1. Работа сердца
2. Функция миокарда и потребление кислорода
3. Резюме
4. Список использованной литературы

P.S. Господин Ш., 67 лет, пожаловался врачу на одышку и боль в груди при физической нагрузке. Боли возникли ночью, но примерно через 5 мин исчезли. ЭКГ в покое и анализ кардиоспецифичных маркеров в сыворотке (тропонин, креатинкиназа) не выявили патологии, однако АД и уровень холестерина в плазме оказались повышенными.

Исследование на велоэргометре выявило патологические изменения ЭКГ при 75 Вт, которые быстро исчезали после прекращения нагрузки. Врач объяснил господину Ш., что, вероятно, тот страдает от приступов стенокардии и что у него есть подозрение на ишемическую болезнь сердца, которую нужно срочно лечить, чтобы избежать инфаркт миокарда. Коронароангиография выявила у господина Ш. проксимальный стеноз огибающей и задней межжелудочковой ветвей левой венечной артерии.

Стеноз сосудов ликвидировали путем их расширения с помощью баллонной дилатации. Кроме того, было назначено медикаментозное лечение (ингибитор агрегации тромбоцитов; препараты, снижающие уровень липидов; препараты с гипотензивным действием). Контрольная ангиография через три месяца после лечения не выявила повторного стеноза. На ЭКГ при нагрузке 120 В также ничего не обнаружено. Боли при нагрузке больше не возникали.

а) Работа сердца. Высокие энергетические затраты сердечной мышцы в первую очередь необходимы для выполнения механической работы миокардом; показатели работы против давления и объема в левом желудочке превышают таковые для правого в 7 раз.

1. Энергетический обмен. Непрерывное функционирование сердца как насоса зависит от адекватного энергетического обмена в сердечной мышце и — ввиду отсутствия запасов энергии в миокарде — от достаточного кровоснабжения через коронарные сосуды. Энергетический обмен включает в себя:

- затраты на продолжительную механическую работу;

- энергетические расходы на транспорт ионов;

- затраты на синтез для поддержания структур;

- затраты на теплопродукцию.

При сокращении миокарда химическая энергия в форме АТФ затрачивается на формирование поперечных мостиков и на процессы активного транспорта кальция в саркоплазматический ретикулум или во внеклеточную среду (80%). Лишь небольшая доля АТФ (1%) используется для поддержания трансмембранных ионных градиентов с помощью первично-активных механизмов транспорта (Na⁺/K⁺-АТФаза).

Если сердечная мышца находится в состоянии покоя (нормотермическая электромеханическая кардиоплегия), среднее потребление кислорода при постоянном уровне перфузии коронарных сосудов снижается до 1020% от исходных значений (остальное идет на синтез, поддержание структуры). Таким образом, большая часть энергетических затрат миокарда, даже если организм в состоянии покоя, приходится на непрерывное выполнение механической работы.

2. Работа сердца. Различают два типа работы сердца.

- Энергозатраты на работу против давления и объема значительно различаются между левым и правым желудочками. Причиной такого расхождения является различное давление в желудочках здорового сердца. Пропорционально работа против объема и давления распределяется между миокардом левого и правого желудочков в соотношении 7 : 1.

Это соответствует тому, что среднее давление в аорте в 7 раз больше по сравнению со средним давлением в легочных артериях, в то время как ударный объем обоих желудочков при физиологических условиях в среднем одинаков.

- Работа на ускорение включает работу по приданию ускорения ударному объему и работу по формированию пульсовой волны во время фазы изгнания.

Общая работа сердца из расчета на одно сердцебиение в состоянии покоя составляет примерно 1,5 Н * м. Из нее примерно 75% приходится на достижение необходимых значений давления и объема, а на формирование пульсовой волны — примерно 23%. Затраты на ускорение ударного объема в нормальных физиологических условиях составляют 1-2% от общей работы.

- Патофизиологически важную роль при артериальной гипертонии приобретает работа против давления и объема. Она увеличивается пропорционально артериальному давлению.

Затраты на ускорение, придаваемое ударному объему, в определенных условиях могут составлять существенную долю от общей работы, например при недостаточности аортального клапана. В этом случае обратный ток крови в левый желудочек во время диастолы приводит к дополнительной нагрузке сердца (регургитационный объем крови).

Эффективность механической работы миокарда (механическая работа/затраченная энергия) при физических условиях покоя составляет примерно 15%. Она зависит от отношения работы против давления к работе против объема. Таким образом, энергетические затраты сильнее увеличиваются при повышении работы против давления, чем при сопоставимом увеличении работы против объема.

б) Функция миокарда и потребление кислорода. Потребление кислорода сердечной мышцей прямо пропорционально энергетическим затратам; оно коррелирует с произведением давления и частоты, а также с сократимостью и напряжением стенки.

1. Произведение давления и частоты сокращений. Работа против давления и объема рассчитывается для одного сокращения сердца. Эта величина не позволяет сделать вывод о производительности сердца. Под функцией (Р) подразумевается сочетание выполняемой работы (W) и необходимого времени (t) (Р = W/t). Производительность сердца можно оценить исходя из достигнутого давления, ударного объема и частоты сокращений.

Упрощенным параметром, используемым в клинической практике, является произведение развиваемого систолического давления и частоты сокращений, которое связано с потреблением кислорода миокардом. Приблизительное систолическое давление в желудочке можно оценить по артериальному давлению.

2. Сократимость. Потребление кислорода также коррелирует со скоростью образования поперечных белковых мостиков, потому что во время этого процесса расходуется значительная часть АТФ. Мерой скорости образования поперечных мостиков (сократимости) служит максимальная скорость нарастания изоволюметрического давления в желудочках сердца (dP/dt^max). Таким образом, увеличение этого параметра коррелирует с кислородными затратами миокарда.

3. Напряжение стенки. Следует различать систолическое и диастолическое напряжение стенки. Потребление кислорода миокардом преимущественно определяется систолическим напряжением стенок; диастолическое напряжение влияет, в частности, на коронарный кровоток.

P.S. Однородность. Вышеприведенные положения основаны на упрощении, что функция миокарда в различных структурах сердца реализуется одинаково. Однако это невозможно обеспечить, в частности, при патологических условиях. Так, при ишемической болезни сердца возникают региональные нарушения кровоснабжения, которые влекут за собой местные нарушения функции. В то же время другие участки сердечной мышцы выполняют дополнительную компенсаторную работу.

в) Резюме. Энергетический обмен миокарда. Значительная доля энергозатрат миокарда приходится на формирование поперечных мостиков и транспорт Са²⁺. Для разрыва связей между миозиновыми головками и актином требуется расщепление АТФ. Кроме того, обратный транспорт Са²⁺ в саркоплазматический ретикулум происходит преимущественно посредством активного транспорта, зависимого от АТФ. Дальнейшее потребление АТФ осуществляется в рамках метаболических процессов для поддержания структур.

Работа сердца связана с энергетическими затратами во время сердечного цикла. За счет энергетического обмена совершается работа против давления и объема (особенно в миокарде левого желудочка), а также работа по ускорению пульсовой волны.

Сердечный выброс соответствует работе сердца, выполняемой за определенный интервал времени. При этом учитывается частота сердечных сокращений. В клинической практике для оценки функции сердца используют такие параметры, как произведение давления на частоту сокращений (ударный объем), сократимость и напряжение стенки сердца. Анализ этих параметров особенно важен для лечения сердечно-сосудистой системы с помощью фармакологических препаратов (например, β-блокаторов или антагонистов Са²⁺).

- Рекомендуем ознакомиться далее "Субстраты и обмен веществ в миокарде - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 5.6.2025