Гипертрофия мышцы сердца.
Под гипертрофией миокарда понимают увеличение массы сердца свыше нормальных пределов для данного возраста, пола и массы тела. Такое увеличение массы обычно развивается как компенсаторная реакция на возрастающую нагрузку на сердце.
При этом различают физиологическую (или рабочую) и патологическую гипертрофию.При физиологической гипертрофии масса сердца увеличивается пропорционально развитию скелетной мускулатуры, что имеет место у лиц, занимающихся физическим трудом, спортом, у артистов балета, иногда у беременных.
Патологическая гипертрофия характеризуется увеличением массы сердца вне зависимости от развития скелетной мускулатуры. Оно может быть следствием врожденных аномалий, приобретенных клапанных пороков, заболеваний легких (легочное сердце), системной гипертензии, различных эффектов лекарственных препаратов и гормонов (тиреоидных гормонов, соматотропного гормона, катехоламинов) или невыясненных причин, как в случае кардиопатий.
Гипертрофия миокарда может быть концентрической (нагрузка давлением, для камер характерны толстые стенки и нормальный или уменьшенный объем) и эксцентрической (нагрузка объемом, камеры сердца имеют большой объем, стенки вариабельной толщины).
Гипертрофию миокарда можно разделить на симметричную и асимметричную. Для«большинства случаев заболеваний сердца степень гипертрофии в различных участках данной камеры сердца одинакова (симметричная гипертрофия). Исключением является гипертрофическая кардиомиопатия, при которой межжелудочковая перегородка утолщается в значительно большей степени, чем свободные стенки обоих желудочков.
Выделяют три стадии гипертрофии миокарда: (а) стадия развития гипертрофии, характеризующаяся активным синтезом новых клеточных компонентов; (б) стадия стабильной гиперфункции или компенсаторной гипертрофии; (в) стадия истощения клеток, при которой происходит ухудшение работы сердца, и в кардиомиоцитах развиваются различные дегенеративные изменения (Ф.
3. Меерсон).До определенных пределов, известных как критическая масса сердца (500 г), считается, что гипертрофия миокарда человека обусловлена увели- чением размера самих сердечных миоцитов (кардиомиоцитов) Предполагается, что увеличение массы сердца сверх этой критической величины связа но с появлением новых кардиомиоцитов, но механизм этого явления неизвестен, поэтому данная концепция остается спорной и мы на ней останавливаться не будем.
Гипертрофия кардиомиоцитов является ответом на повышение совершаемой ими работы, что может быть следствием ряда причин: 1) перегрузки давлением из-за внутрижелудочковой или системной гипертонии; 2) перегрузки объемом из-за наличия предсердно-желудочкового шунта, других дефектов структур сердца (например, пороки сердца) или гиперволемии, 3) постоянно повышенной частоты сердечного ритма; 4) локального повреждения миокарда, вызванного острой или хронической ишемией или инфарктом, нарушением питания или гормональной регуляции, а также динамической или изометрической физической нагрузкой.
Существует мнение, что гипертрофия представляет собой компенсаторный механизм, позволяющий удовлетворить на какое-то время повышенные требования организма к сердцу как насосу, а когда гипертрофия оказывается недостаточной, развивается сердечная недостаточность. При этом ряд факторов особенно важны для развития гипертрофии, напряжение стенки желудочков, продолжительность такого напряжения, природа инициирующего фактора, в каком желудочке (правом или левом) развивается гипертрофия, а также вид, возраст и общее состояние здоровья животного или человека.
Чрезмерная нагрузка на сердце вызывает увеличение напряжения в стенках и давления, оказываемого на кардиомиоциты, а также большую степень растяжения мышечных волокон. Растяжение, сопровождающееся увеличением механического напряжения волокон, ускоряет процесс транскрипции и синтеза белков. В последние годы в инициации гипертрофии кардиомиоцитов важное место отводится содержанию цАМФ. Многие из факторов, вызывающих гипертрофию, могут действовать, как прямо на ядро, так и опосредованно через следующую последовательность событий: кальций, выходящий из саркоплазматического ретикулума, может увеличивать концентрацию цАМФ и фосфорилирование белков.
Такое повышение уровня цАМФ и его влияние на фосфорилирование белков способны увеличивать синтез белков. Эта последовательность событий может быть опосредована освобождением норадреналина из нервных окончаний или же модулироваться под действием норадреналина.Большая часть прироста массы кардиомиоцитов при гипертрофии миокарда связана с увеличением числа митохондрий и миофибрилл Однако количественные соотношения между этими двумя компонентами могут сильно варьировать в зависимости от причин и стадии гипертрофии. При этом доля клеточного объема, занимаемого миофибриллами, обычно увеличивается, а доля клеточного обьема, занимаемого митохондриями, существенно уменьшается. Это свидетельствует о том, что количество органелд, поставляющих энергию, может снижаться по отношению к сократительному аппарату, а это может каким-то образом приводить к развитию сердечной недостаточное іи Развитию сердечной недостаточности способствует и то, что
1) процесс гипертрофии не затрагивает коронарные сосуды, которым приходится обеспечивать питанием возросшую массу сердечной мышцы, при этом вследствие увеличения массы кардиомиоцитов значительно уменьшается плотность капилляров, что ухудшает кровоснабжение клеток; 2) увеличение объема гипертрофированных мышечных волокон приводит к уменьшению удельной поверхности клеток, а значит ухудшению поступления в клетки питательных веществ и выделения продуктов обмена; 3) нервный аппарат сердца и его проводящая система не подвергаются заметной гипертрофии, что ухудшает условия нервной регуляции сердечной мышцы
Гипертрофированные кардиомиоциты существенно изменяют свои элек- трофизиологические свойства, что в конечном счете отражается и на их сократи тельной способности. Так, в физиологических условиях (см. схему) во время потенциала действия деполяризация клеточной мембраны приводит к активации, т.е. открытию имеющихся в мембране кардиальных клеток натриевых и кальциевых каналов, по которым в клетки устремляются натрий и особенно кальций, формирующий медленный входящий ток, что вызывает повышение концентрации кальция в миоплазме до уровня, необходимого для активации сократительных белков, и стимулирует освобождение дополнительной порции кальция из саркоплазматического ретикулума.
Последовательные этапы сопряжения процессов возбуждения и сокращения
в миокарде (Г. И. Косицкий, 1987)
При гипертрофии отмечается уменьшение плотности медленного входящего тока. Это может быть следствием снижения числа активируемых медленных каналов на единицу площади сарколеммы (т.е. то же самое число каналов в гипертрофированных клетках должно обслуживать большую площадь мембраны) или снижением вероятности открытия медленных каналов. Возможно, здесь задействованы оба фактора. Уменьшение плотности медленного входящего тока приводит к меньшему, чем в нормальных условиях, освобождению числа ионов кальция из саркоплазматического ретикулума. В результате концентрация ионов-активаторов сокращения будет ниже, чем при возбуждении неизмененной клетки. Для максимального освобождения кальция, особенно из удаленных отделов саркоплазматического ретикулума, необходима более высокая разность потенциала на мембране гипертрофированной клетки. Таким образом, электрический сигнал (в виде потенциала или тока), генерируемый в ходе потенциала действия в гипертрофированном миокарде, даже если имеет нормальную амплитуду, будет восприниматься саркоплазматическим ретикулумом, как сигнал с меньшей амплитудой, и, значит, меньше ионов кальция будут освобождаться из саркоплазматического ретикулума и в меньшей степени будут активизироваться сократительные белки.
Амплитуда медленного входящего тока может быть увеличена под действием норадреналина и других агонистов β-рецепторов. Однако при выраженной гипертрофии в миокарде in situ происходит умеренное или значительное истощение катехоламинов. Кроме того, в гипертрофированном миокарде число β-рецепторов также меньше нормы.
Все это свидетельствует, что эффективность внешних по отношению к сердцу нейрогуморальных компенсаторных механизмов, модулирующих работу сердца, в гипертрофированном миокарде может быть уменьшена.
На силу сокращения наряду с максимальной величиной медленного входящего тока существенное влияние оказывает уровень потенциала действия.
Природа взаимосвязи между сокращением и потенциалом действия сложна и зависит от вида животного и экспериментальных условий. При гипертрофии отмечаются нормальная или несколько повышенная сила сокращения, скоросгь укорочения уменьшается, время до пика сокращения и до пика укорочения увеличивается. Длительность же потенциала действия возрастает вследствие удлинения фазы плато. Это удлинение потенциала действия в гипертрофированном миокарде может увеличивать длительность сократительного цикла, что будет способствовать поддержанию силы сокращения на обычном уровне, несмотря на уменьшение скорости укорочения или развития силы сокращения.Однако, как только длительность потенциала действия достигает определенной величины, ее дальнейшее увеличение уже не влияет на активное развитие силы (сокращение).
На ЭКГ длительность комплекса QRS и зубца Р постепенно увеличивается, в результате чего можно предположить, что рост специализированной проводящей системы отстает от массы сердца по мере прогрессирования гипертрофии. Возникающее в результате структурное несоответствие является причиной замедления волны возбуждения. Другое объяснение состоит в том, что либо гипертрофия, либо повреждение, либо механическая нагрузка на проводящую систему вызывает изменения свойств мембран и (или) кабельных свойств в клетках проводящей системы. По данным клинических исследований увеличение комплекса QRS, вызванное гипертрофией, может быть в большой степени связано с развитием внутриклеточного фиброза.
Гипертрофия желудочков сопровождается удлинением потенциала действия во всех миокардиальных тканях, что приводит к стабильному уменьшению амплитуды Т-волны. Изменение Т-волны на ЭКГ может быть следствием разной длительности потенциалов действия в эндокарде и эпикарде.
Чрезвычайно важной проблемой при гипертрофии миокарда является вопрос обратимости описанных изменений. Многими исследователями было показано, что при снятии чрезмерной нагрузки давлением или объемом в гипертрофированном миокарде происходит быстрое обратное развитие изменений, вызванных гипертрофией. Будет ли регрессия полной или частичной, ПО-ВИдИМО- му, зависит от степени гипертрофии, а также от возраста и общего состояния здоровья животного или человека. Однако сократимость обычно полностью не восстанавливается. Последнее может быть связано с тем, что изменения, происходящие в соединительной ткани, по-видимому, не регрессируют так же легко, как изменения массы миокарда. Возможно, при гипертрофии происходят некоторые необратимые биохимические и структурные изменения.
4.