Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Возрастные изменения структурно-функциональных показателей миокарда при артериальной гипертензии и под воздействием мышечной нагрузки

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дятлова, Наталья Николаевна, Челябинск

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ДЯТЛОВА Наталья Николаевна

Возрастные изменения структурно - функциональных показателей миокарда при артериальной гипертензии и под воздействием мышечной нагрузки

03.00.13 - физиология человека и животных

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Фомин Н.А,

Челябинск 1998

Введение

Несмотря на стремительные успехи кардиологии, изучение патогенеза, физиологических механизмов сердечно-сосудистой системы при артериальной гипертензии, мышечных нагрузках, остается в ряду актуальных проблем. Многочисленными

исследованиями установлено, что истоки сердечнососудистых заболеваний лежат в детском и подростковом возрасте (И. М. Воронцов, 1995).

Сравнитель но небольшое количество работ посвящено изучению структуры и функции миокарда у подростков под воздействием артериальной

гипертензии и мышечных нагрузок. Остается не ясным вопрос о времени появления начальных предпатологических признаков в миокарде левого желудочка. Решение этого вопроса может быть осуществлено в процессе длительного наблюдения за структурно-функциональным состоянием миокарда у подростков.

Современное понимание мышечной механики сердца свидетельствует о том, что наиболее важным свойством миокарда, является обратное соотношение между' скоростью мышечного сокращения и нагрузкой на сердечную мышцу. Механическая модель мышечной работы сердца, согласно данным A.Hill, состоит из трех компонентов: сократительного элемента, который легко растяжим в покое, может развивать силу и укорачиваться при нагрузке; пассивного

эластического элемента, расположенного

последовательно с сократительным элементам и параллельного эластического элемента, который сохраняет ту же длину в состоянии покоя, что и сократительный элемент. Взаимодействие этих элементов отражает функциональное состояние сократимости миокарда.

Растяжение миокардиальных волокон в период диастолы определяет преднагрузку, величина

которой зависит от первоначальной длины мышечного волокна в покое, венозного притока крови к сердцу, объема циркулирующей крови. В клинике преднагрузку может выражаться величиной конечного диастолического объема или конечного

диастолического давления в левом желудочке.

Систолическое напряжение миокарда, необходимое для изгнания крови из левого желудочка в аорту, определяет постнагрузку, величина которой зависит от уровня АД - и периферического сосудистого сопротивления. В неповрежденном сердце

постнагрузка соответствует аортальному давлению. При сокращении длина мышцы укорачивается, и мощность сокращения возрастает до тех пор, пока она не будет соответствовать постнагрузке, затем происходит изотоническое сокращение, скорость которого зависит от величины постнагрузки и состояния сократимости.

Прогрессирующее повышение систолического

сопротивления ведет к увеличению напряжения и уменьшению укорочения мышцы желудочка сердца, что

в свою очередь вызывает увеличение потребности миокарда в кислороде. При этом ухудшаются условия перфузии крови в субэндокардиальных слоях, увеличивается недостаточное кровоснабжение

миокарда, что способствует возникновению

нарушенной сократимости миокарда.

Начальные изменения в миокарде появляются в виде функционального перенапряжения сердечной мышцы, а морфологическим субстратом гиперфункции при этом является гипертрофия левого желудочка (ГЛЖ), которая на начальных этапах проявляется как компенсаторно-приспособительная реакция,

поддерживающая системную гемодинамику, но,

несомненно, является стадийным процессом, поэтому длительно существующая гиперфункция и

развивающиеся при этом изменения (ГЛЖ, увеличение объемов сердца, изменение контрактильных свойств миокарда), в конце концов, может привести к появлению признаков дисфункции левого желудочка в этом важном возрастном периоде.

Процесс естественного развития сердечно сосудистой системы, и в частности,- миокарда левого желудочка может существенно менять ся под влиянием ряда факторов. Это и гемодинамический фактор (повышение артериального давления, частота сердечных сокращений, сердечный выброс), и нейрогуморальные факторы, где главная роль отводится симпатоадреналовым и ренин

ангиотензиновым системам. Значение и характер влияния гемодинамических и нейрогуморальных факторов на ранних стадиях развития миокарда

может быть также неравноценно. На ранних этапах преобладают гемодинамические воздействия

(увеличение венозного притока крови) и некоторые факторы нейрогуморальной регуляции - повышение активности адренергических влияний на миокард (симпатоадреналовая система). На более поздних стадиях характер изменений в миокарде в основном зависит от структурных изменений сосудистой стенки (структурной ее адаптации).

В развитии изменений миокарда важную роль играет и такой гуморальный фактор, как активность ренина в плазме крови, и наличие в самом сердце ренин-ангиотензиновой системы, влияющей на

функцию миокарда, где кардиальный ангиотензин может стимулировать сократимость миокарда, и участвовать в развитии гипертрофии левого желудочка- Функциональное состояние миокарда зависит и от тонких механизмов гомеостаза, включая системные и локальные (тканевые) нейроэндокринные нарушения, в основе которых может быть наследственная предрасположенность.

Цель исследования

Целью настоящего исследования явилось изучение возрастной динамики структурно - функциональных показателей миокарда левого желудочка у подростков при артериальной гипертензии и под воздействием мышечной нагрузки.

Задачи исследования

1. Исследовать и сопоставить возрастные структурно - функциональные показатели миокарда левого желудочка у здоровых подростков.

2. Изучить изменения структурно-функциональных показателей миокарда у подростков под воздействием артериальной гипертензии.

3. Определить характер и направленность изменений структурно -функционального состояния миокарда левого желудочка при мышечной деятельности.

4. Обосновать возможность применения показателя внутримиокардиального напряжения (ВМН) в качестве основного диагностического теста, отражающего ранние патологические изменения функционального состояния миокарда.

Глава 1. Обзор литературы

1.1.Центральная гемодинамика у здоровых подростков

Организм ребенка постоянно находится в состоянии морфофункционального -развития [7] , [14] . При рассмотрении вопроса о возрастных структурно-функциональных показателей сердечно-сосудистой системы необходимо учитывать целый комплекс изменений, состоящий как из возрастных перестроек всей системы и отдельных ее звеньев, так и особенностей ее функционирования [71].

Считается, что наиболее общей причиной и условием нарушения здоровья является нарастающее несоответствие между повышающимися нагрузками, и возможностями . организма. Это противоречие

фактически разрешается на уровне функциональных систем организма путем изменений в механизмах саморегуляции. Сердечно-сосудистая система

рассматривается как универсальный индикатор функционирования организма [85], сердце является при этом центральным звеном в системе кровообращения. Основная функция 'сердечной мышцы состоит в формировании сердечного выброса, адекватного, как уровню обмена, так и самотометрическим показателям детей.

Одним из основных показателей развития сердца является его объем и линейные размеры. Известно, что масса сердца к 1 году удваивается, к 2-3

годам утраивается, а к 15-16 годам увеличивается в 10 раз. Объем сердца от. периода новорожденности до 16-летнего возраста увеличивается в 3,5-4 раза. Наиболее интенсивно объем сердца возрастает от 1 до 5 лет и в период полового созревания. По данным ряда авторов [64], [67] формирование сердечно-сосудистой системы тесно взаимосвязано с общим развитием организма, в том числе тотальными размерами тела, его длиной, массой, характером развития скелетной мускулатуры.. Общий размер сердца, определяемый эхокардиографически,

коррелирует с показателями длины, массы тела, а особенно тесная корреляционная взаимосвязь обнаружена с площадью поверхности тела. Систолическая и диастолическая толщина миокарда тоже увеличивается с возрастом [26] , [72] , [146] . У

новорожденного она 0,32±0,06; к 3 годам 0,51±0,12; и к 15-16 годам удваивается. Масса миокарда левого желудочка существенно изменяется с ростом ребенка. Интенсивный рост массы миокарда левого желудочка у детей 6-14 лет. Масса миокарда левого желудочка с возрастом увеличивается и к 18 годам достигает 120, 0 - 130,0 гр. Рост мышцы сердца у детей наиболее интенсивно происходит в 10-14 лет, когда синтез белка и нуклеиновых кислот в миокарде являются наибольшими [14 6] . С возрастом происходит закономерное увеличение линейных размеров левого желудочка (конечный систолический, размер - КСР и конечный диастолический 'размер КДР), которые имеют высокую корреляционную взаимосвязь с показателями физического развития. Наиболее тесная корреляционная связь отмечается

между КДР - КСР и площадью поверхности тела [137] .

С возрастом происходит изменение не только анатомических, но и . функциональных параметров [82] сердечной деятельности.

Показатели, характеризующие насосную функцию миокарда (ударный объём сердца (УО) и минутный объемы крови (МОК) , с возрастом увеличиваются [14],[2],[17],[64] . Наибольшие изменения

претерпевают ударный объем сердца и минутный объем сердца [111]. Ударный объем сердца у новорожденных составляет 6,4+2/3 ml, а к 15-16 годам достигает значений, близких к дефинитивным и составляет 61,0±0,1. Увеличение ударного объема сердца происходит вследствие расширения полости левого желудочка и связано с физиологическим ростом массы тела. Большинство авторов находят его непрерывное увеличение. Однако нет единого мнения о возрастных периодах, в которых ударный объем претерпевает наибольшие изменения.

Увеличение ударного объема с возрастом отмечают ряд авторов [180], [82], [63]. Исследование [64] ударного объема у детей и подростков 7-18 лет показали, что его увеличение по мере роста ребенка происходит в соответствии с анатомо-физиологическими особенностями возрастной

эволюции сердца. Максимальное увеличение ударного объема у девочек происходит в период 12-14 лет, у мальчиков в 13-16 лет. Половые различия в величине ударного объема выявляются четко с 11 лет, когда у девочек он ниже, чем у мальчиков;

скачкообразно эта разница увеличивается в 14 лет [2 6] , [ 13 7] .

Анализируя данные ударного объема у здоровых детей 3-16 лет, также отмечают, что возрастное, увеличение ударного объема происходит

скачкообразно: у мальчиков первый значительный прирост происходит в 4 года, затем в 11 и 14 лет; у девочек в 6 и в 14 лет. В.В.Панавина отметила у девочек с 7-11 лет плавное повышение ударного объема, в 12-13 лет происходит скачкообразное его увеличение. Изменение ударного объема в последующие годы незначительно. У мальчиков резкое увеличение ударного объема происходит в 9 лет, и затем в 16 лет. В.П.Кожанов обследуя детей в 7-15 лет, установил наибольшее увеличение ударного объема у девочек в 11-14 лет, у мальчиков в 9, 11 и 15 лет. Периоды наиболее интенсивного роста ударного объема приходятся на 2-3 года; 9-10 лет и 13-14 лет [54].

Согласно данным [7], [16], [21], [145] минутный объем крови (МОК) с возрастом также увеличивается. Увеличение минутного объема крови выражено в меньшей степени, чем ударного объема крови. В период с 3 до 16 лет ударный объем крови увеличивается на 60%, а минутный объем крови на 40% [111] . Относительно меньший прирост минутного объема крови обусловлен урежением сердечного ритма с возрастом. Интенсивное увеличение

минутного объема крови у мальчиков отмечено с 7 до 13 лет, и к 16 годам увеличение менее существенное. Увеличение ' минутного объема

крови у девочек с возрастом выражено в меньшей степени, чем у мальчиков.

По данным [14 6] у детей 10-12 лет, минутный объем крови оказывается таким же, как у взрослых. В расчете на 1 кг веса тела минутный объем крови у детей 10-16 лет был примерно вдвое, а у подростков 17-18 лет - в 1,5 раза больше, чем у взрослых. Минутный объем крови значительно увеличивается с возрастом, несмотря на то, что происходит снижение частоты сердечных сокращений. У новорожденных и детей раннего возраста центральная регуляция сердечно-сосудистой системы опосредуется через симпатическую нервную систему и в меньшей степени через влияния

парасимпатической нервной системы, поэтому частота сердечных сокращений у них больше, чем у взрослых. Под влиянием- симпатического звена вегетативной нервной системы пульс учащается, повышается возбудимость миокарда, под вагусным влиянием (парасимпатический .отдел вегетативной нервной системы) замедляется ритм сердца, уменьшается сила сердечных сокращений, понижается возбудимость сердечной мышцы, т.о. минутный объем крови зависит от преобладающего влияния симпатической нервной системы (увеличение

минутного объема крови), или парасимпатической (снижение минутного объема крови) частей вегетативной нервной системы, а также от сократительной способности миокарда. При

обследовании детей с б до 11 лет достоверное увеличение минутного объема крови наблюдается в 9

лет, в период с 10-11 лет наблюдается относительная стабилизация данных параметров.

Сердечный индекс (СИ), предложенный для

характеристики отношения минутного объема крови к единице поверхности тела, с возрастом детей уменьшается. Ряд авторов [б], [12], [111] отмечают, что период от 9 до 16 лет сердечный индекс снижается на 40%, наибольшее его снижение обнаружил в 13-15 летнем возрасте. При анализе сердечного индекса [67] автор не выявил половых различий и установил также его интенсивное уменьшение в старшем возрасте. Возможно, что факт уменьшения сердечного индекса с возрастом отражает относительное понижение основного обмена.

Показатели сократительной функции левого желудочка (фракция выброса - ФВ%; фракция сократимости - AS%) значительно не изменяются с возрастом и имеют строго определенные величины: ФВ - 60 - 75 %, Д% S - от 30 - 50%. Уменьшение показателей ниже указанных величин расценивается, как снижение сократительной функции сердца.

1 . 2 . Изменения показателей центральной гемодинамики у подростков, имеющих повышенное артериальное давление

-Артериальная гипертензия является одним из наиболее распространенных и тяжелых заболеваний современности. У 25% - 30% населения России

выявляется артериальная гипертензия [79] . По мнению ряда исследователей, истоки артериальной гипертензии следует искать в детском и подростковом возрасте (Р.Э. Мазо и соавт., 19 8 5; D. Fixier et al, 1985; R. Е . Fracy et al, 1992; И. Typ, Э. Луйча, 1995). Вместе с тем артериальная гипертензия среди подростков встречается часто и имеет тенденцию к распространению [4]. Повышение артериальной гипертензии у подростков может быть обусловлено особенностями возрастного (пубертатного) периода, с характерным ростковым скачком и

нейроэндокринной перестройкой организма. Речь идет о физиологической, преходящей, артериальной гипертензии [27] . Развитию нейроциркуляторной дистонии по гипертоническому типу способствуют вегетативные нарушения, также свойственные лицам подросткового возраста, в 20-25% случаев нейро -циркуляторная дистония трансформируется в

гипертоническую болезнь [1], [19], [27], [1541^. [157]. Эти данные свидетельствуют о том, что борьба с артериальной гипертензией давно вышла за рамки актуальной медицинской проблемы. Во всех странах мира, в том числе и в России, она рассматривается, как важная государственная задача. В связи с этим представляется актуальным изучение структурно-функциональных изменений

сердечно-сосудистой системы как риск развития гипертонической болезни у подростков с нейро-циркуляторнои дистопией по гипертоническому типу.

По данным некоторых авторов при

гипертонической болезни, первой стадии [132] при

эхокардиографическом обследовании у подростков определялись достоверно большие размеры левого предсердия (ЛП) и полости левого желудочка по сравнению с контрольными группами. Показатели массы миокарда левого желудочка (ММЛЖ) у подростков во всех группах не превышала границ нормальных значений, однако индекс массы миокарда левого желудочка (ИММЛЖ) у подростков с гипертонической болезнью оказался выше, по сравнению с пациентами с физиологической артериальной гипертензией и нейроциркуляторной дистонией (соответственно 74,7±2,1 против 66,0±1,9 при р<0,05 и 71,3±1,7 г/м2 при р>0,1). Достоверных различий средних значений систолического индекса (СИ) у подростков не выявляется. Имеются данные о наличии высоких показателей общех^о

периферического сопротивления по отношению к систолическо�