«Изолированная» диастолическая дисфункция миокарда при сахарном диабете: смена представлений

Обычно наличие низкой фракции выброса (ФВ) левого желудочка (ЛЖ) четко объясняет клиническую картину хронической сердечной недостаточности (ХСН). Однако в последнее время отмечается увеличение числа пациентов с клиникой ХСН на фоне нормальной ФВ ЛЖ (>50%). Чаще всего это пожилые женщины c артериальной гипертонией (АГ), подверженные внезапному развитию острой левожелудочковой недостаточности с клинической картиной отека легких. У таких пациентов особенно часто находят диастолическую дисфункцию (ДД) миокарда на фоне сохранной ФВ ЛЖ. Доказано, что миокард в диастолу более чувствителен к ишемии и наличие ДД раньше и точнее говорит о патологии миокарда [1].

По данным 10 крупных популяционных исследований, основанных на результатах ЭхоКГ, от 39 до 71% больных ХСН имеют сохранную ФВ ЛЖ. Такой разброс может быть связан с особенностями критериев и методов диагностики ДД [2]. Однако даже в отсутствие клинической картины ХСН, уже при начальной стадии ДД риск смертности увеличивается в 5 раз [3].

При сахарном диабете (СД) ДД миокарда ЛЖ принято считать самым ранним признаком поражения сердца. Распространенность «изолированной» ДД при СД, по данным литературы, колеблется от 23 до 75% [4—6]. У 70—80% больных СД 2-го типа (СД2) выявляется сопутствующая АГ [7], но даже в отсутствие АГ и ишемической болезни сердца (ИБС) почти у 60% больных СД2 обнаруживают нарушение диастолической функции (ДФ) [8]. Известно, что у больных СД сердечно-сосудистый прогноз намного тяжелее, чем у пациентов без СД.

Поиск причин более тяжелого прогноза при СД у больных с сохранной ФВ привел к детальному изучению роли ДФ миокарда ЛЖ. Возможности современных технологий ультразвуковой диагностики позволяют обнаружить начальные признаки ДД, оценить ее степень, величину повышения давления наполнения в ЛЖ, выявить нарушения коронарной микроциркуляции и систолической функции (СФ) ЛЖ.

Цель исследования — сравнение особенностей ДД миокарда при условии сохранения глобальной ФВ ЛЖ у больных СД2 с АГ и у пациентов с гипертонической болезнью (ГБ) 2-й стадии без СД.

Материал и методы

В исследовании приняли участие 87 больных с ДД миокарда и сохранной ФВ ЛЖ, которые предъявляли жалобы на одышку, утомляемость и ограничение физической активности. У них была диагностирована ХСН от I до III ФК по NYHA (2009). Диагноз СД2 был установлен у 53 пациентов с АГ на основании критериев, рекомендованных ВОЗ [9]. Группу контроля составили 34 пациента с ГБ 2-й стадии [10], не имеющих СД.

Критериями исключения из исследования были: перенесенный инфаркт миокарда, вмешательство на коронарных артериях, несинусовый ритм, пороки сердца, эндокардиты, миокардиты, перикардиты, заболевания легких, анемия, патология щитовидной железы, печеночная недостаточность, СКФ <60 мл/мин/1,73 м².

При сравнении клинических характеристик (табл. 1) группы не различались по возрасту, полу, индексу массы тела, уровням САД и ДАД, количеству больных с ИБС (стабильной стенокардией I—III ФК), уровням ферментов печени и креатинина (p>0,1).

Таблица 1. Клиническая характеристика больных c ДД и сохранной ФВ ЛЖ (M±SD)

В группе больных СД2 средний уровень гликированного гемоглобина (табл. 2) составил 8,2%. Пациенты страдали диабетом в среднем около 14 лет (от 5 до 23 лет). Осложнения СД в виде диабетической ретинопатии отмечались у 41,5% пациентов, диабетической нефропатии — у 22,6% больных. Дистальная диабетическая полинейропатия диагностирована у 67,9% пациентов. Все пациенты (за исключением одного, находящегося на диетотерапии) получали сахароснижающую терапию. Пероральные сахароснижающие препараты получали 50,9% пациентов, инсулин — 47,2%.

Таблица 2. Клиническая характеристика больных с СД2 (M±SD)

Пациенты обеих групп получали антигипертензивную терапию (β-блокаторы, ИАПФ и статины).

Стандартная трансторакальная ЭхоКГ проводилась на ультразвуковом аппарате iE 33 фирмы «Philips» (США) с использованием объемного фазированного матричного датчика xMATRIX X5-1. Для оценки состояния левого предсердия (ЛП) в парастернальной позиции по длинной оси в В-режиме измеряли максимальный передне-задний размер (ПЗР) ЛП (верхняя граница нормы до 40 мм). Из апикальной позиции рассчитывали площадь ЛП (критерий нормы до 20 см²) и объем полости ЛП. У всех пациентов в В-режиме в диастолу были измерены толщины ЛЖ: ТМЖПд и ТЗСд (критерии нормы до 11 мм); (КДР) ЛЖ (норма до 57 мм). ММЛЖ рассчитана по формуле R. Devereux:

ММЛЖ=1,04×[(TМЖПд+КДР+ТЗСд)³– КДР)]³×0,8+0,6 (г).

Для расчета ИММЛЖ использовали формулу:

ИММЛЖ= ММЛЖ/ППТ тела (г/м²),

где ППТ — площадь поверхности тела по формуле Dubois. Критерии нормы ИММЛЖ для мужчин — менее или равно 115, для женщин — менее или равно 95 г/м². ОТС ЛЖ определяли по формуле:

ОТС=(ТМЖПд+ТЗСд)/КДРЛЖ

(критерий нормы менее 0,42) [11].

Диастолическая функция миокарда ЛЖ оценивалась по следующей методике.

• по размерам левого предсердия в В-режиме;
• по соотношению Е/А, где: пик Е — скорость трансмитрального потока в раннюю диастолу, пик А — скорость в позднюю диастолу (см/с) в импульсно-волновом режиме;
• по соотношению е҆/а҆, где: пик е҆ — скорость движения медиальной части митрального кольца в раннюю диастолу; пик а҆ — скорость движения в позднюю диастолу в режиме тканевой допплерографии (эти скорости зависят от укорочения и удлинения продольно ориентированных волокон миокарда; критерий нормы для е҆ >8 cм/с [12]).

• интегральному эхокардиографическому соотношению Е/е. Этот неинвазивный показатель является наиболее чувствительным маркером давления наполнения ЛЖ и тесно коррелирует с данными катетеризации сердца (критерий нормы Е/е`≤8). Величина 9<Е/е`<15 позволяет предполагать (но не доказывает) повышение давления наполнения в ЛЖ. Величина Е/е`>15 является высокоспецифичной для повышения давления наполнения в ЛЖ [13];
• давлению заклинивания в легочных капиллярах (ДЗЛК), которое рассчитывалось по формуле: ДЗЛК=2+1/3×Е/е` (критерии нормы от 8 до 10 мм рт.ст.) [14].

Рис. 1. Схема комплексной оценки результатов импульсно-волновой и тканевой допплерографии для определения типов ДД миокарда ЛЖ (по M. Redfield и соавт. [3] с изменениями).

Оценка сократительной функции миокарда ЛЖ проводилась двумя способами.

1. Традиционно по методу Симпсона в четырех- и двухкамерной апикальных позициях в В-режиме (критерий нормы 50% и более) [11, 15].
2. По деформации миокарда с помощью Спекл-трекинг эхокардиографии (СТЭхоКГ). Серошкальные изображения сердца были получены в В-режиме в течение трех сердечных циклов с регистрацией ЭКГ при задержке дыхания (рис. 2). Для оценки глобальной продольной деформации (ГПД) ЛЖ изображения анализировались из трех апикальных позиций по длинной оси ЛЖ (двух-, трех- и четырехкамерной) полуавтоматически: первоначально анализируемая поверхность эндокарда определялась вручную в трех точках (у верхушки и оснований ЛЖ). Затем с помощью программы Q-lab3.0 Advanced Ultrasound Quantification software системой трекинга (отслеживания) каждого из 17 сегментов проводился компьютерный анализ с последующим итоговым расчетом ГПД миокарда ЛЖ. За среднее значение ГПД ЛЖ для здоровых лиц для было принято 18,9±2,5% [15].

Рис. 2. Пример измерения продольной деформации миокарда по 17-сегментарной модели ЛЖ в четырехкамерной позиции методом СТЭхоКГ.

Для изучения радиальной (по направлению к центру полости) и циркулярной (по окружности) деформаций были изучены изображения ЛЖ по короткой оси на базальном и среднем уровнях. Подсчитывались глобальные радиальная (ГРД) и циркулярная (ГЦД) деформации ЛЖ.

Статистический анализ осуществлялся с помощью программы SPSS for Windows 17 версия с использованием непараметрического анализа (по Манну—Уитни). Результаты представлены в виде M±SD, где M — средние арифметические величины, а SD — стандартные отклонения. Различия и корреляционные взаимосвязи считались значимыми при p<0,05. Сравнение относительных величин производили с использованием критерия χ² (с корректировкой по Йетсу и Фишеру).

Результаты

У всех обследованных больных подтверждено наличие нормальной ФВ ЛЖ по методу Симпсона (>50%). По величине КДО, КСО и ФВ ЛЖ группы статистически не различались (p>0,1). У всех пациентов визуально отсутствовали зоны нарушения локальной сократимости миокарда ЛЖ.

При сравнении групп по основным стандартным ЭхоКГ-параметрам ЛЖ (табл. 3) статистически значимых различий обнаружено не было (p>0,1). При этом средние величины ТМЖПд, ТЗСд ЛЖ, ОТС, ММЛЖ и ИММЛЖ были больше критериев нормы в обеих группах.

Таблица 3. Эхокардиографические параметры ЛЖ у больных с ДД с сохранной ФВ ЛЖ (M±SD)

Учитывая, что сократительная способность мио­карда ЛЖ, оцененная методом Симпсона, не различалась между группами, можно предположить, что разница в прогнозе ХСН у больных с СД2 и без него может определяться разной распространенностью тех или иных типов или тяжестью ДД.

При оценке параметров ДФ ЛЖ (табл. 4) в обеих группах отмечалась дилатация полости ЛП, причем в большей степени она была выражена при СД, хотя это различие не достигло статистической достоверности (p>0,1).

Таблица 4. Морфофункциональные параметры диастолической функции ЛЖ у больных с ДД и сохранной ФВ ЛЖ (M±SD)

Сравнение величин Е, А и соотношения Е/А также не выявило значимых различий между группами (p>0,05).

При использовании метода тканевой допплерографии была получена действительно важная информация о более выраженной тяжести ДД при СД. Обнаружено, что скорость движения медиальной части митрального кольца e҆ при СД была значимо ниже, чем у больных без СД (p<0,05), и ее средняя величина была ниже критериев нормы. По сравнению с параметрами трансмитрального потока (Е и А) скорость е҆ является более чувствительным маркером нарушения расслабления ЛЖ [12].

В обеих группах средние величины E/e^҆ и ДЗЛК были выше критериев нормы, но при СД отмечались более тяжелые нарушения ДФ: величины Е/e^҆ (p=0,000) и ДЗЛК (p=0,001) были достоверно выше (14±15,5 усл.ед. и 15,3±4,7 мм рт.ст.), чем у пациентов без СД (9,7±2,3 усл.ед. и 11,9±1,3 мм рт.ст.).

При анализе спектра встречаемости различных типов ДД миокарда ЛЖ чаще всего в обеих группах был обнаружен ригидный тип (в группе с СД у 56%, в группе без СД у 47% пациентов), а затем — псевдонормальный тип ДД (при СД у 38%, без СД у 41% пациентов). Более редко встречался рестриктивный тип ДД (при СД у 6%, без СД у 12% пациентов). Однако значимых различий по встречаемости различных типов ДД между группами не выявлено (p>0,1).

Таким образом, при всей схожести клинической картины и спектра встречаемости различных типов ДД при условии нормальной ФВ ЛЖ по Симпсону, больные с СД2 и АГ имели более выраженное нарушение ДФ ЛЖ, чем пациенты с ГБ 2-й стадии.

С внедрением нового метода СТЭхоКГ удалось обнаружить начальные нарушения сократительной функции продольно направленных волокон миокарда ЛЖ в обеих группах.

Рис. 3. Спектр встречаемости различных типов ДД миокарда у больных ХСН с сохранной ФВ ЛЖ при СД и без него (p>0,1 по χ² с корректировкой по Йетсу и Фишеру).

Рис. 4. Оценка продольной деформации миокарда ЛЖ с помощью метода СТЭхоКГ у больных с ДД и сохранной ФВ ЛЖ.

При этом средние величины продольной деформации миокарда базальных, средних и верхушечных сегментов ЛЖ у больных с ГБ оказались близки к нижней границе значений для здоровых лиц для прибора iE33 (рис. 4). А у больных СД2 и АГ эти значения были значимо ниже, чем у больных с ГБ 2-й стадии без СД (p<0,05).

ГПД ЛЖ (табл. 5) при СД2 (–12,4±3,0%) была достоверно меньше (p=0,005), чем у пациентов с ГБ (–16,6±2,0%). В отношении ГРД ЛЖ и ГЦД ЛЖ значимых различий между группами не получено (р>0,05).

Таблица 5. Оценка глобальных продольной, радиальной и циркулярной деформаций миокарда ЛЖ у больных с ДД и сохранной ФВ ЛЖ (M±SD)

Таким образом, неблагоприятный сердечно-сосудистый прогноз при СД2 может быть связан не только с более выраженной тяжестью ДД, но и с ее «неизолированным» характером. Иными словами, при СД существует неразрывная комбинация ухудшения не только диастолической, но и систолической функций миокарда ЛЖ.

Обсуждение

В повседневной практике ДД часто остается нераспознанной, что связано с несколькими моментами.

Во-первых, нарушение ДФ может иметь место и при нормальных размерах ЛП, так как его объем представляет собой кумулятивный показатель и увеличивается при хроническом течении ДД [16].

Во-вторых, анализ ДФ нуждается в комплексной оценке параметров Е/А или е҆/а҆ [6]. Это связано с тем, что в процессе прогрессирования ДД соотношение E/А может обманчиво изменяться. Как известно, на стадии ригидного типа (E<A) отмечается снижение ранней скорости (Е) и увеличение поздней скорости (А) трансмитрального потока, а давление наполнения ЛЖ еще нормальное. Однако при прогрессировании ДД наступает псевдонормализация трансмитрального потока. Соотношение скоростей потока становится правильным (E>A или E/A=1,0-1,5), однако давление наполнения в ЛП и ЛЖ будет уже повышено.

Преодолеть трудности диагностики псевдонормального типа ДД помогает режим тканевой допплерографии, который относительно легко выполняется в повседневной клинической практике (по сравнению с изучением потока в легочных венах) и не зависит от сотрудничества с пациентом (проба Вальсальвы) [8, 17]. В режиме тканевой допплерографии при псевдонормальном типе ДД соотношение пиков е҆<а҆ нарушено (как при ригидном), а Е/е҆ выше нормы, но меньше 15 мм рт.ст. Псевдонормальный тип ДД занимает промежуточное положение между начальными и тяжелыми нарушениями ДФ и сопровождается более выраженным повышением конечно-диастолического давления в ЛЖ, чем у лиц с нормальной ДФ [18]. Именно в этой группе пациентов ДД часто остается нераспознанной и ДФ ошибочно расценивается как нормальная. В данном исследовании имел место значительный процент выявления псевдонормального типа ДД (41% при ГБ 2-й стадии без СД и 38% у больных СД2 с АГ), который мог бы быть ошибочно принят за отсутствие нарушения ДФ.

На следующей стадии нарушения ДФ (рестриктивный тип ДД обратимый/необратимый) отмечается дальнейшее ухудшение эластичности и растяжимости миокарда ЛЖ (E/A>1,5; е҆<8 мм/с) и значительно повышается давление наполнения ЛП и ЛЖ (Е/е҆>15).

В связи с этим соотношение Е/е҆ и ДЗЛК могут использоваться для объективного определения тяжести ДД ЛЖ и последующего наблюдения пациентов по мере прогрессирования нарушений ДФ при СД [19]. Как показывают клинические наблюдения, именно выраженность ДД, а не ФВ ЛЖ, коррелирует с тяжестью ХСН. Являясь важной частью патофизиологии ХСН, ДД связана с худшей выживаемостью пациентов в течение 2 лет [20].

Выявление большого процента «изолированной» ДД ЛЖ у больных ГБ и СД в многочисленных исследованиях можно объяснить тем, что в настоящее время обычные методы диагностики, возможно, более чувствительны к диастолической, чем к систолической дисфункции.

Оценка сократительной способности миокарда ЛЖ по Симпсону осуществляется визуально по движению стенок сердца, зависит от опыта исследователя и качества аппаратуры. Но и в этом случае бывает трудно выявить незначительные нарушения сократимости миокарда. Кроме того, отмечают, что ФВ ЛЖ по Симпсону зависит преимущественно от радиальной, а не от продольной сократимости ЛЖ.

С внедрением нового метода СТЭхоКГ появилась возможность более целостного представления о механике сокращения и расслабления различных участков сердца вдоль трех различных пространственных осей.

Метод основан на отслеживании пятнышек, составляющих структуру стенки миокарда, во время сердечного цикла. Во время систолы мышечные волокна разных направлений претерпевают следующие изменения: в продольном направлении происходит укорочение волокон (–), в радиальном (поперечном) — утолщение (+), а в циркулярном (круговом) — укорочение (–). Изменение длины участка по отношению к его исходной величине называют деформацией (или стрейном) и выражают в %.

Значения ГПД ЛЖ значительно варьируют у здоровых лиц: от –16 до –20% [14]. Величина нормы ГПД ЛЖ зависит от пакета программного обеспечения конкретного производителя ультразвукового прибора [15, 21, 22]. Для приборов фирмы «Phillips» с версией QLAB 7.1 среднее значение ГПД ЛЖ у здоровых лиц составляет –18,9±2,5%, что ниже, чем у многих других производителей [15]. Значения ГПД менее –16% имеют высокую прогностическую ценность [23].

Продольное укорочение миокарда в систолу осуществляется в основном за счет сокращения суб­эндокардиальных мышечных волокон. Ранние доклинические изменения продольной деформации связывают с тем, что именно субэндокардиальный слой испытывает наибольшее сжатие и снижение кровоснабжения во время систолы. Нарушение продольной деформации ЛЖ является ранним признаком повреждения сердца, которое, по-видимому, не фиксируется при традиционной оценке ФВ ЛЖ из-за сохранения радиальной и циркулярной деформаций миокарда.

У больных с «изолированной» ХСН по мере нарастания ее тяжести отмечается прогрессивное снижение продольной, а затем радиальной и циркулярной деформаций [24]. Аналогичные изменения происходят по мере увеличения выраженности гипертрофии ЛЖ и при присоединении систолической дисфункции [25]. Снижение ГПД обладает большей прогностической значимостью в отношении риска смерти, чем ФВ и индекс нарушения локальной сократимости ЛЖ. При значении ГПД менее –12% прогноз эквивалентен прогнозу при ФВ ≤35% [26].

Использование более чувствительных методик, таких как СТЭхоКГ, для оценки СФ помогает обнаружить начальные (неуловимые для глаза) нарушения сократимости ЛЖ, которые при наличии СД весьма существенны. Следовательно, ДД при СД не является «изолированной». Комбинация ухудшений систолической и диастолической функций при СД неразрывна.

Пусковыми механизмами развития систоло-диастолической ХСН при СД являются гипергликемия и нарушение сердечного метаболизма. При выключении окислительного фосфолирования глюкозы в качестве основного источника энергии начинают использоваться жирные кислоты [27].Это индуцирует окислительный стресс, активирует ряд вторичных патологических механизмов, приводящих к гипертрофии, фиброзу и гибели клеток. Присоединение АГ к СД сопровождается увеличением некроза миоцитов в 1,4 раза [28]. Риск необратимого повреждения миокарда у больных СД без нарушений коронарного кровотока соответствует риску больных без СД с выраженным облитерирующим поражением стволов главных коронарных артерий [27].

Нарушение внутриклеточного обмена кальция и изменения сократительных белков повреждают контрактильные процессы, приводят к ригидности диабетического миокарда. Ремоделирование сердца, нарушение коронарной микроциркуляции на фоне генерализованной дисфункции эндотелия, автономная нейропатия имеют пагубные последствия при СД [29]. Вследствие метаболических нарушений при СД развивается и систолическая, и диастолическая дисфункция миокарда, которая начинается субклинически, а затем прогрессирует, формируя полную картину застойной ХСН.

Заключение

Несмотря на схожесть клинических проявлений и данных традиционных методов оценки функции ЛП и ЛЖ по данным ЭхоКГ, у больных СД2 и АГ отмечаются более выраженные нарушения ДФ, чем у пациентов с ГБ 2 стадии без СД. Спекл-трекинг ЭхоКГ позволяет обнаружить «невидимое» традиционными методами нарушение глобальной продольной сократимости миокарда ЛЖ у больных СД2. Неразрывность сочетания ухудшения систолической и диастолической функций ЛЖ при СД связана с нарушениями метаболизма в сердечной мышце в условиях хронической гипергликемии. Раннее развитие комбинированной систоло-диастолической дисфункции при СД2 прогностически более неблагоприятно, чем у больных без СД. Больные с СД требуют повышенного внимания и настороженности в плане раннего развития жизнеугрожающих нарушений ритма, внезапной смерти и более быстрого прогрессирования и декомпенсации ХСН. В настоящее время показатели ДФ миокарда ЛЖ в большей степени, чем снижение сократимости миокарда, могут быть использованы для определения тяжести ХСН и оценки эффективности лечебных мероприятий в повседневной клинической практике.

Дополнительная информация

Источники финансирования. Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Геномные, постгеномные и протеомные технологии в изучении механизмов развития сахарного диабета и его осложнений».

Конфликт интересов: отсутствует.

Благодарности. Работа выполнена в клинико-диагностическом отделении функциональной кардиологии под руководством профессора, д.м.н. Андрея Алексеевича Александрова при участии врача-кардиолога, к.м.н. Ирины Ивановны Мартьяновой.

Список сокращений

ФВ — фракция выброса

ЛЖ — левый желудочек

ХСН — хроническая сердечная недостаточность

АГ — артериальная гипертония

ДД — диастолическая дисфункция

СД — сахарный диабет

ДФ — диастолическая функция

СФ — систолическая функция

ГБ — гипертоническая болезнь

ФК — функциональный класс

САД — систолическое артериальное давление

ДАД — диастолическое артериальное давление

ЭхоКГ — эхокардиография

ЛП — левое предсердие

ПЗР — переднезадний размер

ТМЖПд — толщина межжелудочковой перегородки в диастолу

ТЗСд — толщина задней стенки в диастолу

КДР — конечный диастолический размер

ММ — масса миокарда

ИММ — индекс массы миокарда

ОТС — относительная толщина стенки

КДО — конечный диастолический объем

КСО — конечный систолический объем

Е — скорость трансмитрального потока в раннюю диастолу

А — скорость трансмитрального потока в позднюю диастолу

е҆ — скорость движения медиальной части митрального кольца в раннюю диастолу

а҆ — скорость движения медиальной части митрального кольца в позднюю диастолу

ДЗЛК — давление заклинивания в легочных капиллярах

СТЭхоКГ — Спекл-трекинг эхокардиография

ГПД — глобальная продольная деформация

ГРД — глобальная радиальная деформация

ГЦД — глобальная циркулярная деформация

ИБС — ишемическая болезнь сердца