Современная концепция патогенеза включает в себя все предыдущие модели ХСН на основе их взаимодополнения, пытаясь объяснить на современном уровне научных исследований изменения в организме больного с целью проведения более раннего эффективного лечения.
Поражение сердца
С целью лучшего понимания нарушений внутрисердечной гемодинамики выделяют следующие, наиболее существенные, клинико-патогенетические варианты синдрома ХСН:
1.Поражение мышцы сердца. Миокардиальная недостаточность:
а) первичная (миокардиты, ДКМП);
б) вторичная (постинфарктный кардиосклероз, поражение сердца при диффузных заболеваниях соединительной ткани, эндокринных патологиях)
2.Перегрузка сердечной мышцы:
а) давлением (систолическая перегрузка левого желудочка) - стенозы митрального, трикуспидального клапанов, устья аорты и легочной артерии, артериальная гипертензия.
б) объемом (диастолическая перегрузка левого желудочка): недостаточность клапанов сердца, внутрисердечные шунты.
в) комбинированная: сложные комбинированные пороки сердца, сочетанные патологические процессы).
3.Нарушение наполнения желудочков (преимущественно диастолическая недостаточность): ГКМП, варианты "гипертонического сердца", слипчивый перикардит, гидроперикард, рестриктивные КМП.
4.Заболевания с высоким сердечным выбросом: тиреотоксикоз, выраженная анемия, значительное ожирение.
При первичных поражениях миокарда уже на ранних стадиях СН наблюдается дилатация желудочков без значительной гипертрофии миокарда с уменьшением фракции выброса и увеличением объема крови. По мере прогрессирования ХСН увеличивается дилатация камер сердца и общая масса миокарда без роста толщины стенок.
При перегрузке давлением повышенное напряжение ЛЖ сопровождается увеличением миокардиального напряжения с последующим формированием гипертрофии миокарда. Небольшой ударный объем, пониженный венозный возврат и повышенное напряжение стенки сердца затрудняют дилатацию полости ЛЖ. По мере прогрессирования заболевания отмечается умеренное расширение полости ЛЖ в период систолы и диастолы, увеличение массы миокарда и толщины стенки ЛЖ. Уменьшение фракции выброса указывает на увеличение остаточного объема крови, вызывающее дальнейшее повышение давления в ЛЖ с нарастающей его перегрузкой.
Гипертрофия миокарда может быть ранним проявлением СН. В ее эволюции различают следующие периоды (Ф.З. Меерсон,1978):
-сравнительно короткий период перегрузки или повреждения;
-длительный период постоянной гиперфункции и гипертрофии миокарда;
-продолжительный период прогрессирующего кардиосклероза, ослабления
систолической и диастолической функции сердечной мышцы.
Увеличение мышечной массы при гипертрофии миокарда направлено на поддержание компенсации. Гипертрофия миокарда характеризуется утолщением стенок и перегородок сердца, что происходит без увеличения количества кардиомиоцитов, т е без их гиперплазии. В процессе развития гипертрофии происходит ремоделирование (структурная приспособительная перестройка) всех элементов сердечной ткани (кардиомиоцитов, матрикса, кровоснабжения). Данные структурно-морфологические изменения стимулируют активизацию локальных нейро-гуморальных систем.
Эти системы выделяют биологически активные вещества, такие, как ангиотензин II, эндотелин, пептидные факторы роста, ПНФ, простациклин, оксид азота. Рассмотрим их некоторые патологические эффекты.
Длительное воздействие ангиотензина II на миокард сопровождается его нарастающим повреждением в виде интермиокардиального фиброза с последующим ремоделированием миокарда.
Эндотелин - белок, сосредоточенный в клетках эндотелия микрососудов миокарда и эпикардиальных артерий. Обладает сильным сосудосуживающим действием. Он состоит из 21 аминокислоты и высвобождается из эндотелия сосудов только в ответ на изменение характера кровотока. При ХСН наблюдается 2х кратное повышение уровня эндотелина. Он оказывает положительный инотропный эффект, активизирует синтез фактора роста, который, в свою очередь, осуществляет компенсаторную роль (препятствует ремоделированию миокарда), способствует пролиферации гладкомышечных сосудистых клеток и фибробластов.
Фактор релаксации, синтезируется в эндотелии микрососудов сердца, регулирует сократительную функцию кардиомиоцитов, тормозит клеточный рост и, таким образом, служит антагонистом эффектов ангиотензина II и эндотелина.
Начальным проявлением ХСН является дисфункция левого желудочка, которая может быть систолической, диастолической и, в дальнейшем, смешанной.
Основные причины систолической дисфункции сердца:
абсолютное уменьшение числа кардиомиоцитов в единице объема миокарда (ишемический, воспалительный и токсический некроз, а также апоптоз);
относительное уменьшение числа кардиомиоцитов в единице объема миокарда, в основном вследствие развития диффузного кардиосклероза;
уменьшение числа эффективно функционирующих кардиомиоцитов вследствие ишемии (включая феномен гибернации миокарда);
.
Систолическая форма выявляется в 70%-75% случаев хронической сердечной недостаточности. Иногда она развивается в течение многих лет, и время ее возникновения бывает трудно определить.
В ряде случаев декомпенсация наступает очень стремительно и это связано с быстро протекающими процессами ремоделирования в сочетании с гипертрофией и дилатацией миокарда при увеличении камер сердца.
Для оценки систолической функции миокарда левого желудочка используются следующие эхокардиологические показатели: фракция выброса , сердечный индекс, ударный объем, минутный объем, конечно-систолический и конечно-диастолический объемы, скорость циркулярного укорочения волокон миокарда, степень укорочения переднезаднего размера в систолу, размер левого предсердия. ХСН характеризуется увеличением конечного систолического и диастолического объемов левого желудочка и снижением всех других показателей нарастая по мере прогрессирования заболевания. Глобальным показателем систолической функции левого желудочка является фракция выброса ( менее 45%).
Различают 3 степени систолической дисфункции левого желудочка:
легкая – фракция выброса 35 – 45%;
средняя степень тяжести – 25 – 35%;
тяжелая – менее 25%.
Ярким примером систолической дисфункции может быть модель ДКМП. При ДКМП наблюдается кардиомегалия с увеличением объёма полостей сердца, особенно левого желудочка. Дилатация полости левого желудочка не сопровождается заметным увеличением толщины его стенок, но масса миокарда, при этом, увеличивается в 2-5 раз. Эти процессы активируются вазоактивными и гуморальными факторами, относительной коронарной недостаточностью. Пусковым моментом ХСН в этой патологической ситуации является снижение фракции выброса левого желудочка.
Основные причины диастолической дисфункции левого желудочка:
гипертрофия и ремоделирование миокарда;
ишемия миокарда;
кардиосклероз;
миокардиодистрофия.
Диастолическая дисфункция отличается нормальной ФВЛЖ, при этом диастолической размер полости левого желудочка изменений не претерпевает.
Возможность выявить диастолическую дисфункцию появилась с введением в клинику ЭхоКГ. При определении трансмитрального потока допплер-датчиком можно отметить уменьшение максимальной скорости кровотока в начале диастолы (волна Е) и увеличение скорости кровотока в конце диастолы, в фазу систолы предсердий (волна А). Отношение Е/А составляет <1,0, при норме >1.
Примером диастолической дисфункции является ГКМП. Миокардиального дисфункция проявляет себя в нарушении расслабления миокарда и заполнения левого желудочка кровью в диастолу.
Кроме вышеперечисленных вариантов дисфункции миокарда, могут развиваться рестриктивные нарушения внутрисердечной гемодинамики. При этом типе гемодинамической дисфункции показатели сократительной функции не нарушены. Примерно такой же сценарий внутрисердечных гемодинамических нарушений наблюдается при ГБ.
В ряде случаев имеет место сочетанное поражение миокарда с проявлениями систолической и диастолической дисфункции. Имеются данные о том, что у 1/3 пациентов с ХСН диагностируется изолированная ДД.
Выделяют три основных типа ДД левого желудочка - гипертрофический, псевдонормальный и рестриктивный.
Наиболее неблагоприятный - рестриктивный тип, как отражение выраженного ремоделирования левого желудочка, свидетельствующего о более тяжелом течении ХСН с неблагоприятным прогнозом.
Диастолическая дисфункция развивается при наличии фиброза миокарда, его гипертрофии, преходящей ишемии в условиях повышенной постнагрузки (повышенное ОПСС). При этом наблюдается снижение податливости стенок левого желудочка с нарушением процесса расслабления в период диастолы, сопровождающегося уменьшением соотношения фаз раннего и позднего наполнения левого желудочка в пользу позднего наполнения, а, следовательно, резким возрастанием нагрузки на левое предсердие.
Комплексное ЭхоКГ обследование с оценкой параметров трансмитрального кровотока дает возможность диагностировать тип ХСН на ранних стадиях развития этого синдрома.
При перегрузке объемом довольно рано возникает дилатация соответствующего отдела сердца, которая носит компенсаторный характер, т к обеспечивает основные требования к функции миокарда при нагрузках. Для выброса определенного объема крови в условиях дилатации, ЛЖ приходится преодолевать значительно большее напряжение, чем в случае гипертрофии миокарда. Толщина стенок желудочка в этом случае может казаться небольшой, но масса миокарда значительно возрастает. Эксцентрическая гипертрофия закономерно приводит к падению ФВ, величина которой коррелирует с объемом полости левого желудочка. При прогрессировании процесса происходит неуклонный рост остаточного объема крови в желудочке, увеличение конечного диастолического давления. Перегрузка объемом влечет за собой повышения давления в левом предсердии и легочных венах с развитием симптоматики относитнедостаточности митрального клапана.
При перегрузке давлением развивается ремоделирование сердца, обеспечивающее давление в полости желудочка, способное преодолеть повышенное сопротивление току крови. При этом на ЭХОКГ выявляются различные структурно-геометрические модели гипертрофии левого желудочка с различной толщиной стенок и перегородок сердца, определяемые как концентрический, эксцентрический тип ремоделирования или нормальной геометрии сердца. Дилатация миокарда левого желудочка развивается в поздней стадии компенсации, на этапе перехода эксцентрической гипертрофии к миокардиальной недостаточности.
Классическим примером ремоделирования миокарда при нагрузке давлением является комплекс изменений сердца, выявляемый при артериальной гипертензии. Он получил название «гипертонического сердца». Существует классификация «гипертонического сердца» в основу которой положены отклонения внутрисердечной гемодинамики, определяемые при проведении эхокардиографического исследования. Различают 4 степени ремоделирования миокарда «гипертонического сердца», соответствующие прогрессированию заболевания.
Нейрогуморальные сдвиги
ХСН представляет собой комплекс разнообразных процессов, при которых сердце постепенно теряет способность обеспечивать адекватное кровоснабжение органов и тканей. В механизмах развития ХСН тесно переплетаются гемодинамические и нейрогуморальные факторы.
В начале 80-х годов группа канадских исследователей обнаружила у пациентов с начальными проявлениями ХСН повышенные концентрации норадреналина, ренина плазмы и вазопрессина (антидиуретический гормон, АДГ). Таким образом, было доказано, что плазменные циркулирующие нейрогуморальные системы активируются на ранних стадиях ХСН, поддерживая в течение определённого времени компенсацию функций сердечно-сосудистой системы и, способствуя прогрессированию нарушения этих функций, в дальнейшем. Плазменные нейрогуморальные системы осуществляют свое влияние путем реализации вазоконстрикторных и вазодилятирующих реакций. Первые опосредуются через САС И РАС, альдостерон, вазопрессин, серотонин, эндотелин, тромбоксан А и др., тогда как вторые - через калликреин-кининовую систему, предсердный натрийуретический фактор, простагландины I2 и E2, оксид азота и др. Степень положительного и отрицательного влияния этих факторов на организм всецело зависит от стадии патологической эволюции ХСН.
Повышение активности САС (медиатор системы - норадреналин) сопровождается повышением ЧСС, увеличением сократимости миокарда, ростом преднагрузки из-за венозной вазоконстрикции и увеличением возврата крови к сердцу, повышением общего периферического сопротивления, вследствие артериолярной вазоконстрикции. При этом возрастает потребность миокарда в кислороде, наблюдается уменьшение сердечного выброса, возможно развитие коронароспазма и реализация аритмогенных влияний на миокард.
В повышении ОПСС и соответственно увеличении постнагрузки на сердце играют свою роль: повышение в плазме крови уровня эндотелина, вазопрессина, активности ренина и ангиотензина II, альдостерона, ФНО.
При этом наблюдается снижение парасимпатической активности, нарушение барорецепторных влияний, уменьшение эндотелий-зависимой вазодилятации, повышение уровня вазоконстрикторных простагландинов. Снижение ОПСС обеспечивается повышением уровня предсердного и мозгового натрийуретических пептидов, брадикинина, простагландинов (I2, E2) и др.
Повышение активности РАС (прежде всего активности ангиотензина II) имеет своей целью повышение ОПСС, поддержание эффективного уровня клубочковой фильтрации в почках при сниженном ударном объеме сердца. Однако, со временем, развивается некомпенсируемое повышение потребности миокарда в кислороде, сопровождающееся уменьшением сердечного выброса, а следовательно, уменьшением почечного кровотока.
Повышенная секреция альдостерона при ХСН обеспечивает задержку воды и натрия, увеличивая тем самым объем циркулирующей крови и, обеспечивая адекватный возврат крови к правым отделам сердца для формирования необходимого ударного объёма сердца.
Постоянно высокая концентрация норадреналина в плазме при ХСН стимулирует рост клеток, провоцирует развитие оксидативного стресса, являясь триггером программированной гибели клеток (апоптоза).
Гипертрофия миокарда, повышение ЧСС, на фоне реакции b2-адренорецепторов с повышением транспорта К+ внутрь клетки и усилением триггерной активности сердца с повышением функции автоматизма, провоцирует появление аритмий.
Активность САС у больных с ХСН повышается в результате стимуляции барорецепторов, расположенных в области каротидного синуса, дуги аорты, предсердиях. САС И РАС стимулируют выработку АДГ, который, благодаря задержке жидкости обеспечивает увеличение ОЦК. Как следствие, развивается гипонатриемия разведения и, в итоге, уменьшение ударного объема. Длительная активация САС ведет к гибели кардиомиоцитов в результате апоптоза и некроза, перегрузки кальцием и угнетением функции митохондрий, что опосредуется через b-адренорецепторы сердца и цАМФ.
При ХСН отмечается повышение уровня эндотелина-1, оказывающего собственное вазоконстрикторное и пролиферативное действие.
Активно изучается роль апоптоза в прогрессировании СН. Предполагают, что апоптоз представляет процесс программируемой клеточной гибели, ассоциируемый с экспрессией специфических рецепторов, Fas/APO-1 и индуцируемый ишемией, реперфузией, цитокинами, нейрогормонами. В норме роль апоптоза заключается в удалении поврежденных клеток, восстановлении целостности тканей. Физиологическая роль апоптоза - адаптивная. При ХСН активность апоптоза повышается, в результате чего снижается количество функционирующих кардиомиоцитов, способствуя прогрессированию сердечной недостаточности.
У пациентов с ХСН в крови выявляется повышение концентрации провоспалительных цитокинов: ФНО-а1, Ил-1а, Ил-1b, Ил-6, более значительное на поздних стадиях. Цитокины способствуют прогрессированию ХСН, стимулируя апоптоз кардиомиоцитов, активно влияя на процессы ремоделирования миокарда и сосудов.
Роль дисфункции эндотелия артерий в прогрессировании ХСН
В последнее десятилетие пристально изучается роль дисфункции эндотелия в развитии многих сердечнососудистых заболеваний. Эндотелий сосудов обеспечивает синтез множества биологически активных веществ для обеспечения адекватной вазомоторной активности, агрегационной способности тромбоцитов и контроля процесса внутрисосудистого тромбообразования. Выделяют следующие аспекты участия эндотелиальной дисфункции в патогенезе сердечной недостаточности:
1) повышение активности эндотелиального ангиотензинпревращающего фермента, с увеличением синтеза ангеотензина ІІ и ускорением распада брадикинина;
2) подавление экспрессии эндотелиальной NO-синтетазы и снижение синтеза NO, вследствие:
- хронического уменьшения интенсивности кровотока;
- повышениея уровня провоспалительных цитокинов и фактора некроза опухоли, подавляющих синтез NO;
- увеличения концентрации свободных радикалов, инактивирующих NO;
- повышения уровня циклооксигеназозависимых эндотелиальных факторов констрикции;
- снижениея чувствительности и регулирующего влияния мускариновых рецепторов;
3) повышение уровня эндотелина - 1, гормона, обладающего вазоконситрикторными и пролиферативными свойствами.
Данные положения нашли своё отражение в клинических исследованиях, подтвердивших регресс дисфункции левого предсердия при назначении препаратов, улучшающих функцию эндотелия.
Нерегулируемый рост массы миокарда
Ремоделирование сердца происходит независимо от характера перегрузки: давлением или объемом. Примером может служить ГКМП, где выраженная гипертрофия может носить общий или локальный ассиметричный характер. При прогрессировании процесса нарушается диастолическая и систолическая функции.
Миоцитарный и интерстициальный компоненты ремоделирования сердца
В основе ремоделирования сердца всегда лежит функциональная и структурная перестройка кардиомиоцитов и интерстиция миокарда, протекающие не всегда параллельно. Так, в случаях с перегрузкой давлением, гипертрофия кардиомиоцитов сопровождается реактивным фиброзом и повышением концентрации коллагена, чего не бывает при перегрузке объемом.
Ишемическую болезнь сердца и гипертоническую болезнь объединяют многие патофизиологические механизмы развития, ведущие к завершающему этапу прогрессирования - хронической сердечной недостаточности. Эта общность и направленность реакций проявляется в активации нейрогормональных систем, дисфункции эндотелия, гипертрофии и ремоделировании миокарда. Указанные положения привели к созданию теории единого сердечно – сосудистого континуума, определяемого Ю.Н. Беленковым и В.Ю. Мареевым как - непрерывное развитие заболевания от факторов риска до гибели больного.
Возвращаясь к анамнезу заболевания пациента в приведённом вначале лекции клиническом случае, можно предположить, что в течение многих лет у больного с гипертонической болезнью развивалась диастолическая дисфункция левого желудочка, однако, до эпизодов развития инфарктов миокарда, признаков застоя в малом круге кровообращения не было. Систолическая форма ХСН была спровоцирована именно инфарктом миокарда, но клинически не проявлялась до повторного инфаркта миокарда, который носил характер крупноочагового, осложненного кардиогенным шоком. С этого момента процесс декомпенсации принял стремительный характер, будучи связан с бивентрикулярной сердечной недостаточностью. На фоне выраженной кардиомегалии, с увеличением полостей сердца, особенно левого желудочка, можно предполагать наличие признаков высокой нейрогуморальной активации, что способствует ещё большему снижению фракции выброса левого желудочка, а, следовательно и усугублению клинических признаков ХСН.