Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

ИНВОЛЮТИВНАЯ ДИСФУНКЦИЯ МИОКАРДА КАК ПЛАЦДАРМ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СЕРДЦА И НАРУШЕНИЙ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Горшунова Н.К. 1 Медведев Н.В. 1
1 ГБОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России
Старение – универсальный биологический процесс, сопровождающийся структурно- функциональными изменениями в различных системах и органах, в том числе в сердечной мышце, которые служат основой развития наиболее распространенных кардиоваскулярных заболеваний. С целью оценки выраженности инволютивных трансформаций функций и структуры сердца обследованы 52 человека пожилого возраста без подтвержденных сердечно-сосудистых заболеваний методами эхо- и допплеркардиографии с расчетом объёмной фракции интерстициального коллагена в миокардеи определением сывороточных маркеров фиброзирования, активности клеточного апоптоза, толерантности к физической нагрузке. Установлено, что у большинства людей пожилого возраста без кардиоваскулярных заболеваний геометрия миокарда не изменена, редко выявляются изолированные формы гипертрофии миокарда левого желудочка при сохранении баланса регуляторных процессов, обеспечивающих структурно-функциональный гомеостаз при старении. Активация апоптотических и фибропластических механизмов в миокарде повышает вероятность развития заболеваний сердца и функциональной недостаточности кровообращения.
старение
дисфункция миокарда
интерстициальный фиброз
апоптоз
толерантность к физической нагрузке.
1. Беленков Ю.Н. Хроническая сердечная недостаточность /Ю.Н. Беленков, В.Ю. Мареев, Ф.Т. Агеев. – М.: Гэотар-Медиа, 2006. – 432 с.
2. Визир В.А. Взаимосвязь плазменных маркеров деградации экстрацеллюлярного матрикса и поражения органов-мишеней при гипертонической болезни / В.А. Визир, И.Н. Волошина // Укр. кардиол. журн. – 2011. – № 11. – С. 24-30.
3. Горшунова Н.К. Соотношение апоптоза и эндогенного воспаления в патогенезе дисфункции миокарда на фоне артериальной гипертонии при старении / Н.К. Горшунова, Н.В. Медведев, А.Н. Тарасов // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 2. – С. 51-55.
4. Медведев Н.В. Патогенетическое значение интерстициального фиброза в развитии миокардиальной дисфункции у больных пожилого возраста с артериальной гипертензией / Н.В.Медведев, Н.К. Горшунова// Успехи геронтологии. – 2013. – Т.26, № 1. – С.130-136.
5. Медведев Н.В. Апоптоз и интерстициальный фиброз в развитии ремоделирования миокарда у больных пожилого возраста с артериальной гипертонией / Н.В. Медведев, Н.К. Горшунова // Успехи геронтологии. – 2013. – Т.26, № 2. – С.326-330.
6. Овчинников А.Г. Состояние баланса коллагена у пациентов с сердечной недостаточностью и нормальной фракцией выброса в зависимости от типа наполнения левого желудочка и соотношения Е/е' / А.Г. Овчинников, О.Н. Свирида, А.Г. Азизова, Ф.Т. Агеев // Серд. недостаточность. – 2011. – Т.12, № 3. – С.127-135.
7. Shirani J. Usefulness of the Electrocardiogram and Echocardiogram in predicting the amount of interstitial myocardial collagen in endomyocardial biopsy specimens of patients with chronic heart failure / J.Shirani, R.Pick, Y.Quo// Am. J. Cardiol. – 1992. – Vol. 69, № 17. – P. 1502-1503.
8. TermanA. Aging of cardiac myocytes in culture: oxidative stress, lipofuscin accumulation, and mitochondrial turnover/ H.Dalen, J.W. Eaton, A.Terman// Ann NY AcadSci 2004; 1019. – P.70-77.
9. Yamammoto S. On the nature of cell death during remodeling of hypertrophied human myocardium / S. Yamammoto, K. Sawada, H. Shimomura // J Mol Cell Cardiol 2000. – Vol. 32. – P.161-175.

Ассоциированные с возрастом структурно-функциональные трансформации, происходящие в сердечной мышце, служат основой развития наиболее распространенных кардиоваскулярных заболеваний. Они проявляются формированием утолщения отдельных участков миокарда – межжелудочковой перегородки или задней стенки левого желудочка. Геометрия сердца перестраивается в связи с уменьшением соотношения основания и верхушки, расширением корня аорты и дилатацией левого предсердия, в миокарде происходит накопление жира, коллагена, эластина и липофусцина. Последний снижает способность кардиомиоцитов к аутофагоцитозу, что приводит к повреждению органелл и повышению чувствительности к действию активных форм кислорода [8]. Указанные изменения снижают способность адаптации сердца к различным стрессорным воздействиям.

Повышение календарного возраста пациентов связывают с увеличением продолжительности сокращений сердца и механической рефрактерности, снижением эффективности инотропного ответа на повышение концентрации катехоламинов в сыворотке крови и введение сердечных гликозидов. Возраст-ассоциированные изменения в сердце на ультраструктурном уровне заключаются в укорочении теломер, развитии окислительного стресса и образовании дефектов митохондрий, приводящим к нарушениям энергетического гомеостаза [8].

Вследствие снижения способности кардиомиоцитов к пассивному расслаблению и повышения жёсткости стенки левого желудочка нарушается его наполнение в диастолу. Для обеспечения адекватного потребностям организма сердечного выброса требуется активация компенсаторных механизмов повышения давления заполнения. Приоритетность расстройств диастолы в патогенезе миокардиальной дисфункции статистически подтверждена в популяционных и клинических исследованиях [1].

Повышение давления наполнения ЛЖ можно расценивать как гемодинамическую фазу естественного течения диастолической дисфункции, когда вследствие замедленной релаксации основная порция крови, обеспечивающая его наполнение, поступает в систолу предсердий, при этом диастолический резерв снижается.

Для оценки величины диастолического давления в ЛЖ одним из наиболее информативных способов считается расчет отношения максимальных скоростей волны раннего трансмитрального кровотока и диастолического подъема основания ЛЖ под влиянием потока крови, поступающей в раннюю диастолу. При формировании диастолической дисфункции ЛЖ в покое отмечается максимальная сократимость левого предсердия при отсутствии резерва её усиления во время нагрузки [7].

Физиологические и патологические процессы, происходящие на разных уровнях структурной организации сердца: активация определенных участков генома, молекулярные, клеточные, интерстициальные изменения составляют морфологический субстрат ремоделирования ЛЖ. Их клинические проявления выражаются в изменениях размера, формы и функциональных возможностей сердца.

Особый научно-практический интерес представляет анализ процессов регуляции апоптоза кардиомиоцитов, изменений внеклеточного матрикса, взаимосвязи инволютивных процессов программированной клеточной гибели, фиброзирования миокарда и миокардиальной дисфункции. Развитие и прогрессирование интерстициального фиброза в миокарде – ключевой процесс, подверженный влиянию многочисленных гуморальных факторов, тканевых факторов роста, системы матриксных металлопротеиназ, их ингибиторов и др. способствующих пролиферации фибробластов и синтезу коллагеновых волокон [2]. Выявление инволютивной дисфункции миокарда и ранних признаков структурных изменений сердца при старении необходимо для своевременной профилактики развития кардиоваскулярных заболеваний и их прогностически неблагоприятных осложнений.

Цель исследования – оценить выраженность инволютивных трансформаций функций и структуры сердца у пациентов старшего возраста, не имевших достоверных признаков заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Материалы и методы исследования

В группу обследования вошли 52 человека пожилого возраста, не имевших признаков сердечно-сосудистых заболеваний, которые оформили письменное согласие на участие в исследовании.

Миокардиальную дисфункцию верифицировали эхо- и допплеркардиографическим методами с применением УЗ сканера MyLab15 (Esoate/PieMedical, Италия) в М и В‑режимах по методике Американского общества по эхокардиографии (ASE). Рассчитывали конечный диастолический (КДО) и конечный систолический (КСО) объемы ЛЖ, массу миокарда левого желудочка (ММЛЖ) и ее индекс (ИММЛЖ), фракцию выброса (ФВ) и фракцию укорочения (ФУ). Диастолическую функцию ЛЖ оценивали по диастолическому индексу – отношению показателей, характеризующих трансмитральный диастолический поток: скоростей раннего (VЕ,) и позднего (VA) диастолического наполнения ЛЖ – (VЕ/VA), время изоволюмического расслабления (ВИВР). Толерантность к физической нагрузке оценивали по результатам теста шестиминутной ходьбы [1].

Интенсивность интерстициального миокардиального фиброза оценивали при сопоставлении результатов различных методов исследования: расчета объёмной фракции интерстициального коллагена (ОФИК) по методике J.Shiranietal. (1992) и определения концентрации сывороточных маркеров его обмена. Содержание предшественника матриксной металлопротеиназы-1 (PRO-MMP1, R&DSystems, CША), её тканевого ингибитора – ТИММП-1 (eBioscience, CША), тканевого фактора роста (ТФР) -β1 (DRG, Германия) в сыворотке крови устанавливалось с помощью метода твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА), основанного на количественном определении исследуемого биологического субстрата человека с помощью его послойного связывания со специфичными антителами.

Уровень сывороточной каспазы-3 – ключевого фермента центрального перекрестка активации апоптоза оценивали с помощью ферментно-связанного иммуносорбентного анализатора HumanCaspase-3 компании BenderMedSystemsGmbH (Австрия).

Статистический анализ полученных результатов, представленных как М±m (среднее арифметическое и его стандартная ошибка), проведен с помощью параметрических методов описательной статистики в программе Statistica 8.0. Достоверность различий между сравниваемыми группами оценена по критерию Стьюдента при p<0,05. Для установления силы и направленности связей при изменении исследуемых параметров применен корреляционный анализ по Пирсону.

Результаты проведенных исследований структуры и функции сердца методами эхо- и допплеркардиографии. практически здоровых лиц пожилого возраста представлены в таблице 1.

Таблица 1

Эхо- и допплеркардиографические показатели практически здоровых лиц пожилого возраста

Показатель

Значение

КСРЛЖ, см

2,7±0,1

КДРЛЖ, см

4,2±0,2

КСОЛЖ, мл

33±3,4

КДОЛЖ, мл

85,4±6,3

МЖП, см

0,95±0,04

ТЗСЛЖ, см

0,9±0,05

ИММЛЖ, г/м2

88,6±5,8

УО, мл

58,5±2,9

ФВ, %

59,2±4,2

ФУ, %

32,6±1,4

VЕ, м/с

0,95±0,06

VA, м/с

0,58±0,02

VЕ/VA, у.е.

1,6±0,05

ИВР, мсек

97,5±4,5

Эхокардиографические показатели пациентов старшего возраста, не имевших клинических признаков сердечно-сосудистой патологии, служат отражением и примером инволютивных структурно-функциональных изменений системы кровообращения, значения параметров которых соответствовали нормативным диапазонам, установленным для практически здоровых людей среднего возраста.

Достоверных признаков как систолической, судя по средним значениям показателей фракции выброса и фракции укорочения, соответствующим физиологическому диапазону колебаний, так и выраженной диастолической дисфункции ЛЖ, определяемых на основе оценки характеристик трансмитрального диастолического потока, у практически здоровых пожилых людей не найдено. Показатели, служащие индикаторами гипертрофии ЛЖ: толщина его стенок и межжелудочковой перегородки, индекс ММЛЖ не превышал инормативных значений, что свидетельствовало о поддержании состояния компенсации кровообращения без активации дополнительных механизмов.

Корреляционный анализ выявил обратные связи средней силы между структурными изменениями, касающимися увеличения размеров камер сердца и показателями, характеризующими трансмитральный диастолический поток, – скоростями раннего и позднего наполнения левого желудочка (r= -0,48, p<0,01) и (r= - 0,42, p<0,01), что отражает структурно-функциональную взаимосвязь внутрисердечных инволютивных изменений.

При определении варианта структурного ремоделирования сердечной мышцы вследствие её инволютивной перестройки выявлено, что нормальная геометрия миокарда у практически здоровых людей пожилого возраста установлена в 34 (65,4 %) случаях, а изолированная гипертрофия межжелудочковой перегородки у 18(34,6 %) человек, что позволяет констатировать сохранение в миокарде структурного баланса, обеспечивающего его структурно-функциональный гомеостаз при физиологическом старении.

Сокращение числа действующих клеток происходит либо путем их индуцированной гибели в результате некроза либо вследствие генетически обусловленной регуляции продолжительности клеточной жизни путем апоптоза. Молекулярным механизмам апоптоза придается весомое значение в развитии функциональных нарушений сердечно-сосудистой системы. В результате физиологического апоптоза ежегодно погибает 45x106 кардиомиоцитов левого желудочка. В проведенном исследовании показатель сывороточной каспазы-3 – ключевого фермента апоптоза в группе людей без подтвержденных кардиоваскулярных заболеваний составил 7,6±1,1 нг/мл, что указывает на низкую интенсивность клеточной гибели при физиологическом старении и свидетельствует о достаточном функциональном резерве их системы кровообращения.

У всех лиц, включенных в исследование, определены концентрации сывороточных маркеров обмена коллагена, рассчитаны показатели ОФИК, их результаты отражены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели ОФИК и сывороточных маркеров обмена коллагена практически здоровых лиц пожилого возраста

№ п/п

Группа

 

Показатели

ОФИК, %

TGF-b1,

пг/мл

PRO- MMP1,

нг/мл

TIMP1, пг/мл

 

Практически здоровые лица пожилого возраста, n=52

 

2,7±0,6

 

193,5±17,1

 

14,5±0,7

 

285,6±33,7

 

Корреляционный анализ выявил прямую связь средней силы между сывороточной концентрацией каспазы-3 и значением ОФИК (r= 0,48, p<0,01), что можно расценивать как дополнительное свидетельство факта замещения погибшей клеточной массы функционально инертной соединительной тканью, что согласуется с результатами исследования выраженности апоптоза при ремоделировании миокарда на фоне артериальной гипертонии [3,5,9].

Определенную диагностическую и практическую значимость по нашему мнению представляет расчет коэффициента соотношения концентраций предшественника ММП и её ингибитора ТИМП в сыворотке крови – как взаимосвязанных элементов единой системы регуляции синтеза и деградации экстрацеллюлярного коллагенсодержащего матрикса. Его значение в группе практически здоровых лиц пожилого возрастасоставило 0,072±0,01 у.е.

Показатель индекса коллагенодеградации (ИКД) позволяет количественно оценивать выраженность дисбаланса в системе матриксных металлопротеиназ и их ингибитора, регулирующих синтез и деструкцию коллагеновых волокон в интерстиции миокарда [4]. Корреляционный анализ выявил отрицательную связь средней силы между ИКД и ОФИК (r= -0,46, p<0,05), что подтверждает возможность использования отмеченного индекса для косвенной оценки интенсивности интерстициального фиброза и определения прогностически благоприятных изменений структуры миокарда.

Несомненную практическую ценность в оценке выраженности компенсаторных механизмов сердечно-сосудистой системы к условиям функционального напряжения имеет толерантность к физической нагрузке. Высокая устойчивость к ней, соответствующая латентной ХСН, установлена у 44 практически здоровых лиц, при которой величина дистанции, пройденной за 6 минут составила 446±22,4 м, у 8 человек результат теста равнялся показателю здоровых лиц – 518±20,7 м.

Корреляционный анализ выявил обратную связь средней силы между расстоянием, преодолеваемым физиологически стареющими пациентами в течение шестиминутной нагрузочной пробы, и показателем, характеризующим распространенность фиброзных изменений в экстрацеллюлярном матриксе миокарда – ОФИК (r= -0,54, p<0,01), что указывает на тесную сопряженность структурного ремоделирования сердечной мышцы, формирующегося при развитии инволютивных изменений в организме и функциональным состоянием системы кровообращения в целом.

Таким образом, установленные особенности инволютивных структурно-функциональных трансформаций, происходящих в сердце при физиологическом старении, в виде легкой степени диастолической дисфункции и незначительной выраженности интерстициального фиброза миокарда позволяют расценивать их как вариант возрастной нормы, поддерживающий полноценное функционирование организма в позднем периоде онтогенеза. При условии дисбаланса регуляторных процессов, выражающегося в преобладании активности апоптотических и фибропластических механизмов в миокарде, повышается вероятность развития кардиоваскулярных заболеваний и функциональной недостаточности кровообращения. 


Библиографическая ссылка

Горшунова Н.К., Медведев Н.В. ИНВОЛЮТИВНАЯ ДИСФУНКЦИЯ МИОКАРДА КАК ПЛАЦДАРМ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СЕРДЦА И НАРУШЕНИЙ КРОВООБРАЩЕНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=24750 (дата обращения: 30.09.2020).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074