Механизмы развития (патофизиология) гипертрофии сердца

Усиленная механическая работа при постоянной перегрузке сердца давлением или объемом (например, в случае артериальной гипертензии или аортального стеноза) либо трофические сигналы (в частности, опосредованные активацией b-адренергических рецепторов) увеличивают размер кардиомиоцитов. Постепенно это приводит к увеличению толщины стенок (гипертрофии) и массы сердца.

Гипертрофия обусловлена повышенным синтезом белка, что приводит к накоплению дополнительных саркомеров. Гипертрофированные кардиомиоциты содержат также повышенное количество митохондрий и увеличенные ядра. Последнее обусловлено, по-видимому, повышенной плоидностью дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), поскольку репликация ДНК происходит в отсутствие клеточного деления.

Тип гипертрофии отражает природу стимула. Гипертрофия желудочков может быть следствием перегрузки давлением, что приводит к концентрическому увеличению толщины их стенки. При повышенном давлении новые саркомеры располагаются преимущественно параллельно длинной оси кардиомиоцитов, увеличивая их площадь поперечного сечения. В отличие от этого гипертрофия вследствие перегрузки объемом происходит дилатация желудочков. В этой ситуации новые саркомеры располагаются последовательно по отношению к уже существующим.

В результате толщина стенки может быть увеличенной или уменьшенной по сравнению с нормой либо нормальной, поэтому наиболее верным критерием гипертрофии, обусловленной перегрузкой объемом, служит масса сердца, а не толщина его стенок.

Гипертрофия сердца нередко достигает значительной степени при клинически выраженной болезни сердца. У пациентов с артериальной гипертензией, ИБС, аортальным стенозом, митральной регургитацией или дилатационной кардиомиопатией масса сердца может превышать норму в 2-3 раза, а у пациентов с аортальной регургитацией или гипертрофической кардиомиопатией — в 3-4 раза.

При гипертрофии сердца происходят важные изменения на уровне тканей и клеток. Увеличение размера кардиомиоцитов не сопровождается пропорциональным возрастанием числа капилляров, в результате доставка кислорода и питательных веществ гипертрофированному сердцу, особенно при гипертрофии, обусловленной перегрузкой давлением, уменьшена по сравнению с доставкой в нормальном сердце. В то же время потребление кислорода гипертрофированным сердцем повышено вследствие усиленной нагрузки, являющейся причиной патологического процесса.

Гипертрофия миокарда

Гипертрофия сердца также часто сопровождается разрастанием фиброзной ткани. Молекулярные изменения включают экспрессию немедленно реагирующих генов, например c-FOS, c-MYC, c-JUN и EGR1. При продолжительной гемодинамической перегрузке может произойти сдвиг экспрессии генов, которая становится сходной с экспрессией, наблюдаемой в течение развития сердца у плода (включая избирательную экспрессию эмбриональной/фетальной форм тяжелой цепи b-миозина, натрийуретических пептидов и коллагена).

На функциональном уровне гипертрофия сердца ассоциируется с повышенными метаболическими потребностями вследствие увеличения напряжения стенки, ЧСС и сократимости (инотропное состояние, или сила сокращения). Все это повышает потребление кислорода миокардом. В результате гипертрофированное сердце склонно к декомпенсации, которая может перейти в сердечную недостаточность, а со временем привести к смерти. Последовательность первоначально благоприятных, а затем патологических процессов в ответ на усиленную работу сердца представлена на рисунке ниже.

Молекулярные и клеточные изменения в гипертрофированном сердце, опосредующие вначале усиление функции, могут способствовать развитию сердечной недостаточности. Причинами могут быть:
(1) аномальный метаболизм миокарда;
(2) изменения внутриклеточного перемещения ионов кальция;
(3) апоптоз кардиомиоцитов;
(4) репрограммирование экспрессии генов.

Последнее происходит отчасти в результате изменений экспрессии маленьких молекул рибонуклеиновой кислоты (микроРНК) — некодирующих РНК, ингибирующих экспрессию белков на уровне стабильности или трансляции матричной РНК (мРНК). Гипертрофия сердца ассоциируется с понижающей регуляцией микроРНК-208 и повышающей регуляцией микроРНК-195. Следует отметить, что у мышей усиленная гиперэкспрессия микроРНК-195 может вызвать гипертрофию и дилатацию сердца, тогда как гиперэкспрессия микроРНК-208 обладает защитным действием даже в условиях повышенного давления.

Степень структурного нарушения сердца при ХСН не всегда отражает уровень дисфункции, и структурные, биохимические и молекулярные основы сократительной дисфункции миокарда могут быть неясными. На практике бывает невозможно на основании морфологического исследования отличить поврежденное, но сохранившее свою функцию сердце от сердца с нарушенной функцией. При аутопсии сердце пациентов с ХСН тяжелое, расширенное, имеет тонкую стенку, и при микроскопическом исследовании обнаруживаются признаки гипертрофии.

Степень этих изменений крайне вариабельна. При инфаркте миокарда утрата насосной функции вследствие гибели кардиомиоцитов приводит к связанной с нагрузкой гипертрофии окружающего жизнеспособного миокарда. В случае болезни клапанов сердца повышенные давление или объем обусловливают общую перегрузку миокарда.

Гипертрофия миокарда
Гипертрофия левого желудочка.
(А) Гипертрофия вследствие перегрузки давлением, обусловленной обструкцией выводного тракта левого желудочка.
Продольный срез через все 4 камеры сердца, левый желудочек — внизу справа.
(Б) Гипертрофия с дилатацией (справа) и без нее (слева) полости левого желудочка.
Поперечный срез, в центре — нормальное сердце.
Сердце, гипертрофированное вследствие перегрузки давлением (слева и на А),
имеет увеличенную массу и толщину стенки левого желудочка, тогда как масса гипертрофированного и дилатированного сердца (справа) увеличена, но его стенка имеет нормальную толщину.

Увеличение массы сердца коррелирует с повышенной заболеваемостью и смертностью от болезней сердца, а кардиомегалия служит независимым фактором риска внезапной смерти. В отличие от патологической гипертрофии (часто ассоциированной с нарушением сократимости миокарда) гипертрофия, индуцированная регулярной интенсивной физической нагрузкой, оказывает различный эффект на сердце в зависимости от типа нагрузки.

Аэробная нагрузка (например, бег на длинные дистанции) может ассоциироваться с гипертрофией на фоне перегрузки объемом и сопровождаться увеличением числа (плотности) капилляров. Такая гипертрофия претерпевает обратное развитие после продолжительного отдыха от нагрузок. Подобные изменения миокарда называют физиологической гипертрофией. Статическая нагрузка (например, поднятие тяжестей) связана с гипертрофией вследствие давления и с большей вероятностью ассоциирована с неблагоприятными изменениями.

Независимо от причины развития ХСН характеризуется различной степенью снижения сердечного выброса и перфузии тканей (антеградная сердечная недостаточность), а также скоплением крови в венозной системе (хроническая сердечная недостаточность). Последняя может стать причиной отека легких и периферического отека. Многие из важных клинических признаков и морфологических изменений, отмечаемых при ХСН, являются вторичными по отношению к повреждениям, индуцированным гипоксией и венозным полнокровием тканей, отдаленных от сердца.

Сердечно-сосудистая система обеспечивает кровообращение по закрытому контуру. Левожелудочковая и правожелудочковая недостаточность могут возникать независимо друг от друга, однако недостаточность одного круга кровообращения (особенно большого) часто вызывает избыточное напряжение в другом круге, приводя в конечном итоге к тотальной сердечной недостаточности. Несмотря на эту взаимозависимость, для лучшего понимания патологии сердечной недостаточности целесообразно рассмотреть левожелудочковую и правожелудочковую недостаточность по отдельности.

Гипертрофия миокарда
Гипертрофия левого желудочка.
(а) Нормальный миокард.
(б) Гипертрофированный миокард: увеличен размер клеток и их ядер

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Механизмы развития (патофизиология) левожелудочковой сердечной недостаточности"

Оглавление темы "Патогенез болезней сердца":
  1. Строение сердца и его физиология
  2. Возрастные изменения сердца
  3. Общие механизмы развития болезней сердца
  4. Механизмы развития (патофизиология) сердечной недостаточности
  5. Механизмы развития (патофизиология) гипертрофии сердца
  6. Механизмы развития (патофизиология) левожелудочковой сердечной недостаточности
  7. Механизмы развития (патофизиология) правожелудочковой сердечной недостаточности
  8. Механизмы развития (патофизиология) врожденных пороков сердца
  9. Клиника врожденного порока сердца
  10. Механизмы развития (патофизиология) дефекта межпредсердной перегородки (ДМПП)

Рекомендуемое нашими посетителями:

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: