты энергии на обслуживание самого миокарда (в N-86%). Только 14%-на работу.
2. Изменение соотношения площади поверхность-объем.
3. Изменение ядерно-цитоплазматического соотношения.
4.Уменьшение плотности капиллярной сети.
5. Увеличение диффузионного пространства (для О2).
6. Снижение плотности адренергических рецепторов.
7. Рост соединительной ткани.
8. Нарушения коронарного кровотока (рост давления в желудочке).

Стадия изнашивания
В результате нарушения регуляции и трофики миокарда увеличивается удельное содержание соединительной ткани(кардиосклероз) и уменьшение мышечной массы миокарда.
Это приводит к возрастанию удельной нагрузки на миокард, сопровождающемуся метаболическими и электролитными нарушениями.
Подобные нарушения носят дизадаптивный характер, отражающий переход адаптивного процесса в патологический процесс.

Метаболические и электролитные изменения в различные стадии компенсаторной гиперфункции миокарда

РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ МИОКАРДА – типовой патологический процесс, характеризующийся структурно-геометрическими изменениями желудочка, включающие в себя гипертрофию миокарда и дилатацию, приводящие к изменению его геометрии и нарушением систолической и диастолической функции ( Pfeffer, 1985 ).

Инициальные факторы и единицы ремоделирования в развитии диастолической дисфункции миокарда (Агеев,Овчинников)

В основе диастолической дисфункции лежит структурная и функциональная перестройка как кардиомиоцитарного, так и интерстициального компонентов миокарда
Таким образом, при ремоделировании сердца оказываются задействованными оба основных фактора, ответственных за заполнение ЛЖ

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ ПРИ СЕРДЕЧНОМ ЦИКЛЕ
МТХ - митохондрии
СПР - саркоплазматический ретикулум
Ри. P.P. - рианодиновый рецептор
ТпС -тропонин С
ФЛБ - фосфоламбан
Обм - обменник
- перемещение ионов Са в систолу
- перемещение ионов Са + в диастолу

Нарушение Са2+ обмена
Увеличение площади СПР
Уменьшение плотности SERCA
Уменьшение возможности закачивания Са+2 в СПР при диастоле
Угроза контрактуры активация 3 Na/Ca2+ обмена
выкачивание Са2+ из клетки
уменьшение Са2+ в СПР
Уменьшение выхода Са2+ из СПР в систолу
СИСТОЛИЧЕСКАЯ ДИСФУНКЦИЯ
Дефицит АТФ
Нарушение фосфорилирования тропонинов
Возрастает связь Са2+ к тропонину
Диастолическая дисфунция

ДИНАМИКА ЭКСПРЕССИИ БЕЛКОВ, УЧАСТВУЮЩИХ В ПРОЦЕССЕ РЕЛАКСАЦИИ ПО МЕРЕ УСУГУБЛЕНИЯ МИОКАРДИАЛЬНОЙ ДИСФУНКЦИИ И ВОЗМОЖНАЯ СВЯЗЬ С КЛИНИЧЕСКИМИ ПРОЯВЛЕНИЯМИ

На начальных стадиях, когда снижение активности SERCA по выведению из цитозоля ионов Са2+ в достаточной мере компенсируется активностью Na+ / Са2+ обменника, преобладающим нарушением при физической нагрузке становится недостаточный прирост насосной функции сердца, что клинически будет проявляться быстрой утомляемостью.
По мере прогрессирования заболевания, когда на фоне ещё большего снижения активности SERCA происходит возврат содержания Na+ / Са2+ обменника к исходному уровню, во время нагрузки наряду с систолической дисфункцией будет отмечаться и усугубление диастолической дисфункции.
Проявлением последней будет быстрое повышение давления заполнения левых отделов сердца (недостаточное расслабление этих отделов) и присоединение к имеющейся утомляемости еще и выраженной одышки.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭХОКАРДИОГРАФИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТОЛИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИАСТОЛИЧЕСКОИ ФУНКЦИИ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ
I

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ИНТЕРСТИЦИЯ
СОКРАТИТЕЛЬНЫЙ КОНТИНУУМ - это объединение сокращений отдельных мышечных волокон в единый сократительный комплекс.
Каркасная
Формирование сократительного континуума*
Накопление при систоле эластической энергии для последующего расслабления

ИНТЕРСТИЦИЙ ПРИ ПАТОЛОГИИ
Увеличение жесткости миокарда (рестриктивные нарушения дилатации).
Нарушение каркасной функции.
Нарушение сократимости.

СТРУКТУРНОЕ РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ МИОКАРДА (МИОЦИТАРНОГО И ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОГО КОМПОНЕНТОВ) И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА МИОКАРДИАЛЬНУЮ (Ф.Т.Агеев, А.Г.Овчинников)

Увеличение жесткости миокарда - диастолическая дисфункция протекает
параллельно активации тканевой РААС.

УЧАСТИЕ АНГИОТЕНЗИНА II В ФИБРОЗЕ МИОКАРДА
(Ф.Т.Агеев, А.Г.Овчинников)

Ремоделирование миокарда
Сердечная недостаточность

Сердечная недостаточность - типовая форма патологии, при которой сердце неспособно обеспечить доставку крови к органам в объёме, соответствующем их метаболическим потребностям.
Снижение СВ при нормальном или увеличенном венозном возврате.

Признаки сердечной недостаточности
Снижение сердечного выброса (МОК).
Тахикардия.
Вторичный гиперальдостеронизм. Гипоосмолярная гипергидратация
Увеличение объема циркулирующей крови
Увеличение венозного давления.
Отеки
Одышка
Снижение скорости кровотока.
Цианоз.
Миогенная дилатация
Субъективные ощущения

КЛАССИФИКАЦИЯ ХСН (ОССН, 2002)
Пример: ХСН II Б стадии, II ФК; ХСН II А стадии, IV ФК

Недостаточность митрального клапана
Повышение объема крови в левом предсердии вследствие регургитации.
Компенсаторная гиперфункция, гипертрофия и последующая дилатация левого предсердия
Повышение объема крови в левом желудочке
Гипертрофия и дилатация левого желудочка
Пассивная (венозная) легочная гипертензия
Спазм легочных артерий (рефлекс Китаева) для разгрузки МКК
Повышение сопротивления выбросу крови правым желудочком
Компенсаторная гиперфункция и гипертрофия правого желудочка
Причины : ревматическая болезнь сердца, атеросклероз, затяжной септический эндокардит, травмы сердца

Митральный стеноз
Причины: ревматическая болезнь сердца, травмы, инфекционный эндокардит
Сопротивление току крови в левый желудочек
Компенсаторная гиперфункция и гипертрофия левого предсердия
При исчерпании компенсаторных возможностей левого предсердия
Угроза легочной гипертензии
компенсаторная реакция (рефлекс Китаева): спазм легочных артерий
Возрастание нагрузки на правый желудочек -компенсаторная гиперфункция и гипертрофия правого желудочка

Стеноз устья аорты
Перегрузка сопротивлением левого желудочка
Компенсаторная гиперфункция и гипертрофия левого желудочка
Значительное увеличение силы сокращений левого желудочка
Функциональная несостоятельность митрального клапана
Регургитация крови в левое предсердие
Компенсаторная гиперфункция и гипертрофия левого предсердия.
Причины: ревматическая болезнь сердца, инфекционный эндокардит, сифилис