Pathophysiologie der Herzinsuffizienz - Pathophysiology of heart failure

Pathophysiologie der Herzinsuffizienz
Ein Vergleich eines gesunden Herzens mit kontrahiertem Muskel (links) und eines geschwächten Herzens mit überdehntem Muskel (rechts).
Biologisches System	Herz-Kreislauf-System
Gesundheit	Schädlich

Die Haupt Pathophysiologie von Herzversagen ist eine Verringerung der Effizienz des Herzmuskels, durch Beschädigung oder Überlastung. Als solches kann es durch eine Vielzahl von Zuständen verursacht werden, einschließlich Myokardinfarkt (bei dem der Herzmuskel keinen Sauerstoff mehr hat und stirbt), Bluthochdruck (der die zum Pumpen von Blut erforderliche Kontraktionskraft erhöht) und Amyloidose (bei der eine Fehlfaltung auftritt) Proteine ​​lagern sich im Herzmuskel ab und versteifen ihn. Mit der Zeit führt diese Zunahme der Arbeitsbelastung zu Veränderungen am Herzen selbst:

Das Herz einer Person mit Herzinsuffizienz kann aufgrund einer Überlastung des Ventrikels eine verringerte Kontraktionskraft aufweisen . Bei einem gesunden Herzen führt eine erhöhte Füllung des Ventrikels zu einer erhöhten Kontraktionskraft (nach dem Frank-Starling-Gesetz des Herzens ) und damit zu einem Anstieg des Herzzeitvolumens . Bei Herzinsuffizienz versagt dieser Mechanismus, da der Ventrikel bis zu einem Punkt mit Blut beladen ist, an dem die Herzmuskelkontraktion weniger effizient wird. Dies ist auf die verminderte Fähigkeit zurückzuführen, Aktin- und Myosinfilamente im überdehnten Herzmuskel zu vernetzen .

Ein verringertes Schlagvolumen kann infolge eines Versagens der Systole , Diastole oder beider auftreten. Ein erhöhtes systolisches Endvolumen wird normalerweise durch eine verringerte Kontraktilität verursacht. Ein verringertes enddiastolisches Volumen resultiert aus einer beeinträchtigten ventrikulären Füllung; Dies tritt auf, wenn die Nachgiebigkeit des Ventrikels abnimmt (dh wenn sich die Wände versteifen). Da das Herz härter arbeitet, um den normalen Stoffwechselbedarf zu decken, kann sich das Herzzeitvolumen in Zeiten erhöhten Sauerstoffbedarfs (z. B. Bewegung) verringern. Dies trägt zu der Übungsunverträglichkeit bei, die häufig bei Herzinsuffizienz auftritt. Dies führt zum Verlust der Herzreserve oder zur Fähigkeit des Herzens, bei anstrengender körperlicher Aktivität härter zu arbeiten. Da das Herz härter arbeiten muss, um die normalen Stoffwechselanforderungen zu erfüllen, ist es nicht in der Lage, die Stoffwechselanforderungen des Körpers während des Trainings zu erfüllen.

Ein häufiger Befund bei Patienten mit Herzinsuffizienz ist eine erhöhte Herzfrequenz, die durch eine erhöhte sympathische Aktivität stimuliert wird , um ein angemessenes Herzzeitvolumen aufrechtzuerhalten. Dies hilft zunächst dabei, Herzinsuffizienz zu kompensieren, indem Blutdruck und Perfusion aufrechterhalten werden, belastet jedoch das Myokard weiter und erhöht den Bedarf an Koronarperfusion, was zu einer Verschlechterung der ischämischen Herzkrankheit führen kann. Sympathische Aktivität kann auch potenziell tödliche Herzrhythmusstörungen verursachen . Eine Zunahme der physischen Größe der Muskelschicht des Herzens kann auftreten. Dies wird dadurch verursacht, dass die terminal differenzierten Herzmuskelfasern an Größe zunehmen, um die Kontraktilität zu verbessern. Dies kann zur erhöhten Steifheit beitragen und somit die Fähigkeit zur Entspannung während der Diastole verringern. Eine Vergrößerung der Ventrikel kann ebenfalls auftreten und trägt zur Vergrößerung und Kugelform des versagenden Herzens bei. Die Zunahme des Ventrikelvolumens bewirkt auch eine Verringerung des Schlagvolumens aufgrund einer mechanischen und ineffizienten Kontraktion des Herzens.

Der allgemeine Effekt ist eine Verringerung des Herzzeitvolumens und eine erhöhte Belastung des Herzens. Dies erhöht das Risiko eines Herzstillstands (insbesondere aufgrund abnormaler ventrikulärer Herzrhythmen) und verringert die Blutversorgung des übrigen Körpers. Bei chronischen Erkrankungen verursacht das verringerte Herzzeitvolumen eine Reihe von Veränderungen im Rest des Körpers, von denen einige physiologische Kompensationen sind, von denen einige Teil des Krankheitsprozesses sind:

• Der arterielle Blutdruck sinkt. Dies destimuliert Barorezeptoren im Sinus carotis und im Aortenbogen, die mit dem Nucleus tractus solitarii verbunden sind . Dieses Zentrum im Gehirn erhöht die sympathische Aktivität und setzt Katecholamine in den Blutkreislauf frei. Die Bindung an Alpha-1-Rezeptoren führt zu einer systemischen arteriellen Vasokonstriktion . Dies hilft bei der Wiederherstellung des Blutdrucks, erhöht aber auch den gesamten peripheren Widerstand und erhöht die Arbeitsbelastung des Herzens. Die Bindung an Beta-1-Rezeptoren im Myokard erhöht die Herzfrequenz und verstärkt die Kontraktionen, um das Herzzeitvolumen zu erhöhen. Dies erhöht jedoch auch den Arbeitsaufwand, den das Herz leisten muss.
• Eine erhöhte sympathische Stimulation führt auch dazu, dass die hintere Hypophyse Vasopressin (auch als antidiuretisches Hormon oder ADH bekannt) absondert , was zu einer Flüssigkeitsretention in den Nieren führt. Dies erhöht das Blutvolumen und den Blutdruck.
• Herzinsuffizienz schränkt auch die Fähigkeit der Nieren ein, Natrium und Wasser zu entsorgen, was das Ödem weiter erhöht. Eine verminderte Durchblutung der Nieren stimuliert die Freisetzung von Renin - einem Enzym, das die Produktion des potenten Vasopressors Angiotensin katalysiert . Angiotensin und seine Metaboliten verursachen eine weitere Vasokonstriktion und stimulieren eine erhöhte Sekretion des Steroids Aldosteron aus den Nebennieren . Dies fördert die Salz- und Flüssigkeitsretention in den Nieren.
• Die chronisch hohen Spiegel an zirkulierenden neuroendokrinen Hormonen wie Katecholaminen , Renin, Angiotensin und Aldosteron wirken sich direkt auf das Myokard aus und führen langfristig zu einer strukturellen Umgestaltung des Herzens. Viele dieser Remodeling-Effekte scheinen durch die Transformation des Wachstumsfaktors Beta (TGF-beta) vermittelt zu werden, der ein häufiges nachgeschaltetes Ziel der durch Katecholamine und Angiotensin II initiierten Signaltransduktionskaskade ist, sowie durch den epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) ein Ziel des durch Aldosteron aktivierten Signalwegs
• Eine verminderte Durchblutung der Skelettmuskulatur führt zu einer Atrophie der Muskelfasern. Dies kann zu Schwäche, erhöhter Ermüdbarkeit und verminderter Spitzenstärke führen - alles trägt zur Übungsintoleranz bei.

Der erhöhte periphere Widerstand und das größere Blutvolumen belasten das Herz weiter und beschleunigen den Prozess der Schädigung des Myokards. Vasokonstriktion und Flüssigkeitsretention erzeugen einen erhöhten hydrostatischen Druck in den Kapillaren. Dies verschiebt das Kräftegleichgewicht zugunsten der interstitiellen Flüssigkeitsbildung , da der erhöhte Druck zusätzliche Flüssigkeit aus dem Blut in das Gewebe drückt. Dies führt zu Ödemen (Flüssigkeitsansammlungen) im Gewebe. Bei rechtsseitiger Herzinsuffizienz beginnt dies üblicherweise an den Knöcheln, wo der Venendruck aufgrund der Auswirkungen der Schwerkraft hoch ist (obwohl, wenn der Patient bettlägerig ist, eine Flüssigkeitsansammlung im Sakralbereich beginnen kann) Bauchhöhle, in der die Flüssigkeitsansammlung Aszites genannt wird. Bei linksseitiger Herzinsuffizienz kann ein Ödem in der Lunge auftreten - dies wird als kardiogenes Lungenödem bezeichnet . Dies verringert die freie Kapazität für die Beatmung, führt zu einer Versteifung der Lunge und verringert die Effizienz des Gasaustauschs, indem der Abstand zwischen Luft und Blut vergrößert wird. Die Folgen sind Dyspnoe (Atemnot), Orthopnoe und paroxysmale nächtliche Dyspnoe .

Die Symptome einer Herzinsuffizienz werden weitgehend davon bestimmt, welche Seite des Herzens versagt. Die linke Seite pumpt Blut in den systemischen Kreislauf, während die rechte Seite Blut in den Lungenkreislauf pumpt . Während eine linksseitige Herzinsuffizienz das Herzzeitvolumen des systemischen Kreislaufs verringert, manifestieren sich die ersten Symptome häufig aufgrund von Auswirkungen auf den Lungenkreislauf. Bei systolischer Dysfunktion wird die Ejektionsfraktion verringert, wodurch ein abnormal erhöhtes Blutvolumen im linken Ventrikel zurückbleibt. Bei diastolischer Dysfunktion ist der enddiastolische ventrikuläre Druck hoch. Diese Zunahme des Volumens oder des Drucks stützt sich auf das linke Atrium und dann auf die Lungenvenen. Erhöhtes Volumen oder Druck in den Lungenvenen beeinträchtigen die normale Drainage der Alveolen und begünstigen den Flüssigkeitsfluss von den Kapillaren zum Lungenparenchym, was zu Lungenödemen führt. Dies beeinträchtigt den Gasaustausch. Daher tritt bei linksseitiger Herzinsuffizienz häufig Atemwegsbeschwerden auf: Atemnot, Orthopnoe und paroxysmale nächtliche Dyspnoe.

Bei schwerer Kardiomyopathie werden die Auswirkungen eines verminderten Herzzeitvolumens und einer schlechten Perfusion deutlicher, und die Patienten manifestieren sich mit kalten und feuchten Extremitäten, Zyanose, Claudicatio, allgemeiner Schwäche, Schwindel und Ohnmacht .

Der resultierende niedrige Blutsauerstoffgehalt , der durch ein Lungenödem verursacht wird, verursacht eine Vasokonstriktion im Lungenkreislauf, was zu einer pulmonalen Hypertonie führt. Da der rechte Ventrikel weitaus niedrigere Drücke erzeugt als der linke Ventrikel (ungefähr 20 mmHg gegenüber ungefähr 120 mmHg bei der gesunden Person), aber dennoch ein Herzzeitvolumen erzeugt, das genau dem linken Ventrikel entspricht, bedeutet dies einen geringen Anstieg des Lungengefäßwiderstands bewirkt eine starke Zunahme des Arbeitsaufwands, den der rechte Ventrikel ausführen muss. Der Hauptmechanismus, durch den linksseitige Herzinsuffizienz rechtsseitige Herzinsuffizienz verursacht, ist jedoch tatsächlich nicht gut verstanden. Einige Theorien berufen sich auf Mechanismen, die durch neurohormonelle Aktivierung vermittelt werden. Mechanische Effekte können ebenfalls dazu beitragen. Wenn sich der linke Ventrikel ausdehnt, beugt sich das intraventrikuläre Septum in den rechten Ventrikel, wodurch die Kapazität des rechten Ventrikels verringert wird.

Systolische Dysfunktion

Herzinsuffizienz durch systolische Dysfunktion wird leichter erkannt. Es kann vereinfacht als ein Versagen der Pumpfunktion des Herzens beschrieben werden. Es zeichnet sich durch eine verminderte Ejektionsfraktion (weniger als 45%) aus. Die Stärke der ventrikulären Kontraktion ist abgeschwächt und unzureichend, um ein angemessenes Schlagvolumen zu erzeugen, was zu einem unzureichenden Herzzeitvolumen führt. Im Allgemeinen wird dies durch eine Funktionsstörung oder Zerstörung von Herzmuskelzellen oder deren molekularen Komponenten verursacht. Bei angeborenen Erkrankungen wie der Duchenne-Muskeldystrophie wird die Molekülstruktur einzelner Myozyten beeinflusst. Myozyten und ihre Bestandteile können durch Entzündung (wie bei Myokarditis ) oder durch Infiltration (wie bei Amyloidose) geschädigt werden . Toxine und pharmakologische Wirkstoffe (wie Ethanol , Kokain , Doxorubicin und Amphetamine ) verursachen intrazelluläre Schäden und oxidativen Stress. Der häufigste Schadensmechanismus ist Ischämie, die Infarkt und Narbenbildung verursacht . Nach einem Myokardinfarkt werden tote Myozyten durch Narbengewebe ersetzt, was die Funktion des Myokards beeinträchtigt. Im Echokardiogramm äußert sich dies in einer abnormalen Wandbewegung (Hypokinesie) oder einer fehlenden Wandbewegung (Akinesie).

Da der Ventrikel nicht ausreichend entleert ist, nehmen der ventrikuläre enddiastolische Druck und das Volumen zu. Dies wird auf das Atrium übertragen. Auf der linken Seite des Herzens wird der erhöhte Druck auf das Lungengefäßsystem übertragen, und der resultierende hydrostatische Druck begünstigt die Extravasation von Flüssigkeit in das Lungenparenchym, was zu Lungenödemen führt. Auf der rechten Seite des Herzens wird der erhöhte Druck auf den systemischen venösen Kreislauf und die systemischen Kapillarbetten übertragen, wodurch die Extravasation von Flüssigkeit in das Gewebe der Zielorgane und -extremitäten begünstigt wird, was zu einem abhängigen peripheren Ödem führt .

Diastolische Dysfunktion

Eine durch diastolische Dysfunktion verursachte Herzinsuffizienz wird allgemein als das Rückwärtsversagen des Ventrikels beschrieben, sich angemessen zu entspannen, und bezeichnet typischerweise eine steifere Ventrikelwand. Die "Steifheit" und Kontraktilität der Ventrikelwände in der Diastole wurde erstmals von Pierre-Simon Laplace beschrieben. Dies führt zu einer unzureichenden Füllung des Ventrikels und daher zu einem unzureichenden Schlagvolumen (SV). SV ist ein mathematischer Begriff, der für die Manipulation vieler Variablen geeignet ist. Das Versagen der ventrikulären Relaxation führt auch zu einem erhöhten enddiastolischen Druck, und das Endergebnis ist identisch mit dem Fall einer systolischen Dysfunktion (Lungenödem bei Linksherzinsuffizienz, peripheres Ödem bei Rechtsherzinsuffizienz).

Diastolische Dysfunktion kann durch Prozesse verursacht werden, die denen ähneln, die eine systolische Dysfunktion verursachen, insbesondere durch Ursachen, die den Umbau des Herzens beeinflussen.

Eine diastolische Dysfunktion kann sich nur in physiologischen Extremen manifestieren, wenn die systolische Funktion erhalten bleibt. Der Patient kann in Ruhe völlig asymptomatisch sein. Sie sind jedoch äußerst empfindlich gegenüber einem Anstieg der Herzfrequenz, und plötzliche Anfälle von Tachykardie (die einfach durch physiologische Reaktionen auf Anstrengung, Fieber oder Dehydration oder durch pathologische Tachyarrhythmien wie Vorhofflimmern mit schneller ventrikulärer Reaktion verursacht werden können ) können dazu führen Flash-Lungenödem . Eine angemessene Ratenkontrolle (normalerweise mit einem pharmakologischen Mittel, das die AV-Überleitung verlangsamt, wie einem Kalziumkanalblocker oder einem Betablocker) ist daher von entscheidender Bedeutung, um eine akute Dekompensation zu verhindern.

Die linksventrikuläre diastolische Funktion kann durch Echokardiographie durch Messung verschiedener Parameter wie des E / A-Verhältnisses (frühes zu atrialem linksventrikulärem Füllungsverhältnis), der E-Verzögerungszeit (frühes linksventrikuläres Füllen) und der isovolumischen Relaxationszeit bestimmt werden .

Verweise