Ischémia srdca a civilizačné ochorenia

MUDr. Táňa Ravingerová, DrSc. Ústav pre výskum srdca SAV

SRDCE • Sval kužeľovitého tvaru • 4 oddelenia o 2 predsiene, 2 komory

Dvojitá pumpa – komory zabezpečujú dva krvné obehy Systémový : krvné cievy dopravujú krv do a z všetkých tkanív tela Pľucný : krvné cievy dopravujú krv do a z pľuc

Srdce pracuje neustále a jeho práca je energeticky náročná (celkový minútový výdaj 5.6 l/min)

Je aeróbnym orgánom – energiu pre svoju činnosť získava oxidáciou substrátov za prítomnosti kyslíka Pre optimálnu funkciu musí byť dodávka O2 a substrátov do myokardu (srdcového svalu) v rovnováhe s jeho aktuálnymi požiadavkami Prietok krvi koronárnymi artériami (dodávka kyslíka)

=

Požiadavky myokardu na kyslík

Spotreba energie v myokarde 90 % mechanická činnosť (kontrakcia a relaxácia)  9,5 % proteosyntéza  0,5 % elektrické deje 

Hlavné zdroje pre tvorbu energie (ATP) v myokarde:

kľud – volné mastné kyseliny (60 - 90%) glukóza, laktát (10-40%), pri záťaži stúpa ich využitie až na 2/3

Koronárny obeh a jeho regulácia Zabezpečuje dodávku O2 a substrátov

ACD

- epikardiálne prívodné artérie (koronárne tepny) ACS (RIA a RC) a ACD - intramyokardiálne vetvy - kapiláry Extrakcia O2 z koronárnej krvi je 75%, je takmer maximálna už v kľude. Bazálny (kľudový) KP je 80-100 ml/min na 100g myokardu. Regulácia KP: autoregulácia, metabolická, humorálna a nervová. Najväčší význam má regulácia metabolická regulácia vplyvom produktov metabolizmu

ACS

Ischémia myokardu Termín „ischémia“ použil prvý krát Rudolf Virchow Pojem je odvodený od gréckeho slova „ischein“ (zadržanie, brzdenie) a „haima“ (krv) – nedostatok krvného zásobovania. Nerovnováha medzi spotrebou kyslíka a substrátov určitým orgánom (myokardom) a množstvom potrebným pre plnenie jeho normálnej funkcie s následným prechodom na anaeróbny metabolizmus pokles kontrakčnej funkcie (Verdouw a spol. 1998). Znížené je aj vyplavovanie metabolitov, hlavne kyseliny mliečnej vyvolávajúcej bunkovú acidózu. Stupeň poškodenia srdcového svalu závisí od rozsahu uzavretia ciev.

Hypoxia – znížená hladina O2 v tkanive (srdcovom) – postihnutý je celý orgán (myokard), prívod kyslíka je znížený bez zásadných zmien v cirkulácii krvi

Ischemická choroba srdca (ICHS) Akútna alebo chronická porucha funkcie srdca, ktorá vznikla na podklade obmedzeného prietoku krvi srdcovým svalom pri ochorení koronárnych tepien, spravidla pri koronárnej ateroskleróze Nepomer medzi dodávkou a spotrebou kyslíka je spôsobený patologickým procesom v koronárnych tepnách Akútna forma náhly uzáver (oklúzia) kor. cievy spôsobený trombózou, embóliou, prípadne spazmom, pod oklúziou - ischémia - Angina pectoris - Infarkt myokardu

Oklúzia Infarkt

Chronická forma - Pomaly sa vyvíjajúce zmeny v KA, spojené s redukciou ich lúmenu v dôsledku aterosklerózy - Ischémia menších alebo väčších častí svaloviny=>mikro aj makroinfarkty

Patogenéza chorôb koronárnych artérií Ide predovšetkým o aterosklerotické poškodenie cievnej steny, hoci KA môžu byť postihnuté aj iným typom patologického procesu

Patogenéza chorôb koronárnych artérií Koronárna ateroskleróza vzniká v dôsledku komplexného zápalového procesu v plakach v intime koronárnych artérií veľkého a stredného kalibru charakterizovaného akumuláciou tukov, makrofágov, T-lymfocytov, buniek hladkej svaloviny. Zápalové faktory (infekcia spôsobená Chlamydia pneumoniae alebo Helicobacter pylori) Trhlina vo fibróznej čiapke plaku Makrofág Depozity cholesterolu Erytrocyt Penová bunka

Tukové depozity

Priečny prierez artériou postihnutou artériosklerotickým procesom

Zhrnutie základných patogenetických mechanizmov ischémie myokardu 

Ischémia myokardu je dôsledkom nedostatočného prívodu krvi, čo vedie k poruche rovnováhy medzi dodávkou O2 a jeho spotrebou v myokarde



Táto nerovnováha vzniká buď redukciou až zastavením koronárneho prietoku krvi alebo zvýšením požiadaviek myokardu na kyslík, najčastejšie oboma mechanizmami súčasne



Priesvit koronárnej artérie môže byť zredukovaný o 70 až 80 % bez toho, aby u pacienta v pokoji vznikla ischémia myokardu. Ak sa však u takého pacienta zvýši spotreba O2 v myokarde (napr. fyzickou alebo psychickou záťažou), dochádza k ischémii myokardu aj s klinickými prejavmi

Vývoj ischemického poškodenia Bunky myokardu sa stávajú ischemickými už po 10 s od zastavenia prietoku krvi

Včasné dôsledky ischémie sú:  produkcie ATP,  kontraktility, vystupňovaná glykogenolýza, intracelulárna acidóza, extracelulárna hyperkalémia - Po niekoľkých minútach ischemické bunky strácajú schopnosť kontrahovať sa, úplná kontrakčná dysfunkcia vzniká po 3-5 min prevládajú anaeróbne metabolické procesy, hromadí sa laktát, búnky sú edematózne, objavujú sa aj ultraštrukturálne zmeny

Kardiomyocyty zostávajú viabilné približne 20 min po začiatku úplnej ischémie – počas tohto obdobia je možná reštitúcia ich funkcie v prípade že sa do 20 min obnoví perfúzia

Po 20 min dochádza k ireverzibilnému poškodeniu buniek – naruší sa aj ich štruktúra na úrovni organel a vyvinie sa nekróza – infarkt myokardu Dôsledkom ischémie myokardu dochádza k poškodeniu dvoch základných vlastností srdca, a to k poruche elektrofyziologických vlastností a mechanických vlastností – porušeniu funkcie srdca ako pumpy

Prejavy ischémie myokardu -

Bolesť na hrudníku Abnormality EKG krivky Metabolické zmeny v myokarde Dysfunkcia komôr – systolická aj diastolická

Reperfúzia • Obnovenie krvného zásobenia ischemického myokardu – je zásadné pre obnovu funkcie srdca. Vznik reperfúzie: spontánny (napr. uvoľnenie spazmu) alebo na základe liečby.

• Ak ischémia netrvala dlho, reperfúzia myokardu môže byť úspešná (obnoví sa funkcia buniek). • S predlžovaním doby trvania ischemického inzultu (30-60 min.) dochádza k reperfúznemu poškodeniu, ktoré môže mať reverzibilné aj ireverzibilné následky popri obnovení koronárneho prietoku

Manifestations of ischemia-reperfusion injury Reperfusion-induced arrhythmias - potentially lethal events occurring in otherwise viable tissue Myocardial stunning - manifested as prolonged (but eventually fully reversible) contractile and metabolic dysfunction Inadequate restoration of coronary flow („no-reflow“ phenomenon) Induction of lethal injury in tissue that was potentially viable before reperfusion Accelerated necrosis in tissue that was already irreversibly injured (the "oxygen paradox“)

Klasifikácia klinických typov ICHS chronické formy Stabilná angina pectoris Inverzná (Prinzmetalova) angina pectoris

ICHS s arytmiami Stav po IM Klinicky asymptomatická

akútne formy Nestabilná angina pectoris

Infarkt myokardu

Infarkt myokardu

Klinické symptómy: • Bolesť, charakterom podobná angíne po záťaži. Začiatok rýchly, často v kľude, pretrvávajúci niekoľko hodín. Intenzita bolesti veľmi kolíše, až 20% pacientov s IM bolesti nepociťuje. Tzv. „tiché“ IM sú častejšie u diabetikov a starých jedincov. • IM je sprevádzaný vegetatívnymi príznakmi: potenie, pocit nedostatku dychu, nausea, zvracanie, nekľud. Pacienti sú bledí, šedí, spotení. • Sinusová tachykardia (aktivácia sympatiku) • Ľahká horúčka (do 38°C) behom prvých 5 dní. Mechanizmus: • trvalý uzáver koronárnej tepny (najč. trombóza) vedúca k nekróze svaloviny • postihnutie celej hrúbky steny – transmurálny (Q)IM • postihnutie subendokardiálnej časti steny – netransmurálny (nonQ)IM • po 20 min začínajú prvé bunky nekrotizovať, postup nekrózy trvá niekolko hodín - šíri sa od endokardu k epikardu a z centra do

Diagnóza IM Diagnóza založená na prítomnosti aspoň dvoch príznakov: • Bolesť na hrudníku • Zodpovedajúce zmeny na EKG • Vzostup srdcových enzýmov alebo troponínu Nekróza sa v priebehu hodín šíri od subendokardu subepikasubepikardu subepikardu a po 4 až 6 hod.

Angioplastika - Stent

Coronary Artery Bypass Grafting (CABG)

Surgical Therapies

Choroba koronárnych artérií (CAD) Etiológia CAD je multifaktoriálna a pri jej vzniku sa uplátňujú početné rizikové faktory (RF) vrátane RF suvísiacích s moderným životným štýlom (civilizačné ochorenia). Rizikové faktory • Neovplyvnitelné: vek, pohlavie, rasa, rodinná anamnéza, genetické faktory. • Ovplyvnitelné: celkový cholesterol, diabetes mellitus, hypertenzia, fajčenie, stres, životný štýl.

Civilizačné ochorenia Factors associated with modern lifestyle, e.g., hyperglycemia, diabetes, dyslipidemia, stress, hypertension, and aging, are considered as risk factors (RF) of CVD leading to vascular structural/functional disorders, LV hypertrophy and heart failure.

LV

A common feature of all lifestyle RF

pro/anti-oxidative dysbalance Oxidative stress Endothelial dysfunction

Release of vasoactive molecules

Inflammatory response

Impaired vascular relaxation

Increased sensitivity to myocardial ischemia

Hyperlipidémia/diabetes: negative vpyv na PC

ob/ob

Reduced infarct sizelimiting effect of hypoxic PC in mice with type II diabetes (ob/ob) and metabolic syndrome (DKO) Gerry Van der Mieren et al. 2013, 12:36

Ferdinandy and Schulz 2003, Giricz et al. 2006, Görbe A et al. 2011

In f a r c t s iz e

DKO

# 40

30

IS /A R ( % )

Hyperlipidemia decreases cardiac NO bioavailability, and blunts PCinduced infarct size-limiting effect

20

*

10

0

CC

P PCC

DD+IAH/H C CHH

High fat/high cholesterol 4-w diet in Yukatan mini-pigs

Osipov R M et al. Circulation 2009;120:S22-S30

Increased size of infarction was associated with attenuation of cell survival pathways, which may account for the loss of preconditioning protection in the setting of acute I/R.

Arrhythmias

Myocardial infarction

75

#

IS/AR (%)

40 30 20 10

Incidence (%)

50

#

50 25 0

0

D

D

D+HCH

% of preischemic values

Effect of hypercholesterolemia on I/R injury in the diabetic heart

Recovery of LVDP 60 40

#

20 0

D

D+HCH # - P