Патофизиология сердечной недостаточности
| Патофизиология сердечной недостаточности | |
|---|---|
 Сравнение здорового сердца с сокращенной мышцей (слева) и ослабленного сердца с перенапряженной мышцей (справа). | |
| Биологическая система | Сердечно-сосудистая система |
| Здоровье | Вредный |
Основной патофизиологией сердечной недостаточности является снижение работоспособности сердечной мышцы вследствие повреждения или перегрузки. Таким образом, оно может быть вызвано широким рядом состояний, включая инфаркт миокарда (при котором сердечная мышца испытывает недостаток кислорода и умирает), гипертонию (которая увеличивает силу сокращения, необходимую для перекачки крови) и сердечный амилоидоз (при котором неправильно свернутые белки откладываются в сердечной мышце, вызывая ее жесткость). [ 1 ] Со временем такое увеличение нагрузки приведет к изменениям в самом сердце:
Сердце человека с сердечной недостаточностью может иметь уменьшенную силу сокращения из-за перегрузки желудочка . В здоровом сердце повышенное наполнение желудочка приводит к увеличению силы сокращения (по закону сердца Франка-Старлинга ) и, следовательно, к увеличению сердечного выброса . При сердечной недостаточности этот механизм не работает, поскольку желудочек нагружается кровью до такой степени, что сокращение сердечной мышцы становится менее эффективным. Это происходит из-за снижения способности сшивать актиновые и миозиновые нити в чрезмерно растянутой сердечной мышце. [ 2 ]
Уменьшение ударного объема может возникнуть в результате нарушения систолы , диастолы или того и другого. Увеличение конечного систолического объема обычно вызвано снижением сократимости . Снижение конечного диастолического объема является результатом нарушения наполнения желудочков; это происходит, когда податливость желудочка падает (т. е. когда стенки напрягаются). Поскольку сердце работает усерднее, чтобы удовлетворить нормальные метаболические потребности, сердечный выброс, который может увеличиться во время повышенной потребности в кислороде (например, при физических нагрузках), снижается. Это способствует непереносимости физических упражнений, часто наблюдаемой при сердечной недостаточности. Это приводит к потере сердечного резерва или способности сердца работать усерднее во время напряженной физической активности. Поскольку сердцу приходится работать усерднее, чтобы удовлетворить нормальные метаболические потребности, оно неспособно удовлетворить метаболические потребности организма во время тренировки. [ нужна ссылка ]
Распространенной находкой у людей с сердечной недостаточностью является увеличение частоты сердечных сокращений, стимулируемое повышенной симпатической активностью. [ 3 ] для поддержания адекватного сердечного выброса. Первоначально это помогает компенсировать сердечную недостаточность за счет поддержания артериального давления и перфузии, но создает дополнительную нагрузку на миокард, увеличивая потребность в коронарной перфузии, что может привести к ухудшению ишемической болезни сердца. Симпатическая активность также может вызывать потенциально фатальные нарушения сердечного ритма . Может произойти увеличение физического размера мышечного слоя сердца. Это вызвано увеличением размеров окончательно дифференцированных волокон сердечной мышцы в попытке улучшить сократимость. Это может способствовать увеличению жесткости и, таким образом, снижению способности расслабляться во время диастолы. Также может произойти увеличение желудочков, что способствует увеличению и сферической форме больного сердца. Увеличение объема желудочков также вызывает уменьшение ударного объема из-за механического и неэффективного сокращения сердца. [ 4 ]
Общий эффект заключается в снижении сердечного выброса и увеличении нагрузки на сердце. Это увеличивает риск остановки сердца (особенно из-за аномального желудочкового сердечного ритма) и снижает кровоснабжение остальных частей тела. При хроническом заболевании снижение сердечного выброса вызывает ряд изменений в остальном организме, некоторые из которых являются физиологическими компенсациями, а некоторые являются частью патологического процесса: [ нужна ссылка ]
- Артериальное давление падает. Это дестимулирует барорецепторы каротидного синуса и дуги аорты , которые связаны с одиночным ядром тракта . Этот центр головного мозга увеличивает симпатическую активность, выделяя катехоламины в кровоток. Связывание с рецепторами альфа-1 приводит к системной артериальной вазоконстрикции . Это помогает восстановить кровяное давление, но также увеличивает общее периферическое сопротивление, увеличивая нагрузку на сердце. Связывание с бета-1-рецепторами в миокарде увеличивает частоту сердечных сокращений и делает сокращения более сильными, пытаясь увеличить сердечный выброс. Однако это также увеличивает объем работы, которую приходится выполнять сердцу. [ нужна ссылка ]
- Повышенная симпатическая стимуляция также приводит к тому, что задняя доля гипофиза секретирует вазопрессин (также известный как антидиуретический гормон или АДГ), что вызывает задержку жидкости в почках. Это увеличивает объем крови и кровяное давление. [ нужна ссылка ]
- Сердечная недостаточность также ограничивает способность почек утилизировать натрий и воду, что еще больше усиливает отеки. [ 5 ] Снижение притока крови к почкам стимулирует высвобождение ренина – фермента, который катализирует выработку мощного вазопрессора ангиотензина . секрецию стероида альдостерона надпочечниками Ангиотензин и его метаболиты вызывают дальнейшую вазоконстрикцию и стимулируют повышенную . Это способствует задержке соли и жидкости в почках.
- Хронически высокие уровни циркулирующих нейроэндокринных гормонов, таких как катехоламины , ренин, ангиотензин и альдостерон, напрямую влияют на миокард, вызывая структурное ремоделирование сердца в долгосрочной перспективе. Многие из этих эффектов ремоделирования, по-видимому, опосредованы трансформирующим фактором роста бета (TGF-бета), который является общей последующей мишенью каскада сигнальной трансдукции, инициируемого катехоламинами. [ 6 ] и ангиотензин II, [ 7 ] а также эпидермальным фактором роста (EGF), который является мишенью сигнального пути, активируемого альдостероном. [ 8 ]
- Снижение перфузии скелетных мышц вызывает атрофию мышечных волокон. Это может привести к слабости, повышенной утомляемости и снижению пиковой силы – все это способствует непереносимости физических упражнений. [ 9 ]
Повышенное периферическое сопротивление и больший объем крови создают дополнительную нагрузку на сердце и ускоряют процесс повреждения миокарда. Сужение сосудов и задержка жидкости приводят к повышению гидростатического давления в капиллярах. Это смещает баланс сил в пользу образования интерстициальной жидкости , поскольку повышенное давление вытесняет дополнительную жидкость из крови в ткани. Это приводит к отеку (накоплению жидкости) в тканях. При правосторонней сердечной недостаточности она обычно начинается в лодыжках, где венозное давление повышено из-за воздействия силы тяжести (хотя, если пациент прикован к постели, скопление жидкости может начаться в крестцовой области). Это также может произойти в брюшной полости, где скопление жидкости называется асцитом. При левосторонней сердечной недостаточности отеки в легких могут возникать – это называется кардиогенный отек легких . Это снижает резервные возможности вентиляции, вызывает уплотнение легких и снижает эффективность газообмена за счет увеличения расстояния между воздухом и кровью. Последствия этого таковы одышка (одышка), ортопноэ и пароксизмальная ночная одышка . [ нужна ссылка ]
Симптомы сердечной недостаточности во многом определяются тем, какая сторона сердца выходит из строя. Левая сторона перекачивает кровь в большой круг кровообращения, а правая — в малый круг кровообращения . Хотя левосторонняя сердечная недостаточность приводит к снижению сердечного выброса в большой круг кровообращения, первоначальные симптомы часто проявляются из-за воздействия на малое кровообращение. При систолической дисфункции фракция выброса снижается, в результате чего в левом желудочке остается аномально повышенный объем крови. При диастолической дисфункции конечно-диастолическое желудочковое давление будет высоким. Это увеличение объема или давления возвращается в левое предсердие, а затем в легочные вены. Увеличение объема или давления в легочных венах ухудшает нормальный дренаж альвеол и способствует току жидкости из капилляров в паренхиму легких, вызывая отек легких. Это ухудшает газообмен. Таким образом, левосторонняя сердечная недостаточность часто проявляется респираторными симптомами: одышкой, ортопноэ и приступообразной ночной одышкой. [ нужна ссылка ]
При тяжелой кардиомиопатии последствия снижения сердечного выброса и плохой перфузии становятся более очевидными, и у пациентов появляются холодные и липкие конечности, цианоз, хромота, генерализованная слабость, головокружение и обмороки . [ нужна ссылка ]
Результирующий низкий уровень кислорода в крови, вызванный отеком легких, вызывает сужение сосудов малого круга кровообращения, что приводит к легочной гипертензии. Поскольку правый желудочек генерирует гораздо более низкое давление, чем левый (приблизительно 20 мм рт. ст. против примерно 120 мм рт. ст. соответственно у здорового человека), но, тем не менее, генерирует сердечный выброс, точно равный левому желудочку, это означает, что небольшое увеличение сопротивления легочных сосудов вызывает значительное увеличение объема работы, которую должен выполнить правый желудочек. Однако основной механизм, посредством которого левосторонняя сердечная недостаточность вызывает правостороннюю сердечную недостаточность, на самом деле недостаточно изучен. Некоторые теории используют механизмы, опосредованные нейрогормональной активацией. [ 10 ] Механические воздействия также могут способствовать. Когда левый желудочек расширяется, внутрижелудочковая перегородка прогибается в правый желудочек, уменьшая емкость правого желудочка.
Систолическая дисфункция
[ редактировать ]Сердечная недостаточность, вызванная систолической дисфункцией, распознается легче. Упрощенно это можно охарактеризовать как нарушение насосной функции сердца. Характеризуется снижением фракции выброса (менее 45%). Сила сокращения желудочков ослаблена и недостаточна для создания адекватного ударного объема, что приводит к неадекватному сердечному выбросу. Как правило, это вызвано дисфункцией или разрушением кардиомиоцитов или их молекулярных компонентов. При врожденных заболеваниях, таких как мышечная дистрофия Дюшенна , нарушается молекулярная структура отдельных миоцитов. Миоциты и их компоненты могут быть повреждены в результате воспаления (например, при миокардите ) или инфильтрации (например, при амилоидозе). Токсины и фармакологические агенты (такие как этанол , кокаин , доксорубицин и амфетамины ) вызывают внутриклеточное повреждение и окислительный стресс. Наиболее частым механизмом повреждения является ишемия, вызывающая инфаркт и образование рубцов . После инфаркта миокарда погибшие миоциты заменяются рубцовой тканью, что пагубно влияет на функцию миокарда. На эхокардиограмме это проявляется аномальным движением стенки (гипокинезия) или отсутствием движения стенки (акинезия). [ нужна ссылка ]
Поскольку желудочек опорожняется неадекватно, желудочковое конечно-диастолическое давление и объемы увеличиваются. Это передается в предсердие. В левой части сердца повышенное давление передается в легочную сосудистую систему, а возникающее в результате гидростатическое давление способствует экстравазации жидкости в паренхиму легких, вызывая отек легких. В правой части сердца повышенное давление передается в системный венозный кровоток и системные капилляры, способствуя экстравазации жидкости в ткани органов-мишеней и конечностей, что приводит к зависимым периферическим отекам . [ нужна ссылка ]
Диастолическая дисфункция
[ редактировать ]Сердечная недостаточность, вызванная диастолической дисфункцией, обычно описывается как неспособность желудочка адекватно расслабиться и обычно указывает на более жесткую стенку желудочка. «Жесткость» и сократимость стенок желудочков в диастолу впервые описал Пьер-Симон Лаплас. Это вызывает неадекватное наполнение желудочка и, следовательно, приводит к недостаточному ударному объему (УО). SV — это математический термин, с помощью которого можно манипулировать многими переменными. Неспособность релаксации желудочков также приводит к повышению конечно-диастолического давления, а конечный результат идентичен случаю систолической дисфункции (отек легких при левожелудочковой недостаточности, периферические отеки при правожелудочковой недостаточности). [ нужна ссылка ]
Диастолическая дисфункция может быть вызвана процессами, аналогичными тем, которые вызывают систолическую дисфункцию, особенно причинами, влияющими на ремоделирование сердца. [ нужна ссылка ]
Диастолическая дисфункция может не проявляться, за исключением физиологических крайностей, если систолическая функция сохранена. В состоянии покоя пациент может протекать совершенно бессимптомно. Однако они чрезвычайно чувствительны к увеличению частоты сердечных сокращений, и внезапные приступы тахикардии (которые могут быть вызваны просто физиологическими реакциями на нагрузку, лихорадку или обезвоживание или патологическими тахиаритмиями, такими как фибрилляция предсердий с быстрым желудочковым ответом ) могут привести к внезапный отек легких . Поэтому адекватный контроль ЧСС (обычно с помощью фармакологического агента, замедляющего АВ-проводимость, такого как блокатор кальциевых каналов или бета-блокатор) имеет ключевое значение для предотвращения острой декомпенсации. [ нужна ссылка ]
Диастолическую функцию левого желудочка можно определить с помощью эхокардиографии путем измерения различных параметров, таких как соотношение E/A (коэффициент раннего и предсердного наполнения левого желудочка), время замедления E (раннее наполнение левого желудочка) и время изоволюмического расслабления . [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фикре М., Палечек Т., Кучинка П., Немечек Е., Бауерова Л., Штрауб Дж. и др. (01.02.2013). «Сердечный амилоидоз: комплексный обзор» . Кор и Васа . 55 (1): е60–е75. дои : 10.1016/j.crvasa.2012.11.018 . ISSN 0010-8650 .
- ^ Борон, Уолтер Ф.; Булпаеп, Эмиль Л. (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход (обновленное издание). Сондерс. п. 533. ИСБН 978-0-7216-3256-8 .
- ^ Позвонил HP (2003). Фармакология . Эдинбург: Черчилль Ливингстон. п. 127. ИСБН 978-0-443-07145-4 .
- ^ «Сердечная патофизиология при сердечной недостаточности» . ГП-ноутбук .
- ^ Тампаро, Кэрол (2011). Издание пятое: Болезни человеческого организма . Филадельфия, Пенсильвания: Компания FA Davis. п. 329. ИСБН 978-0-8036-2505-1 .
- ^ Сигэяма Дж., Ясумура Ю., Сакамото А. и др. (декабрь 2005 г.). «Увеличенная экспрессия генов коллагена типов I и III ингибируется блокадой бета-рецепторов у пациентов с дилатационной кардиомиопатией» . Евро. Сердце Дж . 26 (24): 2698–705. дои : 10.1093/eurheartj/ehi492 . ПМИД 16204268 .
- ^ Цуцуи Х., Мацусима С., Кинугава С. и др. (май 2007 г.). «Блокатор рецепторов ангиотензина II типа 1 ослабляет ремоделирование миокарда и сохраняет диастолическую функцию при диабетическом сердце» . Гипертония. Рез . 30 (5): 439–49. дои : 10.1291/hypres.30.439 . ПМИД 17587756 .
- ^ Круг А.В., Гроссманн С., Шустер С. и др. (октябрь 2003 г.). «Альдостерон стимулирует экспрессию рецепторов эпидермального фактора роста» . Ж. Биол. Хим . 278 (44): 43060–66. дои : 10.1074/jbc.M308134200 . ПМИД 12939263 .
- ^ «Системная патофизиология сердечной недостаточности» . ГП-ноутбук .
- ^ Хантер Дж.Г., Бун Н.А., Дэвидсон С., Колледж Н.Р., Уокер Б. (2006). Принципы и медицинская практика Дэвидсона . Эльзевир/Черчилль Ливингстон. п. 544. ИСБН 978-0-443-10057-4 .