Tüdőtorlódás akut szívelégtelenségben: From Hemodynamics to Lung Injury and Barrier Dysfunction | Revista Española de Cardiología
Az akut szívelégtelenséget (AHF) úgy definiálják, mint újonnan jelentkező vagy súlyosbodó szívelégtelenség (HF) tünetei és tünetei, amelyek sürgős kezelést igényelnek.1 Az AHF a morbiditás és a mortalitás egyik vezető oka.2 A klinikai profilok jelentős változatossága és a kiváltó okok jelentős heterogenitása ellenére az AHF-ben szenvedő betegek túlnyomó többségénél nem az alacsony szívteljesítmény, hanem a tüdő és a szisztémás pangás tünetei és jelei jelentkeznek. Ennek megfelelően az AHF miatt kórházba kerülő betegeknél a légszomj a legfontosabb tünet.3.
Noha sok beteg reagál a kezdeti terápiára,1 jelentős százalékuk nem tapasztalja a légszomj korai enyhülését.1 Emellett a pulmonális kapilláris éknyomás (PCWP) és a légszomj súlyossága között különbség van, így a magas PCWP-vel rendelkező betegeknél a légszomj minimális, míg a viszonylag alacsonyabb PCWP-vel rendelkező betegeknél súlyos légszomj jelentkezhet.4 Ráadásul a rövid távú halálozási és visszafogadási arány akár 50% is lehet.5 Ezek a megfigyelések rávilágítanak a tüdőtorlódás patogenezisének hiányos megértésére az AHF-ben.
A TÖMEGTORLÁS PATHOPHYZIOLÓGIÁJA
A tüdőtorlódást folyadék felhalmozódásaként definiálják a tüdőben, ami károsodott gázcserét és artériás hipoxémiát eredményez. Szekvenciálisan alakul ki, először a tüdő hiláris régiójában, majd az intersticiális tér kitöltésével, végül – legsúlyosabb formájában – alveoláris elárasztással. A pulmonális pangás fő mögöttes mechanizmusa a pulmonális vénás hipertóniához (megnövekedett PCWP) vezető magas bal kamrai (LV) töltőnyomás. Az LV diasztolés nyomás (LVDP) emelkedése a folyadékvisszatartás vagy a folyadék újraelosztása által okozott folyadéktúlterhelés következménye.6 Másrészt a vérnyomás gyors emelkedése (utóterhelés), különösen diasztolés diszfunkcióban szenvedő betegeknél, súlyos tüdőtorlódást válthat ki.7 Gyakran az LVDP emelkedése (hemodinamikai pangás) napokkal vagy akár hetekkel megelőzi a klinikai pangást.8.
RÉGI ÉS ÚJ FOGALMAK A TÜDŐÖDÉMÁS PATHOGÉNÉZISÉBEN
A tüdőödéma az alveolusokba folyadékot szállító erők és a folyadék eltávolítására szolgáló mechanizmusok közötti egyensúlyhiány eredménye. A folyadék szűrődését a tüdőkapilláris falán keresztül a Starling-egyenlet írja le:9
ahol Jv a nettó transzkapilláris szűrési sebesség, Lp a gát hidraulikus vezetőképessége, S a gát felülete, Pc a tüdőkapilláris hidrosztatikus nyomása, Pi az intersticiális hidrosztatikus nyomás, ¦Ðc a kapilláris plazma kolloid onkotikus nyomása, ¦Ði az intersticiális folyadék onkotikus nyomása, és ¦Ò a gát átlagos ozmotikus reflexiós együtthatója. Az LpS-t a kapilláris szűrési együtthatóként (Kfc) határozták meg.
A Starling-egyenlet szerint a hidrosztatikus nyomások (Pc-Pi) és az onkotikus nyomások (¦Ðc-¦Ði) közötti egyensúly jelenti a folyadékszűrés hajtóerejét. E si mplistikus modell alapján a tüdőödémát hagyományosan kardiogén és nem kardiogén kategóriákba sorolják. A kardiogén vagy hidrosztatikus tüdőödéma a magas pulmonális kapilláris hidrosztatikus nyomás eredménye, amely megzavarja a Starling-egyensúlyt, miközben az alveoláris-kapilláris gát érintetlen marad. Ezzel szemben a nem kardiogén vagy magas permeabilitású ödémát az alveoláris-kapilláris gát sérülése jellemzi, fehérjében gazdag folyadék szivárgásával az interstitiumba és a légterekbe.10 A passzív folyadékmozgás e patofiziológiai modellje azonban, amely a vér-gáz gáton keresztüli onkotikus és hidrosztatikus gradiensektől függ, túlzott leegyszerűsítésnek tűnik. A kardiogén és nem kardiogén tüdőödémában szenvedő betegek ödémás folyadékfehérje és szérumfehérje arányán alapuló vizsgálatok kimutatták, hogy gyakran a magas hidrosztatikus pulmonális kapilláris nyomás és az alveoláris-kapilláris gát magas permeabilitásának kombinációja áll fenn, ami jelentős átfedést eredményez a két csoport között. Ha a megnövekedett hidrosztatikus tüdőkapilláris nyomás önmagában felelős lenne a tüdőödéma kialakulásáért, akkor az alveoláris bélésfolyadék fehérjekoncentrációja várhatóan csökkenne a plazma ultrafiltrát beáramlása miatt. Paradox módon azonban ez majdnem megduplázódik.11, 12 Ezért a hidrosztatikus és a nagy permeabilitású tüdőödéma a tüdőödéma spektrumának szélsőségeit képviselheti11, 12 AHF-ben két alapvető folyamat vezethet az alveoláris-kapilláris gát diszfunkciójához: a) a gát mechanikai sérülése a megnövekedett hidrosztatikus tüdőkapilláris nyomás miatt, és b) gyulladásos és oxidatív tüdőkárosodás (1. ábra).
1. ábra. A mechanikai sérülés, valamint a gyulladásos és oxidatív tüdőkárosodás részvételét bemutató ábra az alveoláris-kapilláris gát diszfunkciójában és a tüdőtorlódásban akut szívelégtelenségben szenvedő betegeknél. LVEDP, bal kamrai végdiasztolés nyomás; PCWP, pulmonális kapilláris éknyomás.
AZ ALVEOLAKAPILLÁRIS GÁTOR FÜZIOLÓGIAI JELLEMZŐI
A vér-gáz gát legvékonyabb részeiben a kapilláris endotélrétegből, az alveoláris hámrétegből és a két sejtréteg összeolvadt bazálmembránjából álló extracelluláris mátrixból áll.13. Az ALVEOLAKAPILLÁRIS GÁTOR fiziológiai tulajdonságai, 14 Az emberi tüdő vér-gáz gátjának 2 ellentétes szerepet kell betöltenie. Egyrészt rendkívül vékonynak kell lennie ahhoz, hogy passzív diffúzióval elősegítse az oxigén és a szén-dioxid hatékony cseréjét. Másrészt elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy leküzdje a magas kapilláris hidrosztatikus nyomás okozta feszültséget. Szerkezeti integritásának elvesztése alveoláris ödémához vagy vérzéshez vezethet. A vér-gáz gát szilárdsága az alapmembránokban található kollagén típusának tulajdonítható.15.
AKUT ÉS KRÓNIKUS VÉR-GÁZ GÁZ GÁRA DÍSZFUNKCIÓJA SZÍVMŰKÖDÉSBEN
A “stressz elégtelenség” kifejezést az alveoláris-kapilláris gát mechanikai sérülésének leírására vezették be, amely a pulmonális kapilláris hidrosztatikus nyomás hirtelen emelkedéséből ered.16 Számos kísérleti modellben kimutatták, hogy a nyomás okozta trauma a vér-gáz gát ultrastrukturális változásaihoz vezet, amelyek a tüdőkapilláris endotélréteg, valamint az alveoláris hámréteg felbomlásával járnak.16 Az eredmény a tüdőödéma alacsony permeabilitású formájából fokozatosan átmenetet képez a magas permeabilitású formába.17 Kísérleti bizonyítékok utalnak a vér-gáz gát akut mechanikai sérülés során megfigyelt ultrastrukturális változásainak reverzibilitására.18 Másrészt a tüdőkapilláris nyomás tartós emelkedése az alveoláris-kapilláris gát megvastagodásához vezet, ami elsősorban a IV. típusú kollagén túlzott lerakódásának köszönhető.15 Ez az átalakulási folyamat védelmet nyújthat a további nagynyomású károsodással szemben, és növelheti a tüdő ellenállását a tüdőödéma kialakulásával szemben krónikus HF-betegekben.11 Ugyanakkor jelentősen csökkenti az alveoláris diffúziós kapacitást, és rontja a gáztranszfert és a terhelhetőséget. A tüdőepithelium¨Cspecifikus fehérjék az alveoláris-kapilláris gáton keresztül a keringésbe szivároghatnak, és számos kóros állapot esetén a gátkárosodás markereiként szolgálhatnak.19 A surfactant protein-B (SP-B) a legkisebb a keringésben kimutatható surfactant-specifikus fehérjék közül. Az SP-B kulcsszerepet játszik a pulmonális surfactant képződésében és stabilizálásában, és kizárólag a II. típusú alveoláris hámsejtek szintetizálják, amelyekből az apikális felületükön keresztül szekretálódik az alveolusokba, így normális körülmények között az epithelialis bélésfolyadék:plazma >1500:1 gradiens marad fenn.20 A barrier sérülése esetén azonban megnövekedett mennyiség szivárog a véráramba. Így a keringő SP-B szintje akut módon megemelkedik a terhelés okozta LV diszfunkció hatására, valószínűleg a pulmonális kapillárisok hidrosztatikus nyomásának akut emelkedéséből eredő barrier diszfunkció miatt.21 Továbbá, akut kardiogén tüdőödéma után elhúzódó keringő SP-B emelkedésről számoltak be, ami folyamatos barrierkárosodásra utal ezekben a betegekben.22 Végül, a keringő plazma SP-B szintje összefügg az alveoláris gázdiffúzióval, az általános terhelési teljesítménnyel és a szellőzés hatékonyságával, ami összefüggést mutat az anatómiai és funkcionális alveoláris-kapilláris gát károsodása között HF-betegekben23..
A gyulladásos és oxidatív tüdősérülés szerepe az akut szívelégtelenségben
A tüdőkapilláris endothelium és az alveoláris epithelium súlyos gyulladásos sérülése, amely a barrier diszfunkciójához és nagy permeabilitású tüdőödéma kialakulásához vezet, központi szerepet játszik az akut tüdőkárosodás és annak legsúlyosabb megnyilvánulása, az akut légzési distressz szindróma (ARDS) patofiziológiájában. Egyre több bizonyíték utal azonban arra, hogy az AHF-ben kialakuló hidrosztatikus tüdőkárosodás összefügg a tüdőgyulladással.24 AHF-ben a tüdőödémás folyadékban megnövekedett a neutrofilek,25 a proinflammatorikus citokinek,26 és az oxidatív stressz biomarkerei koncentrációja. Továbbá, az akut kardiogén tüdőödémát követő elhúzódó vér-gáz gát diszfunkció összefügghet a tüdőparenchima gyulladásával22.
A tüdőgyulladás része lehet a pulmonális hidrosztatikus sérülést követő javító mechanizmusnak. Amint már említettük, a vér-gáz gát ¡΄stressz elégtelensége¡± a tüdőödéma alacsony permeabilitású formájából a magas permeabilitású formába való progresszív átmenethez vezethet. A tüdőödéma feloldódása során a kicsapódott fehérje makrofágok által vezérelt alveoláris tisztulása gyulladásos aktivitást indíthat el, beleértve a tumor nekrózis faktor ¦Á felszabadulását is.27, 28.
Másrészt az AHF kialakulásakor a tüdőgyulladás közvetlen válasz lehet a tüdő mikrokeringés mechanikai stresszére. A pulmonális endotél a mechanikai jelet számos intracelluláris jelátviteli útvonal indukálásával biológiai válasszá alakíthatja át, ami fokozott gyulladásos citokintermeléshez, makrofág-aktivációhoz, akut gyulladáshoz és barrier-diszfunkcióhoz vezethet.29 A pulmonális mikrocirkuláció mechanikai stressze által indukált különböző jelátviteli útvonalak közül egyre nagyobb figyelmet kap a reaktív oxigén speciesek szerepe. Az oxidatív stressz fontos szerepet játszik a vérgáz-gát károsodásában, akár a gát alapvető sejtkomponenseinek közvetlen oxidatív károsodása, akár a redox-érzékeny jelátviteli útvonalak aktiválása révén, amelyek apoptózishoz és gyulladáshoz vezetnek.29.
A gyulladásos és oxidatív tüdőkárosodás jelentős patofiziológiai szerepet játszhat a HF dekompenzációjában az alveoláris-kapilláris gát további károsítása és permeabilitásának növelése révén. Ennek következtében csökken a pulmonális kapilláris hidrosztatikus nyomásküszöb a pulmonális folyadék felhalmozódásához. Ez a paraméter magyarázatot adhat az AHF-betegek recidívákkal szembeni sérülékenységére.
A Tüdősérülés értékelése akut szívelégtelenségben
A hámhártya bélésnedvének vizsgálata hasznos információkat adhat az alveoláris-kapilláris gát károsodásáról HF-betegekben, különös tekintettel az olyan fontos patofiziológiai folyamatokra, mint a gyulladás és a redoxzavar. Eddig e folyadékhoz való hozzáférés a bronchoalveoláris mosáson alapult, amely invazív, hörgőtükrözést igénylő technika, és befolyásolhatja a légúti gyulladás szintjét. Ennek következtében korlátozott számú, mechanikus lélegeztetést igénylő kardiogén tüdőödémában szenvedő betegről állnak rendelkezésre korlátozott információk.26, 30 Az utóbbi időben egyre nagyobb érdeklődés mutatkozik az alsó légutak nem invazív módszerekkel történő mintavétele iránt, beleértve a köpetindukciót, a kilélegzett nitrogén-oxid mérését és a kilélegzett légzési kondenzátum (EBC) gyűjtését és elemzését.
AEBC az alveoláris epithelialis bélésfolyadék vizsgálatának potenciális eszközeként jelent meg. Elsősorban vízből áll, amely a légúti bélésfolyadékból származó aeroszolos cseppeket, valamint vízben oldódó illékony és nem illékony vegyületeket tartalmaz.31 Fő összetevője a kondenzált vízgőz, amely az EBC-ben összegyűjtött folyadék szinte teljes térfogatát (>99%) teszi ki.32 Az EBC gyűjtése egyszerű, teljesen noninvazív, biztonságos és reprodukálható. Ez egy hűtött kondenzációs készülékbe történő tidális kilégzéssel történik. Az EBC-ben biomarkerek széles skáláját vizsgálták, beleértve a pH-t, citokineket, izoprosztánokat, leukotriéneket, nitrogén-oxidokat, peptideket, adenozint, arachidonsav-metabolitokat, ammóniát, hidrogén-peroxidot és DNS-t33. Következésképpen az EBC-t egyre gyakrabban használják kutatási és klinikai eszközként a légúti gyulladás, az oxidatív stressz és a sav-bázis egyensúly vizsgálatában számos tüdőbetegségben, beleértve az asztmát, a krónikus obstruktív tüdőbetegséget, az ARDS-t, a cisztás fibrózist, a bronchiektázist és a tüdőrákot34. Azzal a céllal, hogy új betekintést nyújtsunk a tüdőkárosodás és a vérgázgát diszfunkciójának szerepébe az AHF-ben, kimutattuk, hogy a HF dekompenzáció epizódjai során az EBC a gyulladásos aktivitás és az oxidatív stressz EBC markereinek növekedését mutatja (nem publikált adatok).
Végeredményben az AHF-ben a tüdőtorlódás egy komplex patofiziológiai folyamat, amely túlmutat a folyadéktúlterhelésen és a hemodinamikán. Úgy tűnik, hogy a vér-gáz gát diszfunkciójához vezető gyulladásos és oxidatív tüdőkárosodás központi szerepet játszik a tüdőödéma patogenezisében, és új terápiás célpontot jelenthet. További kutatásokra van szükség annak tisztázására, hogy a gátkárosodás megelőzése a hidrosztatikus pulmonális kapillárisnyomás puszta szabályozása helyett javítja-e az AHF kezelését és prognózisát.
INTERJÚKONFLIKTUS
Nincs bejelentve.
Nincs bejelentve.