• на главную
  • admin@modernmif.ru
 
 



.
Выставка подарков президенту
 
 
.
Предыдущая | Содержание | Следующая

Энергетический обмен сердца

Источники энергии

Для того чтобы сердце функционировало должным образом, у него должен быть адекватный запас химической энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Субстраты,


из которых в сердце может образовываться АТФ, могут варьировать в зависимости от того, какие вещества в данный момент в наибольшем количестве. Например, после приема пищи, обильной углеводами, ткани сердца будут захватывать и использовать глюкозу и пируват, а между приемами пищи ткани сердца могут переключаться на метаболизм свободных жирных кислот, триглицеридов и кетонов.

Кроме того, гликоген запасается в клетках миокарда в качестве резервного источ­ ника энергии, и он может быть мобилизован с помощью гликолиза для обеспечения дополнительного количества субстрата при наличии повышенной симпатической ак­ тивности. [Катехоламины, взаимодействуя с мембранными ^-рецепторами, увеличива­ют содержание в клетке циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), который акти­ вирует фосфорилазу Ь, стимулирующую метаболизм Гликогена.]

Конечным продуктом метаболизма гликогена, глюкозы, жирных кислот, тригли­ церидов, пи рувата и лактата является ацетил Со А, который вступает в циклтрикарбо-новых кислот (Кребса) в митохондриях, где в процессе окислительного фосфорилиро- вания молекулы веществ распадаются до С02 и воды, а энергия переходит в АТФ. (Студентам рекомендуется просмотреть в учебнике биохимии эти важные пути мета­ болизма более подробно).

Анаэробные источники энергии в сердце (например, процесс гликолиза, креатин- фосфат) не достаточны для удовлетворения метаболических потребностей более чем на нескольких минут. То, что в тканях сердца продукция АТФ осуществляется почти полностью с помощью аэробных процессов, доказывается (1) большим количеством митохондрий в клетках сердечной мышцы и (2) наличием высокой концентрации кис-лород-связывающего белка, миоглобина, в клетках миокарда. Миоглобин может пере­ дать содержащийся в нем кислород в систему митохондриальных цитохромоксидаз при снижении внутриклеточного уровня кислорода. С этой точки зрения сердечная мышца напоминает красную* скелетную мускулатуру, которая приспособлена кдли-тельному сокращению, в отличие от белой скелетной мускулатуры, которая адапти­ рована к высокоинтенсивному, но кратковременному сокращению.

Факторы, определяющие потребление кислорода миокардом

При многих патологических состояниях, таких как нарушение проходимости ко- родарных артерий, потребности в кислороде тканей миокарда могут превышать воз­ можности коронарного кровотока доставить необходимое количество кислорода к сердечной мышце. Поэтому важно понять, какие факторы определяют интенсивность потребления кислорода миокардом, поскольку снижение потребности в кислороде может оказать пользу для пациента,

Так как сердце получает энергию почти полностью за счет аэробного метаболиз­ ма, потребление кислорода миокардом непосредственно зависит от использования миокардом энергии (т.е. расщепления АТФ). Знание тех важнейших факторов, кото­ рые определяют потребление кислорода тканями сердца, означает понимание тех про­ цессов в миокарде, для реализации которых требуется АТФ.

Базальный (основной) обмен в тканях сердца в норме составляет около 25% от общего использования АТФ миокардом и, следовательно, потребления кислорода мио­ кардом в состоянии покоя. Поскольку основной обмен представляет энергию, используе муюв клеточных процессах, отличных от сокращения (например, энергозависимый транс­ порт и#*Юв с помощью насосов), то мало что может быть сделано для его уменьшения.


Процессы, связанные с мышечным сокращением, обусловливают примерно 75% потребленияэнергии миокардом. Прежде всего, это отражает расщепление АТФ, свя­ занное с циклом образования поперечных мостиков во время фаз изометрического сокращения и изгнания сердечного цикла. Некоторое количество АТФ также исполь­ зуется для секвестрации Са2+ в конце каждого сокращения.

Энергия, потребляемая во время фазы изометрического сокращения сердечного цикла, составляет значительную часть (= 50%) от общего потребления кислорода миокардом, несмотря на то, что сердце в данный период внешней работы не совершает. Энергия, необходимая для изометрического сокращения, в значительной степени за­висит от того, какое давление в желудочке необходимо развить во время этой фазы, т.е. от сердечной постнагрузки.

Таким образом, постнагрузка на сердце является главным фактором, определя­ ющим потребление кислорода миокардом. Уменьшение постнагрузки может привести к клинически значимому снижению энергетических потребностей миокарда и, следо­ вательно, потребления им кислорода. В действительности потребление энергии во время изометрического сокращения скорее связано с изометрическим напряжением стенки, чем с развитием давления в желудочке. Напомним, что напряжение стенки соотносится с давлением в желудочке и радиусом желудочка в соответствии с законом Лапласа (Т=Рхг). Соответственно, снижение величины предиагрузки на сердце (т е. конечно-диастолического объема, радиуса) будет также вести к уменьшению количе­ ства энергии, необходимой для изометрического сокращения

Именно во время фазы изгнания сердечного цикла сердце реально совершает внеш­ нюю работу и энергия сердца, которая затрачивается во время процесса изгнания, зависит от того, какой объем внешней работы выполнен. В жидкостной системе работа (силагграсстояние) равняется давлению (сила/расстояние2)хобъем (расстоя­ние3)5. Внешняя физическая работа, совершаемая левым желудочком во время одного сокращения, называемая ударной работой (или работой по изгнанию), равняется площади, занимаемой петлей графика зависимости между давлением и объемом левого желудочка {см. рис. 4-4).

Работа по изгнанию увеличивается при возрастании ударного объема (увеличен­ ная объемная работа) или при увеличении постнагрузки (увеличенная работа по давлению). С учетом утилизации АТФ и потребления кислорода увеличение работы сердца подавлению требует больших затрат, чем увеличение работы по объему. Таким образом, снижение постнагрузки особенно значимо для уменьшения потребностей миокарда в кислороде для совершения внешней работы.

Изменени я сократительной способности миокарда мо гут су щественно повли­ ять на потребление кислорода для основного обмена, развития изометрического на­пряжения в стенке и внешней работы. Клетки мышцы сердца используют больше энер­ гии при быстром достижении заданного напряжения и заданного укорочения, чем, если они делают то же самое в более медленном темпе Также при усилении сокраще­ ний большее количество энергии используется для активного транспорта Са2+. Конеч­ ный результат данных воздействий часто называется энергоемким эффектом увели­ чения сократительной способности.

Частота сердечных сокращений также является одним из наиболее важных факторов, определяющих потребление кислорода миокардом, так как энергетические затраты в минуту составляют количество энергии, затрачиваемой на одно сердечное сокращение, умноженное на число сердечных сокращений в минуту. В целом бы™


обнаружено, что более выгодно (при этом меньше потребляется кислорода) достичь заданного минутного объема при низкой частоте сердечных сокращений и большом ударном объеме, чем при высокой частоте сердечных сокращений и небольшом удар­ ном объеме. Это опять представляется связанным с. относительно большим количе­ ством энергии, используемым в фазу развития давления сердечного цикла. Чем мень­ шее давление (напряжение стенки) развивается и чем реже это происходит, тем это выгоднее.

Предпринималось много попыток разработки практических клинических мето­ дов оценки потребностей Миокарда в кислороде с использованием рутинных показате­лей деятельности сердечно-сосудистой системы. Хотя ни один из них не учитывает все те факторы, которые могут влиять на потребление кислорода миокардом, и поэтому не дают 100 % точности при расчете в любых условиях, многие методики оказались в определенной степени полезными. Возможно самым простым индексом, определяе­ мым для расчета энергетических потребностей сердца, является произведение макси­мального систолического артериального давления и частоты сердечных сокращений. Это показатель зависимости частоты от давления учитывает два наиболее важ­ных фактора, определяющих энергозатраты сердца (величину и частоту развития дав­ ления) и не требует использования инвазивных методов исследований. Другой показа­ тель, индекс напряжение-время, определяется как сумма площадей под систолическими участками кривой давления в желудочке втечение 1 мин.

Для расчета индекса напряжение-время необходима длительная точная фиксация величин давления внутри желудочка, как например, при катетеризации сердца. Пре­ имущества индекса напряжение-время для более точного расчета потребления кисло­ рода миокардом перед простым расчетом, основанным на измерении артериального давления и частоты сердечных сокращений, дискутабельны.

Поиск удобного индекса для определения потребления кислорода миокардом про­ должается по мере того, как визуальные методы исследования сердца (описанные в конце данной главы) делают более доступным определение минутного объема и другой количественной информации. Например, такая дополнительная информация позволя­ет построить петли зависимости между давлением и объемом желудочка, площадь ко­ торых точно определяет внешнюю работу сердца. Но все же пока не найдено простого метода для учета всех факторов, влияющих на энергетические затраты миокарда и использования их для расчета потребления кислорода миокардом.

.