Fisiopatologia dello scompenso cardiaco - Pathophysiology of heart failure
| Fisiopatologia dell'insufficienza cardiaca | |
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 Un confronto tra un cuore sano con muscoli contratti (a sinistra) e un cuore indebolito con muscoli eccessivamente allungati (a destra).
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| Sistema biologico | Sistema cardiovascolare |
| Salute | Dannoso |
Il principale fisiopatologia di insufficienza cardiaca è una riduzione dell'efficienza del muscolo cardiaco, attraverso il danno o sovraccarico. Come tale, può essere causato da un ampio numero di condizioni, tra cui infarto del miocardio (in cui il muscolo cardiaco è affamato di ossigeno e muore), ipertensione (che aumenta la forza di contrazione necessaria per pompare il sangue) e amiloidosi (in cui il le proteine si depositano nel muscolo cardiaco, inducendolo a irrigidirsi). Nel tempo questi aumenti del carico di lavoro produrranno cambiamenti nel cuore stesso:
Il cuore di una persona con insufficienza cardiaca può avere una forza di contrazione ridotta a causa del sovraccarico del ventricolo . In un cuore sano, un maggiore riempimento del ventricolo determina un aumento della forza di contrazione (secondo la legge di Frank-Starling del cuore ) e quindi un aumento della gittata cardiaca . Nell'insufficienza cardiaca, questo meccanismo fallisce, poiché il ventricolo è carico di sangue al punto in cui la contrazione del muscolo cardiaco diventa meno efficiente. Ciò è dovuto alla ridotta capacità di reticolare i filamenti di actina e miosina nel muscolo cardiaco troppo allungato.
Un volume sistolico ridotto può verificarsi a seguito di un fallimento della sistole , della diastole o di entrambi. L'aumento del volume sistolico finale è solitamente causato da una ridotta contrattilità. La diminuzione del volume diastolico finale risulta da un riempimento ventricolare alterato; ciò si verifica quando la compliance del ventricolo cade (cioè quando le pareti si irrigidiscono). Poiché il cuore lavora di più per soddisfare le normali richieste metaboliche, la quantità di gittata cardiaca può aumentare nei periodi di maggiore richiesta di ossigeno (p. Es., Esercizio) viene ridotta. Ciò contribuisce all'intolleranza all'esercizio comunemente osservata nell'insufficienza cardiaca. Ciò si traduce nella perdita della propria riserva cardiaca o nella capacità del cuore di lavorare di più durante un'attività fisica intensa. Poiché il cuore deve lavorare di più per soddisfare le normali richieste metaboliche, non è in grado di soddisfare le richieste metaboliche del corpo durante l'esercizio.
Un riscontro comune in quelli con insufficienza cardiaca è un aumento della frequenza cardiaca, stimolato da una maggiore attività simpatica al fine di mantenere un'adeguata gittata cardiaca. Inizialmente, questo aiuta a compensare l'insufficienza cardiaca mantenendo la pressione sanguigna e la perfusione, ma mette a dura prova il miocardio, aumentando i requisiti di perfusione coronarica, che può portare al peggioramento della cardiopatia ischemica. L'attività simpatica può anche causare ritmi cardiaci anormali potenzialmente fatali . Può verificarsi un aumento delle dimensioni fisiche dello strato muscolare del cuore. Ciò è causato dall'aumento delle dimensioni delle fibre muscolari cardiache terminalmente differenziate nel tentativo di migliorare la contrattilità. Ciò può contribuire all'aumento della rigidità e quindi diminuire la capacità di rilassarsi durante la diastole. Può anche verificarsi l'allargamento dei ventricoli e contribuisce all'allargamento e alla forma sferica del cuore debole. L'aumento del volume ventricolare provoca anche una riduzione della gittata sistolica a causa della contrazione meccanica e inefficiente del cuore.
L'effetto generale è quello di una ridotta gittata cardiaca e di un aumento della tensione sul cuore. Ciò aumenta il rischio di arresto cardiaco (in particolare a causa di ritmi cardiaci ventricolari anormali) e riduce l'afflusso di sangue al resto del corpo. Nella malattia cronica la ridotta gittata cardiaca provoca una serie di cambiamenti nel resto del corpo, alcuni dei quali sono compensazioni fisiologiche, alcuni dei quali fanno parte del processo della malattia:
- La pressione arteriosa diminuisce. Questo destimulates barocettori del seno carotideo e aortico che collegano il nucleo del tratto solitarii . Questo centro nel cervello aumenta l'attività simpatica, rilasciando catecolamine nel flusso sanguigno. Il legame ai recettori alfa-1 provoca una vasocostrizione arteriosa sistemica . Questo aiuta a ripristinare la pressione sanguigna ma aumenta anche la resistenza periferica totale, aumentando il carico di lavoro del cuore. Il legame ai recettori beta-1 nel miocardio aumenta la frequenza cardiaca e rende le contrazioni più forti nel tentativo di aumentare la gittata cardiaca. Anche questo, tuttavia, aumenta la quantità di lavoro che il cuore deve svolgere.
- L'aumento della stimolazione simpatica induce anche l'ipofisi posteriore a secernere vasopressina (nota anche come ormone antidiuretico o ADH), che causa ritenzione di liquidi a livello dei reni. Ciò aumenta il volume del sangue e la pressione sanguigna.
- L'insufficienza cardiaca limita anche la capacità dei reni di smaltire sodio e acqua, il che aumenta ulteriormente l'edema. Il flusso sanguigno ridotto ai reni stimola il rilascio di renina , un enzima che catalizza la produzione del potente vasopressore angiotensina . L'angiotensina ei suoi metaboliti causano ulteriore vasocostrizione e stimolano una maggiore secrezione dell'aldosterone steroide dalle ghiandole surrenali . Questo favorisce la ritenzione di sale e liquidi a livello dei reni.
- I livelli cronicamente elevati di ormoni neuroendocrini circolanti come catecolamine , renina, angiotensina e aldosterone influenzano direttamente il miocardio, provocando un rimodellamento strutturale del cuore a lungo termine. Molti di questi effetti di rimodellamento sembrano essere mediati dalla trasformazione del fattore di crescita beta (TGF-beta), che è un bersaglio comune a valle della cascata di trasduzione del segnale iniziata dalle catecolamine e dall'angiotensina II, e anche dal fattore di crescita epidermico (EGF), che è un bersaglio della via di segnalazione attivata dall'aldosterone
- La ridotta perfusione del muscolo scheletrico causa atrofia delle fibre muscolari. Ciò può provocare debolezza, aumento dell'affaticabilità e diminuzione della forza massima, tutti fattori che contribuiscono all'intolleranza all'esercizio.
L'aumentata resistenza periferica e il maggiore volume sanguigno mettono a dura prova il cuore e accelera il processo di danno al miocardio. La vasocostrizione e la ritenzione di liquidi producono una maggiore pressione idrostatica nei capillari. Ciò sposta l'equilibrio delle forze a favore della formazione di fluido interstiziale poiché l'aumento della pressione spinge ulteriore fluido fuori dal sangue, nel tessuto. Ciò si traduce in edema (accumulo di liquidi) nei tessuti. Nell'insufficienza cardiaca del lato destro, questo comunemente inizia alle caviglie dove la pressione venosa è elevata a causa degli effetti della gravità (sebbene se il paziente è costretto a letto, l'accumulo di liquidi può iniziare nella regione sacrale). Può anche verificarsi nella regione sacrale. cavità addominale, dove l'accumulo di liquidi è chiamato ascite. Nell'insufficienza cardiaca del lato sinistro può verificarsi edema nei polmoni - questo è chiamato edema polmonare cardiogeno . Ciò riduce la capacità di ricambio per la ventilazione, provoca l'irrigidimento dei polmoni e riduce l'efficienza dello scambio di gas aumentando la distanza tra l'aria e il sangue. Le conseguenze di ciò sono dispnea (mancanza di respiro), ortopnea e dispnea parossistica notturna .
I sintomi dell'insufficienza cardiaca sono in gran parte determinati da quale parte del cuore fallisce. Il lato sinistro pompa il sangue nella circolazione sistemica, mentre il lato destro pompa il sangue nella circolazione polmonare . Sebbene l'insufficienza cardiaca sinistra riduca la gittata cardiaca alla circolazione sistemica, i sintomi iniziali spesso si manifestano a causa degli effetti sulla circolazione polmonare. Nella disfunzione sistolica, la frazione di eiezione è ridotta, lasciando un volume di sangue anormalmente elevato nel ventricolo sinistro. Nella disfunzione diastolica, la pressione ventricolare telediastolica sarà alta. Questo aumento di volume o pressione risale all'atrio sinistro e quindi alle vene polmonari. L'aumento del volume o della pressione nelle vene polmonari compromette il normale drenaggio degli alveoli e favorisce il flusso del fluido dai capillari al parenchima polmonare, provocando edema polmonare. Ciò altera lo scambio di gas. Pertanto, l'insufficienza cardiaca sinistra si presenta spesso con sintomi respiratori: mancanza di respiro, ortopnea e dispnea parossistica notturna.
Nella cardiomiopatia grave, gli effetti della ridotta gittata cardiaca e della scarsa perfusione diventano più evidenti ei pazienti si manifestano con estremità fredde e umide, cianosi, claudicatio, debolezza generalizzata, vertigini e svenimento .
Il conseguente basso livello di ossigeno nel sangue causato dall'edema polmonare provoca vasocostrizione nella circolazione polmonare, che si traduce in ipertensione polmonare. Poiché il ventricolo destro genera pressioni molto inferiori rispetto al ventricolo sinistro (circa 20 mmHg contro circa 120 mmHg, rispettivamente, nell'individuo sano) ma genera comunque una gittata cardiaca esattamente uguale al ventricolo sinistro, ciò significa che un piccolo aumento della resistenza vascolare polmonare provoca un notevole aumento della quantità di lavoro che il ventricolo destro deve eseguire. Tuttavia, il meccanismo principale mediante il quale l'insufficienza cardiaca del lato sinistro provoca l'insufficienza cardiaca del lato destro in realtà non è ben compreso. Alcune teorie invocano meccanismi che sono mediati dall'attivazione neuroormonale. Anche gli effetti meccanici possono contribuire. Quando il ventricolo sinistro si distende, il setto intraventricolare si piega nel ventricolo destro, diminuendo la capacità del ventricolo destro.
Disfunzione sistolica
L'insufficienza cardiaca causata dalla disfunzione sistolica è riconosciuta più facilmente. Può essere semplicisticamente descritto come un fallimento della funzione di pompa del cuore. È caratterizzato da una frazione di eiezione ridotta (meno del 45%). La forza della contrazione ventricolare è attenuata e inadeguata per creare una gittata sistolica adeguata, con conseguente gittata cardiaca inadeguata. In generale, ciò è causato dalla disfunzione o dalla distruzione dei miociti cardiaci o dei loro componenti molecolari. Nelle malattie congenite come la distrofia muscolare di Duchenne , la struttura molecolare dei singoli miociti è interessata. I miociti e i loro componenti possono essere danneggiati dall'infiammazione (come nella miocardite ) o dall'infiltrazione (come nell'amiloidosi). Le tossine e gli agenti farmacologici (come l' etanolo , la cocaina , la doxorubicina e le anfetamine ) causano danni intracellulari e stress ossidativo. Il meccanismo di danno più comune è l'ischemia che causa infarto e formazione di cicatrici . Dopo l'infarto del miocardio, i miociti morti vengono sostituiti da tessuto cicatriziale, influenzando in modo deleterio la funzione del miocardio. All'ecocardiogramma, questo si manifesta con un movimento anormale della parete (ipocinesia) o un movimento della parete assente (acinesia).
Poiché il ventricolo è svuotato in modo inadeguato, i volumi e la pressione telediastolica ventricolare aumentano. Questo viene trasmesso all'atrio. Sul lato sinistro del cuore, la pressione aumentata viene trasmessa al sistema vascolare polmonare e la pressione idrostatica risultante favorisce lo stravaso di liquido nel parenchima polmonare, provocando edema polmonare. Sul lato destro del cuore, la maggiore pressione viene trasmessa alla circolazione venosa sistemica e ai letti capillari sistemici, favorendo lo stravaso di liquidi nei tessuti degli organi bersaglio e delle estremità, con conseguente edema periferico dipendente .
Disfunzione diastolica
L'insufficienza cardiaca causata da disfunzione diastolica è generalmente descritta come l'incapacità all'indietro del ventricolo di rilassarsi adeguatamente e tipicamente denota una parete ventricolare più rigida. La "rigidità" e la contrattilità delle pareti ventricolari in diastole furono descritte per la prima volta da Pierre-Simon Laplace. Ciò causa un riempimento inadeguato del ventricolo e quindi si traduce in un volume sistolico inadeguato (SV). SV è un termine matematico suscettibile di manipolazione di molte variabili. Il fallimento del rilassamento ventricolare provoca anche pressioni telediastoliche elevate e il risultato finale è identico al caso di disfunzione sistolica (edema polmonare nell'insufficienza cardiaca sinistra, edema periferico nell'insufficienza cardiaca destra).
La disfunzione diastolica può essere causata da processi simili a quelli che causano disfunzione sistolica, in particolare cause che influenzano il rimodellamento cardiaco.
La disfunzione diastolica può non manifestarsi se non in estremi fisiologici se la funzione sistolica è preservata. Il paziente può essere completamente asintomatico a riposo. Tuttavia, sono estremamente sensibili agli aumenti della frequenza cardiaca e improvvisi attacchi di tachicardia (che possono essere causati semplicemente da risposte fisiologiche allo sforzo, febbre o disidratazione, o da tachiaritmie patologiche come la fibrillazione atriale con risposta ventricolare rapida ) possono provocare edema polmonare lampo . Un adeguato controllo della frequenza (di solito con un agente farmacologico che rallenta la conduzione AV come un calcio-antagonista o un beta-bloccante) è, quindi, di fondamentale importanza per prevenire lo scompenso acuto.
La funzione diastolica ventricolare sinistra può essere determinata mediante ecocardiografia misurando vari parametri come il rapporto E / A (rapporto di riempimento ventricolare sinistro precoce-atriale), il tempo di decelerazione E (riempimento ventricolare sinistro precoce) e il tempo di rilassamento isovolumico .