Plicní kongesce při akutním srdečním selhání: Od hemodynamiky k poškození plic a poruše bariér | Revista Española de Cardiología
Akutní srdeční selhání (AHF) je definováno jako nově vzniklé nebo zhoršující se příznaky srdečního selhání (SS) vyžadující urgentní léčbu.1 AHF je hlavní příčinou morbidity a mortality.2 Navzdory značným rozdílům v klinických profilech a značné heterogenitě příčin, které je vyvolávají, má naprostá většina pacientů s AHF spíše příznaky a známky plicního a systémového přetížení než nízkého srdečního výdeje. V souladu s tím je dušnost kardinálním příznakem u pacientů hospitalizovaných pro AHF.3
Ačkoli mnoho pacientů reaguje na počáteční léčbu,1 u významného procenta nedochází k časné úlevě od dušnosti.1 Navíc existuje disociace mezi tlakem v plicním kapilárním zaklínění (PCWP) a závažností dušnosti, takže pacienti s vysokým PCWP mohou být minimálně dušní, zatímco pacienti s relativně nižším PCWP mohou mít závažnou dušnost.4 Krátkodobá mortalita a míra opětovného přijetí do nemocnice navíc dosahuje až 50 %.5 Tato pozorování poukazují na neúplné pochopení patogeneze plicní kongesce u AHF.
PATOFYZIOLOGIE PULMONÁRNÍ KONGESCE
Plicní kongesce je definována jako hromadění tekutiny v plicích, které vede k poruše výměny plynů a arteriální hypoxemii. Vzniká postupně, nejprve se rozvíjí v hilové oblasti plic, následuje vyplnění intersticiálního prostoru a nakonec, ve své nejzávažnější formě, zaplavení alveolů. Vysoký plnicí tlak levé komory (LK) vedoucí k plicní žilní hypertenzi (zvýšený PCWP) je hlavním základním mechanismem plicní kongesce. Zvýšení diastolického tlaku LK (LVDP) je důsledkem přetížení tekutinami způsobeného buď retencí tekutin, nebo jejich redistribucí.6 Na druhé straně může rychlé zvýšení krevního tlaku (afterload), zejména u pacientů s diastolickou dysfunkcí, urychlit těžkou plicní kongesci.7 Zvýšení LVDP (hemodynamické přetížení) často předchází klinickému přetížení o několik dní nebo dokonce týdnů.8.
STARÉ A NOVÉ POJMY V PATOGENEZI PULMONÁRNÍHO EDÉMU
Plicní edém je výsledkem nerovnováhy mezi silami, které vhánějí tekutinu do alveolů, a mechanismy pro její odstranění. Filtraci tekutiny přes stěnu plicních kapilár popisuje Starlingova rovnice:9
kde Jv je čistá rychlost transkapilární filtrace, Lp je hydraulická vodivost bariéry, S je plocha povrchu bariéry, Pc je hydrostatický tlak v plicní kapiláře, Pi je intersticiální hydrostatický tlak, ¦Ðc je onkotický tlak kapilární plazmy, ¦Ði je onkotický tlak intersticiální tekutiny a ¦Ò je průměrný osmotický reflexní koeficient bariéry. LpS byl definován jako koeficient kapilární filtrace (Kfc).
Podle Starlingovy rovnice představuje rovnováha mezi hydrostatickými tlaky (Pc-Pi) a onkotickými tlaky (¦Ðc-¦Ði) hnací sílu filtrace tekutiny. Na základě tohoto si mplistického modelu se plicní edém tradičně dělí na kardiogenní a nekardiogenní. Kardiogenní neboli hydrostatický plicní edém vzniká v důsledku vysokého hydrostatického tlaku v plicních kapilárách, který narušuje Starlingovu rovnováhu, zatímco alveolokapilární bariéra zůstává neporušená. Naopak nekardiogenní neboli vysoce propustný edém je charakterizován poškozením alveolokapilární bariéry s únikem tekutiny bohaté na bílkoviny do intersticia a vzduchových prostor.10 Tento patofyziologický model pasivního pohybu tekutin, který závisí na onkotickém a hydrostatickém gradientu přes krevně-plynovou bariéru, se však zdá být příliš zjednodušující. Studie založené na poměru bílkovin edémové tekutiny a bílkovin v séru u pacientů s kardiogenním a nekardiogenním plicním edémem ukázaly, že často dochází ke kombinaci vysokého hydrostatického tlaku v plicních kapilárách a vysoké propustnosti alveolokapilární bariéry, což vede k významnému překrývání obou skupin. Pokud by za vznik plicního edému byl zodpovědný zvýšený hydrostatický tlak plicních kapilár jako takový, očekávalo by se, že koncentrace bílkovin v alveolární výstelkové tekutině se sníží v důsledku přítoku plazmatického ultrafiltrátu. Paradoxně se však téměř zdvojnásobuje.11, 12 Hydrostatický plicní edém a plicní edém s vysokou propustností tedy mohou představovat extrémy ve spektru plicního edému11, 12 K dysfunkci alveolokapilární bariéry u AHF mohou vést dva základní procesy: a) mechanické poškození bariéry v důsledku zvýšeného hydrostatického tlaku v plicních kapilárách a b) zánětlivé a oxidační poškození plic (obr. 1).
Obr. 1. Plicní bariéra. Schéma znázorňující podíl mechanického poškození i zánětlivého a oxidativního poškození plic na dysfunkci alveolokapilární bariéry a plicní kongesci u pacientů s akutním srdečním selháním. LVEDP – enddiastolický tlak v levé komoře; PCWP – tlak v plicním kapilárním zaklínění.
FYZIOLOGICKÉ VLASTNOSTI ALVEOLÁRNĚ-KAPILÁRNÍ BARIÉRY
Kapilárně-plynová bariéra se ve svých nejtenčích částech skládá z kapilární endoteliální vrstvy, alveolární epiteliální vrstvy a extracelulární matrix, která je tvořena srostlými bazálními membránami obou buněčných vrstev.13. FYZIOLOGICKÉ VLASTNOSTI ALVEOLÁRNĚ-KAPILÁRNÍ BARIÉRY 14 Krevně-plynová bariéra lidských plic musí hrát 2 protichůdné role. Na jedné straně musí být extrémně tenká, aby podporovala účinnou výměnu kyslíku a oxidu uhličitého prostřednictvím pasivní difuze. Na druhé straně musí být dostatečně pevná, aby překonala napětí způsobené vysokým kapilárním hydrostatickým tlakem. Ztráta její strukturální integrity může mít za následek alveolární edém nebo krvácení. Pevnost krevně-plynové bariéry lze přičíst typu kolagenu v bazálních membránách.15.
AKUTNÍ A CHRONICKÉ PORUCHY KRVAVĚ-PLYNOVÉ BARIÉRY PŘI SRDEČNÍM POSTIŽENÍ
Pro popis mechanického poškození alveolo-kapilární bariéry v důsledku náhlého zvýšení hydrostatického tlaku v plicních kapilárách byl zaveden termín ¡°stresové selhání′±.16 Několik experimentálních modelů ukázalo, že tlakem vyvolané trauma vede k ultrastrukturálním změnám krevně-plynové bariéry zahrnujícím narušení endoteliální vrstvy plicních kapilár i alveolární epiteliální vrstvy.16 Výsledkem je postupný přechod od formy s nízkou propustností k formě plicního edému s vysokou propustností.17 Existují experimentální důkazy naznačující reverzibilitu ultrastrukturálních změn hematoencefalické bariéry pozorovaných při akutním mechanickém poškození.18 Na druhé straně trvalé zvýšení tlaku v plicních kapilárách vede ke ztluštění alveolokapilární bariéry především v důsledku nadměrného ukládání kolagenu typu IV.15 Tento remodelační proces může být ochranný proti dalšímu vysokotlakému poškození a může zvyšovat odolnost plic vůči rozvoji plicního edému u pacientů s chronickým HF.11 Způsobuje však významné snížení alveolární difuzní kapacity a zhoršuje přenos plynů a zátěžovou kapacitu. Proteiny specifické pro plicní epitel¨C mohou unikat přes alveolokapilární bariéru do cirkulace a mohou sloužit jako markery poškození bariéry u několika patologických stavů.19 Surfaktantový protein-B (SP-B) je nejmenší z proteinů specifických pro surfaktant detekovatelný v cirkulaci. SP-B hraje klíčovou roli při tvorbě a stabilizaci plicního surfaktantu a je syntetizován výhradně alveolárními epiteliálními buňkami typu II, z nichž je vylučován jejich apikálním povrchem do alveolů, takže za normálních podmínek je udržován gradient epiteliální výstelkové tekutiny a plazmy >1500:1.20 V případě poškození bariéry však dochází k úniku zvýšeného množství do krevního oběhu. Hladiny cirkulujícího SP-B se tedy akutně zvyšují v reakci na dysfunkci LK vyvolanou cvičením, pravděpodobně v důsledku dysfunkce bariéry v důsledku akutního zvýšení hydrostatického tlaku v plicních kapilárách.21 Navíc bylo zaznamenáno dlouhodobé zvýšení cirkulujícího SP-B po akutním kardiogenním plicním edému, což naznačuje pokračující poškození bariéry u těchto pacientů.22 A konečně, cirkulující plazmatické hladiny SP-B souvisejí s alveolární difuzí plynů, celkovou výkonností při cvičení a účinností ventilace, což ukazuje na souvislost mezi anatomickým a funkčním poškozením alveolokapilární bariéry u pacientů s HF.23.
Úloha zánětlivého a oxidačního poškození plic při akutním srdečním selhání
Závažný zánětlivý inzult plicního kapilárního endotelu a alveolárního epitelu, který vede k poruše bariérové funkce a vzniku vysoce propustného plicního edému, hraje klíčovou roli v patofyziologii akutního poškození plic a jeho nejzávažnějšího projevu, syndromu akutní respirační tísně (ARDS). Stále více důkazů však naznačuje, že hydrostatické poškození plic při AHF souvisí s plicním zánětem.24 Tekutina plicního edému při AHF má zvýšenou koncentraci neutrofilů,25 prozánětlivých cytokinů26 a biomarkerů oxidativního stresu. Navíc prodloužená dysfunkce krevně-plynové bariéry po akutním kardiogenním plicním edému může souviset se zánětem plicního parenchymu.22
Plicní zánět může být součástí reparačního mechanismu po hydrostatickém poškození plic. Jak již bylo uvedeno, ¡°stresové selhání ¡± hemato-plynové bariéry může vést k postupnému přechodu od formy s nízkou propustností k formě plicního edému s vysokou propustností. Makrofágy řízené alveolární čištění vysrážených bílkovin během řešení plicního edému může podněcovat zánětlivou aktivitu, včetně uvolňování tumor nekrotizujícího faktoru ¦Á.27, 28.
Na druhé straně může být plicní zánět při AHF přímou odpovědí na mechanický stres plicní mikrocirkulace. Plicní endotel může převést mechanický signál na biologickou odpověď indukcí několika intracelulárních signálních drah, což může vést ke zvýšené produkci zánětlivých cytokinů, aktivaci makrofágů, akutnímu zánětu a dysfunkci bariéry.29 Mezi různými signálními drahami indukovanými mechanickým stresem plicní mikrocirkulace se stále větší pozornosti dostává úloze reaktivních forem kyslíku. Oxidační stres hraje důležitou roli při kompromitaci hematoencefalické bariéry, a to buď přímým oxidačním poškozením základních buněčných složek bariéry, nebo aktivací signálních drah citlivých na redox, které vedou k apoptóze a zánětu.29
Zánětlivé a oxidační poškození plic může hrát významnou patofyziologickou roli při dekompenzaci HF tím, že dále poškozuje alveolokapilární bariéru a zvyšuje její propustnost. V důsledku toho se snižuje práh hydrostatického tlaku v plicních kapilárách pro hromadění plicní tekutiny. Tento parametr by mohl vysvětlovat zranitelnost pacientů s AHF vůči recidivám.
POSOUZENÍ POŠKOZENÍ PLIC U AKUTNÍHO SRDEČNÍHO POSTIŽENÍ
Vyšetření tekutiny v epiteliální výstelce může poskytnout užitečné informace o poškození alveolokapilární bariéry u pacientů s AHF, zejména s ohledem na důležité patofyziologické procesy, jako je zánět a redoxní porucha. Dosud byl přístup k této tekutině založen na bronchoalveolární laváži, což je invazivní technika vyžadující bronchoskopii a může ovlivnit úroveň zánětu dýchacích cest. V důsledku toho jsou k dispozici jen omezené informace od malého počtu pacientů s kardiogenním plicním edémem vyžadujícím mechanickou ventilaci.26, 30 V poslední době roste zájem o odběr vzorků z dolních dýchacích cest neinvazivními způsoby, včetně indukce sputa, měření vydechovaného oxidu dusnatého a odběru a analýzy vydechovaného dechového kondenzátu (EBC).
EBC se ukázal jako potenciální nástroj při studiu alveolární epiteliální výstelkové tekutiny. Skládá se především z vody se zachycenými aerosolovými kapičkami z tekutiny výstelky dýchacích cest a také z těkavých a netěkavých sloučenin rozpustných ve vodě.31 Jeho hlavní složkou je kondenzovaná vodní pára, která představuje téměř celý objem (>99 %) tekutiny zachycené v EBC.32 Sběr EBC je jednoduchý, zcela neinvazivní, bezpečný a reprodukovatelný. Provádí se přílivovým výdechem do chlazeného kondenzačního přístroje. V EBC byla zkoumána celá řada biomarkerů, včetně pH, cytokinů, isoprostanů, leukotrienů, oxidů dusíku, peptidů, adenosinu, metabolitů kyseliny arachidonové, amoniaku, peroxidu vodíku a DNA.33 EBC se proto stále častěji používá jako výzkumný a klinický nástroj při studiu zánětu dýchacích cest, oxidačního stresu a acidobazické rovnováhy u mnoha plicních onemocnění, včetně astmatu, chronické obstrukční plicní nemoci, ARDS, cystické fibrózy, bronchiektázií a rakoviny plic.34 S cílem poskytnout nové poznatky o úloze poškození plic a dysfunkci krevně-plynové bariéry u AHF jsme prokázali, že během epizod dekompenzace HF vykazuje EBC zvýšení markerů zánětlivé aktivity a oxidačního stresu (nepublikované údaje).
Závěrem lze říci, že plicní kongesce u AHF je komplexní patofyziologický proces, který přesahuje přetížení tekutinami a hemodynamiku. Zdá se, že zánětlivé a oxidativní poškození plic vedoucí k dysfunkci hematoencefalické bariéry hraje v patogenezi plicního edému klíčovou roli a může být novým terapeutickým cílem. Je zapotřebí dalšího výzkumu, který by objasnil, zda prevence poškození plicní bariéry namísto pouhé kontroly hydrostatického tlaku v plicních kapilárách zlepší léčbu a prognózu AHF.
KONFLIKTY ZÁJMŮ
Není deklarován.