Адо А.Д. Патологическая физиология

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 17. Патологическая физиология

кровообращения

17.1. Краткие сведения

о функции сердечно-сосудистой системы

Деятельность разных отделов сердечно-сосудистой системы (серд-

це, артерии, капилляры и вены) обеспечивает сложный и жизненно важ-

ный процесс — кровообращение. Благодаря этому происходят снабже-

ние кислородом клеток, тканей, органов, доставка питательных веществ,

а также удаление продуктов тканевого обмена.

Система кровообращения обеспечивает распространение большо-

го количества нейрогуморальных, вазоактивных соединений, оказываю-

щих влияние на другие органы. Движущей силой кровообращения, преж-

де всего является сердце, которое выполняет главным образом насосную

функцию. Интеграция насосной функции четырех камер сердца, представ-

ляющая собой последовательное сокращение предсердий и желудочков,

способствует кровенаполнению артерий.

Кровь возвращается по венозной системе к правому предсердию и

правому желудочку. Затем неоксигенированная кровь накачивается в ле-

гочную артерию и легкие, и обогащенная кислородом кровь из легких по-

ступает в левое предсердие.

Сила сердечного сокращения, сообщенная волне крови, частично

расходуется на растяжение артерий, которые обладают эластичностью,

поэтому сокращаются до восстановления своего первоначального состо-

яния, сообщая волне крови давление для дальнейшего продвижения по

артериальной системе. Этому движению способствует также и сила, дей-

ствующая по закону передвижения жидкости — из области более высо-

кого давления в зону более низкого. Пропульсивная сила сердца в виде

прерывистого тока крови еще заметна в аотериолах, но в капиллярах она

исчезает и движение крови становится равномерным. В этой зоне арте-

риальное русло переходит в венозное. В капиллярах осуществляются все

процессы обмена между кровью и тканями.

Сокращение камер сердца координируется благодаря наличию в них

специализированных клеток, образующих синусовый и предсердно-же-

лудочковый узлы, а также проводящую систему (внутрипредсердные пуч-

ки, пучок Гиса, волокна Пуркинье). Наибольшей активностью обладают

клетки синусового узла и поэтому в норме он является водителем ритма

сердца. Это связано с тем, что клетки водителя ритма отличаются от кле-

ток сократительного миокарда. При регистрации внутриклеточного по-

398

тенциала действия в клетках синусового и предсердно-желудочкового

узла быстрая фаза (фаза 0) выражена слабо, но фаза 4 (деполяризация

клетки) ускорена. Данные отличия обусловлены наличием в этих клетках

специализированных натриевых и кальциевых ионных каналов (Na

lf, Са

Т). Возникший в синусовом узле импульс электрической активности

распространяется по предсердиям со скоростью 1 м/с, но затем в пред-

сердно-желудочковом узле скорость замедляется до 0,05 м/с. Непосред-

ственно от предсердий импульс в норме не может распространиться на

миокард желудочков, минуя предсердно-желудочковый узел, так как пред-

сердия и желудочки разделены фиброзным кольцом, не обладающим

проводимостью. В пучке Гиса скорость проведения возбуждения дости-

гает 1 м/с, а в волокнах Пуркинье — 4 м/с.

Направление тока крови во время систолы или диастолы предсер-

дий и желудочков обеспечивается клапанным аппаратом (двухстворчатым,

трехстворчатым, аортальным клапаном и клапаном легочной артерии).

Сердечный цикл начинается с сокращения предсердий. Систола

предсердий происходит в третью фазу диастолы желудочков и обеспечи-

вает дополнительное их наполнение. В конце их диастолы митральный и

трикуспидальный клапаны закрываются, затем следует короткий период

изоволемического сокращения желудочков. В это время все клапаны зак-

рыты и нарастает внутрижелудочковое давление. Когда давление в желу-

дочках достигает уровня давления в аорте и легочной артерии, открыва-

ются аортальные клапаны, клапаны легочной артерии и кровь из

желудочков изгоняется. После завершения сокращения начинается рас-

слабление миокарда желудочков и в тот момент, когда давление в их по-

лостях становится ниже, чем в аорте или легочной артерии, аортальные

клапаны и клапаны легочной артерии закрываются. Во время систолы

желудочков кровь накапливается в предсердиях. В диастолу желудочков

в первой ее фазе (изоволемическое расслабление) активно расслабля-

ется миокард желудочков и давление в них быстро снижается. В тот мо-

мент, когда оно становится ниже, чем в предсердиях, открываются мит-

ральный и трикуспидальный клапаны. В первую фазу диастолы желудочков

из предсердий поступает около 70 % всего объема крови, которая напол-

няет их во время всей диастолы. В среднюю фазу диастолы поступление

крови замедляется. В третью фазу диастолы желудочков возникает сис-

тола предсердий и начинается новый сердечный цикл.

Анализ взаимоотношения между временем и давлением, между дав-

лением и объемом во время сердечного цикла позволяет оценивать функ-

цию сердца, в частности сердечный выброс, ударный объем. Ударный

объем — это количество крови, изгоняемое из желудочков во время сис-

толы. Сердечный выброс является производной величиной, определяе-

мой частотой сердечного ритма и ударным объемом.

Ударный объем зависит от сократимости миокарда, а также от ве-

личины показателя преднагрузки и постнагрузки. Сопротивление, против

которого сердце выполняет работу, называют термином «постнагрузка»,

увеличение которой вызывает снижение ударного объема. Термин «пред-

399

нагрузка» означает объем крови, который находится в желудочках в кон-

це диастолы. В норме миокард желудочков сокращается по принципу: чем

больше растяжение (больше объем крови), тем сильнее сокращение (за-

кон Франка—Старлинга).

Таким образом, если сердце — главный двигатель транспорта кис-

лорода к тканям, то функция артерий, капилляров и вен обеспечивает

надлежащий уровень артериального давления, необходимого для функ-

ции всего аппарата кровообращения, а также для распределения крови

по системам и органам по мере их потребности в кислороде

Атеросклероз — наиболее распространенная причина, вызывающая

расстройства функций сердца и основных сосудов, поэтому первый раз-

дел главы анализирует вопросы патогенеза атеросклероза.

17.2. Атеросклероз

Атеросклероз — это прогрессирующее поражение крупных арте-

рий эластического и мышечно-эластического типа, которое возникает в

результате воздействия многих факторов и характеризуется накоплени-

ем в определенных участках стенки артерии липидов, пролиферацией

гладкомышечных клеток, появлением макрофагов, образованием боль-

шого количества матрикса соединительной ткани. Атеросклеротические

изменения проявляются образованием жировых полосок, утолщением

интимы, формированием атеросклеротических (фиброзных) бляшек.

Жировые полоски начинают формироваться в детском возрасте и

в большинстве случаев являются предшественниками образующихся в

последующем бляшек. Использование методики с моноклональными ан-

тителами позволило доказать, что в полосках содержатся наполненные

липидами макрофаги, Т-лимфоциты и небольшое количество гладкомы-

шечных клеток. Желтая окраска полосок обусловлена наличием в них пе-

нистых клеток, в которых содержатся холестерин и его эфиры, транспор-

тируемые из плазмы крови через эндотелиальные клетки с помощью

липопротеинов.

Диффузное утолщение интимы характеризуется увеличением

количества гладкомышечных клеток, включенных в соединительную ткань

В некоторых ее участках содержатся также липиды, макрофаги и Т-лим-

фоциты. До настоящего времени их роль остается неясной. Возможно,

что эти участки в последующем преобразуются в бляшки, но не исключа-

ется также вероятность того, что они возникают лишь как ответ на увели-

чение нагрузки на сосудистую стенку.

Атеросклеротические (фиброзные) бляшки неоднородны по сво-

ему составу и могут содержать различное количество липидов (холесте-

рина или эфиров холестерина). Это отличие может быть обусловлено их

локализацией и имеющимися факторами риска развития атеросклероза

(курение, артериальная гипертензия, гиперхолестеринемия и др.). Напри-

мер» у курильщиков бляшки содержат мало липидов и локализуются пре-

имущественно в наружной бедренной артерии. При наличии гиперхоле-

400

:теринемии бляшки богаты липидами и наиболее часто образуются в ко-

юнарных

артериях.

Фиброзные бляшки содержат большое количество

"ладкомышечных клеток, макрофагов, Т-лимфоцитов и соединительную

гкань. Обычно они выступают в просвет сосуда и в различной степени

;уживаютего. Верхушка бляшки покрыта коллагеновыми фибриллами, со-

держит гладкомышечные клетки и протеогликаны. Аорта в большей сте-

1ени поражается в брюшном отделе и местах отхождения крупных арте-

)ий, а коронарные артерии — преимущественно на протяжении 6 см от

1хустья. При повышенном артериальном давлении атеросклеротические

5ляшки чаще локализуются в сонных, базилярных и мозговых артериях.

17.2.1. Теории происхождения

В настоящее время обсуждаются две теории:

I) ответ на повреждение,

!) моноклональная.

В соответствии с последней теорией предполагается, что механизм

юзникновения атеросклероза близок по характеру своеобразным нео-

шастическим процессом. Однако пока она не имеет достаточного коли-

юства научных доказательств. Наиболее широкое признание получила

первая гипотеза.

В соответствии с этой теорией предполагается, что многие факто-

ры могут оказывать повреждающее действие на эндотелий. До недавне-

го времени одним из основных факторов считалась гиперхолестеринемия,

вчастности модифицированные формы липопротеинов. В последнее вре-

мя широко обсуждается роль некоторых инфекционных агентов (вирусы,

хламидии, токсины), но обнаружение в бляшке, например, хламидий еще

не свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между ними.

Повреждение эндотелия проявляется нарушением многих его

функций:

• снижением барьерной функции;

• уменьшением тромболитических и усилением тромбогенных

свойств;

• увеличением продукции вазоконстрикторных факторов и уменьше-

нием синтеза вазодилататоров;

• увеличением содержания факторов роста (простагландины Р

тка-

невый фактор роста и др.).

Повреждающее действие при гиперлипидемии, по-видимому, ока-

зывают окисленные липопротеиды низкой плотности, а также холестерин.

Кроме того, под их влиянием меняются также поверхностные свой-

ства моноцитов и тромбоцитов, что повышает их адгезивность. После

фиксации на эндотелии моноцит мигрирует между эндотелиальными клет-

ками в субэндотелиальный слой и превращается в макрофаг, который с

участием специальных рецепторов-«чистильщиков» начинает захватывать

липиды. Большое количество липидов, поступающих в субэндотелиаль-

401

Рис 17 1 Этапы образования атеросклеротической бляшки

а — повреждение эндотелия и проникновение в субэндотелиальный слой моноцитов и

липопротеидов низкой плотости (ЛПНП), б — образование пенистых клеток из макрофа

гов и гладкомышечных клеток в результате включения в них большого количества липи-

дов, преимущественно в виде эфиров холестерина, в — фиксация тромбоцитов в участ-

ке поврежденного эндотелия, г — образование бляшки с формированием фиброзной

«покрышки»

ный слой, вызывает образование пенистых клеток Макрофаги продуци-

руют повреждающие вещества (лейкотриены, интерлейкины), которые в

свою очередь отрицательно влияют на прилегающие клетки эндотелия

Активированные макрофаги продуцируют несколько факторов роста, ко-

торые оказывают митогенное действие на гладкомышечные клетки и вы-

зывают их миграцию в интиму, стимулируют миграцию и пролиферацию

фибробластов, а также образование соединительной ткани (рис. 17.1)

При повреждении эндотелия патогенное влияние оказывают также

тромбоциты, которые при контакте с эндотелием вызывают ретракцию

клеток. После этого тромбоциты начинают взаимодействовать с пенис-

тыми клетками и клетками соединительной ткани. Возможно также, что

тромбоциты агрегируют и образуют пристеночный тромб. Выделяемые

при активации тромбоцитов факторы роста в свою очередь оказывают

402

Рис. 17.2, Риск летального исхода от ишемической болезни сердца (ИБС) в

зависимости от уровня содержания холестерина в сыворотке крови.

митогенное действие и вызывают пролиферацию гладкомышечных кле-

ток. В процессе пролиферации в свою очередь продуцируется фактор

роста (РОСР), приводящий к прогрессированию поражения.

Предполагается, что ретракция клеток эндотелия может возникнуть

вследствие накопления в них холестерина, липопротеидов низкой плот-

ности. Избыточное их содержание нарушает податливость клеток. Поэто-

му в местах, подвергающихся в наибольшей степени воздействию тока

крови (области бифуркации, отхождения сосуда) из-за ригидности воз-

никает сепарация клеток эндотелия, Измененные эндотелиальные клет-

ки начинают также продуцировать факторы роста, под влиянием которых

формируются полоски и бляшки.

Кроме гиперлипидемии, на развитие атеросклероза влияют и дру-

гие факторы: артериальная гипертензия, гормональная дисфункция, из-

менения реологии крови, курение, диабет. Их действие опосредуется

нарушением барьерной функции эндотелия.

Однако не только повышенное содержание холестерина, липопро-

теидов низкой плотности оказывает важное влияние на развитие атеро-

склероза. Другие виды дислипопротеидемий, вероятно, также играют па-

тогенную роль. В частности, триглицериды, липопротеиды (а), дефицит

апопротеина Е и липопротеидов высокой плотности, по данным клини-

ческих и экспериментальных наблюдений, влияют на атерогенез и про-

грессирование поражения.

По современным представлениям следует считать, что нет так на-

зываемых нормальных показателей содержания, например, холестерина

(рис. 17.2), так как при любом его уровне возможно развитие атероскле-

роза с поражением сосудов разных областей (мозговых и коронарных

артерий, а также поражение аорты и периферических артерий).

403

17.2.2. Регресс атеросклероза

Дополнительные и очень важные доказательства значения дисли-

попротеидемий были получены в исследованиях с длительным примене-

нием гиполипидемических препаратов. Многие препараты, особенно ста-

тины, в сочетании с диетой, принимаемые непрерывно в течение

нескольких лет, обеспечивали достоверное снижение общей летальнос-

ти за счет уменьшения случаев возникновения инфаркта миокарда,

внезапной смерти. Положительные результаты связаны в основном со ста-

билизацией состояния имевшихся бляшек и предупреждением образо-

вания новых. В ряде случаев наблюдается уменьшение их размера, что

более вероятно для мягких бляшек, богатых липидами, и которые не всег-

да выявляются во время коронароангиографии, однако такие бляшки

склонны к надрывам или разрыву интимы с последующим развитием

тромбоза. Образование последнего способствует формированию неста-

бильного состояния, инфаркта миокарда и внезапной смерти.

17.3. Нарушение коронарного кровотока

17.3.1. Ишемия миокарда

Ишемия миокарда, как проявление ишемической (коронарной) бо-

лезни сердца, является следствием уменьшения его перфузии кровью и

недостаточной доставки кислорода, которые сочетаются с нарушением

оттока продуктов обмена веществ.

Возникновение ишемии миокарда может быть обусловлено:

• наличием стеноза коронарной артерии;

• изменением тонуса или появлением спазма артерии.

Нередко оба фактора играют роль в развитии эпизодов ишемии,

которые могут сопровождаться появлением симптомов, чаще в виде боли,

или быть безболевыми.

Сохранение баланса между потребностью и доставкой кислорода

обеспечивается с помощью существующих механизмов саморегуляции

тонуса артерий, объема коронарного кровотока. Потребность миокарда

в кислороде определяют следующие факторы:

а) частота ритма сердца;

б) сократимость миокарда;

в) систолическое напряжение стенки желудочков.

В частности, увеличение этих показателей повышает потребность в

кислороде.

Тонус

коронарных

артерий

зависит от интенсивности метаболизма,

нейрогуморальных влияний и величины экстраваскулярного сдавления.

На величину коронарного кровотока влияет длительность диастолы. Кро-

ме того, доставка кислорода может нарушаться в связи с изменением

транспортных свойств крови (например, из-за возникшей анемии или

метгемоглобинемии и т.п.).

404

Потребность миокарда почти полностью обеспечивается путем

аэробных процессов. Экстракция кислорода из крови максимальная, по-

этому уменьшение его доставки очень быстро изменяет тонус коронар-

ных артерий. При увеличении потребности кровоток начинает возрастать

в пределах 1 с и максимум его достигается к 15—20-й секунде, что свя-

зывают с сосудорасширяющим действием аденозина, оксида азота (N0),

простагландинов, ионов водорода. В частности, содержание аденозина

и его метаболитов (инозина, гипоксантина) нарастает параллельно про-

должительности ишемии и приводит к развитию реактивной гиперемии

метаболического происхождения. '

Эндотелиальная дисфункция. Эндотелий также продуцирует

вазодилатирующие и вазоконстрикторные субстанции. Вазодилатирую-

щее действие оказывает в основном эндотелий — зависимый фактор,

представляющий собой молекулу N0. При атеросклерозе коронарных ар-

терий в ответ на нагрузку, воздействие холода, учащение сердечного рит-

ма или повышение выброса катехоламинов не происходит усиления син-

теза эндотелий-зависимого фактора и расширения коронарного русла, а

в противоположность этому возможно возникновение вазоконстрикции.

При эндотелиальной дисфункции образующиеся во время

агрегации тромбоцитов и тромбообразования вещества,

в частности серотонин, способны вызывать сужение просве-

та коронарных артерий. Кроме того, эндотелий продуциру-

ет вазоконстрикторные факторы — эндотелины.

Наиболее мощным действием по сравнению с другими эндотели-

нами обладает эндотел ин-1, который также оказывает наиболее длитель-

ное действие (от нескольких минут до нескольких часов). В то же время

действие эндотелий-зависимого фактора длится лишь несколько секунд.

Синтез эндотелина усиливается под влиянием тромбина, ангиотензина II,

адреналина и вазопрессина. Концентрация эндотелина в плазме крови

увеличена при атеросклерозе, инфаркте миокарда, артериальной гипер-

тензии и застойной сердечной недостаточности. Эндотелии-1 также про-

дуцируется также макрофагами, имеющимися в бляшках, особенно при

остром коронарном синдроме, т.е. при надрыве или разрыве бляшек.

Тонус коронарных артерий контролируется адренергической иннер-

вацией, например стимуляция альфа-адренорецепторов может вызвать

коронарный спазм и привести к появлению ишемии миокарда, что клини-

чески квалифицируется как вазоспастическая стенокардия (стенокардия

Принцметала).

Наличие бляшки в артерии может ограничивать кровоток. Однако

выраженность нарушения зависит от степени сужения просвета сосуда и

его протяженности, а также от степени растяжимости или ригидности

стенки артерии, наличия на ней агрегированных тромбоцитов или тром-

боза.

Отрицательное влияние стеноза на величину кровотока может быть

уменьшено компенсаторной дилатацией артериол, расположенных дис-

тальнее сужения, и уменьшением сопротивления току крови, поэтому в

405

покое при небольшой или умеренной степени стеноза кровоток не стра-

дает. Однако величина максимального кровотока начинает снижаться при

уменьшении просвета сосуда на 30—45 %. Возможность увеличения кро-

вотока при возросшей потребности полностью исчезает при стенозе, су-

живающем просвет на 90 % и более. При этом имеет значение также и

геометрическая характеристика стеноза, в частности его эксцентричес-

кое расположение, крутизна подъема бляшки, ее длина.

При атеросклерозе коронарных артерий в наибольшей сте-

пени снижается кровоснабжение субэндокардиальных сло-

ев миокарда за счет перераспределения кровотока в пользу

субэпикардиальных слоев.

Снижению кровотока способствует синдром обкрадывания, вызы-

ваемый аденозином, а также повышенное конечно-диастолическое дав-

ление в левом желудочке, что наблюдается при артериальной гипертен-

зии или сердечной недостаточности.

Преходящая

ишемия миокарда

(болевая или безболевая ее форма)

возникает при стенозе основной ветви (или ветвей) коронарной системы

кровообращения в пределах 70 % от диаметра просвета сосуда. Только

при стенозе основного ствола левой коронарной артерии, достигающего

50 %, возможно появление эпизодов ишемии.

При полной или субтотальной окклюзии коронарной артерии пер-

фузия миокарда может частично обеспечиваться коллатеральными сосу-

дами, которые существуют и в норме, но не функционируют. Их открытие

происходит в первые 24 ч от начала ишемии миокарда, а затем в течение

1—6 мес Коллатерали преобразуются в мелкие сосуды диаметром до

1 мм. Ишемия и гипоксия являются пусковым фактором для их трансфор-

мации.

17.3.2. Оглушенный и бездействующий миокард

Кратковременная

выраженная

ишемия миокарда

приводит к его

дисфункции, которая постепенно в течение нескольких дней восстанав-

ливается после возобновления кровоснабжения. Это состояние имену-

ется как оглушенность миокарда (от англ. myocardial stunninc). Развитию

этого состояния могут способствовать физический стресс, спазм коро-

нарных артерий. Оглушенность миокарда возникает как следствие:

• нарушения перфузии миокарда;

• недостаточности образования энергии митохондриями;

• повреждения экстрацеллюлярного коллагенового матрикса;

• уменьшения чувствительности миофиламентов к кальцию и пере-

грузки кальцием;

• нарушения использования энергии миофибриллами;

• накопления свободных радикалов и т.д.

Бездействующий

миокард

(от англ. myocardial hibernation) — это

длительно существующая дисфункция миокарда в результате его хрони-

ческой гипоперфузии, которая также вызывает появление вышеперечис-

406

ленных нарушений. Это состояние обратимо при возобновлении крово-

тока после ангиопластики или аорто-коронарного шунтирования.

Полное прекращение кровотока в коронарных артериях в течение

нескольких секунд способствует значительному снижению сократитель-

ных свойств миокарда. Если площадь ишемии миокарда велика, то сни-

жаются функции левого желудочка: уменьшаются ударный объем, сердеч-

ный выброс, фракция выброса и увеличиваются конечно-диастолический

Объем и давление в левом желудочке. Левожелудочковая недостаточность

развивается в тех случаях, когда поражается 20—25 % массы миокарда.

При площади поражения миокарда, достигающей 40 %, возможно разви-

тие кардиогенного шока.

При ишемии миокарда страдает не только систолическая, но

также и его диастолическая функция, т.е. нарушается рас-

слабление, что увеличивает сопротивление при наполнении

левого желудочка и может вызвать появление застоя крови

в легких.

17.3.3. Реперфузия миокарда

Восстановление кровотока после длительной ишемии (в пределах

около 20 мин) предупреждает гибель миоцитов. Однако в ряде случаев

возможно появление реперфузионной аритмии, в том числе и фатально-

го течения (фибрилляции желудочков), и сохранение состояния оглушен-

ности участка миокарда, подвергшегося воздействию ишемии.

17.3.4. Острый инфаркт миокарда

Инфаркт

миокарда

— это гибель участка миокарда вследствие пре-

кращения коронарного кровотока, продолжительностью около 20 мин и

более.

В абсолютном большинстве случаев причиной инфаркта миокарда

является атеросклероз

коронарных

артерий, осложненный тромбозом.

В редких случаях инфаркт миокарда вызывается артериитом, травмой

сердца и коронарных артерий, заболеваниями, сопровождающимися

утолщением интимы артерий, эмболией коронарных артерий, тромбозом.

Развитие инфаркта миокарда связано с быстрым закрыти- I

ем просвета коронарной артерии. |

Медленно прогрессирующее атеросклеротическое сужение артерии

вплоть до ее окклюзии может не сопровождаться возникновением инфарк-

та миокарда, что можно объяснить развитием мощной сети коллатералей.

Острый инфаркт миокарда, как правило, возникает в связи с появ-

лением надрыва или разрыва бляшки, которая обычно богата липидами,

фиброзными некротическими массами, экстравазатами крови, содержит

кальций и имеет фиброзную верхушку. Она также имеет большое количе-

ство Т-лимфоцитов, макрофагов и тучных клеток, которые продуцируют

протеиназы, тормозящие образование интерстициального коллагена в

407