Использование кислорода сердцем

Особенности сердца: имея массу всего 0.5% массы тела (300-400 г и выше), сердце получает 5% всего кровотока (то есть в 10 раз больше!), при этом потребляя 10% всего кислорода, используемого организмом. Такое высокое потребление кислорода происходит потому, что сердце даже в покое использует 60-75% кислорода, поступающего с кровью, и этот показатель (КУК, коэффициент утилизации кислорода) не увеличивается при нагрузке. Для сравнения: другие ткани забирают лишь 40-45% кислорода крови в покое и 60-70% при нагрузке. Таким образом, сердце потребляет большие объемы кислорода и «выжимает» из артериальной крови максимум. Потребление кислорода — его самое «слабое звено».

Когда же сердце отдыхает, если оно трудится всю жизнь? Сердце отдыхает в диастолу. Именно во время диастолы происходит кровоснабжение миокарда. При слишком высокой частоте сердечных сокращений (ЧСС) эффективность работы сердца снижается, потому что из-за коротких диастол желудочки не успевают наполниться кровью, а миокард не успевает получать артериальную кровь.

Энергетический обмен сердца

Известно, что клетки головного мозга питаются только глюкозой, поэтому при резком падении уровня глюкозы в крови наступает гипогликемическая кома. Миокард сердца более «всеяден». В покое мышечные клетки сердца потребляют преимущественно свободные жирные кислоты и недоокисленные продукты обмена, выделяемые клетками других органов: молочную кислоту и кетоновые тела. Такая нетребовательность к «еде» повышает надежность работы сердца.

При нагрузке, когда потребность сердца в энергии значительно возрастает, оно начинает активно использовать глюкозу. Глюкоза в энергетическом плане более выгодный продукт, поскольку на 1 моль кислорода образуется на 14% больше АТФ, чем при окислении жирных кислот. Другими словами, сердцу выгоднее питаться глюкозой, чем жирными кислотами. Для здоровых людей это безразлично, а вот для больных стенокардией и инфарктом миокарда имеет важное значение. В 1961 году был запатентован препарат триметазидин (предуктал ™), который блокирует последнюю реакцию окисления жирных кислот, тем самым сдвигая обмен веществ в миокарде в сторону расщепления глюкозы. Это снижает потребность сердца в кислороде, что важно для больных. Высокая эффективность триметазидина доказана многочисленными клиническими исследованиями, правда, действие препарата наступает не сразу, а через несколько недель.

Для справки: 70 % энергии сердце расходует на сокращение миокарда, 10% — на обновление клеток, остальное — на перемещения ионов Ca²⁺ (15%) и Na⁺/K⁺ (5%) против градиента концентрации.

Как упоминалось выше, чем больше кальция в клетке, тем выше сила сокращения. Но это требует больше энергии и, соответственно, больше кислорода, что неблагоприятно для больных стенокардией. В медицине используются препараты, которые снижают поступление кальция в клетки. Они называются блокаторы кальциевых каналов (= антагонисты кальция), сюда относится верапамил. Верапамил облегчает состояние больных стенокардией.

Резервы сердца

В состоянии покоя за 1 сокращение каждый желудочек выбрасывает 65-70 мл крови (это называется ударный объем, УО). При нагрузке ударный объем возрастает в 3 раза до 100-190 мл.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) в покое равна 60-80 в минуту у взрослых и 120-160 у новорожденных, снижаясь по мере взросления. ЧСС может увеличиваться при нагрузке в 3-4 раза. Считается, что максимальная ЧСС для человека равна 220 минус возраст в годах. То есть в 50 лет максимальная ЧСС равна 220 − 50 = 170. Для занятий физкультурой оптимальная ЧСС равна 60-70% от максимальной, то есть для 50 лет — от 170 x 0.6 = 102 до 170 x 0.7 = 119 в минуту. При занятиях спортом необходимо ориентироваться на свое самочувствие и помнить, что длительная тренирующая нагрузка для сердца лучше, чем короткая.

Минутный объем кровотока [ МОК (л/мин) = УО (л) x ЧСС (в мин)] в покое и при нагрузке вы сможете посчитать самостоятельно.

Законы работы сердца

Прежде чем перейти к законам работы сердца, уместно вспомнить, зачем оно вообще нужно. Главная функция сердца — насосная (перекачивать кровь). Состояние, когда насосная функция сердца снижается, называется сердечной недостаточностью. Сердечная недостаточность бывает острой и хронической, а также лево— и
правожелудочковой. Левожелудочковая сердечная недостаточность характеризуется застоем крови в малом круге кровообращения, то есть в легких (одышка — главный симптом, в легких слышны влажные хрипы, а больные не могут лежать и вынуждены сидеть: в такой позе их страдания облегчаются). При правожелудочковой сердечной недостаточности у больных развиваются отеки на стопах и голенях (главный симптом), увеличение печени, набухание шейных вен и т. д.

Острая сердечная недостаточность, например, из-за инфаркта миокарда, чаще бывает изолированной (лево— или правожелудочковой). Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) обычно смешанная (вовлекаются оба желудочка).

Итак, законы работы сердца:

1) закон Франка-Старлинга: сила сокращения волокон миокарда прямо пропорциональна первоначальной величине их растяжения (= преднагрузке). Другими словами, чем больше заполнен желудочек кровью, тем сильнее он сокращается. Понятно, что закон справедлив только в определенном диапазоне растяжения. При чрезмерном растяжении закон Франка-Старлинга перестает работать.

Практический вывод из закона Франка-Старлинга: в лечении сердечной недостаточности обязательно применяют мочегонные средства, которые снижают объем циркулирующей крови и, соответственно, преднагрузку.

Любопытно, что сердце независимо от почек способно регулировать объем циркулирующей крови, выделяя в кровь предсердный натрийуретический гормон (= атриопептид). Атриопептид усиливает выделение соли и воды с мочой. Из практики работы на скорой: при возникновении приступа мерцательной аритмии у больных значительно увеличивается мочевыделение.

2) феномен Анрепа: сила сокращений сердца тем выше, чем выше сопротивление току крови на выходе из желудочков. То есть сила сокращения прямо пропорциональна постнагрузке (артериальному давлению в аорте и легочном стволе).

Практический вывод: опыт работы на скорой убеждает, что легче всего лечить острую сердечную недостаточность, связанную с высоким артериальным давлением. Снизишь давление — и больному сразу становится легче, а симптомы исчезают. И наоборот, крайне тяжело помогать больному с низким артериальным давлением. В этом случае лечение напоминает хождение по лезвию бритвы, и необходимо применять все свои знания и опыт.

3) лестница Боудича: чем выше ЧСС, тем сильнее сокращения сердца. Это обусловлено тем, что ионные мембранные насосы во время короткой диастолы не успевают удалять кальций из клетки, и он там накапливается. А как мы знаем, чем больше кальция, тем сильнее сокращения.

Из практики: больные, описывая приступ наджелудочковой тахикардии с ЧСС 140-220 в минуту, говорят, что сердце бьется так сильно, что почти «выскакивает из груди».

Как оценивают сократимость миокарда? Одним из показателей сократимости миокарда является фракция выброса (ФВ), которую определяют на эхокардиографии. Она равна отношению ударного объема к объему желудочка в конце диастолы и измеряется в процентах. Фракция выброса показывает, какую часть крови изгоняет желудочек при сокращении. В норме ФВ равна 55-70% и может снижаться до 20-25% при дилатационной кардимиопатии (сердце значительно увеличивается в размерах, а его стенки истончаются и напоминают тряпку).