Гипертрофия желудочков ( ГЖ ) — утолщение стенок желудочка (нижней камеры) сердца . [1] [ нужен лучший источник ] Хотя гипертрофия левого желудочка (ГЛЖ) встречается чаще, также может возникнуть гипертрофия правого желудочка (ГПЖ), а также одновременная гипертрофия обоих желудочков.
Гипертрофия желудочков может быть результатом различных состояний, как адаптивных, так и дезадаптивных. Например, это происходит в ходе физиологического адаптивного процесса во время беременности в ответ на увеличение объема крови; но может также возникнуть в результате ремоделирования желудочков после сердечного приступа . Важно отметить, что патологическое и физиологическое ремоделирование затрагивает разные клеточные пути в сердце и приводит к различным грубым сердечным фенотипам .
У людей с эксцентрической гипертрофией признаки гипертрофии могут быть незначительными или вообще отсутствовать, поскольку обычно это здоровая реакция на повышенную нагрузку на сердце. И наоборот, концентрическая гипертрофия может проявляться по-разному. Чаще всего наблюдается боль в груди, как при физической нагрузке, так и без нее, а также одышка при физической нагрузке , общая усталость, обмороки и учащенное сердцебиение . [2] Явные признаки сердечной недостаточности, такие как отеки или одышка без нагрузки, встречаются редко. [ нужна цитата ]
Желудочки — это камеры сердца, ответственные за перекачку крови либо в легкие (правый желудочек), либо в остальную часть тела (левый желудочек). Гипертрофию желудочков можно разделить на две категории: концентрическую гипертрофию и эксцентрическую гипертрофию. Эти адаптации связаны с тем, как сократительные единицы кардиомиоцитов, называемые саркомерами, реагируют на стрессовые факторы, такие как физические упражнения или патологии. Концентрическая гипертрофия является результатом перегрузки сердца давлением, приводящей к параллельному саркомерогенезу (добавлению единиц саркомера параллельно существующим единицам). Эксцентрическая гипертрофия связана с перегрузкой объемом и приводит к последовательному добавлению саркомеров. [3]
Концентрическая гипертрофия возникает в результате различных стрессовых факторов сердца, включая гипертонию, врожденные пороки сердца (такие как тетрада Фалло ), пороки клапанов ( коаркция или стеноз аорты ) и первичные дефекты миокарда, которые непосредственно вызывают гипертрофию ( гипертрофическая кардиомиопатия ). Основной общей чертой этих болезненных состояний является увеличение давления, которое испытывают желудочки. Например, при тетраде Фалло правый желудочек подвергается воздействию высокого давления левого сердца из-за дефекта перегородки; в результате правый желудочек подвергается гипертрофии, чтобы компенсировать повышенное давление. Аналогичным образом, при системной гипертонии левый желудочек должен работать усерднее, чтобы преодолеть более высокое давление сосудистой системы, и реагирует утолщением, чтобы справиться с повышенным напряжением стенок. [4]
Концентрическая гипертрофия характеризуется параллельным добавлением саркомеров ( сократительных единиц сердечных клеток). Результатом является увеличение толщины миокарда без соответствующего увеличения размеров желудочков. Это неадекватно во многом потому, что не происходит соответствующей пролиферации сосудистой сети, снабжающей миокард, что приводит к ишемии областей сердца. В конечном счете, эта реакция может быть компенсаторной в течение некоторого времени и способствовать улучшению сердечной функции перед лицом стрессоров. Однако этот тип гипертрофии может привести к расширению желудочка, который не может эффективно перекачивать кровь, что приводит к сердечной недостаточности . [5] Когда факторы стресса, способствующие этой концентрической гипертрофии, уменьшаются или устраняются (либо хирургически корректируются в случае пороков сердца, либо гипертония снижается с помощью диеты и физических упражнений), сердце может подвергнуться «обратному ремоделированию», возвращаясь к нормальному состоянию. несколько более «нормальное» состояние вместо прогрессирования до расширенного патологического фенотипа. Эта реверсия может выходить за рамки мышечной массы и восстанавливать аномалии в соединительной ткани сердца . [4]
Эксцентрическую гипертрофию обычно считают здоровой или физиологической гипертрофией, и ее часто называют « сердцем спортсмена ». Это нормальная реакция на здоровые физические упражнения или беременность [6] , которая приводит к увеличению мышечной массы сердца и насосной способности. Это реакция на «объемную перегрузку», либо в результате увеличения возврата крови к сердцу во время тренировки, либо в ответ на фактическое увеличение абсолютного объема крови, как при беременности. Это увеличение насосной способности является результатом последовательного добавления саркомеров, что позволяет сердцу сокращаться с большей силой. [7] Это объясняется механизмом Фрэнка Старлинга , который описывает способность саркомера сокращаться с большей силой по мере задействования большего количества элементов его сократительных единиц. Эта реакция может быть драматичной; У тренированных спортсменов масса сердца левого желудочка до 60% больше, чем у нетренированных людей. У гребцов, велосипедистов и лыжников, как правило, самые большие сердца: средняя толщина стенки левого желудочка составляет 1,3 сантиметра по сравнению с 1,1 сантиметра у среднестатистического взрослого человека. Хотя эксцентрическую гипертрофию называют «сердцем спортсмена», она обычно встречается только у людей, занимающихся аэробной подготовкой. Например, штангисты, как правило, подвергаются ремоделированию, которое больше напоминает концентрическую гипертрофию, поскольку сердце не испытывает объемной перегрузки, а вместо этого реагирует на временную перегрузку давлением как следствие повышенного сосудистого сопротивления из-за давления, оказываемого на артерии за счет устойчивого мышечного сокращения. . [ нужна цитата ]
Хотя эксцентрическая гипертрофия в значительной степени считается здоровой реакцией на повышенную сердечную нагрузку, она также связана с рисками. Например, у спортсменов со значительно увеличенной массой левого желудочка также существует соответствующий повышенный риск нарушений проводимости и внезапной сердечной смерти. Кроме того, у беременных в субпопуляции развивается перипартальная кардиомиопатия , характеризующаяся дилатацией левого желудочка и соответствующим нарушением функции сердца. Есть предположения, что это прогрессирование частично обусловлено метаболическими нарушениями ( диабетом ) и гипертонией, которые могут привести к более неадаптивной сердечной реакции на беременность. Таким образом, хотя удобно рассматривать четкие различия между патологической и физиологической гипертрофией сердца, может существовать более широкий диапазон фенотипов, чем можно объяснить только грубыми сердечными фенотипами. [ нужна цитата ]
Развитие патологических состояний при ГЛЖ имеет сложный характер. У лиц с ГЛЖ обычно обнаруживаются электрические нарушения, как желудочковая, так и супервентрикулярная тахикардия. Кроме того, изменяются цитоархитектура и внеклеточная среда миокарда, в частности, индуцируются гены, обычно экспрессируемые в сердце плода, а также коллаген и другие фиброзные белки. ГЛЖ может влиять на функционирование сердца разными способами. До прогрессирования дилатационного фенотипа может возникнуть механическая обструкция выносящего тракта, приводящая к снижению сердечного выброса. Кроме того, усиление фиброза желудочков может привести к невозможности адекватного расслабления, что ухудшает наполнение сердца и может привести к диастолической дисфункции или сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса . [ нужна цитата ]
Андрогены , особенно дигидротестостерон (ДГТ), активны в желудочке и способствуют его гипертрофии. Исследователи изучают потенциал финастерида — препарата, который ингибирует синтез ДГТ — для уменьшения гипертрофии. [8] [9]
Как описано в предыдущем разделе, считается, что эксцентрическая гипертрофия индуцируется перегрузкой объемом, а концентрическая гипертрофия индуцируется перегрузкой давлением. Биомеханические подходы были приняты для исследования прогрессирования гипертрофии сердца при этих двух различных типах. [10] [11]
В рамках механики сплошной среды объемный рост часто моделируется с помощью мультипликативного разложения градиента деформации на упругую часть и часть роста , [12] где . Для общего ортотропного роста тензор роста можно представить как
,
где и обычно являются ортонормированными векторами микроструктуры и часто называются множителями роста, которые регулируют рост в соответствии с определенными законами роста.
При эксцентрическом росте кардиомиоцит удлиняется в направлении длинной оси клетки . Следовательно, тензор эксцентрического роста можно выразить как
,
где - тождественный тензор.
С другой стороны, концентрический рост вызывает параллельное отложение саркомеров. Рост кардиомиоцитов происходит в поперечном направлении, поэтому тензор концентрического роста выражается как:
,
где – вектор, перпендикулярный касательной плоскости сердечной стенки.
Существуют различные гипотезы о законах роста, управляющих мультипликаторами роста и . Вдохновленные наблюдением о том, что эксцентрический рост вызывается объемной перегрузкой, к . [10] [11] Для концентрического роста, вызванного перегрузкой давлением, законы роста, вызванные напряжением [10] и деформацией [11], были исследованы и проверены с использованием вычислительного метода конечных элементов . Биомеханическая модель, основанная на континуальной теории роста, может использоваться для прогнозирования прогрессирования заболевания и, следовательно, потенциально может помочь в разработке методов лечения патологической гипертрофии. [ нужна цитата ]
Гипертрофию желудочка можно измерить с помощью ряда методов.
Электрокардиограмма (ЭКГ), неинвазивная оценка электрической системы сердца, может быть полезна для определения степени гипертрофии, а также последующей дисфункции, которую она может спровоцировать. В частности, увеличение размера зубца Q , аномалии зубца P , а также гигантские перевернутые зубцы T указывают на значительную концентрическую гипертрофию. [13] Конкретные изменения в явлениях реполяризации и деполяризации указывают на различные основные причины гипертрофии и могут помочь в соответствующем лечении этого состояния. Изменения распространены как при эксцентрической, так и при концентрической гипертрофии, хотя существенно отличаются друг от друга. [14] В любом случае менее 10% пациентов со значительной гипертрофией имеют нормальную ЭКГ. [15]
Трансторакальная эхокардиография , аналогичный неинвазивный метод оценки морфологии сердца, также важна для определения степени гипертрофии, основных патологий (таких как коаркт аорты) и степени сердечной дисфункции. Важные факторы при эхокардиографии гипертрофированного сердца включают толщину боковой и перегородочной стенки, степень обструкции выносящего тракта и систолическое движение передней стенки (SAM) митрального клапана , которое может усугубить обструкцию выносящего тракта. [16]
Нередко проводятся кардиопульмональные нагрузочные тесты ( CPET ), которые измеряют реакцию сердца на физическую нагрузку, оценивают функциональные нарушения, вызванные гипертрофией, и прогнозируют результаты. [17]
В большинстве описанных выше ситуаций увеличение толщины стенки желудочка представляет собой медленный процесс. Однако в некоторых случаях гипертрофия может быть «резкой и быстрой». У бирманского питона потребление большого количества еды связано с увеличением метаболической работы в семь раз и увеличением массы желудочков на 40% в течение 48 часов, оба из которых возвращаются к норме в течение 28 дней. [18]