Особенности энергетического обеспечения сердца при постишемическом возобновлении коронарной перфузии
Постишемическое возобновление венечного кровотока оказывает различные эффекты на процессы энергообеспечения кардиоцитов в зависимости от длительности предшествовавшей ИшМ. ПРП после кратковременной (10- и 20-минутной) ИшМ сопровождается выраженной тенденцией к восстановлению адекватного энергоснабжения в зоне повреждения, хотя полной нормализации на раннем этапе периода и не наблюдается.
ПРП после более длительной (40- и особенно 120-минутной) ИшМ характеризуется существенными нарушениями процессов энергетического обеспечения миокарда. Причем это относится не только к ишемическим, но и периишемическим участкам сердца.
В периоде ПРП, так же как и при ишемии миокарда, изменения развиваются на трех этапах процесса энергоснабжения: синтеза АТФ, транспорта и утилизации его энергии.
Восстановление коронарной перфузии после 10-минутной ИшМ сопровождается нормализацией общего содержания АТФ в ранее ишемизированном миокарде уже к 40-й минуте ПРП. В отдаленных от реперфузионного миокарда участках сердца концентрация АТФ также практически не отличается от фонового уровня (смотрите таблицу Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)).
ПРП в течение 40 мин после кратковременной (10 мин) ИшМ характеризуется нормализацией активности ферментов синтеза АТФ: гликолиза — ЛДГ (смотрите таблицу Динамика активности лактатдегидрогеназы (ед. экстинкции) в сердце при локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)) и тканевого дыхания — СДГ (смотрите таблицу Динамика активности сукцинатдегидрогеназы (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)) в реперфузируемом миокарде. В отдаленных от него участках сердца отмечается повышение активности обоих ферментов выше фоновой величины.
Вместе с этим ПРП обусловливает потерю миокардом фермента транспорта энергии АТФ-МВ-изофермента КФК: концентрация его в плазме крови на 40-й минуте ПРП после 10 мин ишемии в 3,9 раза выше фоновой и в 2,2 раза при ИшМ. В ранее ишемизированных кардиоцитах наблюдается некоторое снижение активности АТФазы миозина, обеспечивающей энергией сократительный процесс (смотрите таблицу Динамика активности АТФазы миозина (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)). Так, если к 10-й минуте ИшМ она составляла около 80% от фоновой величины, то к 40-й минуте ПРП — 76%.
После более длительной (40 мин) ИшМ 40-минутная ПРП обусловливает двукратное увеличение содержания АТФ в зоне повреждения миокарда по сравнению с периодом ишемии. Однако это количество более чем на 20% ниже фоновой величины (смотрите таблицу Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)). Очевидно, это обусловлено отчасти «реперфузионным» подавлением активности одного из ключевых ферментов синтеза АТФ — сукцинатдегидрогеназы (смотрите таблицу Динамика активности сукцинатдегидрогеназы (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)).
Ее активность к 40-й минуте ПРП снижается на 12% по сравнению с периодом ИшМ. Активность ЛДГ в зоне ишемии, напротив, несколько повышается (смотрите таблицу Динамика активности АТФазы миозина (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)), но, очевидно, этого недостаточно для компенсации дефицита макроэргических соединений. В отдаленных от зоны ПРП участках сердца активность обоих ферментов увеличивается по сравнению с ишемическим уровнем и сочетается с нормализацией уровня АТФ (смотрите таблицу Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)).
ПРП после 40-минутной ишемии миокарда обусловливает также значительную потерю кардиоцитами МВ-изофермента КФК. Ее активность в плазме крови увеличивается по сравнению с периодом ИшМ в 2,7 раза. Одновременно в зоне реперфузии повреждается и ферментативный механизм утилизации энергии АТФ: активность АТФазы миозина к 40-й минуте реперфузии ниже ее ишемического уровня на 27% (смотрите таблицу Динамика активности АТФазы миозина (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)).
Сходные изменения процессов энергообеспечения отмечаются и в периоде реперфузии после 120-минутной ИшМ (смотрите таблицы: Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m), Динамика парциального напряжения кислорода (кПа) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m), Динамика содержания (% от фоновой величины) окисленных форм пиридиннуклеотидов (суммарно НАД и НАДФ) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m), Динамика активности сукцинатдегидрогеназы (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m), Динамика активности лактатдегидрогеназы (ед. экстинкции) в сердце при локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m), Динамика активности АТФазы миозина (ед. экстинкции) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)).
Таким образом, возобновление кровотока в ранее ишемизированном участке сердца обусловливает нормализацию процессов энергообеспечения во всех его зонах лишь после кратковременной (10 мин) ИшМ. ПРП после длительной (40- и особенно 120-минутной) ишемии миокарда не устраняет на раннем ее этапе нарушения синтеза, транспорта и утилизации энергии, но характеризуется выраженной тенденцией к их нормализации в отдаленных участках сердца.
В связи с этим возникает вопрос: какие факторы препятствуют восстановлению адекватного энергетического обеспечения сердца или даже временно усугубляют его на раннем этапе периода ПРП, особенно после 40- и 120-минутной ИшМ?
Один из них — нарушение восстановления адекватной микрогемоциркуляции и притока кислорода, а также субстратов метаболизма к миокарду. Это обусловлено главным образом изменениями в микрососудах сердца и в системе крови. Электронно-микроскопическое исследование выявило значительное (в 2 — 3 раза по сравнению с контролем) увеличение высоты (толщины) эндотелиальных клеток артериол, венул и капилляров.
Это в свою очередь обусловлено, очевидно, характерным для ПРП накоплением в клетках миокарда ионов натрия, кальция и как следствие жидкости.
Утолщенные эндотелиальные клетки суживают или даже полностью закрывают просвет отдельных микрососудов и препятствуют микрогемоциркуляции. Этот эффект усиливается сдавлением микрососудов набухшими кардиомиоцитами, а также агрегацией и агглютинацией форменных элементов крови вплоть до развития сладж-синдрома.
Нарушению микроциркуляции в периоде ПРП способствует также повышение контактной активности тромбоцитов [Литвицкий П. Ф. и др., 1983]. В совокупности указанные факторы обусловливают снижение перфузии реваскуляризированного миокарда и нередко развитие феномена no-reflow особенно гири ПРП после 90 — 120 мин ИшМ [Литвицкий П. Ф. и др., 1982, 1983; Kloner R. et al., 1974].
В результате, несмотря на возобновление кровотока в магистральных коронарных артериях, транспорт кислорода и субстратов обмена веществ по микрососудам миокарда значительно снижен. Вследствие этого в отдельных регионах реперфузируемого миокарда нарушение его энергетического обеспечения обусловлено продолжающейся ишемией («феномен ишемии при реперфузии») и продолжающимся кислородно-субстратным дефицитом.
Помимо этого, нарушение энергообеспечения кардиоцитов в периоде постишемического возобновления коронарного кровотока после ИшМ длительностью 40 и 120 мин является следствием действия собственно «реперфузионных» патогенных факторов. Анализ результатов проведенного нами экспериментального исследования показал, что к этим факторам относятся набухание и разрыв митохондрий, а также нарастающее повреждение механизмов транспорта и утилизации энергии АТФ.
Электронно-микроскопическое исследование реперфузируемого миокарда показало, что ПРП сопровождается интенсивным разрушением митохондрий. При этом их реперфузионная альтерация более выражена по сравнению с предшествующим периодом ИшМ, а также при сопоставлении с продолжающейся ишемией той же длительности, что ИшМ и ПРП суммарно. Это обусловлено в существенной мере накоплением в кардиоцитах ионов Na+ и Са2+.
Значительная часть кальция при этом фиксируется в митохондриях в виде комплекса с фосфатами и липидами, как показано A. Shen и R. Jennings (1972). Увеличение Са2+ в митохондриях в свою очередь способствует току жидкости в них (по осмотическому градиенту), набуханию и разрыву органелл.
Реперфузионное повреждение митохондрий в значительной мере обусловлено патогенным действием продуктов ПОЛ и чрезмерно активирующимися мембраносвязанными фосфолипазами, а также гидролазами лизосом.
Низкий уровень АТФ при ПРП после длительной ИшМ является также следствием угнетения активности ферментов аэробного синтеза энергии, в частности СДГ. Это может быть обусловлено альтерирующим действием продуктов перекисного окисления липидов, усиливающегося при реперфузии; избыточного внутриклеточного накопления ионов водорода; активирующихся в этих условиях протеаз лизосом, а также реперфузионным вымыванием ферментов продукции АТФ из клеток. Эти же факторы ингибируют активность ферментов утилизации энергии АТФ эффекторными системами АТФаз миофибрилл, саркоплазматической сети, Т-систем, сарколеммы.
Реперфузия обусловливает также значительную потерю кардиомиоцитами ферментов транспорта энергии АТФ-МВ-изофермента КФК. При этом степень реперфузионной ферментемии превосходит таковую при ИшМ. Так, к 40-й минуте ПРП после 40 мин ИшМ содержание фермента в плазме крови увеличивается в 6,3 раза, а после 80 мин непрерывной ИшМ — в 2,7 раза по сравнению с фоновой величиной. К 40-й минуте ПРП после 120 мин ИшМ и к 160-й минуте ИшМ соответственно в 7,6 и 3,4 раза.
Иначе говоря, возобновление кровотока в ранее ишемизированном миокарде обусловливает потерю фермента кардиоцитами почти в 2 раза большую, чем продолжающаяся ИшМ. Этот факт свидетельствует о том, что на раннем этапе ПРП, особенно после ИшМ в течение 40 мин и более, сердце, прежде всего его мембраны и ферментные системы, повреждаются в большей степени, чем при ИшМ той же длительности.
Важным аргументом в пользу факта существенной роли реперфузионного повреждения механизмов транспорта и утилизации энергии АТФ кардиоцитами являются данные об увеличении концентрации АТФ в зоне ПРП и незначительное ее снижение в отдаленных от этой зоны участках сердца (смотрите таблицу Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)), с одной стороны, и об одновременной прогрессирующей депрессии сократимости сердца при ПРП после 40 и 120 мин ИшМ (смотрите таблицу Динамика показателей сократительной функции сердца при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)) — с другой.
Такая ситуация в значительной мере обусловлена тем, что в реперфузируемом миокарде не вся энергия АТФ доставляется к эффекторному аппарату клеток и не вся доставленная энергия усваивается им.
Таким образом, нарушение энергообеспечения сердца является одним из ведущих и часто инициальных механизмов его повреждения при коронарной и сердечной недостаточности. Как правило, этот процесс расстраивается на всех его основных этапах — синтеза, транспорта и утилизации энергии макроэргических фосфатов. При этом нарушения энергоснабжения не устраняются полностью в условиях возобновления коронарного кровотока в ранее ишемизированном миокарде.
Нередко на раннем этапе периода реперфузии (главным образом после длительной ишемии миокарда) наблюдаются признаки дополнительной альтерации механизмов продукции и особенно переноса, а также усвоения энергии АТФ в кардиоцитах.
«Коронарная и миокардиальная недостаточность»,
Л.И.Ольбинская, П.Ф.Литвицкий
Sorry, no posts matched your criteria.
