XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

Ишемическая болезнь сердца - это патологическое состояние, которое характеризуется абсолютным нарушением кровоснабжением миокарда, вследствие поражение коронарных артерий. В развитых странах эта болезнь является главной причиной смерти в зрелом возрасте. По информации на 2023 год, ИБС имела самый высокий в мире стандартизированный по возрасту показатель DALY среди всех заболеваний — 2 275,9 на 100 тыс. человек. Ключевую роль в патогенезе ИБС играет гипоксия, поскольку именно недостаток кислорода становится главным фактором, вызывающим повреждение сердечной мышцы и ухудшающим её функцию.

Гипоксия – это типовой патологический процесс в патофизиологии, характеризующийся недостаточным обеспечением тканей организма кислородом и/или нарушением его усвоения в ходе биологического окисления. Несмотря на то, что в нашей стране исследования, посвященные проблеме кислородного голодания, были начаты еще в XIX веке, только к 60-м годам XX столетия сложилось современное представление о гипоксии как о важнейшем выражении общей патологии, приводящей к повреждению клеток, вызываемому различными физическими, химическими и биологическими факторами.

Изучение механизмов гипоксии и её влияния на развитие ИБС важно для понимания прогрессирования заболевания и разработки эффективных методов профилактики и лечения.

Цель данного исследования - всесторонне изучить роль гипоксии в патогенезе ишемической болезни сердца, выявить патофизиологические механизмы воздействия кислородного дефицита на структурные и функциональные изменения миокарда.

Определение и виды гипоксии

Гипоксия - типовой патологический процесс, развивающийся в результате абсолютной и/или относительной недостаточности биологического окисления, приводящий к нарушению энергетического обеспечения функций и пластических процессов в организме. Такая трактовка термина «гипоксия» означает абсолютную или относительную недостаточность реального энергообеспечения по сравнению с уровнем функциональной активности и интенсивности пластических процессов в органе, ткани, организме. Это состояние приводит к нарушению жизнедеятельности организма в целом, расстройствам функций органов и тканей. Морфологические изменения в них имеют различный масштаб и степень, вплоть до гибели клеток и деструкции неклеточных структур.

Гипоксические состояния классифицируют с учетом различных критериев: этиологии, выраженности расстройств, скорости развития и длительности гипоксии.

1. По этиологии:

Экзогенная гипоксия:

• гипоксическая: гипо- и нормобарическая;

• гипероксическая: гипер- и нормобарическая.

Эндогенная гипоксия:

• дыхательная (респираторная);

• циркуляторная (сердечно-сосудистая);

• гемическая (кровяная);

• тканевая;

• субстратная;

• перегрузочная;

• смешанная.

2. По скорости развития:

• молниеносная гипоксия развивается в пределах первой минуты после действия причины гипоксии, нередко летальна (например, при разгерметизации летательных аппаратов на высоте более 9000–11000 м или в результате быстрой потери большого количества крови при ранениях крупных артериальных сосудов или разрыве аневризмы)

• острая гипоксия развивается, как правило, в пределах первого часа после воздействия причины гипоксии (например, в результате острой кровопотери или острой дыхательной недостаточности);

• подострая гипоксия формируется в пределах первых суток; примерами могут быть гипоксические состояния, развивающиеся в результате попадания в организм метгемоглобинообразователей (нитратов, окислов азота, бензола), венозной кровопотери, медленно нарастающей дыхательной или сердечной недостаточности;

• хроническая гипоксия развивается и/или длится более чем несколько суток (недели, месяцы, годы), например, при хронической анемии, сердечной или дыхательной недостаточности.

3. По критерию выраженности расстройств жизнедеятельности организма различают следующие виды гипоксии:

• легкую;

• средней тяжести (умеренную);

• тяжелую;

• критическую (опасную для жизни, летальную).

В качестве основных признаков той или иной выраженности (тяжести) гипоксии используют следующие:

• степень нарушения нервно-психической деятельности;

• выраженность расстройств функций ССС и дыхательной систем;

• величину отклонений показателей газового состава и КОС крови, а также некоторых других показателей [1].

Этиология и патогенез эндогенных типов гипоксий

Эндогенная гипоксия возникает при различных заболеваниях и патологических состояниях.

Дыхательная (респираторная) гипоксия.

Возникает вследствие дыхательной недостаточности, которая может быть обусловлена альвеолярной гиповентиляцией, сниженной перфузией кровью легких, нарушением диффузии кислорода через аэрогематический барьер, диссоциацией вентиляционно-перфузионного соотношения.

Вне зависимости от происхождения дыхательной гипоксии, инициальным патогенетическим звеном является артериальная гипоксемия, обычно сочетающаяся с гиперкапнией и ацидозом.

Циркуляторная (гемодинамическая) гипоксия

Возникает вследствие недостаточности кровоснабжения при гиповолемии, сердечной недостаточности, снижении тонуса стенок сосудов, расстройств микроциркуляции, нарушений диффузии кислорода из капиллярной крови к клеткам.

Локальная циркуляторная гипоксия. Причины: местные расстройства кровообращения (венозная гиперемия, ишемия, стаз), регионарные нарушения диффузии кислорода из крови к клеткам и их митохондриям. Системная циркуляторная гипоксия. Причины: гиповолемия, сердечная недостаточность, генерализованные формы снижения тонуса сосудов.

Гемическая гипоксия

Возникает вследствие снижения эффективной кислородной емкости крови и нарушении транспорта кислорода.

Патогенез: уменьшение содержания Hb в единице объема крови, нарушения транспортных свойств Hb (анемия) → снижения КЕК.

Гемический тип гипоксии характеризуется снижением способности Hb эритроцитов связывать кислород (в капиллярах легких), транспортировать и отдавать оптимальное количество его в тканях. При этом реальная кислородная емкость крови может снижаться до 5–10 % (объемных).

Причинами уменьшения содержания кислорода в артериальной крови могут быть:

1. уменьшение концентрации Hb, способного связывать кислород (уменьшение КЕК). Это может быть обусловлено либо анемией (уменьшается общее содержание Hb), либо инактивацией Hb;

2. уменьшение насыщения гемоглобина кислородом. Закономерно возникает при уменьшении напряжения кислорода в артериальной крови ниже 60 мм рт. ст.

Транспортные свойства Hb нарушаются при наследственных и приобретенных гемоглобинопатиях. Причинами приобретенных гемоглобинопатий является повышенное содержание в крови метгемоглобинообразователей, окиси углерода, карбиламингемоглобина, нитроксигемоглобина.

Тканевая гипоксия

Различают первичную и вторичную тканевую гипоксию. К первичной тканевой (целлюлярной) гипоксии относят состояния, при которых имеет место первичное поражение аппарата клеточного дыхания. Основные патогенетические факторы первично-тканевой гипоксии:

1. снижение активности дыхательных ферментов (цитохромоксидазы при отравлении цианидами), дегидрогеназ (действие больших доз алкоголя, уретана, эфира), снижение синтеза дыхательных ферментов (недостаток рибофлавина, никотиновой кислоты),

2. активация перекисного окисления липидов, ведущая к дестабилизации, декомпозиции мембран митохондрий и лизосом (ионизирующее излучение, дефицит естественных антиоксидантов – рутина, аскорбиновой кислоты, глютатиона, каталазы и др.),

3. разобщение процессов биологического окисления и фосфорилирования, при котором потребление кислорода тканям может возрастать, но значительная часть энергии рассеивается в виде тепла и несмотря на высокую интенсивность функционирования дыхательной цепи, ресинтез макроэргических соединений не покрывает потребностей тканей, возникает относительная недостаточность биологического окисления. Ткани находятся в состоянии гипоксии.

При тканевой гипоксии парциальное напряжение и содержание кислорода в артериальной крови могут до известного предела оставаться нормальными, а в венозной крови значительно повышаются; уменьшается артериовенозная разница по кислороду. Вторичная тканевая гипоксия может развиться при всех других видах гипоксии.

Субстратный тип гипоксии

Причины: дефицит в клетках субстратов биологического окисления (в основном глюкозы).

Патогенез: прогрессирующее торможение биологического окисления. В связи с этим в клетках быстро снижается уровень АТФ и креатинфосфата, величина мембранного потенциала. Изменяются и другие электрофизиологические показатели, нарушаются различные пути метаболизма и пластические процессы.

Перегрузочный тип гипоксии

Причины: значительное и/или длительное увеличение функций тканей, органов или их систем. При этом интенсификация доставки к ним кислорода и субстратов метаболизма, обмена веществ, реакций сопряжения окисления и фосфорилирования не способны устранить дефицита макроэргических соединений, развившегося в результате гиперфункции клетки. Наиболее часто это наблюдается в ситуациях, вызывающих повышенное и/или продолжительное функционирование скелетных мышц и/или миокарда. Патогенез: чрезмерная по уровню и/или длительности нагрузка на мышцу (скелетную или сердца) обусловливает относительную (по сравнению с требуемым при данном уровне функции) недостаточность кровоснабжения мышцы; дефицит кислорода в миоцитах, что вызывает недостаточность процессов биологического окисления в них.

Смешанный тип гипоксии

Гипоксия любого типа, достигнув определенной степени, неизбежно вызывает нарушения функции различных органов и систем, участвующих в обеспечении доставки кислорода и его утилизации. Сочетание различных типов гипоксии наблюдается, в частности, при шоке, отравлении боевыми отравляющими веществами, заболеваниях сердца, коматозных состояниях и др. [1,2]

Определение и классификация ишемической болезни сердца

Ишемическая болезнь сердца — это зонтичный термин, наднозологическая единица, который включает в себя большую группу острых и хронических заболеваний, объединенных одним главным патогенетическим звеном: несоответствием между энергетическими потребностями миокарда и способностью артерий сердца обеспечить необходимый объемный кровоток.

В настоящее время принята следующая клиническая классификация ишемической болезни сердца.

1. Внезапная коронарная смерть.

2. Стенокардия.

2.1. Стабильная стенокардия напряжения (с указанием функционального класса от I до IV).

2.2. Нестабильная стенокардия:

2.2.1. Впервые возникшая стенокардия.

2.2.2. Прогрессирующая стенокардия.

2.2.3. Ранняя постинфарктная или послеоперационная стенокардия (от 48 часов до 2 недель после инфаркта).

2.3. Вазоспастическая стенокардия.

3. Бессимптомная ишемия миокарда.

4. Микрососудистая стенокардия.

5. Атеросклероз коронарных артерий (гемодинамический значимый).

6. Острый коронарный тромбоз без развития инфаркта миокарда на фоне тромболитической терапии или чрескожного вмешательства.

7. Инфаркт миокарда.

7.1. Первичный и повторный (спустя 28 дней, после предыдущего).

7.2. Инфаркт миокарда с элевацией и без элевации сегмента ST

8. Перенесенный ранее инфаркт миокарда (перенесенный инфаркт миокарда, постинфарктный кардиосклероз, хроническая аневризма сердца)

9. Ишемическая кардиомиопатия.

10. Нарушения сердечного ритма и проводимости (с указанием формы) [3].

Механизмы ишемического повреждения миокарда

1. Нарушается энергетическое обеспечение миокарда. Ухудшается снабжение миокарда кислородом, что приводит к нарушению образования энергии в митохондриях в связи с падением активности как окисления глюкозы, так и - окисления жирных кислот. Накапливаются жирные кислоты, оказывающие детергентное действие на миокард. Неполностью метаболизированные продукты -окисления жирных кислот усиливают разобщение процессов гликолиза и окислительного декарбоксилирования, что еще больше нарушает образование АТФ. В результате содержание АТФ и КФ резко снижается и развивается основной метаболический признак ишемии миокарда – отставание скорости синтеза макроэргических соединений от потребности в них миокарда. Известно, что через несколько секунд после развития тотальной ишемии миокарда запасы КФ истощаются полностью, а через 40 мин запасы АТФ уменьшаются на 90%. Вследствие потери кардиомиоцитами изоэнзимов КФК нарушается транспорт АТФ к местам ее утилизации.

2. Нарушается электролитный баланс в кардиомиоцитах, что обусловлено нарушением энергетического обеспечения работы ионных насосов. В клетках миокарда накапливаются ионы натрия, вызывающие набухание клеток, а также ионы кальция, что приводит к развитию контрактуры сократительных клеток, понижению растяжимости миокарда, повышению напряжения в стенке миокарда, и, следовательно, повышению потребности миокарда в кислороде (замыкается порочный круг).

3. Повышенное содержание кальция в кардиомиоцитах активирует перекисное окисление липидов (ПОЛ) и фосфолипазы, повреждающие митохондрии и цитоплазматическую мембрану кардиомиоцитов.

4. Вследствие накопления лактата развивается метаболический ацидоз, активирующий лизосомальные гидролазы, повреждающие клетки миокарда. Кроме того, ионы водорода начинают конкурировать с кальцием за места связывания на тропонине, что угнетает сократительную функцию сердечной мышцы.

5. После восстановления коронарного кровотока (снятие спазма коронарных сосудов, лизирование тромба и т.д.) может развиться реперфузионное повреждение миокарда [4].

Адаптация к гипоксии и ишемическое прекондиционирование

В процессе развития адаптации к любому фактору среды определяется 2 основных этапа: начальный этап — первичная, но несовершенная адаптация, и последующий этап — долговременная, устойчивая адаптация.

Начальный этап адаптационной реакции — «первичной» возникает непосредственно после начала действия раздражителя, который является стрессорным, так как предъявляет дополнительные требования к организму, вызывает потребность к адаптации, включению новых приспособительных механизмов. В результате возникают 2 цепи явлений: мобилизация функциональной системы, которая доминирует в адаптации к данному конкретному фактору; неспецифическая, возникающая при действии любого нового или сильного раздражителя стандартная активация стресс-реализующей системы. Главными результатами активации указанной системы являются мобилизация энергетических ресурсов организма и их перераспределение с избирательным направлением в органы и ткани функциональной системы адаптации; потенциация работы самой этой системы; формирование структурной основы долговременной адаптации. Ведущая роль в этих процессах принадлежит катехоламинам и кортикостероидам.

В целом эта «аварийная» стадия характеризуется максимальной по уровню и неэкономной гиперфункцией системы, ответственной за адаптацию, утратой функционального резерва этой системы, явлениями чрезмерной стресс-реакции и повреждения. Этап долговременной адаптации развивается постепенно и формируется на основе многократной реализации «первичной» адаптации.

В экспериментальных исследованиях, посвященных изучению гипоксии, показано, что кратковременное воздействие умеренной гипоксии формирует новый функционально-метаболический статус организма, который не только обеспечивает его приспособление к недостатку кислорода, но и обладает широким спектром защитных свойств, повышает общую неспецифическую резистентность организма, способствует развитию адаптации к разного рода неблагоприятным воздействиям.

Проявления гипоксии под воздействием различных этиологических факторов могут значительно варьировать в зависимости от темпа нарастания и продолжительности гипоксического состояния, степени гипоксии, реактивности организма. Возникающие в организме изменения представляют совокупность непосредственных последствий воздействия гипоксического фактора, вторично возникающих нарушений, а также развивающихся компенсаторных и приспособительных реакций. В ходе гипоксического воздействия может возникать нелетальная ишемия, которая способствует развитию адаптации к гипоксии на основе формирования состояния прекондиционирования. Состояние ишемического прекондиционирования можно представить, как сложный каскад внутриклеточных событий, которые вызывают повышенную устойчивость миокарда к последующей, более выраженной ишемии. В последние годы протективный эффект ишемического прекондиционирования широко используется в клинической, кардиохирургической практике, на основе моделирования ишемического прекондиционирования появилась возможность использования его в программах восстановительной медицины.

Механизм повышения устойчивости к длительной ишемии после серии повторных кратковременных эпизодов нефатальной ишемии и реперфузии, индуцированных гипоксией, включает 2 периода: ранний (классическое прекондиционирование) и поздний, получивший название «второе окно защиты». Ранний период защищает миокард в интервале от нескольких минут до 2 ч, поздний развивается через 12—24 ч после адаптационного воздействия и длится до 72 ч. Основная причина уменьшения гибели прекондиционированных миоцитов - снижение энергетического запроса, которое проявляется снижением скорости катаболизма макроэргических фосфатов, уменьшением осмотической перегрузки и внутриклеточного ацидоза. Замедление развития этих патогенных факторов ишемии, каждый из которых неизбежно сопровождает гибель клеток, хорошо согласуется с отсрочкой необратимого повреждения миокарда [5].

Клиническая картина

При ишемической болезни сердца, возникают внезапные боли за грудиной, чаще всего жгучего и давящего характера., длительность которых до 15 минут, до 30 минут гораздо меньше. Приступы жгучих и давящих болей, возникают на фоне усиленной физической нагрузке, которые сопровождаются страхом смерти, ощущение нехватки воздуха, а также повышенным артериальным давлением. Отмечается усиление дыхательных движений, частоты сердечных сокращений, а также нарушение сердечного ритма. При стенокардии напряжении болевой приступ длится до 10 минут и, как правило, боль купируется нитроглицерином в течение 5 минут. Стенокардия напряжения устанавливают в первые 3 месяца, после первого болевого приступа. Прогрессирующая стенокардия напряжения, отмечается быстрым нарастанием и тяжести болевых приступов. Приступы могут возникать, как в покое, так и при маленькой нагрузке, труднее купируются нитроглицерином, чаще всего купируются наркотическими анальгетиками. Нестабильная стенокардия, является предвестником инфаркта миокарда. Спонтанная стенокардия в отличие от стенокардии напряжения отличается тем, что приступы болевые могут возникать без влияния факторов. Приступы развиваются в покое, очень часто ночью, либо в ранние часы, могут иметь цикличность [6].

Фармакотерапия гипоксических состояний

Для повышения резистентности человека к гипоксии уже на протяжении нескольких десятилетий широко применяются фармакологические средства, оказывающие стимулирующее или модулирующее действие на многочисленные компенсаторно-приспособительные реакции организма.

В настоящее время целый ряд лекарственных соединений выделяют в самостоятельный класс, называемый антигипоксантами. К антигипоксантам традиционно относят любые вещества, предупреждающие развитие гипоксии, облегчающие реакции организма, переживающего гипоксический эпизод, или ускоряющие восстановление функционального состояния клеток в постгипоксический период.

Основные направления фармакотерапии гипоксических состояний различного генеза можно классифицировать следующим образом:

1. Улучшение кислородно-транспортной функции крови:

1) улучшение регионарного кровообращения и микроциркуляции (компламин, трентал);

2) повышение кислородной емкости крови искусственными переносчиками О2 (перфтордекалин, перфторан) или путем увеличения сродства гемоглобина к О2 (ацизол);

3) усиление процессов отдачи О2 тканям посредством снижения сродства гемоглобина к О2 (глицерофосфат кальция, глутатион, реактиваторы ацетилхолинэстеразы, кавинтон, корректоры дыхательного алкалоза: соли аммония, лимонная и аскорбиновая кислоты, ацетазоламид);

4) повышение легочной вентиляции и минутного объема кровообращения (этимизол, кофеин, камфора, эфедрин);

5) стимуляция эритропоэза (фолиевая кислота, цианокобаламин, лактат железа, гемостимулин).

2. Снижение расхода энергии в организме путем:

1) снижения уровня бодрствования (снотворные, нейролептические и транквилизирующие средства, средства для наркоза). В реальных условиях могут применяться для переживания состояния гипоксии, т. е. для пассивного выживания организма за счет поддержания процессов жизнедеятельности на низком, но достаточном уровне. Однако при этом исключаются любые виды деятельности;

2) снижения продукции тепла в организме (альфа2-адреномиметики, бета-адреноблокаторы, холиномиметики, ГАМК-ергические средства, активаторы дофаминовых и аденозиновых рецепторов, антисеротонинергические средства.

3. Снижение кислородного запроса тканей:

1) посредством обратимого снижения дыхательного контроля, т.е. способности митохондрий клеток отвечать уменьшением дыхания при избытке продуктов деградации АТФ, что приводит к ограничению потребления О2 в тканях с незначительной функциональной активностью и перераспределению потока дефицитного О2 в работающие органы (гутимин);

2) за счет ингибирования нефосфорилирующего (перекисного, микросомального, свободноради кального) окисления (ионол, токоферол, мексамин, гутимин, амтизол, эмоксипин).

4. Повышение эффективности использования О2 для продукции макроэргических соединений:

1) путем предупреждения разобщения окисления и фосфорилирования с помощью препаратов, обладающих мембранопротекторным действием (бемитил, глюкокортикоиды, антиоксиданты, блокаторы кальциевых каналов);

2) посредством повышения эффективности цикла трикарбоновых кислот (янтарная, глутаминовая, аспарагиновая кислоты, оксибутират натрия, яктон, аскорбиновая кислота);

3) путем поддержания эффективности гликолиза при высоких степенях дефицита О2 (амтизол, гутимин);

4) с помощью переключения энергетического обмена на более экономичный с точки зрения потребления О2 путь утилизации углеводов, активации глюконеогенеза и утилизации «шлаков» (глюкокортикоиды, бемитил, аминокислоты, витаминные комплексы, инозин);

5) шунтирование зон гипоксической блокады транспорта электронов в дыхательной цепи с помощью искусственных переносчиков электронов и восстановления фонда окисленных коферментов (цитохром с, аскорбиновая кислота, производные хинонов, коэнзим Q, олифен).

5. Нормализация энергетики нервных клеток, сохранение высших психических функций и вегетативного контроля за гиперактивацией симпатоадреналовой системы в условиях гипоксии (ноотропил, аминолон, оксибутират натрия, элеутерококк, нейропептиды, кофеин).

6. Нормализация кислотно-основного состояния и проницаемости капилляров, функции биомембран и обмена электролитов (мочегонные: фуросемид, верошпирон; средства, купирующие алкалоз: ацетазоламид, хлористый аммоний, лимонная и аскорбиновая кислоты; корректоры обмена электролитов: поляризующая смесь, санасол, минералокортикоиды, панангин) [7].

Заключение

Гипоксия играет ключевую роль в патогенезе ишемической болезни сердца (ИБС), выступая одним из основных факторов повреждения миокарда при нарушении коронарного кровотока. Кислородное голодание вызывает комплекс клеточных и молекулярных реакций, включая нарушение энергетического обмена, активацию воспалительных процессов и оксидативного стресса, что ведёт к повреждению кардиомиоцитов и развитию ремоделирования сердечной ткани. Понимание механизмов гипоксии позволяет глубже раскрыть причины прогрессирования ИБС и сформировать базу для разработки более эффективных диагностических и терапевтических подходов. В перспективе дальнейшее изучение адаптационных и патологических реакций сердца на гипоксию может способствовать улучшению прогноза и качества жизни пациентов с ишемической болезнью сердца.

Список литературы

1. Гипоксия. Патофизиология внешнего дыхания: учеб.-метод. пособие для студентов 3 курса всех факультетов медицинских вузов / Т. С. Угольник [и др.]. — Гомель: ГомГМУ, 2015.

2. Гипоксия (патофизиологические аспекты): Метод. Рекомендации/Е.В. Леонова, Ф.И. Висмонт – Мн.: БГМУ, 2002

3. Ишемическая болезнь сердца: фундаментальные и клинические основы: учебное пособие / Р.В. Урсан, М.С. Калигин, А.А.Титова, М.А. Титова, Р.Р. Хисматуллин, Н.С. Филатов/ — Казань: Вестфалика, 2023

4. Патология сердечно-сосудистой системы. Часть II. Коронарная недостаточность. Ишемическая болезнь сердца. Инфаркт миокарда. Учебнометодическая разработка для самостоятельной работы студентов 3-4 курсов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов. - М., РГМУ, 2014. Под редакцией проф. Г.В. Порядина, проф. Ж.М.Салмаси. Составитель: доц. Н.И. Бережнова

5. Лямина Н.П., Карпова Э.С., Котельникова Е.В. Адаптация к гипоксии и ишемическое прекондиционирование: от фундаментальных исследований к клинической практике

6. Жмуров Д.В., Парфентева М.А., Семенова Ю.В. Ишемическая болезнь сердца

7. Евсеева М.А., Евсеев А.В., Правдивцев В.А., Шабанов П.Д. Механизмы развития острой гипоксии и пути ее фармакологической коррекции

Код для цитирования: Скопировать