Патофизиология сердечной недостаточности - Pathophysiology of heart failure

Патофизиология сердечной недостаточности
Правосторонняя сердечная недостаточность.jpg
Сравнение здорового сердца с сокращенной мышцей (слева) и ослабленного сердца с чрезмерно растянутой мышцей (справа).
Биологическая системаСердечно-сосудистая система
ЗдоровьеВредный

Главный патофизиология из сердечная недостаточность снижение эффективности сердечной мышцы из-за повреждения или перегрузки. По сути, это может быть вызвано целым рядом состояний, включая инфаркт миокарда (при котором сердечная мышца голодный кислород и умирает), гипертония (которая увеличивает силу сокращения, необходимую для перекачивания крови) и амилоидоз (в котором неправильно свернутые белки откладываются в сердечной мышце, вызывая ее жесткость). Со временем это увеличение нагрузки приведет к изменениям самого сердца:

Сердце человека с сердечной недостаточностью может иметь уменьшенную силу сокращения из-за перегрузки желудочек. В здоровом сердце повышенное наполнение желудочка приводит к увеличению силы сокращения (за счет Закон сердца Франка – Старлинга ) и, следовательно, рост сердечный выброс. При сердечной недостаточности этот механизм не работает, поскольку желудочек загружается кровью до такой степени, что сокращение сердечной мышцы становится менее эффективным. Это связано с пониженной способностью к сшиванию актин и миозин волокна в перетянутой сердечной мышце.[1]

Сокращенный ударный объем может произойти в результате отказа систола, диастола или оба. Повысился конечный систолический объем обычно вызывается снижением сократимости. Уменьшено конечный диастолический объем возникает из-за нарушения наполнения желудочков; это происходит, когда податливость желудочка падает (т. е. когда стенки становятся жесткими). Поскольку сердце работает тяжелее, чтобы удовлетворить нормальные метаболические потребности, объем сердечного выброса может увеличиваться, когда повышенная потребность в кислороде (например, физическая нагрузка) снижается. Это способствует непереносимости физических упражнений, обычно наблюдаемой при сердечной недостаточности. Это приводит к потере сердечный резерв или способность сердца работать интенсивнее во время тяжелых физических нагрузок. Поскольку сердце должно работать больше, чтобы удовлетворить нормальные метаболические потребности, оно неспособно удовлетворить метаболические потребности организма во время упражнений.

Распространенной находкой у людей с сердечной недостаточностью является учащенное сердцебиение, вызванное увеличением симпатическая активность[2] 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 обострению ишемической болезни сердца. Симпатическая активность также может стать причиной смертельного исхода. аномальные сердечные ритмы. Увеличение физического размера мышечного слоя сердца. Это вызвано тем, что окончательно дифференцированные волокна сердечной мышцы увеличиваются в размерах в попытке улучшить сократимость. Это может способствовать увеличению жесткости и, следовательно, снижению способности расслабляться во время диастолы. Также может произойти увеличение желудочков, которое способствует увеличению и сферической форме больного сердца. Увеличение желудочкового объема также вызывает уменьшение ударного объема из-за механического и неэффективного сокращения сердца.[3]

Общий эффект заключается в снижении сердечного выброса и повышении нагрузки на сердце. Это увеличивает риск остановки сердца (особенно из-за нарушения сердечного ритма желудочков) и снижает кровоснабжение остальных частей тела. При хроническом заболевании снижение сердечного выброса вызывает ряд изменений в остальной части тела, некоторые из которых являются физиологической компенсацией, некоторые из которых являются частью процесса болезни:

  • Артериальное давление падает. Это дестимулирует барорецепторы в каротидный синус и дуга аорты ссылка на ядро tractus solitarii. Этот центр в мозге увеличивает симпатическую активность, высвобождая катехоламины в кровоток. Связывание с рецепторами альфа-1 приводит к системной артериальной вазоконстрикция. Это помогает восстановить кровяное давление, но также увеличивает общее периферическое сопротивление, увеличивая нагрузку на сердце. Связывание с рецепторами бета-1 в миокарде увеличивает частоту сердечных сокращений и делает сокращения более сильными в попытке увеличить сердечный выброс. Однако это также увеличивает объем работы, которую должно выполнять сердце.
  • Повышенная симпатическая стимуляция также вызывает секрецию задней долей гипофиза. вазопрессин (также известный как антидиуретический гормон или АДГ), вызывающий задержку жидкости в почках. Это увеличивает объем крови и артериальное давление.
  • Сердечная недостаточность также ограничивает способность почек выводить натрий и воду, что еще больше усиливает отек.[4] Снижение притока крови к почкам стимулирует высвобождение ренин - фермент, который катализирует выработку сильнодействующего вазопрессора ангиотензин. Ангиотензин и его метаболиты вызывают дальнейшее сужение сосудов и стимулируют повышенную секрецию стероида. альдостерон от надпочечники. Это способствует задержке солей и жидкости в почках.
  • Хронически высокий уровень 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 нижестоящей мишенью каскада передачи сигнала, инициированного катехоламинами.[5] и ангиотензин II,[6] а также эпидермальным фактором роста (EGF), который является мишенью сигнального пути, активируемого альдостероном.[7]
  • Снижение перфузии скелетных мышц вызывает атрофию мышечных волокон. Это может привести к слабости, повышенной утомляемости и снижению максимальной силы - все это способствует непереносимости упражнений.[8]

Повышенное периферическое сопротивление и больший объем крови создают дополнительную нагрузку на сердце и ускоряют процесс повреждения миокарда. Сужение сосудов и задержка жидкости создают повышенное гидростатическое давление в капиллярах. Это сдвигает баланс сил в пользу тканевая жидкость образование, поскольку повышенное давление вытесняет дополнительную жидкость из крови в ткань. Это приводит к отек (накопление жидкости) в тканях. При правосторонней сердечной недостаточности это обычно начинается в лодыжках, где венозное давление высокое из-за воздействия силы тяжести (хотя, если пациент прикован к постели, накопление жидкости может начаться в крестцовой области). Это также может произойти в области крестца. брюшная полость, в которой скопление жидкости называется асцитом. При левосторонней сердечной недостаточности отек может возникать в легких - это называется кардиогенным отек легких. Это уменьшает запасную способность для вентиляции, вызывает жесткость легких и снижает эффективность газообмена за счет увеличения расстояния между воздухом и кровью. Последствия этого одышка (одышка), ортопноэ и пароксизмальная ночная одышка.

Симптомы сердечной недостаточности во многом определяются тем, какая сторона сердца выходит из строя. Левая сторона перекачивает кровь в системный кровоток, в то время как правая сторона перекачивает кровь в легочное кровообращение. В то время как левосторонняя сердечная недостаточность снижает сердечный выброс в большой круг кровообращения, начальные симптомы часто проявляются из-за воздействия на малое кровообращение. При систолической дисфункции фракция выброса снижается, оставляя аномально повышенный объем крови в левом желудочке. При диастолической дисфункции конечное диастолическое желудочковое давление будет высоким. Это увеличение объема или давления возвращается в левое предсердие, а затем в легочные вены. Повышенный объем или давление в легочных венах нарушает 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 пароксизмальной ночной одышкой.

При тяжелой кардиомиопатии эффекты снижения сердечного выброса и плохой перфузии становятся более очевидными, и пациенты будут проявлять холодные и липкие конечности, цианоз, хромоту, общую слабость, головокружение и обморок.

Результирующий низкий уровень кислорода в крови вызванный отеком легких, вызывает сужение сосудов в малом круге кровообращения, что приводит к легочной гипертензии. Поскольку правый желудочек создает гораздо более низкое давление, чем левый желудочек (примерно 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 небольшое увеличение сопротивления легочных сосудов. вызывает значительное увеличение объема работы, которую должен выполнять правый желудочек. Однако основной механизм, с помощью которого левосторонняя сердечная недостаточность вызывает правостороннюю сердечную недостаточность, на самом деле недостаточно изучен. Некоторые теории предполагают механизмы, которые опосредуются нейрогормональной активацией.[9] Также могут иметь место механические воздействия. По мере того как левый желудочек расширяется, внутрижелудочковая перегородка изгибается в правый желудочек, уменьшая емкость правого желудочка.

Систолическая дисфункция

Сердечная недостаточность, вызванная систолической дисфункцией, распознается легче. Упрощенно это можно описать как сбой насосной функции сердца. Для него характерна пониженная фракция 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 сердечных миоцитов или их молекулярных компонентов. При врожденных заболеваниях, таких как Мышечная дистрофия Дюшенна, это влияет на молекулярную структуру отдельных миоцитов. Миоциты и их компоненты могут быть повреждены воспалением (например, при миокардит ) или инфильтрацией (например, при амилоидозе). Токсины и фармакологические агенты (например, этиловый спирт, кокаин, доксорубицин, и амфетамины ) вызывают внутриклеточные повреждения и окислительный стресс. Наиболее распространенный механизм повреждения - ишемия, вызывающая инфаркт и образование рубца. После инфаркта миокарда мертвые миоциты заменяются рубцовой тканью, пагубно влияя на функцию миокарда. На эхокардиограмме это проявляется аномальным движением стенки (гипокинезия) или отсутствием движения стенки (акинезия).

Поскольку желудочек опорожняется недостаточно, конечное диастолическое давление и объем желудочка увеличиваются. Это передается в атриум. На левой стороне сердца повышенное давление передается на легочную сосудистую сеть, и возникающее в результате гидростатическое давление способствует экстравазации жидкости в паренхиму легких, вызывая отек легких. На правой стороне сердца повышенное давление передается в системный венозный кровоток и системные капилляры, что способствует экстравазации жидкости в ткани органов-мишеней и конечностей, что приводит к зависимому периферический отек.

Диастолическая дисфункция

Основная статья: Сердечная недостаточность с сохраненной фракцией выброса

Сердечная недостаточность, вызванная диастолической дисфункцией, обычно описывается как обратная неспособность желудочка адекватно расслабиться и обычно указывает на более жесткую стенку желудочка. «Жесткость» и сократимость стенок желудочков в диастолу впервые были описаны Пьером-Симоном Лапласом. Это вызывает недостаточное наполнение желудочка и, следовательно, приводит к неадекватному ударному объему (УО). SV - математический термин, которым можно управлять многими переменными. Нарушение релаксации желудочков также приводит к повышению конечного диастолического давления, и конечный результат идентичен случаю систолической дисфункции (отек легких при левосторонней сердечной недостаточности, периферический отек при правосторонней сердечной недостаточности).

Диастолическая дисфункция может быть вызвана процессами, аналогичными тем, которые вызывают систолическую дисфункцию, особенно причинами, влияющими на ремоделирование сердца.

Диастолическая дисфункция может проявляться только в физиологических крайностях, если систолическая функция сохраняется. В покое пациент может протекать полностью бессимптомно. Однако они чрезвычайно чувствительны к учащению пульса и внезапным приступам тахикардии (которые могут быть вызваны просто физиологической реакцией на физическую нагрузку, лихорадку или обезвоживание, либо патологическими тахиаритмиями, такими как фибрилляция предсердий с быстрым желудочковым ответом ) может привести к внезапный отек легких. Следовательно, адекватный контроль частоты сердечных сокращений (обычно с помощью фармакологического агента, замедляющего AV-проводимость, такого как блокатор кальциевых каналов или бета-блокатор) имеет ключевое значение для предотвращения острой декомпенсации.

Диастолическая функция левого желудочка может быть определена с помощью эхокардиографии путем измерения различных параметров, таких как Соотношение E / A (коэффициент раннего наполнения левого желудочка), время замедления E (раннее наполнение левого желудочка) и время изоволюмической релаксации.

Рекомендации

  1. ^ Boron, Walter F .; Боулпаэп, Эмиль Л. (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход (Обновленная ред.). Сондерс. п. 533. ISBN  978-0-7216-3256-8.
  2. ^ Позвонил в HP (2003). Фармакология. Эдинбург: Черчилль Ливингстон. п. 127. ISBN  978-0-443-07145-4.
  3. ^ «Сердечная патофизиология при сердечной недостаточности». GPnotebook.
  4. ^ Тампаро, Кэрол (2011). Пятое издание: Болезни человеческого тела. Филадельфия, Пенсильвания: F.A. Davis Company. п. 329. ISBN  978-0-8036-2505-1.
  5. ^ Сигэяма Дж., Ясумура Й., Сакамото А. и др. (Декабрь 2005 г.). «Повышенная экспрессия генов коллагена типов I и III подавляется блокадой бета-рецепторов у пациентов с дилатационной кардиомиопатией». Евро. Сердце J. 26 (24): 2698–705. Дои:10.1093 / eurheartj / ehi492. PMID  16204268.
  6. ^ Цуцуи Х., Мацусима С., Кинугава С. и др. (Май 2007 г.). «Блокатор рецепторов ангиотензина II типа 1 ослабляет ремоделирование миокарда и сохраняет диастолическую функцию в сердце с диабетом». Гипертензии. Res. 30 (5): 439–49. Дои:10.1291 / hypres.30.439. PMID  17587756.
  7. ^ Круг А.В., Гроссманн С., Шустер С. и др. (Октябрь 2003 г.). «Альдостерон стимулирует экспрессию рецепторов эпидермального фактора роста». J. Biol. Chem. 278 (44): 43060–66. Дои:10.1074 / jbc.M308134200. PMID  12939263.
  8. ^ «системная патофизиология при сердечной недостаточности». GPnotebook.
  9. ^ Хантер Дж. Г., Бун Н. А., Дэвидсон С., Колледж Н. Р., Уокер Б. (2006). Принципы и практика Дэвидсона в медицине. Эльзевир / Черчилль Ливингстон. п. 544. ISBN  978-0-443-10057-4.