Hoofdstuk I: CARDIOVASCULAIRE PATHOLOGIE

Cardiovasculaire Pathofysiologie
CARDIOVASCULAIRE PATHOFYSIOLOGIE
1 Fysiologie en algemene pathofysiologie
De bloedsomloop is een gesloten pompsysteem met het hart als dubbele pomp van het
type zuigperspomp in serie geschakeld. Arteries en arteriolen zijn de geleidings- en
weerstandsregelende elementen, de capillairen het uitwisselingsniveau (O2' nutrienten,
C02, afvalstoffen) en de venen zijn het geleidings- en reservoirsysteem. Het linker
ventrikel pompt het bloed via de arteriële bloedvaten van de systemische circulatie door
ons lichaam. De organen die daardoor doorstroomd worden zijn in parallel geschakeld.
Het bloed keert naar het rechter ventrikel terug via de venen en wordt dan via de
pulmonale circulatie terug naar het linker hart gepompt.
Door het drukverval ontstaat de flow (bloedstroom). De lokale flow (bijvoorbeeld in de
spieren na inspanning, het maagdarmstelsel na de maaltijd) kan sterk wijzigen door
wijziging van de lokale weerstand (de arteriolaire tonus).
Het veneuze systeem is een zeer groot vertakt systeem met een grote capaciteit, zeer
lage druk en hoge compliantie. Het totale bloed volume is ongeveer 4.5 tot 5.5 l
waarvan 80% in het veneus systeem gehouden wordt. Door wisseling in de veneuze
tonus kan ogenblikkelijk (via neurale reflexen: zie baroreceptorsysteem) de terugvloei
van bloed naar het hart gewijzigd worden. Bij venoconstrictie stijgt de veneuze druk en
versnelt de flow in de venen naar het hart toe. Bij normale cardiale en pulmonale
functie is de centraalveneuze druk gemeten in de vena cava superior een goede reflectie
van het circulerende bloedvolume.
De bloedsomloop bestaat uit 2 systemen in serie geschakeld. Het "rechter hart" of de
long of de kleine circulatie heeft volgende kenmerken: veel lagere druk (gezien enkel
1/6 weerstand van de totale perifere weerstand in de systemische circulatie), betere
compliantie van de rechter ventrikel wegens de minder dikke wand. Het "linker hart"
(grote circulatie) met de systemische circulatie die samen de bloeddruk en
doorbloeding bepalen. De werkbelasting (arbeid) van het hart (pomp) is een functie van
a) debiet (aantal ml/tijd) en b) drukgradiënt die moet opgebouwd worden.
Drukbelasting leidt tot meer O2 verbruik dan volumebelasting. Er zijn dus allerlei druk, volume-, en debietparameters om de pompwerking te beoordelen.
1
Cardiovasculaire Pathofysiologie
2
10 mmHg
V.P. ± 7 mmHg
RA
LA
3 mmHg5 mmHg
RV
20/0 mmHg
LV
120/0mmHg
AP
20/7 mmHg
120/70 mmHg
Enkele waarden van druk-, volume- en debietparameters van de hartpomp
cardiac output (CO)=hartdebiet: 5-6 l/min (=SV x HR) maximum + 25-30 l/min
cardiac index (CI) : CO/lichaamsoppervlak = 2,5-4 l/min/m2
stroke volume (SV)(=EDV-ESV) = 60-80 ml: maximum 140 (slagvolume)
druk RA (re atrium) = O - 8 mmHg
druk RV (syst/diast) = 10-25 mm/0-6 mmHg
druk art. pulmonalis (syst/diast) = 10-25/5-15 mmHg
PCWP (pulm.capill. wiggedruk) = 5-13 mmHg
druk LA (li atrium) = 5-13 mmHg
druk LV (li ventrikel) = 120/5-10 mmHg
druk grote arteries = 120/70 mmHg (=bloeddruk)
E.F. (ejectiefractie) = SV/EDV=0,55-0,75 (nl 0,67; < 0,5 is duidelijk pathologisch
SVR (systemic vascular resistance) =
MAP- RAP of CVD x 80 (dyne.cm-2: cm-3.s-)
CO
= ± 1200 d.s. cm-5
MAP (gemiddelde BD) = (2xdiastolische BD) +systol BD
Cardiovasculaire Pathofysiologie
3
3
PVR (pulmonary vascular resistance)
= ± 120 d.s. cm-5
De 2 belangrijkste formules zijn:
CO =
SV x HR
BD =
CO x SVR
(SV = EDV - ESV)
Fasen van de cardiale cyclus
De hartfrequentie in rust bedraagt gemiddeld 70 slagen per minuut. De 4 periodes van
de ventriculaire actie zijn: de isovolumetrische periode (I) en ejectie periode (II) van de
systole, en de isovolumetrische relaxatie (III) en vullingperiode (IV) van de diastole.
Deze mechanische periodes worden voorafgegaan door elektrische stimulatie en
excitatie van de ventrikels en atria.
De hartkleppen bepalen de richting van de bloedflow. Tijdens de passieve vulling van
de ventrikel vloeit het bloed van de atria naar de ventrikels. Tijdens de periode van
actieve contractie wordt het bloed naar de aorta en de pulmonaalarterie gepompt.
Tijdens periode I en III zijn de kleppen gesloten. De opening en sluiting van de kleppen
wordt door de drukgradiënt aan beide kanten van de kleppen bepaald.
Aan het einde van de diastole geeft de sinusknoop een actiepotentiaal door aan de
spieren van het atrium (= P-golf van het elektocardiogram). De atria contraheren en
onmiddellijk volgt de elektrische stimulatie van de ventrikels (= QRS-complex van het
elektrocardiogram). Op die moment begint de druk in de ventrikels te stijgen en zodra
deze druk groter wordt als de druk in de atria sluiten de atrioventriculaire kleppen (=
1ste harttoon). De diastole eindigt en het einddiastolisch volume is dan gemiddeld 120
ml of 70 ml/m2. De volgende stap in de cardiale cyclus is de periode van
isovolumetrische contractie van de systole. In deze periode contraheert het ventriculair
myocard zonder volumeverandering in het ventrikel zelf. Het gevolg is een snelle
drukstijging die de druk in de aorta zal overstijgen van zodra 80 mmHg overschreden
wordt (rechter ventrikel 10 mmHg). Op dit moment openen de aorta klep en de
pulmonale klep en de ejectieperiode begint. Het grootste gedeelte van het slagvolume
wordt zeer snel uitgepompt en de snelheid van de flow in de aorta is dan ook maximaal.
Tijdens het laatste gedeelte van periode II van de systole wordt de rest van het
slagvolume uitgepompt totdat de intraventriculaire druk lager is dan in de aorta of
pulmonale arterie en de kleppen weer sluiten (= tweede harttoon). Het gemiddelde
Cardiovasculaire Pathofysiologie
stroke volume is 80 ml (47 ml/m2). De ejectiefractie (= SV/EDV) is ± 0.67 in rust. Het
eindsystolisch volume in het ventrikel is ongeveer 40 ml.
Na de ejectieperiode begint de diastole met een periode van isovolumetrische relaxatie.
De atria zijn weer gevuld door onder andere een zuigeffect van het verlagen van het
klepniveau tijdens de systole. De druk in de ventrikels daalt en de atrioventrikulaire
kleppen gaan opnieuw open en de vullingperiode begint. Bij normale hartfrequentie
zijn de ventrikels reeds na een vierde van de duur van de diastole met 80% gevuld. De
atriale contractie draagt maar 15% bij tot het totaal volume waarmee de ventrikels
gevuld worden. Deze 15% kunnen wel bij tachycardie relevant worden: een te hoog
hartritme (meer dan 180) vermindert relatief meer de diastolische vullingstijd zodat het
hartdebiet uiteindelijk gaat dalen bij te snel hartritme en ook de contractiliteit daalt
door relatieve hypoxie (coronaire flow is vooral diastolisch).
Door de intermittente activiteit van het hart wordt een pulsgolf geproduceerd die zeer
snel (3-5 m/s) door het arteriële systeem uitbreid. De flowsnelheid van het bloed is
daarentegen veel trager en is sneller hoe dikker en rigider het bloedvat en hoe smaller
de doormeter wordt.
Regeling van de pompfunctie van het hart in normale omstandigheden
De pompfunctie van het hart is afhankelijk van
1) het slagvolume
2) de hartfrequentie
1) Het slagvolume is het volume van bloed dat per hartslag uitgepompt wordt. Het is
gelijk aan het einddiastolisch volume (EDV) min het eindsystolisch volume (ESV). Het
EDV bedraagt normaal 110-150 ml, het ESV ± 40 ml. Het slagvolume is afhankelijk
van 4 factoren:
a) de preload (= lengte van de myocardvezels voor de systole)
b) de afterload (weerstand tegen dewelke het bloed moet uitgepompt worden)
c) de contractiliteit van het myocard zelf
d) de synergie van de ventriculaire actie (coördinatie van de contractie)
a) preload
De preload kan gelijkgesteld worden aan het einddiastolisch volume en wordt weerom
door 3 factoren bepaald:
4
Cardiovasculaire Pathofysiologie
1) het totale bloedvolume en de distributie van dit volume in ons lichaam op een
bepaald moment.
2) de bloeddistributie en de veneuze vullingsdruk. De capaciteit van het vaatbed
varieert ifv de veneuze tonus en de houding: bij rechtstaan is er pooling van 300-800 ml
bloed in de onderste ledematen. Bij verhoogde intrathoracale drukken of bij verhoogde
intrapericardiale druk kan de terugvloei van veneus bloed belemmerd zijn. De veneuze
vullingsdruk of veneuze retour kan gewijzigd worden door veneuze constrictie. Deze
druk weerspiegelt de einddiastolische druk in het rechter hart indien er normale
contractiliteit van de hartspier is en geen hypertensie in de longcirculatie.
3) de atriale contractie
b) afterload
De afterload kan gelijkgesteld worden met de wandspanning die in de wand van de
ventrikel tijdens de ejectie fase van de systole gaat optreden. Ook deze parameter wordt
door verschillende parameters beinvloedt:
1) de druk in de aorta die bepaald wordt door de perifere weerstand en de kenmerken
van de arteriële vasculaire boom.
2) het volume van de ventriculaire holte
3) de dikte van de wand van de ventrikel. Volgens de wet van Laplace (cfr. infra)
ontwikkelt een ventrikel met een dunnere wand of met een grotere doormeter bij
gelijkblijvende druk in de aorta een grotere wandspanning om een bepaald volume uit
te drijven.
c) de contractiliteit van het myocard
Deze is afhankelijk van de compliantie van het ventrikel (= rekbaarheid = ΔV/ΔP) die
bepaald wordt door de visco-elastische eigenschappen van de hartwand. Belangrijke
elementen die deze eigenschappen beïnvloeden zijn:
1) de samenstelling van de hartspier (littekenweefsel en fibrose bij ischemie !)
2) de intrathoracale druk (bepaalt de transmurale druk van het hart)
3) het pericard (vocht, fibrose)
4) de vulling van het andere ventrikel.
Bij lage compliantie zal de einddiastolische druk hoog zijn en het EDV toch eerder
laag.
5
Cardiovasculaire Pathofysiologie
e) de synergie van de ventriculaire actie (coördinatie van de contractie)
Bij normale elektrische excitatie van de myocardspier vertoont de wand van de linker
ventrikel tijdens de contractie een min of meer concentrische beweging die naar binnen
gericht is. De coördinatie van deze beweging is belangrijk voor een normaal
slagvolume en wordt vooral beïnvloed door ritmestoornissen of door gebieden met
gestoorde functie (bvb. na infarct met necrose).
2) De hartfrequentie bedraagt normaal 50-80/min en kan bij inspanning oplopen tot
maximaal 220 - leeftijd. Deze wordt vooral door homonen (catecholamines) gestuurd.
Regeling van de pompfunctie van een gezond hart bij verhoogde nood
Verhoging van het hartdebiet (cardiac output = CO = SV x HF) bij verhoogde nood
(bvb. een fysieke inspanning) gebeurt door wijziging van
1) het hartritme (kan tot 3x hoger) voornamelijk onder invloed van catecholamines
(adrenaline en noradrenaline)
. Een te hoog hartritme (meer dan 180) vermindert echter relatief meer de diastolische
vullingstijd zodat het hartdebiet uiteindelijk gaat dalen bij te snel hartritme en ook de
contractiliteit daalt door relatieve hypoxie (coronaire flow is vooral diastolisch)
2) Wijziging van het slagvolume (kan tot 2 x groter) door hetzij
a) verhoging van de pompkracht (inotropie) o.i.v. de catecholamines en het FrankStarlingmechanisme (cfr. infra); bij sommige ziektetoestanden is de contractiliteit
(inotropie) gedaald o.a. bij hypoxemie, bij acidose, bij hypercapnie, bij sepsis
(myocardial depressant factor).
b) wijziging van de vulling van het hart (het EDV) door wijziging van de veneuze
return (preload). De wijziging van preload gebeurt in essentie door wijziging van de
capaciteit van het vaatbed (adrenergisch gemedieerde vasoconstrictie).
De Frank Starling wet geeft de verklaring voor een bijzondere eigenschap voor het hart:
het slagvolume wijzigt in functie van het einddiastolisch volume. Hoe groter het EDV
hoe groter het SV (tot op zekere hoogte !) Door verhoging van de veneuze retour kan
dus het hartdebiet zeer snel aangepast worden. De F.S. wet stelt dat de contractiekracht
functie is van de lengte van de hartspiervezels op het ogenblik van het begin van de
contractie. Deze lengte van de hartspiervezels correleert met het EDV. De F.S. wet
geldt tot op een zekere optimale waarde waarna de contractiliteit daalt o.m. als gevolg
6
Cardiovasculaire Pathofysiologie
7
van de toename van de wandspanning (en dus O2 verbruik) in de hartspier bij
toenemende
dilatatie.
Het
Frank-Starling
mechanisme
is
een
acuut
aanpassingsmechanisme.
Een normale pompwerking veronderstelt normale klepwerking en bij klepvernauwing
(= stenose) kan het SV dalen omdat hetzij de weerstand (outflowbelemmering)
verhoogd is (bvb. bij aortastenose of pulmonalisstenose), hetzij het EDV gedaald is
door inflowbelemmering (bij mitralis of tricuspidalis-stenose). Bij klepinsufficiëntie zal
het
SV
dalen
door
regurgitatie
naar
de
voorkamer
(bij
mitralis
of
tricuspidalisinsufficiëntie). Bij aortainsufficiëntie is er een complexe toestand van
normaal slagvolume maar verminderde diastolische inflow in de LV wegens terugvloei
van bloed uit de aorta.
Compensatiemechanismen van het hart bij hartdecompensatie
Bij
acuut
hartfalen
(bijvoorbeeld
na
myocardinfarct)
zijn
de
compensatiemechanismen identiek aan wat het gezonde hart doet bij inspanning, nl.
aanpassen van frequentie en slagvolume
en dit gebeurt onder invloed van de
geproduceerde catecholamines:
a)
toename van de chronotropie : hartritme stijgt →(CO=SV x HR)
b)
toename van de inotropie (via cAMP) → ESV daalt waardoor SV stijgt
c)
verhoogde ventrikelvulling door verhogen van de preload door venoconstrictie.
Deze fenomenen ontstaan binnen de enkele seconden.
Bij chronisch hartfalen komen daar nog 3 fenomenen bij die echter pas na dagen tot
weken tot uiting komen
a)
de neurohumorale response
b)
dilatatie van het hart
c)
spierhypertrofie
a) de neurohumorale respons wordt door verschillende hormonen geregeld:
1) door persisterende activatie van het sympathisch systeem poogt ons lichaam het
hartdebiet stabiel te houden door een verhoging van de hartfrequentie, een verbeterde
inotropie en door perifere vasoconstrictie. Bij langdurige catecholaminestimulatie is er
een downregulatie van de receptoren, die minder gevoelig worden voor de
Cardiovasculaire Pathofysiologie
catecholamines waardoor het compensatiemechanisme op langere termijn minder
effectief wordt. Te intense catecholamineactiviteit is ook nadelig voor de hartspier
(catecholamine-cardiomyotoxiciteit).
2) door activatie van het Renine-Angiotensine-Aldosterone systeem ontstaat een
verhoging van de preload met vochtretentie als gevolg van de activatie van het RenineAngiotensine-Aldosterone systeem (zie figuur). Hierdoor is er toename van het
circulerend bloedvolume waardoor de preload stijgt. Te sterke stijging is echter nadelig
(zie Frank Starling wet). Daarbij veroorzaakt angiotensine ook arteriële vasoconstrictie
wat nadelig kan zijn (grotere weerstand voor de pomp).
3) Natriuretische peptiden: deze werken als natuurlijke antagonisten van de activatie
van het RAAS. Zij bevorderen vasodilatatie en natriurese.
4) arginine vasopressine (= antidiuretisch hormoon): ook dit hormoon is bij chronisch
hartfalen verhoogd. Bedoeling is de vochtretentie te verhogen om een betere preload te
verkrijgen.
5) Endotheline: dit zijn potente vasoconstrictoren (ook renaal) die door endotheelcellen
gesecreteerd worden.
8
Cardiovasculaire Pathofysiologie
9
Cardiovasculaire Pathofysiologie
b)
10
dilatatie van de ventrikels (cfr. Frank-Starling principe): dit gebeurt door een
rearrangement van de spiervezels, een fenomeen waar men nog niet veel inzicht
in heeft. Dit noemt men de “remodelling” van het hart waarbij het hart meer
bolvormig dan ellipsvormig wordt. Linksventriculair remodelling is een proces
waar neurohumorale, mechanische en misschien genetische factoren de vorm van
de ventrikel, de grote en de functie veranderen. Vooral bij volumebelasting is dit
uitgesproken. Dilatatie veroorzaakt echter toename van de wandspanning en dit
leidt tot toename van het O2 verbruik van de hartspier : dit is weer een beperking
van het compensatiemechanisme
cfr. wet van Laplace: wandspanning T = P x r
2d
T
P
d
c)
r
T = wandspanning
P = LV druk
r = LV diameter
d = LV dikte
spierhypertrofie door vorming van nieuwe sarcomeren parallel met de bestaande
(is ook een proces van “remodelling”). Vooral bij drukbelasting is dit prominent
aanwezig.
Het voordeel is:
-
meer kracht (inotropie stijgt)
-
hypertrofie doet de wandspanning dalen want d wordt groter wat het O2
verbruik doet dalen
Het nadeel is:
-
verhoogde O2 nood (er is immers meer hartspier)
-
de compliantie daalt (dikkere stijvere spier) waardoor de diastolische druk
die nodig is om het ventrikel te vullen toeneemt met als gevolg
belemmering van de subendocardiale perfusie met als gevolg minder O2
toevoer en minder contractiliteit. Dus spierhypertrofie is zoals ieder
compensatie-mechanisme beperkt.
Cardiovasculaire Pathofysiologie
2 Hartdecompensatie of hartfalen (heart failure)
Hartdecompensatie is geen ziekte in de echte zin van het woord maar een toestand
waarbij de hartpomp aan de normale of verhoogde (bvb. bij inspanning) metabole
noden (in essentie O2) van de weefsels niet kan voldoen. Meestal verstaat men
hieronder linker hartfalen. Dit is veel frequenter dan rechter hartfalen omdat de druk in
het rechter hart veel lager is. Bij hartfalen volstaat de normale contractiliteit niet meer
en het falen zal eerst tot uiting komen bij inspanning (het niet oplopen van de
ejectiefractie bij inspanning is het eerste teken van hartfalen). Er is een verschil tussen
systolisch en diastolisch hartfalen. Bij systolisch hartfalen is er een verlaagde
ejectiefractie (< 40%) ten gevolge van een gestoorde contractie van de linker ventrikel..
Bij diastolisch hartfalen is er een normale contractie van het hart maar een abnormale
relaxatie. Het hartdebiet, vooral bij inspanning, is beperkt ten gevolge van een
abnormale vulling van de ventrikels. Diastolisch hartfalen is in klinische studies veel
minder goed bestudeerd dan systolisch hartfalen.
prevalentie:
3 – 5% voor de globale bevolking
bij bejaarden (< 65 j) 6 %
bij hoogbejaarden (> 75 j) 10 %.
de ernst wordt weergegeven in de NYHA classificatie (New York Heart Association)
I.
Hartziekte die asymptomatisch is maar technisch kan men falen
aantonen
II.
Klachtenvrij in rust maar reeds last bij normale activiteit
III.
Klachtenvrij in rust maar last bij geringe inspanning
IV.
Rustklachten
Ontstaansmechanismen van hartdecompensatie
1. Verminderde contractiliteit van het myocard
a) myocardischemie (infarct en angor)
b) cardiomyopathie (ziekte van de hartspier of systeemziekten)
11
Cardiovasculaire Pathofysiologie
12
c) geneesmiddelen (beta-blockers, Ca-entry-blockers, antiaritmica)
2. Verhoogde werkbelasting: "systolic or forward failure"
a)
drukbelasting: hierbij is vooral de systolische lediging bemoeilijkt: ESV
stijgt en het slagvolume daalt. Voorbeelden:
- hypertensie en aortastenose (linker ventrikel)
- longembolen, pulmonale hypertensie door hypoxische vasoconstrictie
en pulmonalisstenose (rechter ventrikel: rechter hartdecompensatie)
b) volumebelasting:
- klepinsufficiëntie (MI,AI): er is een groter EDV volume nodig om hetzelfde
SV te produceren.
- rechts-links shunt door ASD of VSD (atrium of ventrikelseptumdefect)
- arterioveneuze fistel
c)
verhoogde weefselnood :
- anemie
- hyperthyroïdie
3. Bemoeilijkte ventrikelvulling: "diastolic or backward failure"
Hierbij is vooral de diastolische vulling problematisch: (EDV daalt waardoor SV
daalt).
-
mitralisstenose (inflow)
-
verminderde compliantie door pathologie van het myocard (hypertrofie,
fibrose,
infiltratie)
of
van
het
pericard
(fibrose
of
belangrijke
vochtuitstorting).
.-
tachyaritmieën: bij ritme meer dan 180/min is de diastolische vullingstijd te
kort.
Voornaamste oorzaken van hartdecompensatie
1. Coronaire insufficiëntie(± 50 %)
2. Hypertensie (10-20 %)
3. Kleplijden : (10 –20 %)
-
klepstenosen in de outflow van de ventrikels (aorta respect. pulmonalisstenose).
De weerstand neemt toe en is een hogere hartdruk vereist voor lediging. Bij
klepinsufficiënties van de inflow of outflow (mitralis-, tricuspidalisinsufficiëntie
respect. aorta en pulmonalisinsufficiëntie) is er een volume-overbelasting (groter
EDV nodig om een effectief SV te kunnen produceren. Bij klepstenosen van de
Cardiovasculaire Pathofysiologie
inflowtract (mitralis- of tricuspidalisstenose) is er bemoeilijkte diastolische
vulling.
Oorzaken van kleplijden:
.
congenitaal
.
verworven :
- na acuut gewrichtsrheuma (stenose en insuff.)
- klepinfectie (endocarditis)
- traumatisch
- zeldzame ziekten (syfilis, lupus, ziekte van Takayashu...)
4. Ritmestoornissen en geleidingsstoornissen
-
zowel bij te traag ritme als te snel ritme
te traag : cfr. CO = SV x HR
te snel : diastolische vulling wordt bemoeilijkt waardoor het SV afneemt
wegens te laag EDV.
-
bij geleidingsstoornissen
(A-V block : atrioventriculaire geleidingsstoornissen) het gevolg hiervan is
een te traag ventrikelritme.
5. Geneesmiddelen met negatief inotrope werking als ß-blockers, Ca-entry-blockers,
sommige anti-aritmica (beta-blockers en digitalis kunnen ook door extreme
bradycardie hartdecompensatie veroorzaken)
6.
Cardiomyopathieën :
- congestieve (gedilateerd), ischemische, hypertrofische
- infecties (myocarditis)
- alcohol
- idiopathisch
7. Congenitale aandoeningen
zoals ASD of VSD (atrium of ventrikelseptum defect) met rechts-links shunt.
Gevolgen van chronisch hartfalen
Chronisch hartfalen heeft meerdere gevolgen:
l) de preload is verhoogd (verhoogde diastolische druk in het ventrikel) o.a. als gevolg
van de verminderde pompwerking & het compensatoir verhoogd bloedvolume. Dit
fenomeen leidt tot oedeemvorming omdat de intracapillaire hydrostatische druk stijgt:
(perifere oedemen: rechter hartfalen, longoedeem (dyspnee): linker hartfalen)
13
Cardiovasculaire Pathofysiologie
14
2) de afterload is verhoogd
Om de neiging tot BD daling (BD = C.O. x SVR) als gevolg van de verminderde CO te
compenseren wordt de vasculaire weerstand verhoogd (via de neurohumorale response)
3) om de verminderde cardiac output te compenseren gebeurt er een redistributie van de
bloedflow. Om hart en hersenen (de vitale organen) voldoende te bevloeien wordt
vooral de renale perfusie verminderd door selectieve renale vasoconstrictie. Dit heeft
belangrijke physiopathologische gevolgen; door de daling van de renale perfusie is er
stimulatie van renine-angiotensine-aldosterone systeem wat resulteert in
a) vasoconstrictie (= afterload stijging door angiotensine) wat nadelig is
b) vochtretentie (preload stijging door aldosterone) wat bij overshooting nadelig is
4) Er treedt een dilatatie van het hart op (vooral bij volumeoverbelasting) waardoor via
het F.S. principe de inotropie initieel stijgt. Hypertrofie van de hartspier (vooral bij
drukbelasting) is een compensatiemechanisme voor deze dilatatie. Door de hypertrofie
daalt de wandspanning (= wet van Laplace), maar de O2 nood neemt toe en de
compliantie van het ventrikel daalt met als gevolg toenemende diastolische disfunctie).
Bij toenemende dilatatie neemt de doormeter van het ventrikel verder toe en de
wandspanning zal opnieuw stijgen.
Het
globale
eindresultaat
is
dat
de
verminderde
hartwerking
door
de
compensatiemechanismen verbetert maar deze normaliseert niet. Deze mechanismen
veroorzaken echter een toenemende druk en volumebelasting voor het hart dat
uiteindelijk meer en meer gaat falen door de verdere evolutie van het onderliggend
hartlijden en de overshooting van de compensatiemechanismen. Men komt in een
vicieuze cirkel terecht.
Mechanismen die tot hartfalen bijdragen ifv. het stadium van hartfalen
Asymptomatische
LV dysfunctie
NYHA I
Chronisch hartfalen
NYHA II
NYHA III
Symptomatische
hypoperfusie
NYHA IV
Contractiel
falen
Perifere vasoconstrictie
Natriumretentie
Neurohumorale activatie
Cardiovasculaire Pathofysiologie
15
Klinisch beeld
→ verminderde arbeidscapaciteit
→ klachten van moeheid
→ dyspnoe als gevolg van longcongestie: aanvankelijk bij zware inspanning
(NYHA klasse 2), later bij lichte inspanning (NYHA3), en uiteindelijk bij rust
(NYHA4)
→ orthopnoe (moet rechtop zitten) en cardiaal astma (piepende ademhaling)
→ longoedeem: is een beeld gekenmerkt door extreme dyspnoe, cyanose, opgeven
van rozig schuim sputum, dat onbehandeld op enkele minuten tot uren evolueert
naar coma en overlijden door hypoxie
→ oedemen van de onderste ledematen
Diagnose
Klinisch
gestegen CVD en positief HJR (hepato-jugulair reflux)
verplaatsing van de puntstoot (linker ictus) naar axillair toe
3de toon (uiting van gedilateerd hart)
crepitaties aan de longbasis (stase van vocht in de longen)
Röntgenonderzoek
hartvergroting(cardiothoracale index > 1/2)
longstuwing
Beoordelen van ernst en etiologische exploratie gebeurt via
echocardiografie (ventrikelcontractiliteit beoordelen, en berekenen van de
ejectiefractie), kleplijden vaststellen
hartcatheterisatie (meting van drukken en debiet en berekening van allerlei
parameters)
Prognose en complicaties
- 50 % overlijden na 5 jaar
- bij NYHA klasse 4 > 50 % overlijden binnen het jaar
- voorkamerfibrillatie: incidentie van ± 33%
kamerfibrillatie: bij NYHA IV incidentie van 10%
cerebrovasculair accident en thrombo-embolieën: incidentie van ± 2%
hepatische congestie en dysfunctie: malabsorptie
cachexie; spierafbraak
Cardiovasculaire Pathofysiologie
Behandeling
1. Oorzakelijk indien mogelijk
cfr. klepchirurgie, revascularisatie, anemie, hyperthyroïdie behandelen
2.
Rust (= vermindering van de weefselnoden), aggressieve behandeling van
risicofactoren zoals hyperlipidemie en hypertensie
3.
Moduleren van de overdreven compensatiefenomenen (doorbreken van de
vicieuze cirkel)
a)
Preload reductie
door de vermindering van de hartdilatatie daalt de wandspanning en dus het
zuurstofverbruik
- zoutbeperking
- diuretica (om de overdreven neiging tot Na & H20 retentie tegen te gaan)
- ACE inhibitoren
- angiotensine II receptor antagonisten
- venodilatoren : bvb nitroglycerine, cedocard bij longoedeem
b) Afterload reductie (gezien meestal de ongewenste toename van de SVR)
- ACE inhibitoren
- AT II receptor antagonisten
4.
inotropica (geneesmiddelen die de contractiliteit verhogen)
digitalis: was het klassieke reeds tientallen jaren bestaande middel
5
Blockade van de verhoogde aciviteit van het SNS (noradrenaline)
Door ß-blockers. Deze een gunstig effect hebben op de overleving en
hartfunctie omdat de sterke catecholaminestimulatie bij hartdecompensatie tot
downregulatie van de receptoren zou leiden en misschien zelfs direct
cardiomyotoxisch zou zijn. De patiënten moeten wel eerst met diuretica en
ACE-inhibitoren gestabiliseerd worden en de dosis moet zeer traag
opgedreven worden.
6. Harttransplantatie bij terminale hartdecompensatie bij jonge mensen:
Harttransplantatie is dankzij de verbeterde immunosuppresie een algemeen
aanvaarde behandeling voor terminaal hartfalen geworden. De overleving
bedraagt na 1,en 10 jaar respectievelijk 85% jen 50%.
Medicamenteuze therapie ifv. het stadium van hartfalen
16
Cardiovasculaire Pathofysiologie
Asymptomatische
LV dysfunctie
NYHA I
17
Chronisch hartfalen
NYHA II
NYHA III
Symptomatische
hypoperfusie
NYHA IV
Digoxine
Diuretica
Beta-blokkers
ACE -inhibitoren
Cardiovasculaire Pathofysiologie
18
3. Hypertensie
Hypertensie betekent verhoogde bloeddruk. Bij de meting van bloeddruk moet men
rekening houden met de invloed van stress bij bloeddrukmeting in artsenkabinet (“witte
jassen bloeddruk”). De beste BD is de laagste waarmee men geen symptomen heeft.
De diagnose van hypertensie wordt onder volgende omstandigheden gesteld: indien het
gemiddelde van de diastolische bloeddruk gemeten op 2 verschillende dagen > 90
mmHg is of indien het gemiddelde van de systolische bloeddruk gemeten op tenminste
2 verschillende dagen > 140 mmHg is. In 1999 heeft de WGO en de ISH (International
Society of Hypertension) een nieuwe classificatie van hypertensie voorgesteld:
Classificatie van hypertensie (WHO/ISH 1999)
SBD
DBD (mmHG)
Optimale BD
<120
<80
Normale BD
<130
<85
Hoognormale BD
130-139
85-89
Lichte hypertensie (graad 1)
140-159
90-99
140-149
90-94
160-179
100-109
Borderline
Matige hypertensie (graad 2)
Ernstige hypertensie (graad 3)
180
Geïsoleerde syst. hypertensie
140
Borderline
140-149
110
< 90
< 90
Voorkomen
zeer frequent en toenemend met leeftijd, het is de meest frequentvoorkomende ziekte in
de Westerse bevolking
< 50 j: incidentie 1 - 5 %
> 65 j: incidentie 65 %
Cardiovasculaire Pathofysiologie
19
Belangrijke risicofactoren voor hypertensie
•
Roken, hyperlipidemie, diabetes mellitus, leeftijd (man > 55 j, vrouw > 65 j),
familiale geschiedenis van cardiovasculair lijden (man < 55j, vrouw < 65 j)
•
Klinische aandoeningen die weerslag van AHT op weefsels illustreren (‘Target
Organ Damage’) en patiënten aanduiden met zeer hoog risico voor complicaties:
Linkerkamerhypertrofie, angor/ACS, hartfalen, cerebrovasculaire aandoeningen,
nefropathie, perifeer arterieel vaatlijden, retinopathie
Belang van hypertensie
Hoge BD is sterk negatief gecorreleerd met overleving en kwaliteit van overleving.
Hypertensie gaat geassocieerd met een
a) zeer groot risico op atheromatose
-
CVA ( het relatief risico is 5 tot 30 x hoger)
-
coronair lijden
-
perifeer vaatlijden + aneurismavorming
b. risico voor hartdecompensatie
c.
risico voor nierinsufficiëntie
Fysiopathologie
Bloedruk
=
Hypertensie =
CO
↑ CO
x
en /of
SVR
↑ SVR
Een pathogenetische indeling van hypertonie volgens verhoogd hartdebiet of volgens
verhoogd SVR is niet zeer zinvol gezien bij de meeste vormen van hypertensie beide
parameters gewijzigd zijn. De SVR is op termijn praktisch altijd verhoogd en het
hartdebiet is meestal normaal of uitzonderlijk licht verhoogd.
a) SVR
wordt beïnvloed door:
catecholamines, renine-angiotensine-aldosterone systeem, vasopressine (ADH),
endotheline, Nitric oxide, Prostaglandines zoals thromboxane, prostacycline +
andere factoren zoals ANF (atriale natriuretische factor), cellulaire Na K, Ca en
Mg ? (tonus van de arteriolen ?), en insulineresistentie
b) Hartdebiet
Gezien het hartdebiet onder meer afhankelijk is van het circulerend volume kan
de factor volume een rol spelen. Dit is het geval bij nierinsufficiëntie waar de
Cardiovasculaire Pathofysiologie
water- en zouteliminatie gestoord en ook bij obesitas waar het circulerend
bloedvolume verhoogd is.
NB : Bij elke vorm van hypertensie ontstaat hypertrofie van de arteriolaire gladde
spierlaag wat waarschijnlijk een belangrijk factor is in het onderhouden van de
hypertensie.
Oorzaken
essentiële of primaire hypertensie : met 90 % de meest frequente oorzaak.
De oorzaak is dus niet gekend en een rol van genetische factoren (cfr. familiaal
voorkomen) is zeker. Door onderzoek bij families met ernstige hypertensie heeft men
verschillende mutaties kunnen opsporen die een belangrijke rol spelen in het ontstaan
van hypertensie. Het gaat meestal om mutaties die met het zoutmetabolisme ter
hoogte van de nier of om mutaties die de activiteit van aldosterone synthetase
beïnvloeden. Er zijn dus nu een hele reeks monogene ziekten gekend die aanleiding
geven tot een verhoogde bloeddruk. Ook al is de oorzaak gekend, worden zij in de
classificatie schematas nog steeds onder “primaire hypertensie” geklasseerd. Ook
milieufactoren (cfr de invloed van NaCl, van overgewicht) spelen een belangrijke rol.
secundaire hypertensie :
a) renale hypertensie: alle vormen van chronisch nierlijden geven aanleiding tot
hypertensie. Het ontstaansmechanisme is niet echt duidelijk; er is een factor
volumedependentie (bij acute nierinsufficiëntie ziet men door nierdialyse met
ontrekken van volume de bloeddruk dalen) maar andere mechanismen komen zeer
waarschijnlijk ook tussen.
b) renovasculaire hypertensie: stenosen van de nierarterie veroorzaken een
bloeddrukdaling voorbij de vernauwing wat een stimulus is voor renine vrijzetting in
de nier en zo een algemene bloeddrukstijging induceert. De locale drukdaling in de
nier wordt verkeerd geïnterpreteerd als te lage bloeddruk.
c) endocrien :
•
bijnierschorspathologie: ziekte van Cushing (overproductie van cortisol),
ziekte van Conn (overproductie van aldosterone), corticoïdentherapie
•
bijniermergpathologie: feochromocytoma (adrenaline producerende tumor)
•
estrogenen (orale contraceptiva)
20
Cardiovasculaire Pathofysiologie
d) zwangerschap : zwangerschapshypertensie wordt (pre) eclampsie genoemd
e) varia:
•
NSAID (niet-steroïdale anti-inflammatory drugs)
•
andere geneesmiddelen zoals cyclosporine
•
glycyrizhine "zoethout": (snoep, kauwgom)
Symptomen
-
hypertensie veroorzaakt meestal geen symptomen tot op het ogenblik van
complicaties, soms is er hoofdpijn en duizeligheid bij zeer uitgesproken
bloeddrukstijgingen (de zogenaamde maligne hypertensie)
21
Cardiovasculaire Pathofysiologie
-
22
symptomen van de complicaties zijn in essentie die van atheromatose (CVA,
visusstoornissen,
infarct,
claudicatio,
aneurysma),
hartdecompensatie
en
nierinsufficiëntie
Behandeling
Het normaliseren van de bloeddruk door medicamenteuze therapie vertaalt zich in een
duidelijke daling van cardiovasculaire morbiditeit en mortaliteit: cerebrovasculaire
accidenten, coronair hartlijden, en hartfalen.
1. Oorzakelijke behandeling is enkel mogelijk bij de (meer zeldzame) secundaire
hypertensie; (correctie van nierarteriestenose, resectie van bijniertumor,…)
2. Symptomatisch
a) “hygiënische” algemene maatregelen
*
vermagering en zoutbeperking
∗
rookstop (gezien het additief risico voor atheromatose)
*
behandeling van hyperlipidemie
b) farmaca
1) centraal werkende middelen (remmen het “ontladen” van het autonoom
zenuwstelsel waardoor de sympathische tonus daalt). Dit gebeurt via
activering van alpha-2 en imadozolinereceptoren: bvb. clonidine
(Catapressan®)
2) diuretica: (in kleine dosis): werken via invloed op bloedvolume +
reactiviteit van vaatwand (Na ?)
3)
ß-blokkers: (remmen catecholaminewerking): cardiac output daalt,
perifere weerstand daalt, remmen renine-angiotensine-aldosterone
4) Ca-entry-blokkers (Adalat®, Tildiem®, Isoptine®, Plendil®, Amlor®):
geven vasodilatatie (perifere weerstand daalt)
5) angiotensine converting enzyme (ACE) inhibitoren: remmen
angiotensine-aldosterone: bvb.: captopril (Capoten®), lisinopril (Zestril®)
6) Angiotensine II receptor antagonisten (de “sartanen”) losartan (Loartan®,
Cozaar®), irbesartan, valsartan,
7)
alpha blockers (vasodilaterend): bvb. prazosine (minipress®)
8)
musculotrope vasodilatatoren (musculotroop)
hydralazine (Nepresol®), nitroprusside (niprid®)
9) Endotheline receptor antagonisten: in ontwikkeling
Cardiovasculaire Pathofysiologie
NB: Bij ecclampsie (ernstige zwangerschapshypertensie) is magnesium zeer
effectief.
BMJ, 2004: KLASSIEKE BEHANDELING VAN HPERTENSIE
4. Syncope
23
Cardiovasculaire Pathofysiologie
Definitie
Syncope wordt gedefinieerd als een kortstondig bewustzijnsverlies gepaard met verlies
van posturale tonus als gevolg van onvoldoende O2 (en nutriëntenaanvoer) naar de
hersenen (na 6-7 seconden is de O2 reserve opgebruikt en verliest men het bewustzijn).
Syncope is frequent, ongeveer 30% van de bevolking maakt tenminste 1 keer in hun
leven een syncope door. 3 to 5% van alle opnames op spoedgevallen zijn te wijten aan
syncope.
Mechanismen
Meestal is syncope te wijten aan cerebrale hypoperfusie, meestal tgv bloeddrukdaling,
(soms door hypoxemie of hypoglycemie). Wanneer de patiënt valt, verbetert de
cerebrale perfusie door vermindering van de zwaartekrachtfactor. Daarbij is er ook een
betere veneuze return uit de onderste ledematen waardoor het EDV stijgt en zo het
hartdebiet.
Oorzaken
De meeste frequente oorzaken van syncope zijn: neurocardiogene oorzaken (± 25%),
orthostatische hypotensie (10%), en cardiale oorzaken (20%).
1.Neurocardiogene oorzaken
Dit is de meest frequente oorzaak van syncope. Neurocardiogene syncopes behelst een
groep van reflex (neuraal gemedieerde) syncopes, die gekenmerkt zijn door een acute
uitval van het autonoom zenuwstelsel om de bloeddruk en soms de hartfrequentie
voldoende hoog te houden om de cerebrale perfusie en het bewustzijn te waarborgen.
a) klassieke vasovagale syncope
vermoedelijk mechanisme: tijdens het rechtkomen, bij een normaal individu, is
er verhoogde pooling van bloed in de onderste ledematen. Initieel daalt dan de
veneuze return naar het hart en daardoor zijn de cardiale mechanoreceptoren
minder uitgezet en verminderen daarom de frequentie van afferente impulsen
naar de hersenstam. Dit resulteert in een verhoogde sympathische stimulatie.
Ons lichaam reageert op deze stimulatie met een verhoogde hartfrequentie, en
versterkte cardiale contractiliteit en een verhoogde perifere weerstand. De
huidige opvattingen bij patiënten met vasovagale syncope beweren dat de
veneuze pooling te uitgesproken is. Het snelle verlies van veneuze return en
24
Cardiovasculaire Pathofysiologie
daardoor ventriculair volume geeft aanleding tot hevige cardiale contracties
met een bijna kollaberend ventrikel. Dit veroorzaakt een sterke stimulatie van
mechanoreceptoren, die normaliter enkel door uitzetting van de hartspier
gestimuleerd worden, met een zeer acute toename van afferente imulsen naar
de hersenstam. Dit geeft aanleiding tot een “paradoxale” reflectoire prikkeling
van de n.vagus die tot bradycardie leidt en vasodilatatie (splanchnisch ?) met
als gevolg bloeddrukdaling (Bezold-Jarrish reflex).
symptomen: syncope meestal voorafgegaan door misselijkheid, zweten,
bleekheid, braakneiging, krampen. Het is een syncope met trage zwakke pols
en lage BD (vagale symptomen)
b) “situational” syncope:
dit is een variante van een vasovagale syncope die kan ontstaan tijdens periodes
van zware emotionele stress (pijn, paniek, inspanning) maar ook bij hoesten en
persen (stoelgang, mictie). Het mechanisme is hier een verhoogde vagale efferente
activiteit en voor een deel belemmering van de veneuze retour door het
Valsalvamanoeuver (verhoogde intrathorakale druk bij hoesten of persen)
c) Carotis sinus syncope: hier wordt door prikkeling van een overgevoelige sinus
caroticus (een baroreceptor naast de arteria carotis thv. de hals) vagale activiteit
uitgelokt en daardoor bradycardie en hypotensie. Deze syncope doet zich vooral
voor tijdens het scheren of een licht trauma aan de hals bij voorbeschikte
personen.
2. Orthostatische hypotensie
Ook hier is de syncope het gevolg van een bloeddrukdaling.
Dit is een zeer frequent fenomeen dat men vooral ziet
bij ouderen (minder goede baroreceptormechanismen, te trage adaptatie)
in warme omgeving (huidvasodilatatie)
bij jonge vrouwen (zwangerschap,varices)
bij gebruik van diuretica (bloedvolume lager)
door sommige geneesmiddelen (middelen met α-adrenergisch remmende
werking zoals sommige antihypertensiva, neuroleptica en antidepressiva)
bij neurologische aandoeningen (polyneuritis (diabetes), Parkinson)
bij alle vormen van hypovolemie (o.a. bloeding, dehydratatie)
.
25
Cardiovasculaire Pathofysiologie
3. Cardiale oorzaken :
a) acute ritmestoornissen: VT - PAT - bradycardie
b) geleidingsstoornissen: A-V block graad III
c) mechanische oorzaken :
na inspanning bij aortastenose (vasodilatatie in spieren en huid), bij
tamponade, bij massief longembool
3. Varia
a) metabool: hypoxemie, CO-intoxicatie, hypoglycemie
b) vasculair: vertebrobasilaire insufficiëntie
c) hyperventilatie: bij pCO2 daling is er cerebrale vasoconstricitie
4.
Onbekend 30-40 % !
Belang
Syncope is frequent, is meestal banaal (vasovagaal type) en in essentie moeten de
cardiale oorzaken worden opgespoord (anamnese, klinisch onderzoek, ECG, 24 u
Holtermonitoring 2 of 3 maal) omdat de patiënten met cardiale syncope een 5 tot 6 x
hoger mortaliteit hebben (20-30 % op 1 jaar). Ook bij recidiverende syncopes en
syncope met duidelijk trauma is nauwkeurige evaluatie nodig.
De differentiële diagnose met epilepsie is belangrijk. Heel wat patiënten doen bij een
banale syncope convulsies (schokkende bewegingen van armen en benen) die totaal
onschuldig zijn (”convulsieve” syncope).
5. Shock
Shock is de term die gebruikt wordt om acuut of subacuut progressief en veralgemeend
circulatoir falen te omschrijven. Shock is een acute zeer ernstige ziektetoestand waarbij
de orgaanbevloeiing zodanig faalt dat de metabole noden (O2 en energie) van de
weefsels niet meer kunnen beantwoord worden met falen van de orgaansystemen als
gevolg. Vaak maar niet obligaat is dit het gevolg van hypotensie. Doorslaggevend is het
hartdebiet en de perfusie van de individuele weefsels. Hersenen en hart komen iets
minder ernstig in de problemen omdat de circulatie preferentieel deze gebieden spaart
26
Cardiovasculaire Pathofysiologie
27
bij globaal falen. Uiteindelijk ontstaat weefselbeschadiging, metabole wijzigingen en
celdood.
De belangrijkste metabole wijziging en de “handtekening” van shock is het optreden
van lactaat acidose als gevolg van anaëroob metabolisme. Lactaatacidose is het eerste
teken van gestoord celmetabolisme. Op cellulair niveau kan het probleem veroorzaakt
zijn door onvoldoende O2 aanbod via de circulatie, door slechte diffusie van O2, of door
slecht mitochondriaal zuurstofgebruik.
Belangrijkste gevolgen (en symptomen)
.
nieren : acute nierinsufficiëntie
.
longen: hypoxie
.
huid: cyanose of bleekheid
.
CZS : verwardheid, sufheid
.
hart : verminderde contractiliteit
.
gastrointestinaal: leverbeschadiging en mucosabeschadiging (bacteriële invasie)
Bij langdurige shock ontstaat ARDS en MOF (adult respiratory distress syndroom en
multi-orgaanfalen).
Pathofysiologie
Meestal is er een gedaalde CO met als uitzondering de beginfase van een
distributieve shock (hyperdynamische shock, cfr. infra) waar een verhoogde maar
toch nog inadequate CO bestaat. Deze daling van CO leidt tot een ontoereikende
weefselperfusie die weerom leidt tot een sterke stimulatie van de catecholamine
secretie, het renine systeem en het ADH-vasopressine systeem. De rol van
endotheliale
vasodilatatoren
(“nitric
oxide”)
en
van
vasoconstrictoren
(“endotheline”) is in deze situatie nog niet duidelijk omschreven. Er is
redistributie van het circulerend volume waarbij huid, nieren en abdominale
organen minder bevloeid en hersenen en hart preferentieel bevloeid worden.
Naast onvoldoende O2 toevoer naar de weefsels is er ook onvoldoende O2
extractie (CaO2 - CvO2 stijgt). Door allerlei factoren (o.a. verminderde perfusie
en myocardiale deprimerende stoffen) daalt de myocardcontractiliteit waardoor
een vicieuze cirkel ontstaat. Het gevolg is anaëroob metabolisme waardoor
Cardiovasculaire Pathofysiologie
lactaatacidose en een stoornis van de cellulaire transporten ontstaat door tekort
aan energierijke fosfaten wat o.a. tot cellulair oedeem leidt.
Oorzaken
a.
b.
c.
d.
hypovolemische shock (volumetekort)
.
bloeding (acuut verlies van 20 % → shock)
.
verlies van vocht (brandwonden, pancreatitis, diarrhee, braken, Addison)
cardiogene shock (pompdeficit)
.
door spierbeschadiging (infarct, myocarditis)
.
door tachyaritmieën
.
door bradycardie
distributieve shock (perifere weerstand te sterk gedaald)
1.
septische shock (extreme vasodilatatie)
2.
anafylactische shock
3.
neurogene shock (bv. na ruggemergtrauma)
obstructieve shock (mechanische belemmering van de bloedflow)
.
massief longembool
.
harttamponade
.
spanningspneumothorax
Behandeling
* weefselperfusie en oxygenatie herstellen
O2
Volume-expansie (waardoor CO stijgt) tot optimale preload
vasopressoren en inotropica (dopamine, dobutamine, adrenaline en noradrenaline)
afterload reductie in sommige gevallen
bij anemie transfusie
* oorzakelijke behandeling
* opvangen van complicaties: eventueel beademen, eventueel dialyse
28