PATOFIZJOLOGIA OSTREJ I PRZEWLEKŁEJ NIEWYDOLNOŚĆ SERCA KATEDRA PATOFIZJOLOGII COLLEGIUM MEDICUM U J 2003/2004

NIEWYDOLNOŚĆ KRĄŻENIA NIEWYDOLNOŚĆ SERCA DF. Jest to choroba, w której serce jest niezdolne do przetłoczenia ilości krwi niezbędnej dla metabolizmu tkanek, LUB ROBI TO PRZY DUŻYCH CIŚNIENIACH NAPEŁNIANIA= NIEWYDOLNOŚĆ MIOKARDIUM . NIEWYDOLNOŚĆ KRĄŻENIA - zmiany występują w elementach układu krążenia (serce, objętość krwi, łożysko naczyniowe, HbO2) - nie zawsze związana z niewydolnością miokardium - ostra niedomykalność zastawki aorty w zapaleniu wsierdzia, zwężenie zastawki dwudzielnej lub trójdzielnej czy zaciskające zapalenie osierdzia. Niewydolność serca zawsze powoduje niewydolność krążenia.

PODZIAŁ NIEWYDOLNOŚCI ETIOPATOGENETYCZNY 1. Forma wstępna i następcza niewydolności ANATOMICZNY 1. Prawokomorowa i lewokomorowa. HEMODYNAMICZNY/ wyrównana lub nie/ 1. Skurczowa i rozkurczowa 2. Z niskim i wysokim wyrzutem sercowym. PRZEBIEG 1. Ostra i przewlekła.

SPRZĘŻENIE zwrotne dodatnie w NS (circulus viciosus) Przeciążenie hemodynamiczne Wzrost zużycia energii Czynniki wzrostu Hypertrofia Wydłużenie miocytów Niedokrwienie mięśnia sercowego Remodeling serca Rozstrzeń serca Apoptoza Niedobory energii Martwica

GŁÓWNE MECHANIZMY KOMPENSACYJNE W NS Niewydolność serca Wzrost napięcia ściany lewej komory Odpowiedź z baroreceptorów Aktywacja RAS spadek GFR Mózg Nerki Serce Aktywacja SNS Retencja wody Przerost miocytów Przerost komory  Częstość akcji serca  Kurczliwość  Obciążenie wstępne  Pojemność minutowa serca

HIPOTEZA WSTĘPNEJ (ZASTOINOWEJ) NS - James Hope 1832 =>> spadek wyrzutu sercowego powoduje zastój krwi w przedsionkach i układzie żylnym. ZMIANY HEMODYNAMICZNE 1. Wzrost ciśnienia i objętości końcowo-rozkurczowej w komorze i przedsionku. 2. Wzrost ciśnienia w łożysku naczyń kapilarnych i żylnych poniżej niewydolnej komory 3. Wzrost ciśnienia w krążeniu płucnym

HIPOTEZA NASTĘPCZEJ NS - MacKenzie 1912 =>> spadek wyrzutu sercowego zmniejsza efektywną objętości krwi w układzie tętniczym (Effective arterial blood volume - EABV) . ZMIANY HEMODYNAMICZNE 1. Zmniejszenie perfuzji życiowo ważnych narządów 2. Osłabienie, męczliwość, brak tolerancji wysiłku (ischemia endotelium) 3. Zwiększenie objętości płynu pozakomórkowego i zastój

PRZYCZYNY NIEWYDOLNOŚCI PRAWOKOMOROWEJ Niewydolność lewej komory Obstrukcja naczyń przedkapilarnych płuc wrodzona (przecieki, zwężenie) idiopatyczne nadciśnienie płucne Serce płucne/cor pulmonale/ Skurcz naczyń płucnych/hipoksja Zatorowość płucna Choroby obstrukcyjne płuc Pierwotna niewydolność prawokomorowa Zawał prawej komory

OBJAWY KLINICZNE NIEWYDOLNOŚCI PRAWOKOMOROWEJ SERCA: Skutki zastoju żylnego: Hepatomegalia Wodobrzusze Splenomegalia Jadłowstręt Obrzęki obwodowe Wypełnienie żył szyjnych Skutki spadku przepływu: Łatwe męczenie się Oliguria Tachykardia Zmiany tętna

PRZYCZYNY NIEWYDOLNOŚCI LEWOKOMOROWEJ 1. PRZECIĄŻENIE OBJĘTOŚCIOWE - Niedomykalność zastawek (mitralna, aortalnej - wysoki rzut minutowy (anemia, nadczynność tarczycy) 2. PRZECIĄŻENIE CIŚNIENIOWE - Nadciśnienie (pierwotne, wtórne) -Zwężenie ujścia (stenoza aortalna, przerost przegrody) 3.UTRATA MIĘŚNIÓWKI/ KURCZLIWOŚCI Zawał - Kolagenozy Trucizny, alkohol, kobalt, doksyrubina Infekcje: wirusowe, bakteryjne 4. UTRUDNIENIE WYPEŁNIENIA Zwężenie zastawki mitralnej Choroby osierdzia Choroby naciekowe Zaburzenia rytmu

Objawy kliniczne niewydolności lewokomorowej serca Skutki zastoju żylnego: Duszność Ortopnoe Napadowa duszność nocna Kaszel Sinica Trzeszczenia Skutki spadku przepływu: Łatwe męczenie się Oliguria Tachykardia Zmiany tętna

KRYTERIA DIAGNOSTYCZNE ZASTOINOWEJ NIEWYDOLNOŚCI SERCA (Kryteria Framingham) DUŻE: - napadowa duszność nocna (ortopnoe) - poszerzenie żył szyjnych - trzeszczenia - powiększona sylwetka serca - wzrost ciśnienia żylnego > 16 cm H2O - wzrost czasu krążenia >25 sek - odruch wątrobowo-szyjny MAŁE: - obrzęki kończyn, kaszel nocny, hepatomegalia, tachykardia -> 120 /min), duszność wysiłkowa, hydrothorax, -spadek VC do 1/3

PATOGENEZA OBJAWÓW NS /1/ 1. Pierwsza jest duszność: - wysiłkowa, ortopnoe - napadowa nocna/dyspnea paroxysmalis/ - spoczynkowa PTG = restrykcyjne zaburzenia wentylacji - aktywacja receptorów J/juxtacapillary. Różnicowanie duszności (dyspnoe) pochodzenia sercowego i płucnego/Oddech Cheyne-Stokesa/ 2. Niezdolność do wysiłku, zmącenie. Klasy NYHA. I - bez ograniczeń, wysiłek codzienny bez duszności, palpitacji i zmęczenia. II - niewielkie ograniczenie. Bez zmian w spoczynku po wysiłku duszność, palpitacje, zmęczenie lub angina. III - znaczne ograniczenie aktywności fizycznej, bez zmian w spoczynku. IV - niezdolność do wykonywania wysiłku- każdy wysiłek -dolegliwości. 3. Objawy z dróg moczowych - nocturia (częstomocz nocny)- 4. Bóle w klatce piersiowej/angina pectoris, ischemia/ 5. Kacheksja sercowa.

PATOGENEZA OBJAWÓW NS /2/ Badanie fizykalne 1. Rzężenia, przesięki opłucnowe. 2. Przesunięcie i wydłużenie uderzenia koniuszkowego 3. Słyszalny trzeci ton serca S3 - w skurczowej i rozkurczowej NS/Rytm cwałowy/ 4. Słyszalny czwarty ton S4- częściej u chorych z niewydolnością rozkurczową /Rytm cwałowy/,szmery skurczowe -wtórne do rozstrzeni komór. 5. Tętno naprzemienne-całkowicie, tony Korotkowa nie znikają w próbie V. Brak zmian częstości akcji serca/tachycardia-bradykardia/ 6. Blada, zimna i spocona skóra. W izolowanej NS prawokomorowej (cor pulmonale, nadciśnienie płucne) uwypuklenie przegrody międzykomorowej utrudnia wypełnienie LK co może nasilać zastój płucny (Odwrócony efekt Bernheima)

NIEWYDOLNOŚĆ SKURCZOWA: Przebiegająca ze spadkiem kurczliwości mięśniówki * Średnia – rzut minutowy w spoczynku prawidłowy dzięki zwiększeniu objętości końcowo - rozkurczowej i ciśnienia w kapilarach płucnych (objaw duszność) * Ciężka - spadek ilości NE, gęstości β -receptorów w mięśniu sercowym. - brak skutków hemodynamicznych pobudzenia adrenergicznego - brak wzrostu rzutu minutowego po wysiłku - wzrost ciśnienia /objętości końcoworozkurczowej /

NIEWYDOLNOŚĆ SKURCZOWA - krzywa przesunięta w prawo Ciśnienie [mm Hg] EDV 80 135 ESV 40 105 SV 40 30 EF(%) 50 20 200 c’ b’ c b 100 a’ d’ d a 50 100 Objętość [ ml ] NIEWYDOLNOŚĆ SKURCZOWA - krzywa przesunięta w prawo

PATOFIZJOLOGIA NIEWYDOLNOŚCI ROZKURCZOWEJ(1) Przebiegająca ze spadkiem zdolności do rozluźniania komór w okresie rozkurczu A. Rozluźnienie rozkurczowe = proces czynny zależny od: 1. Zwrotnego wychwytu Ca++ przez reticulum konieczne 2. Wycieku jonów Ca z miocytów ATP 3. Wymiennika Na/Ca (20% całości) Ischemia  ATP zaburzenia rozluźniania mięśnia Przeciążenie hemodynamiczne zwrotnego wychwytu Ca++ (objętościowe lub ciśnieniowe) zdolności do rozluźnienia Stymulacja β-adrenergiczna cAMP - fosforylacja fosfolambanu zwrotnego wychwytu poprawa rozluźnienia

PATOFIZJOLOGIA NIEWYDOLNOŚCI ROZKURCZOWEJ(2) B. Hemodynamicznie-Spadek wypełnienia komór EDV W NS heterogenność komorowa/asynchroniczność diastoliczna. Na początku rozkurczu - relaksacja - asynchroniczna dotyczy tylko części włókien mięśniowych i dochodzi do spadku podatności dP/dV. Pod koniec rozkurczu spadek podatności i wzrost sztywności mięśniówki. Jest to skutek: Wzrostu ciśnienia wypełniania – przeciążenie objętościowe (niedomykalność zastawek) Wzrost grubości ściany (przerost, zwłóknienie, ischemia) Ograniczenie objętości końcowo - rozkurczowej (zapalenie osierdzia)

NIEWYDOLNOŚĆ ROZKURCZOWA - krzywa P/V przesunięta do góry i w lewo. Ciśnienie [mm Hg] EDV 80 70 ESV 40 30 SV 40 40 EF(%) 50 56 200 c b c’ b’ 100 a’ d’ d a 50 100 Objętość [ ml ] NIEWYDOLNOŚĆ ROZKURCZOWA - krzywa P/V przesunięta do góry i w lewo.

NS Z WYSOKIM I NISKIM WYRZUTEM SERCOWYM Niski wyrzut (wrodzone zastawkowe lub reumatyczne wady serca, nadciśnienie, choroba wieńcowa - CAD, kardiomiopatie) Objawy: krążenie obwodowe niewydolne (skurcz) - kończyny białe, zimne, sine, AVO2> 5 ml/l, ciśnienie pulsowe niskie. Wysoki wyrzut (thyreotoxicosis, przetoki A-V tętniczo-żylne, choroby beri-beri i Pageta, anemia i ciąża) Objawy: kończyny ciepłe, różowe; ciśnienie pulsowe prawidłowe lub wysokie.

 Aktywności układu sympatycznego Niewydolność krążenia Wysoki rzut minutowy Niewydolność krążenia Niski rzut minutowy  Obwodowy opór naczyniowy  Pojemności minutowej serca  Objętości krwi EABV  Aktywności układu sympatycznego  RBF, zatrzymanie sodu i wody  RAA  AVP

ZMIANY NEUROHORMONALNE I PARAKRYNNE W NS (1) Podstawa hemodynamiczna - spadek rzutu minutowego, CO. A. UKŁAD AUTONOMICZNY (Pobudzenie proporcjonalne do dysfunkcji komór) 1. Pobudzenie współczulne β-adrenergiczne, osłabienie hamowania przywspółczulnego (spadek ilości receptorów M), wzrost poziomu NE w surowicy - wzrost wyrzutu i spadek aksonalnego wychwytu zwrotnego NE 2. Pobudzenie α1-adrenergiczne rec. mięśniówki serca: - inotropowo dodatni, - zmiany genotypu - uwalnianie czynników wzrostu - przerost mięśniówki - spadek zawartości NE w mięśniówce przedsionków i komór. 4. Zaburzenia funkcji baroreceptorów - osłabienie odruchów presyjnych i depresyjnych z baroreceptorów. Leki naczynio - rozszerzające u zdrowych powodują wzrost HR i poziomu NE. W NS brak /niewielki wzrost HR, poziom NE wyjściowo wysoki.

ZMIANY NEUROHORMONALNE I PARAKRYNNE W NS (2) B. Mechanoreceptory przedsionków (włókna C) Fizjologia - wzrost ciśnienia w PP=hamowanie uwalniania AVP spadek impulsacji w nerwach nerkowych, wzrost RBF i GFR , diureza. W NS - desensytyzacja mechanoreceptorów przedsionkowych wskutek wzrostu aktywności pompy Na/K / Naparstnica/ Aktywacja chemoreceptorów sercowych. SKUTEK---- W NS rozkurczowej poziom AVP jest wysoki--zatrzymanie wody, skurcz naczyń, obrzęki, wodobrzusze, hiponatriemia. Brak hamowania układu adrenergicznego. C. Unerwienie adrenergiczne układu krążenia trzewnego i nerkowego – Fizjologia; wysiłek fizyczny - skurcz łożyska naczyń trzewnych i nerkowych-wzrost przepływu mięśniowego. W NS - brak efektu naczynio-skurczowego łożyska trzewnego przy wysiłku.

ZMIANY NEUROHORMONALNE I PARAKRYNNE W NS (3) D. 1)Sercowy RAS ( 90% aktywności) - aktywacja przez konwertazę a w NS przez chymazę, RAS humoralny 10% aktywności wzrost aktywności w zaawansowanej NS . W NS z niskim wyrzutem dochodzi do aktywacji RAS, który wspólnie z układem adrenergiczno-nadnerczowym jest odpowiedzialny za utrzymanie ciśnienia tętniczego. 2) Receptory angiotensynowe - A1A2 – w naczyniach A1, w miocardium A1 i A2 (1:2) W NS spadek gęstości obu rodzajów receptorów. Angiotenzyna powoduje przerost miocytów i proliferację fibrocytów przez indukcję genów (c-fos, c-jun, c-myc) E. Krążąca wazopresyna AVP jest podniesiona u większości chorych z NS (szczególnie w formie ostrej NS) Receptory wasopresynowe V1 i V2. Blokada - V1 zwiększa rzut minutowy, blokada V2 zwiększa stężenie sodu, PRA i poziom AVP – bez wyraźnych zmian hemodynamicznych

ZMIANY NEUROHORMONALNE I PARAKRYNNE W NS (4) F. Peptydy natriuretyczne (ANP , BNP , CNP-), lokalizacja: ziarnistości przedsionków, mięśniówki komór i naczyń. Fizjologia ANP, B, C = | = SNS, RAS, AVP W NS - BNP rośnie 10 razy a CNP 3 razy. Peptydy natriuretyczne = laboratoryjny wskaźnik niewydolności serca G. Endotelina (1-3) (Stres ortostatyczny- wzrost ET - 1) W NS rośnie poziom ET-1 proporcjonalnie do ciśnienia/oporu przepływu płucnego Wysoka ET odpowiedzialna za nadciśnienie płucne w NS a jej poziom nie zmienia się pod wpływem stresu ortostatycznego. H. Cytokiny - TNF-α, IL-1 - działają depresyjnie na mięsień sercowy w jego zapaleniach, posocznicy. Odgrywają pewną rolę w przebudowie serca , podwyższone w kacheksji sercowej.

Unerwienie aferentne serca a aktywacja neurohormonalna w NS - 1. SYMP-PARAS Mechanoreceptory Chemoreceptory Odruchy sercowo - sercowe i sercowo - nerkowe - depresyjne (sprzężenie zwrotne ujemne) Odruchy sercowo - presyjne - (sprzężenie zwrotne dodatnie) Lokalizacja mechano i chemoreceptorów - przedsionek komory Współczulne - piersiowy układ współczulny Połączenia-wagalne - pień mózgu

Unerwienie aferentne serca a aktywacja neurohormonalna w NS - 2. Aktywacja włókien aferentnych Współczulnych: kininy, adenozyna, ischemia, powiększenie serca. Odpowiedzialna za ból Ischemia/zawał przedni LK - pobudzenie współczulne serca i naczyń (tachykardia, nadciśnienie) Wagalnych: zwiększenie objętości serca, wzrost kurczliwości, ANP Odpowiedzialna za regulacje objętości płynów Ischemia/ zawał dolnej części LK - wagalnych aferentnych - odruch sercowo-protekcyjny Bezolda-Jarischa - bradykardia Stenoza aortalna /triada angina, NS syncope/ - wagalnych aferentnych przez nadmierną kurczliwość - omdlenia wago - wagalne /pulsus tardus et parvus/.

Unerwienie aferentne serca a aktywacja neurohormonalna w NS -3. Peptydy natriuretyczne stymulują wagalne unerwienie aferentne.  ANP - wzrost objętości serca.(Cardiac volume expansion) PRA/aktywności reninowej osocza  antagonizm RAS bradykardia,  ciśnienia, natriureza,  aktywności wsp. nerwów nerkowych stymulacja włókien wagalnych aferentnych  W NS - depresja mechanorecepcji a wzmocnienie chemorecepcji.

FUNKCJA RECEPTORÓW SERCOWYCH W NS Desentytyzacja mechanorecep, aktywacja chemoreceptorów ADH  ADH  impulsacji efferentnej Mechanoreceptory + peptydy natriuretyczne Tachykardia  impulsacji efferentnej P P  RBF  GFR NS nadnercza Skurcz naczyń  RBF  GFR  Objętości osocza Bradykardia Chemoreceptory  Objętości osocza, Tachycardia Zatrzymanie wody i soli Obrzęki i przesięki Skurcz naczyń Pobudzenie adrenergiczne

WSKAZÓWKI TERAPEUTYCZNE LECZENIA NIEWYDOLNOŚCI SERCA Redukcja obciążenia serca – zmniejszenie aktywności fizycznej Dieta – zmniejszenie spożycia soli Zmniejszenie obciążenia wstępnego =Diuretyki (pętlowe, tiazydowe, osmotyczne)– Zmniejszenie obciążenia następczego = Naczynio-rozszerzające – nitraty, blokery ACE , blokery kanałów wapniowych, antyadrenergiczne centralne i obwodowe. Zwiększenie kurczliwości (inotropowe): Preparaty naparstnicy (digoxin) – szczególnie w migotaniu przedsionków i tachykardii komorowej (zatrucie naparstnicą – w hipokaliemii) Aminy sympatykomimetyczne – dopamina, dobutamina w infuzji dożylnej – w leczeniu opornej NS (Kardiochirurgia) Inhibitory fosfodiesterazy.