Mezi další příčiny patří restriktivní choroby plicní, respirační selhání centrálního původu, destrukce nebo obstrukce plicního řečiště a změny funkční. Ke vzniku plicní hypertenze vede také řada onemocnění, která postihují plicní cévní systém. Tato onemocnění jsou rozdělována do několika skupin. Patří k nim skupina plicní arteriální hypertenze, plicní hypertenze při postižení levého srdce, při chronické tromboembolické nemoci a plicní hypertenze z jiných příčin (například při sarkoidóze apod.).
V patofyziologii rozvoje pravostranného srdečního selhání se uplatňují hypoxie, hyperkapnie, při zvýšení tlaku v plicnici pak hypertrofie a později i dilatace pravé komory srdeční. Dalšími faktory podílejícími se na pravostranném selhání jsou aktivace sympatiku, která je následována aktivací systému renin-angiotenzin-aldosteron, současně dochází ke zvýšení hladiny atriálního natriuretického peptidu. U plicní arteriální hypertenze se na dysfunkci pravé komory může podílet rovněž ischémie myokardu.
Klíčová slova
pravostranné srdeční selhání • přetížení pravé komory • cor pulmonale • plicní hypertenze
Pravostranné srdeční selhání má dobře známé klinické projevy, jsou to především zvýšená náplň krčních žil, hepatomegalie, hepatojugulární reflux, otoky dolních končetin až anasarka. Dušnost bývá přítomna při základním onemocnění, kdy může být projevem selhání srdce levého nebo onemocnění samotného bronchopulmonálního systému a plicních cév. Je jistě zajímavé, že ani v nejznámějších zahraničních učebnicích kardiologie není ve většině případů samostatná kapitola věnovaná specificky pravostrannému srdečnímu selhání. To je obvykle jen stručně uváděno v kapitole cor pulmonale a jeho patofyziologie je zmíněna povrchně.
Také akutní pravostranné srdeční selhání bylo až donedávna opomíjeným stavem, dnes víme, že na koronárních jednotkách je častější, než bylo dříve udáváno. Příkladem může být infarkt pravé komory srdeční, závažný stav provázený hypotenzí a zhoršením perfúze periferie; postižena je tvorba tlaku v pravé komoře srdeční. Akutnímu pravostrannému srdečnímu selhání je věnována pozornost v samostatném článku. V tomto sdělení se pokusíme shrnout obecné poznatky o patofyziologii a klinických projevech pravostranného srdečního selhání v širším pohledu. Vycházíme z předpokladu, že k selhání pravé komory srdeční může obecně docházet – stejně jako u selhání levostranného – při tlakovém nebo objemovém přetížení pravé komory. Je však nutné vzít v úvahu specifika hemodynamiky pravého srdce již za fyziologického stavu.
Fyziologie pravé komory srdeční a malého oběhu
Pravá komora srdeční (PK) má několik primárních funkcí. Patří k nim udržení nízkého tlaku v pravé síni, což má význam pro normální optimální venózní návrat. Další je udržení optimálního průtoku plicním řečištěm, které je fyziologicky nastaveno jako nízkotlaké, s nízkou periferní rezistencí a s vysokou poddajností. V takovém řečišti je průtok síněmi, komorou, plicnicí a kapilárami jakoby kontinuální. Tzv. transpulmonální tlakový gradient – rozdíl tlaku v plicnici a zaklínění plicní kapiláry – je fyziologicky cca 5 mmHg. Pravá komora má komplexní geometrii, srpkovitý tvar a tenkou stěnu. Za normálních okolností je možné její minutový výdej (MV) srdeční ovlivnit několika mechanismy. První je tzv. chronotropní rezerva – při zachovaném tepovém výdeji (TV) dojde ke zvýšení MV při zvýšení tepové frekvence.
Druhou možností zvýšení MV při zachované srdeční frekvenci je zvýšení TV, ke kterému dochází při zvýšení preloadu (rezerva preloadu), tedy při zvýšení konečného diastolického objemu komory. Třetí možností zvýšení MV je zvýšením kontrakce PK (tzv. rezerva inotropní), kdy dochází ke snížení konečného systolického objemu PK. Mechanismus inotropní rezervy se uplatňuje fyziologicky u zdravých osob při cvičení, u části nemocných s plicní hypertenzí pak při účinné vazodilatační léčbě.(1)
Další charakteristickou vlastností PK při jejích tenkých stěnách je velká poddajnost – při cvičení může fyziologicky významně zvětšit konečný diastolický objem – pravá komora je „preload dependentní“.(2) Na druhé straně však, na rozdíl od levé komory srdeční (LK), není PK schopna dobře zvládat rychlé přetížení tlakové (zvýšení plicní vaskulární rezistence – PVR) – znamená to, že je také „afterload dependentní“. Uvedené vlastnosti PK srdeční pak mají zásadní význam za patologických stavů – při zátěži plicní hypertenzí (PH) přispívá k uchování její funkce několik mechanismů: jednak rezerva preloadu (Frankův-Starlingův mechanismus), při postupném zvyšování PVR (afterloadu) pak hypertrofie PK (zvýšení síly stěny normalizuje napětí ve stěně = Laplaceův zákon), k hypertrofii pak přistupuje ještě dilatace PK.
Stavy vedoucí k přetížení pravé komory
Obecně platí, že hlavní příčinou přetížení PK je hypertenze v plicním řečišti. Plicní hypertenze je syndrom, pro který je charakteristické zvýšení středního tlaku v plicnici nad 25 mmHg v klidu nebo nad 30 mmHg při zátěži. Nejčastější příčinou této hypertenze a dysfunkce PK jsou tzv. hypoxická onemocnění plic, z nich pak na prvním místě chronická obstrukční choroba bronchopulmonální (CHOPN).(3) Další onemocnění, která vedou k chronické hypoxii a jsou příčinou PH s následujícím rozvojem hypertrofie PK – cor pulmonale, jsou uvedena v Tab. 1.
Definice cor pulmonale – dilatace a hypertrofie pravé komory srdeční u plicní hypertenze, způsobené onemocněním plicního parenchymu nebo plicních cév, ne však přenesené ze srdce levého.
Ke vzniku plicní hypertenze ovšem vede mnoho dalších onemocnění, která jsou v současné době rozdělena do několika skupin podle tzv. Benátské klasifikace PH. Klasifikace rozeznává pět kategorií plicní hypertenze (Tab. 2). Klinické jednotky v každé kategorii mají do jisté míry podobnou patogenezi, histologický obraz, kliniku a léčbu. Klasifikace však pomíjí hledisko funkční a genetické. Jde tedy o nomenklaturu především klinickou, která dovoluje jednoznačnou komunikaci v oblasti plicní hypertenze, standardizaci diagnostiky a léčby, koncipování klinických studií a studium patofyziologických mechanismů v jasně definovaných populacích pacientů. Je samozřejmé, že v této klasifikaci nacházíme jako jednu skupinu onemocnění plicní, podrobně uvedená v Tab. 1.
Patofyziologické změny u plicních onemocnění
Tlak v plicnici u nemocných s CHOPN může být normální nebo jen mírně zvýšený, střední tlak obvykle dosahuje hodnoty 25–30 mmHg. Tlak je ve většině případů nižší než u nemocných s PH při tromboembolické nemoci, nejvyšší hodnoty nacházíme u nemocných s idiopatickou formou PH, střední tlak v plicnici zde bývá obvykle nad 50 mmHg.
Chronické patologické změny plicní cirkulace u CHOPN jsou četné, zahrnují destrukci kapilár, muskularizaci plicních arteriol, proliferaci hladkého svalstva v intimě muskulárních artérií a větších arteriol. Ke vzniku PH u CHOPN vede více faktorů, na prvním místě je vazokonstrikce, její hlavní příčinou jsou hypoxie, hyperkapnie a acidóza, které jsou velmi silnými vazokonstrikčními podněty. Na změnách vaskulárního tonu se významně podílí také dysfunkce endotelu, především snížení obsahu oxidu dusnatého (NO).
V současné době je potvrzeno, že vazokonstrikční reakci na hypoxii významně ovlivňuje inhibice syntézy NO ve stěně plicních arteriol. Kromě vazokonstrikce ovlivňuje nedostatek NO buněčnou proliferaci a remodelaci stěny tepen malého oběhu. K rozvoji PH dále přispívá mechanický efekt zvětšeného objemu plic, ztráta plicního parenchymu včetně cévních struktur, zvýšený srdeční výdej a zvýšená viskozita krve z polycytémie při dlouhodobé hypoxii. U nemocných s CHOPN jsou někdy nalézány tromby v drobnějších větvích plicnice, vznikají zřejmě při chronickém zánětu periferních oblastí dýchacích cest.
Nemocní s kratším trváním CHOPN mají před rozvojem významné hyperkapnie a hypoxie normální nebo lehce snížený srdeční výdej, v klidu je proto normální nebo lehce zvýšená plicní cévní rezistence. Při cvičení u nich dochází k jasnému vzestupu tlaku v plicnici, protože se zvyšuje srdeční výdej. Nemocní s CHOPN však cvičení končí při menším vzestupu srdečního výdeje a spotřeby kyslíku ve srovnání se zdravými osobami, při zachování normální křivky vztahu těchto dvou parametrů. Z toho vyplývá, že k ukončení cvičení nedochází z příčiny postižení srdce, ale z patologických změn plicních, ovlivňujících především ventilaci.
Při delším trvání CHOPN se zhoršuje výměna plynů, hyperkapnie a hypoxie jsou významnější, tlak v plicnici je zvýšený v klidu a při zátěži se dále zvyšuje.(4) Střední tlak v plicnici v klidu však obvykle dosahuje hodnot kolem 35 mmHg. Progrese PH u nemocných s CHOPN je obvykle pomalá, v jedné studii, kde bylo sledováno 93 nemocných s CHOPN 5–12 let, byla změna středního tlaku v plicnici za 1 rok pouze +0,5 mmHg, v jiné studii byly hodnoty ročního vzestupu u neléčených nemocných +3 mmHg, u léčených se pak tlak nezvyšoval. Tlak v plicnici příznivě ovlivňuje dlouhodobá oxygenoterapie. Přestože PH nedosahuje vyšších hodnot, je její vznik u nemocných s CHOPN nepříznivým prognostickým ukazatelem. U 44 nemocných s CHOPN se středním tlakem v plicnici pod 25 mmHg přežívalo 5 let 66 % nemocných, u 40 nemocných s tlakem nad 25 mmHg přežívalo 5 let pouze 36 %.(5)
Funkce pravé komory u plicních onemocnění
Zdravá PK, která je za normálních okolností více objemovou než tlakovou pumpou, špatně zvládá akutní tlakové přetížení. Při středním tlaku v plicnici na 40–50 mmHg, tedy 2krát nad normální hodnoty, dochází k dilataci, poklesu systémového krevního tlaku a srdečního výdeje. Naopak při pomalém vzestupu tlaku v plicnici, což je obvyklé u nemocných s CHOPN, se komora adaptuje hypertrofií, zesílením stěny se začne podobat komoře levé a funguje pak více jako tlaková pumpa.
Dochází tak ke zvýšení indexu tepové práce PK při nezvýšeném konečném diastolickém tlaku v PK v klidu; u většiny nemocných s CHOPN se diastolický tlak v PK zvyšuje při zátěži. Pokud zvýšená zátěž PH trvá déle, dochází k dilataci PK, zvětšuje se diastolický i systolický objem, klesá ejekční frakce PK. Zvýšení konečného diastolického objemu (představuje preload) je reakcí na dlouhodobé zvýšení tlaku v plicnici (afterloadu).(6)
Neurohumorální změny u CHOPN
U nemocných s cor pulmonale při chronické respirační insuficienci, hypoxémii a hyperkapnii dochází také k aktivaci sympatiku s poklesem průtoku krve ledvinami, aktivuje se systém renin-angiotenzin-aldosteron, což je následováno zvýšenou tubulární reabsorpcí vody, natria a bikarbonátů. Současně dochází ke zvýšení hladiny atriálního natriuretického peptidu, jenž má řadu protektivních vlivů, které mohou ovlivňovat vznik otoků.(7)
Patofyziologie hemodynamických změn u idiopatické plicní hypertenze
U nemocných s idiopatickou plicní hypertenzí (IPH) jsou hodnoty středního tlaku vyšší než u všech sekundárních forem PH, střední tlak v plicnici vyšší než 50 mmHg je obvyklým nálezem. Postupně dochází ke zvětšování konečného diastolického objemu PK (RVEDV), tepový objem PK je větší než levé komory (LK), přestože se postupně snižuje ejekční frakce PK. Při zátěži dochází ke zvýšení tlaku v plicnici, při latentním pravostranném srdečním selhání se snižuje ejekční frakce (EF).(8) Ejekční frakce LK zůstává normální, dochází však ke snížení konečného diastolického objemu LK (LVEDV), také konečný systolický objem LK (LVESV) je velmi malý, protože LK se v systole kontrahuje v maximální možné míře.
Znamená to, že za současného udržení objemů v pravé komoře (RVEDV, RVESV) se objemy levé komory (LVEDV, LVESV) zmenšují, což podporuje koncept, že malé objemy levého srdce vznikají u nemocných s IPH nedostatečným plněním LK a ne externí kompresí. Rozvoj dysfunkce PK u nemocných s chronickou IPH je výsledkem významného chronického tlakového přetížení, po vzniku trikuspidální insuficience také přetížením objemovým. Současně se na dysfunkci PK podílí ischémie myokardu, a to zřejmě častěji, než bylo dosud udáváno. Chronické tlakové přetížení vede k hypertrofii, snížení kontraktility, snižuje se koronární perfúze do myokardu hypertrofické PK – vzniká chronická ischémie. K jejímu zhoršení dále přispívá snížení perfúzního tlaku pravou věnčitou tepnou.
Tento mechanismus potvrdili elegantní studií Vlahakes a spol.(9), kteří v experimentu vyvolali akutní pravostranné srdeční selhání zvýšením tlaku v PK. Tomuto selhání pak předešli zvýšením tlaku ve vzestupné aortě, což vedlo ke zvýšení perfúzního tlaku věnčitými tepnami. Dalším mechanismem, který může přispívat ke vzniku akutní ischémie a anginy pectoris u nemocných s IPH, je zevní komprese levé věnčité tepny plicnicí, což jsme prokázali také u dvou našich nemocných. V našem souboru nemocných s PH jsme těsnou stenózu kmene levé věnčité tepny nalezli u dvou nemocných, u nichž byla v popředí klinické symptomatologie angina pectoris.
Hypertrofie pravé komory je u nemocných s IPH variabilní, síla stěny je uváděna mezi 0,6–1,5 cm. Podle poznatků z poslední doby dochází v období hypertrofie a následující dilatace pravé komory ke změně exprese genů: snižuje se exprese genů pro alfa – řetězce myozinu a zvyšuje se exprese genů pro fetální typ beta – řetězce myozinu. Z klinických pozorování je známé, že u nemocných s dilatační kardiomyopatií nebo s plicní arteriální hypertenzí dochází k rozvoji pravostranného srdečního selhání dříve, než by odpovídalo hodnotám plnících tlaků PK a srdečního výdeje.(10) Z toho je usuzováno na možnost odlišnosti v genotypu těchto nemocných – u některých nemocných dochází k rychlejšímu rozvoji hypertrofie PK.
Závěr
V patobiologii rozvoje pravostranného srdečního selhání je tedy v současné době zvažováno více vlivů. Jsou to vlivy ovlivňující přímo hemodynamiku, ke kterým patří zvýšení zátěže myokardu (preload, afterload), ty jsou sledované dysfunkcí myokardu s neurohormonální aktivací. Funkci pravé komory ovlivňuje také interakce s plícemi, autoimunitní reakce, zánětlivé změny a hypoxie. Dále jsou to změny exprese genů, ovlivňující skladbu proteinů myokardu, jeho hypertrofii a remodelaci, na které se zřejmě podílí také apoptóza myocytů. Výzkum v oblasti pravostranného srdečního selhání přináší stále nové informace, především v poznání mechanismů hypertrofie a dilatace myokardu, parametrů geometrie pravé komory, perfúze myokardu a jeho metabolických aktivit. Nové poznatky z patofyziologie pravostranného srdečního selhání mohou následně přinést pokrok také do oblasti léčby tohoto závažného klinického stavu.
Prof. MUDr. Michael Aschermann, DrSc.e-mail: mascher@vfn.czMUDr. Pavel JansaMUDr. David Ambrožprof. MUDr. Aleš Linhart, DrSc.Univerzita Karlova v Praze, 1. LF UK a VFN, II. interní klinika kardiologie a angiologie
*
Literatura
1. VONK-NOORDEGRAAF, SA., van WOLFEREN, JT., BOONSTRA, MA., et al. Noninvasive assessment and monitoring of the pulmonary circulation. Eur Respir J, 2005, 25, p. 758–766.
2. SANTAMORE, WP., GRAY, L. Jr. Significant Left Ventricular Contributions to Right Ventricular Systolic Function. Chest, 1995, 107, p. 1134–1145.
3. PEINADO, VI., SANTOS, S., RAMIREZ, J., et al. Response to hypoxia of pulmonary arteries in chronic obstructive pulmonary disease: an in vitro study. Eur Respir J, 2002, 20, p. 332–338.
4. JEZEK, V., SCHRIJEN, F., SADOUL, P. Right ventricular function and pulmonary haemodynamics during exercise in patients with chronic obstructive bronchopulmonary disease. Cardiology, 1973, 58, p. 20–31.
5. MacNEE, W. State of the art: Pathophysiology of cor pulmonale in chronic obstructive pulmonary disease. Part Two. Am J Respir Crit Care Med, 1994, 150, p. 1158–1168.
6. NAEIJE, R. Pulmonary hypertension and right heart failure in chronic obstructive pulmonary disease. Proc Am Thorac Soc, 2005, 2, p. 20–22.
7. NOOTENS, M., KAUFMANN, E., RECTOR, T., et al. Neurohormonal activation in patients with right ventricular failure from pulmonary hypertension: relation to hemodynamic variables and endothelin levels. J Am Coll Cardiol, 1995, 26, No. 7, p. 15811585.
8. BRISTOW, MR., ZISMAN, LS., LANCES, BD., et al. The pressure-overloaded right ventricle in pulmonary hypertension. Chest, 1998, 114(Suppl.), p. 101S-106S.
9. VLAHAKES, GJ., TURLEY, K., HOFFMAN, JI. The pathophysiology of failure in acute right ventricular hypertension: hemodynamic and biochemical correlations. Circulation, 1981, 63, p. 87–95.
10. LOWES, BD., MINOBE, W., ABRAHAM, WT., et al. Changes in gene expression in the intact human heart: downregulation of alpha-myosin haevy chain in hypertrophied, failing right ventricular myocardium. J Clin Invest, 1997, 100, p. 2315–2324.
Seznam zkratekEF – ejekční frakceCHOPN – chronická obstrukční choroba bronchopulmonálníIPH – idiopatická plicní hypertenzeLVEDV – konečný diastolický objem LKLVESV – konečný systolický objem LKMV – minutový výdej srdečníNO – oxid dusnatýPH – plicní hypertenzePK – pravá komora srdečníPVR – plicní vaskulární rezistenceRVEDV – konečný diastolický objem PKRVESV – konečný systolický objem PKTV – tepový výdej
Podpořeno VZ MSM 0021620817.
**