Congestia pulmonară în insuficiența cardiacă acută: From Hemodynamics to Lung Injury and Barrier Dysfunction | Revista Española de Cardiología
Insuficiența cardiacă acută (ICA) a fost definită ca fiind semnele și simptomele de insuficiență cardiacă (IC) nou-apărute sau care se agravează și care necesită tratament urgent.1 ICA este o cauză principală de morbiditate și mortalitate.2 În ciuda variației considerabile a profilurilor clinice și a eterogenității substanțiale a cauzelor subiacente, marea majoritate a pacienților cu ICA prezintă simptome și semne de congestie pulmonară și sistemică, mai degrabă decât un debit cardiac scăzut. În consecință, dispneea este simptomul cardinal de prezentare în rândul pacienților spitalizați pentru AHF.3.
Chiar dacă mulți pacienți răspund la terapia inițială,1 un procent semnificativ nu experimentează o ameliorare timpurie a dispneei.1 În plus, există o disociere între presiunea capilară pulmonară (PCWP) și severitatea dispneei, astfel încât pacienții cu o PCWP ridicată pot fi minim dispeici, în timp ce pacienții cu o PCWP relativ mai scăzută pot prezenta dispnee severă.4 Mai mult, mortalitatea pe termen scurt și rata de readmisie este de până la 50%.5 Aceste observații evidențiază înțelegerea incompletă a patogenezei congestiei pulmonare în AHF.
PATOFIZIOLOGIA CONGESTIEI PULMONARE
Congestia pulmonară este definită ca o acumulare de lichid în plămâni, care are ca rezultat afectarea schimbului de gaze și hipoxemia arterială. Ea apare secvențial, dezvoltându-se mai întâi în regiunea hilară a plămânilor, urmată de umplerea spațiului interstițial și, în final, în forma sa cea mai severă, de inundarea alveolară. Presiunea de umplere ridicată a ventriculului stâng (LV) care duce la hipertensiune venoasă pulmonară (PCWP crescută) este principalul mecanism de bază al congestiei pulmonare. Ridicarea presiunii diastolice a LV (LVDP) rezultă din suprasolicitarea fluidelor cauzată fie de retenția de lichide, fie de redistribuirea fluidelor.6 Pe de altă parte, o creștere rapidă a tensiunii arteriale (post-sarcină), în special la pacienții cu disfuncție diastolică, poate precipita congestia pulmonară severă.7 Adesea, ridicarea LVDP (congestia hemodinamică) precede congestia clinică cu câteva zile sau chiar săptămâni.8.
CONCEPTE VECHI ȘI NOI ÎN PATOGENEZA EDEMAULUI PULMONAR
Edemul pulmonar este rezultatul unui dezechilibru între forțele care conduc lichidul în alveole și mecanismele de eliminare a acestuia. Filtrarea fluidului prin peretele capilar pulmonar este descrisă de ecuația Starling:9
unde Jv este rata netă de filtrare transcapilară, Lp este conductivitatea hidraulică a barierei, S este aria suprafeței barierei, Pc este presiunea hidrostatică capilară pulmonară, Pi este presiunea hidrostatică interstițială, ¦Ðc este presiunea oncotică a plasmei coloidale capilare, ¦Ði este presiunea oncotică a fluidului interstițial și ¦Ò este coeficientul mediu de reflexie osmotică al barierei. LpS a fost definit ca fiind coeficientul de filtrare capilară (Kfc).
Conform ecuației Starling, echilibrul dintre presiunile hidrostatice (Pc-Pi) și presiunile oncotice (¦Ðc-¦Ði) constituie forța motrice pentru filtrarea fluidelor. Pe baza acestui model si mplistic, edemul pulmonar a fost clasificat în mod tradițional în categorii cardiogene și noncardiogene. Edemul pulmonar cardiogen sau hidrostatic rezultă din presiuni hidrostatice capilare pulmonare ridicate care perturbă echilibrul lui Starling, în timp ce bariera alveolo-capilară rămâne intactă. Dimpotrivă, edemul noncardiogen sau cu permeabilitate ridicată se caracterizează prin lezarea barierei alveolo-capilare cu scurgere de lichid bogat în proteine în interstițiu și în spațiile aeriene.10 Cu toate acestea, acest model fiziopatologic al mișcării pasive a fluidelor, care depinde de gradienții oncotici și hidrostatici de-a lungul barierei hemato-gazoase, pare a fi o simplificare excesivă. Studiile bazate pe raportul dintre proteinele lichidului edematos și proteinele serice la pacienții cu edem pulmonar cardiogen și noncardiogen au arătat că, frecvent, există o combinație între presiunea hidrostatică mare a capilarelor pulmonare și permeabilitatea mare a barierei alveolo-capilare, ceea ce duce la o suprapunere semnificativă între cele două grupuri. Dacă presiunea hidrostatică capilară pulmonară crescută per se ar fi responsabilă de formarea edemului pulmonar, ar fi de așteptat ca concentrația de proteine din lichidul de căptușeală alveolară să scadă din cauza afluxului de ultrafiltrat plasmatic. În mod paradoxal, aceasta aproape că se dublează.11, 12 Prin urmare, edemul pulmonar hidrostatic și cel cu permeabilitate ridicată pot reprezenta extremele din spectrul edemului pulmonar.11, 12 Două procese fundamentale pot duce la disfuncția barierei alveolo-capilare în AHF: a) lezarea mecanică a barierei din cauza presiunilor hidrostatice capilare pulmonare crescute și b) leziunea pulmonară inflamatorie și oxidativă (Figura 1).
Figură 1. Diagramă care arată implicarea leziunilor mecanice, precum și a leziunilor pulmonare inflamatorii și oxidative în disfuncția barierei alveolo-capilare și congestia pulmonară la pacienții cu insuficiență cardiacă acută. LVEDP, presiunea diastolică finală a ventriculului stâng; PCWP, presiunea capilară capilară pulmonară.
PROPRIETĂȚI FIZIOLOGICE ALE BARIEREI CAPILARE ALVEOLARE
În părțile sale cele mai subțiri, bariera hemato-gazică este formată din stratul endotelial capilar, stratul epitelial alveolar și matricea extracelulară, care este alcătuită din membranele bazale fuzionate ale celor două straturi celulare13, 14 Bariera hemato-gazoasă a plămânului uman trebuie să joace 2 roluri contradictorii. Pe de o parte, aceasta trebuie să fie extrem de subțire pentru a promova un schimb eficient de oxigen și dioxid de carbon prin difuzie pasivă. Pe de altă parte, trebuie să fie suficient de rezistentă pentru a depăși stresul impus de presiunea hidrostatică capilară ridicată. Pierderea integrității sale structurale poate duce la edem alveolar sau hemoragie. Rezistența barierei hemato-gazice poate fi atribuită tipului de colagen din membranele bazale.15.
DISFUNCȚIA ACUTĂ ȘI CRONICĂ A BAREREI SANGUINE-GAZICE ÎN INFERNITATEA CARDIACĂ
Termenul „insuficiență de stres” a fost introdus pentru a descrie leziunea mecanică a barierei alveolo-capilare care rezultă dintr-o creștere bruscă a presiunii hidrostatice capilare pulmonare.16 Mai multe modele experimentale au arătat că traumatismul indus de presiune duce la modificări ultrastructurale ale barierei hemato-gazice care implică întreruperea stratului endotelial al capilarelor pulmonare, precum și a stratului epitelial alveolar.16 Rezultatul este o tranziție progresivă de la o formă de permeabilitate scăzută la o formă de permeabilitate ridicată a edemului pulmonar.17 Există dovezi experimentale care sugerează reversibilitatea modificărilor ultrastructurale ale barierei hemato-gazoase observate în timpul leziunilor mecanice acute.18 Pe de altă parte, creșterea susținută a presiunii capilare pulmonare duce la îngroșarea barierei alveolo-capilare datorită în principal depunerii excesive de colagen de tip IV.15 Acest proces de remodelare poate fi protector față de alte leziuni cauzate de presiunea ridicată și poate crește rezistența plămânului la dezvoltarea edemului pulmonar la pacienții cu IC cronică.11 Cu toate acestea, determină o scădere semnificativă a capacității de difuzie alveolară și afectează transferul de gaze și capacitatea de efort. Proteinele specifice epiteliului pulmonar¨C se pot scurge prin bariera alveolo-capilară în circulație și pot servi ca markeri ai deteriorării barierei în mai multe condiții patologice.19 Proteina surfactant-B (SP-B) este cea mai mică dintre proteinele specifice surfactantului detectabile în circulație. SP-B joacă un rol esențial în formarea și stabilizarea surfactantului pulmonar și este sintetizată exclusiv de celulele epiteliale alveolare de tip II, de la care este secretată prin suprafața lor apicală în alveole, astfel încât, în condiții normale, se menține un gradient fluid de căptușeală epitelială: plasmă de >1500:1.20 Cu toate acestea, în cazul deteriorării barierei, cantități crescute se scurg în fluxul sanguin. Astfel, nivelurile de SP-B circulant cresc acut ca răspuns la disfuncția LV indusă de exercițiile fizice, probabil din cauza disfuncției de barieră care rezultă dintr-o creștere acută a presiunilor hidrostatice capilare pulmonare.21 Mai mult, a fost raportată o creștere prelungită a SP-B circulant după edemul pulmonar cardiogen acut, sugerând o deteriorare continuă a barierei la acești pacienți.22 În cele din urmă, nivelurile plasmatice circulante de SP-B sunt legate de difuzia gazului alveolar, de performanța generală la efort și de eficiența ventilației, ceea ce demonstrează o legătură între afectarea anatomică și funcțională a barierei alveolo-capilare la pacienții cu IC.23.
Rolul leziunilor pulmonare inflamatorii și oxidative în contextul insuficienței cardiace acute
Insultarea inflamatorie severă a endoteliului capilar pulmonar și a epiteliului alveolar, care duce la disfuncția barierei și la formarea edemului pulmonar cu permeabilitate ridicată, joacă un rol esențial în fiziopatologia leziunilor pulmonare acute și în cea mai gravă manifestare a acesteia, sindromul de detresă respiratorie acută (ARDS). Cu toate acestea, există din ce în ce mai multe dovezi care sugerează că leziunea hidrostatică a plămânilor în cadrul AHF este legată de inflamația pulmonară.24 Lichidul edemului pulmonar în AHF are concentrații crescute de neutrofile,25 citokine proinflamatorii,26 și biomarkeri ai stresului oxidativ. Mai mult, disfuncția prelungită a barierei hemato-gazice după edemul pulmonar cardiogenic acut poate fi legată de inflamația parenchimală pulmonară22.
Inflamația pulmonară poate face parte din mecanismul de reparare după leziunea hidrostatică pulmonară. După cum s-a menționat deja, „eșecul de stres” al barierei hemato-gazice poate duce la o tranziție progresivă de la o formă de permeabilitate scăzută la o formă de permeabilitate ridicată a edemului pulmonar. Eliminarea alveolară determinată de macrofage a proteinelor precipitate în timpul rezolvării edemului pulmonar poate incita activitatea inflamatorie, inclusiv eliberarea factorului de necroză tumorală ¦Á.27, 28.
Pe de altă parte, inflamația pulmonară în cadrul ICA poate fi un răspuns direct la stresul mecanic al microcirculației pulmonare. Endoteliul pulmonar poate transpune semnalul mecanic într-un răspuns biologic prin inducerea mai multor căi de semnalizare intracelulară, ceea ce poate duce la creșterea producției de citokine inflamatorii, activarea macrofagelor, inflamație acută și disfuncție de barieră.29 Printre diferitele căi de semnalizare induse de stresul mecanic al microcirculației pulmonare, un rol al speciilor reactive de oxigen primește o atenție din ce în ce mai mare. Stresul oxidativ joacă un rol important în compromiterea barierei hemato-gazoase, fie prin deteriorarea oxidativă directă a componentelor celulare de bază ale barierei, fie prin activarea căilor de semnalizare sensibile la redox care duc la apoptoză și inflamație.29.
Legătura inflamatorie și oxidativă a plămânilor poate juca un rol fiziopatologic semnificativ în decompensarea IC prin deteriorarea suplimentară a barierei alveolo-capilare și creșterea permeabilității acesteia. Ca o consecință, pragul presiunii hidrostatice capilare pulmonare pentru acumularea de lichid pulmonar scade. Acest parametru ar putea explica vulnerabilitatea pacienților cu ICA la recidive.
EVALUAREA LEZIUNII PULMONARE ÎN INFERNITATEA CARDIACĂ ACUTĂ
Investigarea fluidului de căptușeală epitelială poate oferi informații utile despre deteriorarea barierei alveolo-capilare la pacienții cu IC, în special în ceea ce privește procesele fiziopatologice importante, cum ar fi inflamația și perturbarea redox. Până în prezent, accesul la acest fluid s-a bazat pe lavajul bronhoalveolar, care este o tehnică invazivă ce necesită bronhoscopie și poate influența nivelurile de inflamație a căilor respiratorii. În consecință, există informații limitate de la un număr mic de pacienți cu edem pulmonar cardiogen care necesită ventilație mecanică.26, 30 Recent, a crescut interesul pentru prelevarea de probe din tractul respirator inferior prin mijloace neinvazive, inclusiv prin inducerea sputei, măsurarea oxidului nitric expirat și colectarea și analiza condensatului expirat de respirație (EBC).
EBC a apărut ca un instrument potențial în studiul fluidului de mucoasă epitelială alveolară. Acesta este format în principal din apă cu picături captate de aerosoli din fluidul de căptușeală a căilor respiratorii, precum și din compuși volatili și nevolatili solubili în apă.31 Componenta sa principală este vaporii de apă condensată, care reprezintă aproape tot volumul (>99%) de fluid colectat în EBC.32 Colectarea EBC este simplă, complet neinvazivă, sigură și reproductibilă. Se realizează prin exhalarea tidală într-un aparat de condensare răcit. O gamă largă de biomarkeri au fost investigați în EBC, inclusiv pH, citokine, izoprostani, leucotriene, oxizi de azot, peptide, adenozină, metaboliți ai acidului arahidonic, amoniac, peroxid de hidrogen și ADN.33 Prin urmare, EBC a fost utilizat din ce în ce mai mult ca instrument de cercetare și instrument clinic în studiul inflamației căilor respiratorii, al stresului oxidativ și al echilibrului acido-bazic în multe boli pulmonare, inclusiv astm, boală pulmonară obstructivă cronică, SDRA, fibroză chistică, bronșiectazie și cancer pulmonar.34 Cu scopul de a oferi noi perspective asupra rolului leziunilor pulmonare și a disfuncției barierei hemato-gazice în AFH, am demonstrat că în timpul episoadelor de decompensare a HF, EBC prezintă o creștere a markerilor EBC ai activității inflamatorii și ai stresului oxidativ (date nepublicate).
În concluzie, congestia pulmonară în AFH este un proces fiziopatologic complex, dincolo de supraîncărcarea cu fluide și hemodinamică. Leziunea pulmonară inflamatorie și oxidativă care duce la disfuncția barierei hemato-gazoase pare să joace un rol esențial în patogeneza edemului pulmonar și poate fi o nouă țintă terapeutică. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a clarifica dacă prevenirea leziunilor de barieră, în loc de simplul control al presiunilor hidrostatice capilare pulmonare, va îmbunătăți tratamentul și prognosticul ICA.
CONFLICTE DE INTERESE
Nici unul declarat.