Патофизиологическое обоснование использования диастолического стресс-теста для диагностики СНсФВ
Для того чтобы организм нормально переносил физическую нагрузку необходимо, чтобы минутный объем сердца увеличился в несколько раз, при этом давление наполнения обоих желудочков должно оставаться нормальным [17]. У здоровых людей во время нагрузки минутный объем сердца возрастает за счет нескольких четко скоординированных механизмов: увеличения сократимости и ускорения активного расслабления обоих желудочков, системной вазодилатации, повышения частоты сердечных сокращений, повышения преднагрузки (рис. 1) [18]. Повышение преднагрузки происходит за счет увеличения венозного возврата к сердцу [19] и направлено на дополнительное растяжение кардиомиоцитов, по механизму Франка-Старлинга это заставляет их сильнее сокращаться, что и приводит к повышению ударного объема. Росту последнего в немалой степени способствует системная вазодилатация, благодаря чему облегчается изгнание крови из ЛЖ [20].
Поддержание нормального давления наполнения ЛЖ при нагрузке является весьма сложной задачей, поскольку увеличение объема наполнения и уменьшение времени наполнения (из-за синусовой тахикардии) создают «благоприятные» условия для роста давления наполнения. Однако в норме этого не происходит, что достигается за счет значительного ускорения процессов активного расслабления и усиления присасывающего эффекта миокарда [21]. Последний связан с эластической отдачей пружинных элементов сердца - внутриклеточных молекул титина и интерстициального коллагена (в меньшей степени), а также от скорости закачивания ионов кальция в саркоплазматический ретикулум с помощью молекул SERCA - специальной кальциевой АТФ-азы, расположенной на поверхности саркоплазматического ретикулума. При нагрузке значительное ускорение процесса расслабления происходит благодаря люсинотропному действию норадреналина, который через фосфорилирование регуляторного белка фосфоламбана повышает активность молекул SERCA, тем самым обеспечивая более быстрое закачивание ионов кальция из цитозоля в саркоплазматический ретикулум кардиомиоцита. Увеличению присасывающего эффекта ЛЖ способствует повышение сократимости желудочка при нагрузке, что приводит к более сильному сжатию титиновых пружин и, соответственно, к их более сильной отдаче во время диастолы.
Благодаря ускорению процесса расслабления и усилению присасывающего эффекта при нагрузке (оба эффекта проявляется в виде повышения скорости диастолического подъема основания ЛЖ в раннюю диастолу - скорости е') снижается минимальное давление в ЛЖ, что приводит к повышению раннего диастолического трансмитрального градиента давления и скорости раннего диастолического кровотока - скорости Е (рис. 2) [22]. Поэтому у здоровых людей при нагрузке скорости Е и е' возрастают примерно в равной степени, и соотношение Е/е' почти не изменяется [23, 24]. Кроме того, при нагрузке значительно повышается податливость левого желудочка, предположительно за счет цАМФ-зависимого фосфорилирования молекул титина [25], благодаря чему увеличивается «вместимость» желудочка, и он легко справляется с повышенной преднагрузкой. Способность сердца увеличивать объем своего наполнения при нагрузке без сопутствующего повышения давления наполнения называется диастолическим резервом. Доказано, что допплеровские показатели диастолической функции при нагрузке точнее отражают переносимость нагрузки по сравнению с их величинами, зарегистрированными в покое [16]. Так, чем выше скорость е' при нагрузке (то есть чем более «сохранен» диастолический резерв), тем выше максимальное потребление кислорода.
При большинстве заболеваний сердца самым ранним нарушением диастолической функции является замедление расслабления, или диастолическая дисфункция I степени [26]. В норме процесс расслабления длится 100-140 мс и полностью завершается в фазу быстрого наполнения; при диастолической дисфункции I степени расслабление завершается позже, ближе к концу диастолы. Помимо этого, у этих пациентов ослаблен диастолический резерв, и при нагрузке, когда время наполнения значительно сокращается, скорость расслабления возрастает в меньшей степени, чем нужно, из-за чего процесс расслабления может не успеть завершиться к окончанию диастолы [27]. Из-за ослабления диастолического резерва желудочек также не в состоянии уменьшить свое минимальное давление в раннюю диастолу и тем самым усилить свой присасывающий эффект [28]. Однако у пациентов с бессимптомной диастолической дисфункцией I степени нормальное наполнение желудочка в покое, равно как и адекватное увеличение объема наполнения, поддерживается за счет усиления сократимости ЛП - активации предсердной подкачки (рис. 2). Важно, что с помощью этого механизма поддерживается нормальное давление наполнения: безусловно, в момент предсердной систолы давление в ЛП повышается, но поскольку продолжительность систолы предсердий не превышает 100-150 мс, среднее давление в ЛП (которое измеряют на протяжении всего сердечного цикла) остается нормальным.
У пациентов с СНсФВ так же, как и у бессимптомных пациентов с диастолической дисфункцией I степени, ослаблен диастолический резерв, из-за чего они не способны в должной мере увеличить скорость расслабления миокарда при нагрузке, однако у них, в отличие от бессимптомных пациентов, также ослаблен и резерв сокращения ЛП. В результате дисфункции ЛП должный прирост объема наполнения ЛЖ при нагрузке и, соответственно, увеличение предсердно-желудочкового градиента давления и скорости Е возможно лишь за счет роста среднего давления в ЛП (рис. 2) [29, 30]. Скорость е' при нагрузке если и повышается, то в существенно меньшей степени, чем скорость Е, что приводит к существенному росту соотношения Е / е' [31-34].
Сократимость ЛП у пациентов с СНсФВ может быть снижена как за счет необратимых органических изменений в предсердии (что гемодинамически проявляется в виде так называемой необратимой рестрикции), так и за счет функциональных изменений. В последнем случае дисфункция предсердия возникает в результате значимого повышения его посленагрузки (в виде давления в ЛЖ перед систолой предсердий), с которой ЛП не в состоянии справиться, из-за чего его сократимость падает -возникает так называемое посленагрузочное разобщение [35]. В свою очередь, высокая посленагрузка на ЛП связана с повышением жесткости ЛЖ в результате фиброза миокарда и снижения растяжимости кардиомиоцитов. В последнем случае имеет место окисление пружинных элементов молекул титина и их изоформный сдвиг в сторону синтеза более «жестких» молекул типа N2B взамен более растяжимых молекул типа N2A [25].
При СНсФВ давление ЛЖ перед предсердной систолой в покое обычно нормальное, однако при нагрузке существенно повышается, что связано с острым повышением жесткости ЛЖ [27]. Неспособность ЛП сокращаться под действием высокой посленагрузки носит обратимый характер, поэтому гемодинамическая разгрузка сердца с помощью диуретиков часто сопровождается восстановлением сократимости ЛП и улучшением наполнения ЛЖ [35]. Показано, что функциональные нарушения ЛП являются самыми ранними патофизиологическими нарушениями при переходе от бессимптомного течения заболевания к СНсФВ [36, 37]. Поскольку на ранней стадии СН среднее давление в ЛП повышается лишь при нагрузке, его объем может быть нормальным [36, 37].
При СНсФВ даже с помощью повышения давления наполнения во время нагрузки ЛЖ не удается увеличить свой ударный объем в должной мере, что приводит к недостаточному поступлению кислорода к работающим мышцам [38, 39].
Ключевые положения:
Основным механизмом нормальной переносимости нагрузки является усиление присасывающего эффекта ЛЖ вследствие ускорения процессов активного расслабления, что позволяет значительно увеличить наполнение желудочка без роста давления наполнения.
У пациентов с СНсФВ поддержание адекватного наполнения ЛЖ при нагрузке возможно лишь ценой повышения давления наполнения.