Онтогенез сердца и врожденные пороки сердца

• Онтогенез сердца
• Фетальная циркуляция
• Врожденные пороки сердца: общие сведения

Онтогенез сердца

Онтогенез сердца является первым крупным функциональным морфогенетическим событием в эмбриональном развитии человека. Сердце начинает формироваться примерно на третьей неделе беременности, когда мезодермальные клетки первичного кардиогенного поля мигрируют и дифференцируются под воздействием критически важных факторов роста, таких как BMP, FGF и Wnt.

Эти клетки образуют два эндокардиальных трубки, которые, под действием боковых и краниокаудальных движений, сливаются вдоль средней линии, образуя первичный сердечный трубка. Недавняя структура делится на отдельные сегменты, которые предвещают будущие анатомические области сердца:

• Артериальный ствол: даст начало аорте и легочному стволу.
• Сердечный бугор: будет способствовать формированию правого желудочка и выходных путей.
• Первичный желудочек: будущий левый желудочек.
• Первичное предсердие: предшественник правого и левого предсердий.
• Синус венозус: примет участие в формировании полых вен и правого предсердия.

В ходе четвертой недели происходит сердечная петля (cardiac looping), что является важнейшим процессом, придающим сердцу форму с двумя петельками. Трубка изгибается вентрально и вращается, правильно расположив будущие сердечные камеры: правый желудочек сдвигается вперед и вправо, левый желудочек — назад и влево, в то время как предсердия располагаются дорсально над желудочками.

Затем начинается сложный процесс перегородчивания, который разделяет первичное сердце на четыре отдельные камеры и формирует системный и легочный круги кровообращения:

• Межпредсердная перегородка формируется через последовательность роста первичного и вторичного септумов, оставляя овальное отверстие для прохождения фетальной крови.
• Межжелудочковая перегородка развивается от нижнего края первичного желудочка и завершается слиянием с эндокардиальным бугорком.
• Конотрункальная перегородка, моделируемая клетками нервной гребни, разделяет выходной тракт на аорту и легочный ствол.

Параллельно происходит дифференциация миокарда, который развивается из простого контрактильного слоя в сложную структуру, обладающую системой проводимости, способной координировать ритмичную сердечную работу. Синусовый узел, атриовентрикулярный узел и пучок Гиса постепенно появляются внутри первичного миокарда.

Аномалии, которые могут возникнуть на этих критических этапах морфогенеза, включают дефекты межжелудочковой перегородки, конотрункальные аномалии, такие как тетрада Фалло, и более сложные состояния, такие как общий артериальный ствол или транспозиция крупных артерий.

Созревание сердца продолжается в течение второго и третьего триместров, когда утолщаются миокардиальные стенки, формируются атриовентрикулярные и полулунные клапаны, а также развивается коронарная система. На этом этапе сердце полностью дифференцировано и готово поддерживать экстраутеринное кровообращение при рождении.

Фетальная циркуляция

Внутриутробно сердечно-сосудистая система плода имеет специфическую конфигурацию, обеспечивающую потребность в получении кислорода и питательных веществ через плаценту, так как легкие еще не функционируют. Фетальная циркуляция основана на серии физиологических шунтов, которые уменьшают кровоток в легких и, частично, в печени, оптимизируя кислородоснабжение таких чувствительных тканей, как мозг и сердце.

Кровь, насыщенная кислородом, поступающая от плаценты, проникает в плод через пупочную вену. Часть ее поступает в печень, а большая часть направляется напрямую в нижнюю полую вену через венозный проток Арранцио. Эта частично смешанная кровь поступает в правое предсердие, где система клапанов и перегородок направляет наиболее насыщенную кислородом кровь через овальное отверстие в левое предсердие. Оттуда, через левый желудочек, она выбрасывается в восходящую аорту и распределяется по мозгу и миокарду плода.

Менее насыщенная кислородом кровь, поступающая в основном от верхней полой вены, направляется в правый желудочек и выбрасывается в легочную артерию. Однако высокая сосудистая сопротивляемость легких, которые еще не вентилируются, заставляет большинство этой крови обходить легочный круг, проходя через боталлов проток и направляясь напрямую в нисходящую аорту.

Три основных шунта, которые характерны для фетальной циркуляции, следующие:

• Венозный проток Арранцио, который отклоняет кислородсодержащую кровь от печени к нижней полой вене.
• Овальное отверстие, которое позволяет крови напрямую проходить из правого предсердия в левое предсердие.
• Боталлов проток, соединяющий легочную артерию с нисходящей аортой, обходя легкие.

Эта архитектура гарантирует, что наиболее кислородосодержащая кровь в первую очередь поступает в органы с высокой метаболической потребностью, в то время как легочный круг остается минимально вовлеченным до рождения.

С первым вдохом легочная гипертензия резко снижается, что позволяет крови поступить в легкие для кислородного обмена. Повышение давления в левом предсердии по отношению к правому приводит к функциональному закрытию овального отверстия, в то время как прекращение пупочного кровотока стимулирует сокращение боталлова протока и венозного протока.

В последующие дни и недели после рождения эти шунты анатомически закрываются: овальное отверстие закрывается, превращаясь в овальную ямку, боталлов проток превращается в артериальную связку, а венозный проток сокращается до венозной связки. Несовершенное завершение этих процессов может привести к клинически значимым состояниям, таким как открытый боталлов проток или персистирующее овальное отверстие, которые требуют соответствующего диагностического и терапевтического вмешательства.

Врожденные пороки сердца: общие сведения

Врожденные пороки сердца представляют собой наиболее часто встречающиеся аномалии среди врожденных дефектов, с глобальной распространенностью, оцениваемой от 6 до 12 случаев на 1000 живорожденных. Это структурные аномалии сердца и крупных сосудов, развивающиеся в эмбриональный период, в результате нарушений в сложных процессах морфогенеза и перегородчивания сердца.

Этиология врожденных пороков сердца многогранна и включает как генетические, так и экологические факторы. Точечные мутации, хромосомные аномалии и генетические синдромы (такие как синдром Дауна, синдром ДиЖоржа и трисомия 18) могут нарушать пути развития сердца. Экологические факторы, такие как инфекционные заболевания у матери (краснуха, цитомегаловирус), воздействие тератогенных препаратов или такие заболевания матери, как неконтролируемый диабет, также могут быть причиной этих пороков.

С эмбриологической точки зрения, врожденные пороки сердца можно классифицировать в зависимости от типа нарушения:

• Дефекты формирования, когда структура развивается ненадлежащим образом, как, например, дефект межжелудочковой перегородки.
• Дефекты разделения, связанные с неправильным разделением камер или выходных путей, как в случае с общим артериальным стволом.
• Дефекты ресорбции, возникающие из-за неполного реабилитационного процесса или апоптоза, как в случае с легочной стенозом.
• Дефекты расположения, такие как транспозиция крупных сосудов или элетротаксика, при которых сердечные структуры располагаются аномально.

Клинические проявления врожденных пороков сердца сильно различаются. Некоторые дефекты, такие как персистирующее овальное отверстие, могут оставаться бессимптомными в течение всей жизни, в то время как другие, такие как атрезия легочной артерии или общий артериальный ствол, вызывают тяжелые симптомы уже в первые дни жизни. Основные клинические проявления включают устойчивую цианозу, признаки сердечной недостаточности, замедление роста и аномалии при аускультации, такие как патологические сердечные шумы.

Диагноз ставится на основе интегрированного подхода, начиная с клинического осмотра и с использованием инструментальных методов, таких как:

• Трансторакальная эхокардиография, основной метод оценки анатомии и функции.
• Транспищеводная эхокардиография, полезна в сложных случаях или с ограниченным акустическим окном.
• Кардиорезонанс и КТ сердца, для детальной анатомической характеристики.
• Катетеризация сердца, используется для случаев, требующих гемодинамической оценки или планирования вмешательства.

В последние годы фетальная эхокардиография позволила диагностировать многие пороки сердца на ранних сроках беременности, улучшая перинатальную помощь и терапевтические перспективы.

Прогноз значительно зависит от типа порока, наличия сопутствующих аномалий и своевременности лечения. Современные инновации в детской кардиохирургии, перкутанных методах вмешательства и неонатальной интенсивной терапии значительно увеличили долгосрочную выживаемость детей с врожденными пороками сердца. Сегодня многие из этих пациентов достигают взрослого возраста с удовлетворительным качеством жизни, несмотря на необходимость в периодическом наблюдении и, в некоторых случаях, дополнительных хирургических вмешательствах или процедурах.

Библиография
1. Sadler TW. Langman's Medical Embryology. Wolters Kluwer. 14th ed. 2019.
2. Moore KL, et al. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology. Elsevier. 11th ed. 2019.
3. Hoffman JI, et al. The incidence of congenital heart disease. J Am Coll Cardiol. 2002;39(12):1890-1900.
4. Bruneau BG. The developmental genetics of congenital heart disease. Nature. 2008;451(7181):943-948.
5. Srivastava D. Making or breaking the heart: from lineage determination to morphogenesis. Cell. 2006;126(6):1037-1048.
6. Anderson RH, et al. Understanding cardiac malformations: the role of cardiac embryology. Nat Rev Cardiol. 2009;6(11):670-679.
7. Reller MD, et al. Prevalence of congenital heart defects in metropolitan Atlanta, 1998-2005. J Pediatr. 2008;153(6):807-813.
8. Yuan S, et al. Genetic and epigenetic mechanisms in congenital heart diseases. Curr Opin Pediatr. 2016;28(5):626-631.
9. van der Linde D, et al. Birth prevalence of congenital heart disease worldwide. J Am Coll Cardiol. 2011;58(21):2241-2247.
10. Fahed AC, et al. Genetics of congenital heart disease: the glass half empty. Circ Res. 2013;112(4):707-720.