Хронической сердечной недостаточностью (ХСН) страдает более 2% населения западных стран, причем ее распространенность возрастает от 1% среди лиц 40 лет до 10% среди лиц старше 75 лет [18]. ХСН служит одной из главных причин госпитализации пациентов старше 65 лет [13, 27]. Только в США по причине декомпенсации ХСН ежегодно поступают в стационары до 1 млн пациентов. Смертность и частота повторных госпитализаций в течение последующих 2-3 мес составляет 45% [16, 23].

В течение многих лет природа ХСН ассоциировалась в первую очередь со снижением насосной функции сердца или с низкой фракцией выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ). Вместе с тем результаты крупных исследований показывают, что почти половина больных с симптомами ХСН имеют сохраненную ФВ ЛЖ [25]. На сегодняшний день невозможно с уверенностью сказать, являются ли ХСН с низкой и сохраненной ФВ ЛЖ самостоятельными заболеваниями или разными стадиями течения одной болезни в рамках единого «сердечно-сосудистого континуума». Несмотря на высокую социально-экономическую значимость ХСН с сохраненной ФВ (ХСН-СФВ), ее патофизиология и способы лечения изучены в гораздо меньшей степени, чем при ХСН с низкой ФВ (ХСН-НФВ).

Современные рекомендации по диагностике ХСН-СФВ основаны на сочетании трех необходимых компонентов: наличие симптомов и клинических признаков ХСН, нормальная ФВ ЛЖ и наличие объективных свидетельств нарушения диастолической функции ЛЖ и/или суррогатных маркеров диастолической дисфункции.

К ним можно отнести гипертрофию миокарда ЛЖ, увеличение левого предсердия, наличие фибрилляции предсердий или повышение плазменной активности натрийуретических пептидов [27]. Эхокардиографическое исследование остается методом выбора оценки диастолической функции ЛЖ. В случаях, когда не удается достичь удовлетворительного качества визуализации, возможно применение магнитно-резонансной томографии [22].

Алгоритм, разработанный экспертами Европейского общества кардиологов, доказал свою значимость для выявления пациентов с ХСН-СФВ с наиболее неблагоприятным прогнозом [1]. Помимо этого прогностической значимостью в отношении смертности и повторных госпитализаций обладают показатели дисфункции левого предсердия [33] и диастолической жесткости миокарда ЛЖ [26] .

Наиболее важным в диагностике ХСН-СФВ остается определение отношения максимальной скорости трансмитрального диастолического наполнения (Е) к максимальной диастолической скорости движения фиброзного кольца митрального клапана (Е'), измеренной с помощью тканевого допплеровского исследования, поскольку данный показатель (E/E') хорошо коррелирует с давлением заполнения ЛЖ - «золотым стандартом» диагностики сердечной недостаточности.

У многих больных, особенно на ранних стадиях ХСН, снижение толерантности к физическим нагрузкам происходит при отсутствии симптомов застоя жидкости. В работе M. Penicka и соавт. [28] инвазивное исследование центральной гемодинамики у 30 больных с ХСН-СФВ во время физической нагрузки и фармакологических проб в большинстве случаев выявило признаки повышения жесткости миокарда ЛЖ, диссинхронии и динамической митральной регургитации, в то время как лишь 25% из них соответствовали критериям Европейского общества кардиологов по диагностике ХСН-СФВ. Сходные данные были получены в работе B. Borlaug и соавт. [7], показавшей, что больные с ХСН-СФВ, имеющие нормальный уровень биомаркеров и нормальные показатели давления наполнения ЛЖ в покое, демонстрируют существенные нарушения гемодинамического ответа на физическую нагрузку.

Таким образом, известные методы диагностики во многих случаях не позволяют с уверенностью констатировать наличие ХСН-СФВ. В этой связи применение дополнительных методов оценки диастолической функции, (например, на фоне физической нагрузки), а также внедрение новых способов, основанных на ключевых аспектах патологической гемодинамики ХСН-СФВ, таких как повышение сосудистой и миокардиальной жесткости, представляется особенно важным.

Традиционная концепция патогенеза ХСН-СФВ базируется в первую очередь на результатах клинических исследований с использованием проводниковых катетеров. Так, пациенты с ХСН-НФВ демонстрируют менее крутой наклон конечно-систолического отрезка кривой петли «давление-объем» при сравнении с лицами без ХСН. У пациентов с ХСН-СФВ регистрируется смещение конечно-диастолического отрезка кривой «давление-объем» влево и вверх, в то время как конечно-систолическая часть повышается.

В исследовании M. Zile и соавт. [35] было показано, что у пациентов с симптомами ХСН, концентрической гипертрофией ЛЖ и ФВ ЛЖ ≥50% можно обнаружить ряд аномалий, связанных с нарушением активного расслабления и повышением жесткости миокарда ЛЖ. В частности, возрастают время снижения давления в ЛЖ в фазу изоволюмического расслабления (тау, &tgr;) и константа пассивной жесткости. Предполагается, что именно с повышением жесткости миокарда у пациентов с ХСН-СФВ связано выраженное повышение конечно-диастолического давления (КДД) в полости ЛЖ и легочных венах при незначительном увеличении конечно-диастолического объема (КДО), которое сопровождается одышкой при физических нагрузках и в ряде случаев отеком легких. Кроме того, плохая переносимость физических нагрузок у ряда пациентов связана с недостаточным увеличением сердечного выброса во время нагрузок вследствие недостаточного наполнения ЛЖ и неполноценности механизма Франка-Старлинга.

Несмотря на то что в большинстве патогенетических исследований изучается дисфункция желудочков сердца, постепенно накапливается все больше данных, свидетельствующих в пользу того, что сопутствующее повышение жесткости артерий также играет существенную роль в прогрессировании ХСН-СФВ [4].

Интегральным показателем артериальной жесткости служит эффективная артериальная эластичность (effective arterial elastance, Еа) - показатель, характеризующий податливость крупных резистивных сосудов (в первую очередь, аорты), и их способность компенсировать колебания артериального давления (АД), связанные с работой сердца. Графически данный показатель соответствует линии, проведенной через точки, соответствующие конечно-систолическому объему (КСО) и КДО на кривой «давление-объем» (рис. 1, а).

Функционирование сердечно-сосудистой системы направлено на обеспечение достаточного давления крови и объемной скорости кровотока в покое, а также при широком спектре действия стрессовых факторов. Так как кровоток имеет пульсирующий характер, колебания сердечного выброса сопровождаются изменениями давления и амплитуды пульсовых волн. В норме эффективное сопряжение системы сердце-артерии (ventriculo-arterial coupling) предотвращает резкие колебания АД, негативно влияющие на сосуды и органы. Работа данной системы обеспечивается эластическими свойствами крупных резистивных сосудов, выполняющих своеобразную буферную функцию, а также податливостью ЛЖ, обеспечивающей эффективную механическую работу и необходимый для данного уровня нагрузки минутный объем кровообращения. Эффективная артериальная эластичность не характеризует морфологию сосудистой стенки, но отражает степень воздействия на сердце нагрузки, связанной с колебанием амплитуды и давления пульсовых волн.

Жесткость миокарда ЛЖ в период систолы определяется показателем конечно-систолической эластичности (end-systolic elastance, Еes), который характеризует соотношение давления и объема ЛЖ в конце систолы (см. рис. 1, а).

С энергетической точки зрения наиболее эффективная работа сердца достигается при оптимальном сопряжении системы ЛЖ-аорта, при этом соотношение Еа/Еes≈0,5, что соответствует ФВ≈65% [29]. Экспериментально было показано, что наиболее эффективная работа сердца осуществляется при колебания отношения Еа/Еes в диапазоне от 0,5-0,6 до 1,0-1,2 [8]. В норме данный диапазон колебаний поддерживается при различных физиологических стрессах. При ХСН-НФВ отношение Еа/Еes возрастает, что связано со снижением систолической функции (низкое Еes) и относительным повышением артериального сопротивления (высокое Еа). Для пациентов с ХСН-СФВ характерно повышение показателей как артериальной, так и конечно-систолической эластичности [5], что отражает повышение жесткости и аорты, и ЛЖ. При этом наблюдается лишь незначительное изменение отношения Еа/Еes (см. рис. 1, б, в). Считается, что повышение желудочково-артериальной жесткости (ventricular-arterial stiffening) вносит существенный вклад в клиническую картину ХСН-СФВ посредством ряда патофизиологических механизмов [4, 19, 25]:

1) выраженное повышение систолического АД (САД) в ответ на незначительное повышение КДО ЛЖ (рис. 2, а, б), например обусловленное необходимостью увеличить минутный объем кровообращения на фоне физической нагрузки либо перегрузки объемом;

2) выраженное повышение центрального САД как следствие увеличения жесткости артерий (Еа) (см. рис. 2, в, г);

3) ограничение систолического резерва, связанное с изначально высокой жесткостью миокарда ЛЖ (высокими значениями Еes);

4) повышение работы сердца, необходимой для поддержания сердечного выброса во время физических нагрузок;

5) прямое влияние высокой артериальной жесткости на диастолическую функцию ЛЖ (нарушение релаксации).

Сегодня предложены методы неинвазивного определения показателей Еа и Ees, основанные на ряде эхокардиографических параметров [9].

Для оценки эффективной Еа используют отношение конечно-систолического давления в ЛЖ к ударному объему (УО):

Еа=САД×0,9/УО.

С целью определения величины Ees ЛЖ С. Chen и соавт. [9] разработали формулу:

Ees=[ДАД-(ENd×САД×0,9)]/(ENd×УО),

где ENd - нормализованная эластичность ЛЖ в начале выброса, ДАД - диастолическое артериальное давление.

Более доступной и удобной в использовании представляется величина предполагаемой Ees, рассчитанной, как отношение конечно-систолического давления в ЛЖ к КСО:

Ees=САД×0,9/КСО [6],

где КСО - конечно-систолический объем ЛЖ.

Данная методика применялась у пациентов с артериальной гипертензией (АГ) [9, 17, 19], ишемической болезнью сердца (ИБС) [14], ХСН [6, 17, 19], ожирением [11], а также у здоровых добровольцев [12]. В исследовании C. Chen и соавт. [9] была показана высокая корреляция расчетного метода с результатами, полученными при катетеризации полостей сердца.

Одним из наиболее ранних исследований, целью которого было исследование жесткости артерий и миокарда, а также показателей диастолической функции ЛЖ при ХСН-СФВ была работа M. Kawaguchi и соавт. [17]. Авторами было показано, что для этих пациентов характерно повышение жесткости сосудистой стенки и миокарда ЛЖ при сравнении не только со здоровыми добровольцами, но и с пациентами с АГ, что выражается в более высоких показателях Еа и Еes. Следует отметить, что в данном исследовании измерение жесткости системы желудочек-аорта и диастолической функции ЛЖ проводилось как с помощью катетеризации полостей сердца, так и с использованием вышеописанной расчетной методики С. Chen и соавт. [9].

В работе С. Lam и соавт. [19] сопоставлены показатели жесткости миокарда ЛЖ, артериальной жесткости и диастолической функции, рассчитанные на основании эхокардиографических показателей, у пациентов с ХСН-СФВ, с АГ и здоровых лиц. Пациенты с ХСН-СВФ были старше, среди них чаще встречались лица с избыточной массой тела и ожирением, с ИБС и сахарным диабетом 2-го типа. У них выявлены статистически более значимые нарушения диастолической функции по сравнению как с контрольной группой, так и с пациентами с АГ. Это выражалось в более низких КДО и сердечном выбросе и в более высоких КДД и времени изоволюмического расслаб­ления (&tgr;). В противоположность этому показатели жесткости (Еа и Еes) были одинаково повышены и в группе ХСН-СФВ, и в группе АГ. Полученные результаты позволили авторам сделать вывод о том, что именно прогрессирование диастолической дисфункции, а не повышение жесткости артерий и миокарда per se, играет ключевую роль в развитии симптомов ХСН при АГ

В работе В. Borlaug и соавт. [5] показатели Ea и Ees были одинаково повышены при сравнении со здоровыми добровольцами как у больных с ХСН-СФВ, так и у пациентов с АГ без симптомов ХСН. При этом соотношение Ea/Ees было одинаковым среди всех трех групп. У пациентов с АГ увеличение Ees сочеталось с усилением деформации ЛЖ и увеличением фракции укорочения эндокарда и средних слоев миокарда ЛЖ, в то время как в группе ХСН-СФВ данные показатели были снижены. Нарушение сократимости у пациентов с ХСН-СФВ было ассоциировано с увеличением смертности.

По данным ряда авторов [2], показатель Ea служит более чувствительным прогностическим фактором плохой переносимости физических нагрузок, чем такие показатели, как ФВ ЛЖ, показатели тканевого допплерографического исследования и глобальная продольная деформация миокарда ЛЖ.

Повышение жесткости крупных резистивных артерий в первую очередь аорты и, как следствие, усиление постнагрузки на миокард, способствуют прогрессированию диастолической дисфункции и развитию симптомов ХСН у пациентов с АГ и признаками гипертрофии ЛЖ [3, 15, 21]. С патофизиологической точки зрения данный феномен можно объяснить следующим образом. Если пульсовые волны, отраженные от зон с высоким сопротивлением (бифуркации артерий), достигают сердца в период диастолы, после закрытия аортального клапана, что наблюдается в норме у молодых людей, то они способствуют усилению коронарного кровотока и существенно не влияют на расслабление миокарда.

При повышении жесткости артерий скорость распространения пульсовых волн возрастает, при этом отраженные волны достигают сердца до закрытия аортального клапана, в фазу поздней систолы или середины систолы. Данный феномен носит название аугментации пульсовых волн, он характерен для пожилых лиц, пациентов с АГ и пациентов с жесткими сосудами. Профиль кривой «САД-время» в данном случае имеет систолический пик, который клинически соответствует повышению центрального САД. При такой форме пульсовых волн значительно увеличивается постнагрузка на миокард ЛЖ и нарушается его расслабление, что приводит к ухудшению наполнения ЛЖ и росту давления наполнения. Кроме того, наблюдается снижение диастолического АД и, соответственно, рост центрального пульсового АД, что приводит к ухудшению кровоснабжения почек и мозга. Повышение центрального АД ассоциировано с ростом частоты инсультов и хронической болезни почек у пожилых людей [30], поскольку сосуды головного мозга и почек, обладая низкой резистентностью к кровотоку, особенно восприимчивы к значительным перепадам АД, которые отмечаются в крупных артериях, таких как сонные и почечные.

Пациенты с ХСН более чувствительны к изменениям постнагрузки [15]. Это может быть связано с нарушением фосфорилирования тропонина I в фазе ранней диастолы, опосредованным нарушением работы молекул креатинкиназы типа А и С [31].

Помимо описанного выше параметра артериальной эластичности Еа, для оценки жесткости артериальной стенки широко используются такие показатели, как скорость распространения пульсовой волны (pulse wave velo­city, PWV) [20] и индекс аугментации (augmentation index, AIx). AIx - расчетный показатель, характеризующий вклад давления отраженной волны в пульсовое АД, выраженный в процентах (рис. 3).

В настоящее время накапливается все большее количество данных о прогностической значимости такого показателя, как амплитуда (индекс) отражения (reflection magnitude, RM; reflection index, RI) пульсовых волн. Амплитуда отражения пульсовых волн рассчитывается как отношение амплитуды отраженной волны к амплитуде прямой волны, выраженное в процентах (рис. 4).

Благодаря тому что PWV, AIx и амплитуду отражения можно измерить неинвазивно и не прибегая к сложным вычислениям, использование данных показателей для оценки системной артериальной жесткости в клинической практике представляется весьма привлекательным. Опубликованы результаты ряда исследований, изучающих влияние артериальной жесткости на показатели диастолического расслабления миокарда с использованием данных методов.

В. Borlaug и соавт. [6] продемонстрировали статистически значимую обратную связь между Е' и такими показателя постнагрузки, как системное сосудистое сопротивление (systemic vascular resistance index, SVRI), волновое (характеристическое) сопротивление (carotid characteristic impedance, Zc), Ea и PWV. После проведения мультифакторного анализа авторами было показано, что только AIx и Zc служат статистически значимыми прогностическими факторами увеличения Е'. Данное соотношение оставалось статистически значимым независимо от возраста пациентов, а также наличия или отсутствия АГ. Комбинация АIx, Zc и возраста объясняла до 70% вариабельности показателя Е' в изучаемой популяции. Таким образом, авторами было продемонстрировано, что в развитие диастолической дисфункции миокарда ЛЖ значимый вклад вносит позднесистолическая нагрузка, обусловленная аугментацией пульсовых волн и, вероятно, повышением жесткости артерий.

Еще одно комплексное исследование зависимости диастолической функции ЛЖ от увеличения постнагрузки было проведено H. Fukuta и соавт. [14]. В данной работе диастолическое расслабление ЛЖ оценивалось как инвазивно (показатели КДД и &tgr;), так и неинвазивно, при помощи тканевого допплерографического исследования (E' и Е/Е'). Наиболее сильная связь была показана между АIx в восходящем отделе аорты и показателями диастолической функции (КДД, &tgr;, Е', E/E'). Эта связь оставалась значимой даже после исключения факторов, потенциально способных влиять на диастолическое расслабление, таких как возраст, дополнительные факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний, тяжесть ИБС, частота сердечных сокращений, получаемые лекарственные препараты, величины центрального систолического и диастолического АД.

Цель исследования - оценка параметров жесткости артериальной стенки и миокарда ЛЖ у больных с ХСН-СФВ в сравнении с пациентами с ХСН-НФВ и больными с АГ.

В исследование включены 50 пациентов с ХСН-НФВ, 41 пациент с ХСН-СФВ и 32 больных с АГ. Характеристики больных представлены в таблице.

Для оценки показателей сосудистой жесткости проводился контурный анализ пульсовых волн с использованием прибора АнгиоCкан-01 («Фитон», Россия), действие которого основано на фотоплетизмографическом методе. Всем пациентам проводилось эхокардиографическое исследование с оценкой диастолической функции ЛЖ в В-режиме и с использованием тканевой допплерографии. Кроме того, проводилось определение эффективной Ea и Ees, а также желудочково-артериального сопряжения (Ea/Ees) расчетным методом с использованием показателей САД, УО и КСО. Оценка физической работоспособности и толерантности к физическим нагрузкам осуществлялась при помощи нагрузочного тестирования с газовым анализом выдыхаемого воздуха (эргоспирометрии).

Результаты контурного анализа пульсовых волн представлены на рис. 5.

Среднее значение AIx при ХСН-СФВ также было существенно выше, чем при АГ. Между двумя группами пациентов с ХСН существенных различий по этому показателю не выявлено.

Наиболее высокие значения RI демонстрировали больные с ХСН-НФВ, наименьшие - больные с АГ, а группа ХСН-СФВ заняла промежуточное положение между ними. Более высокие значения RI как показателя, в наибольшей степени характеризующего тонус мелких артерий мышечного типа, отражает более выраженную степень вазоконстрикции у больных с ХСН по сравнению с пациентами с АГ.

Средние значения Ea, Ees и эффективного желудочково-артериального сопряжения (Ea/Ees) представлены на рис. 6.

В группе ХСН-НФВ отмечалось увеличение Ea при нормальных значениях Ees, и в результате - значительное повышение Ea/Ees.

В группе ХСН-СФВ показатели Ea и Ees существенно превосходили как нормальные значения, так и соответствующие показатели в группе ХСН-НФВ. При этом за счет увеличения обоих показателей среднее Ea/Ees оставалось в пределах нормы. Аналогичные изменения, но менее выраженные (статистически незначимо) выявлены у пациентов с АГ без ХСН.

Таким образом, характер нарушения желудочково-артериального сопряжения у пациентов, включенных в исследование, можно описать следующим образом. Самые выраженные нарушения сопряжения системы ЛЖ - аорта наблюдались в группе ХСН-НФВ. У пациентов данной группы отмечалось увеличение среднего значения Ea, связанное, по-видимому, с генерализованной вазоконстрикцией и повышением общего сосудистого сопротивления. Среднее значение Ees в данной группе оставалось в пределах нормальных значений. Это приводило к существенному повышению среднего значения Ea/Ees, отражающего выраженные нарушения желудочково-артериального сопряжения.

Пациенты с АГ и особенно с ХСН-СФВ демонстрировали увеличение как Ea, так и Ees. Это можно объяснить повышением общего сосудистого сопротивления на фоне высокого САД и увеличенной сосудистой жесткости (повышение Ea), а также снижением податливости миокарда ЛЖ (повышение Ees). Одновременное повышение обоих показателей привело к тому, что соотношение Ea/Ees осталось нормальным у пациентов обеих групп.

В ряде работ подтверждена связь между жесткостью крупных артерий и нарушением диастолической функции миокарда ЛЖ. В большинстве экспериментальных исследований оценивалось влияние острого повышения постнагрузки на диастолическую функцию, в то время как хронические эффекты повышения постнагрузки, наиболее значимые с клинической точки зрения, оставались не исследованными. В большинство клинических исследований, как правило, включали пациентов, нуждавшихся в катетеризации левых отделов сердца в связи с различными заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Вместе с тем пациенты с ХСН, обусловленной АГ, которые составляют большинство среди всех пациентов с ХСН-СВФ, часто оставались вне поля зрения исследователей.

В нашем исследовании выявлены существенные различия в параметрах артериальной жесткости и жесткости миокарда ЛЖ между пациентами с ХСН с низкой и сохраненной ФВ ЛЖ и больными с АГ. Полученные данные в дальнейшем могут иметь значение для выявления больных с АГ и наиболее высоким риском развития ХСН.

Проведение исследований, посвященных изучению жесткости крупных артерий и других периферических механизмов, позволит получить новые знания о патогенезе ХСН-СВФ, что будет способствовать совершенствованию диагностики и лечения этого состояния.