Patofizjologia niewydolności serca obejmuje zmiany w:

Dysfunkcja serca powoduje zmiany w funkcji naczyniowej, objętości krwi i stanie neurohumoralnym. Zmiany te służą jako mechanizmy kompensacyjne, pomagające utrzymać rzut serca (głównie poprzez mechanizm Franka-Starlinga) i ciśnienie tętnicze (poprzez systemowy skurcz naczyń). Jednak te kompensacyjne zmiany na przestrzeni miesięcy i lat mogą pogorszyć funkcję serca. Dlatego niektóre z najskuteczniejszych metod leczenia przewlekłej niewydolności serca polegają na modulowaniu czynników pozasercowych, takich jak ciśnienie tętnicze i żylne, poprzez podawanie leków rozszerzających naczynia krwionośne i moczopędnych.

Funkcja serca

Ogółem, zmiany w funkcji serca związane z niewydolnością serca prowadzą do zmniejszenia rzutu serca. Wynika to ze spadku objętości wyrzutowej, który jest spowodowany dysfunkcją skurczową, dysfunkcją rozkurczową lub kombinacją obu tych czynników. W skrócie, dysfunkcja skurczowa wynika z utraty wewnętrznej inotropii (kurczliwości), która może być spowodowana zmianami w mechanizmach transdukcji sygnału odpowiedzialnych za regulację inotropii. Dysfunkcja skurczowa może również wynikać z utraty żywotnego, kurczącego się mięśnia, co ma miejsce po ostrym zawale mięśnia sercowego. Dysfunkcja rozkurczowa odnosi się do właściwości rozkurczowych komory i występuje wtedy, gdy komora staje się mniej podatna (tzn. „sztywniejsza”), co upośledza jej napełnianie. Zmniejszone napełnianie komory skutkuje mniejszym wyrzutem krwi. Zarówno dysfunkcja skurczowa, jak i rozkurczowa skutkuje wyższym ciśnieniem końcoworozkurczowym w komorze, co służy jako mechanizm kompensacyjny poprzez wykorzystanie mechanizmu Franka-Starlinga do zwiększenia objętości wyrzutowej. W niektórych typach niewydolności serca (np. w kardiomiopatii rozstrzeniowej) komora ulega anatomicznemu poszerzeniu, co pomaga w normalizacji ciśnienia obciążenia wstępnego poprzez akomodację wzrostu objętości napełnienia.

Interwencje terapeutyczne mające na celu poprawę czynności serca w niewydolności serca obejmują stosowanie leków kardiostymulujących (np, beta-agonistów i naparstnicy), które stymulują częstość akcji serca i kurczliwość, oraz leków rozszerzających naczynia, które zmniejszają obciążenie następcze komór i w ten sposób zwiększają objętość wyrzutową.

Stan neurohumoralny

Neurohumoralne odpowiedzi występują podczas niewydolności serca. Obejmują one aktywację nerwów współczulnych i układu renina-angiotensyna oraz zwiększone uwalnianie hormonu antydiuretycznego (wazopresyny) i przedsionkowego peptydu natriuretycznego. Efektem netto tych neurohumoralnych odpowiedzi jest wytworzenie skurczu naczyń tętniczych (aby pomóc w utrzymaniu ciśnienia tętniczego), zwężenie naczyń żylnych (aby zwiększyć ciśnienie żylne) oraz zwiększenie objętości krwi w celu zwiększenia wypełnienia komór. Ogólnie rzecz biorąc, te neurohumoralne reakcje mogą być postrzegane jako mechanizmy kompensacyjne, ale mogą one również nasilać niewydolność serca poprzez zwiększenie obciążenia następczego komór (co zmniejsza objętość wyrzutową) i zwiększenie obciążenia wstępnego do punktu, w którym dochodzi do zatoru płucnego lub systemowego i obrzęku. Dlatego ważne jest zrozumienie patofizjologii niewydolności serca, ponieważ stanowi ona przesłankę do interwencji terapeutycznej.

Istnieją również dowody na to, że inne czynniki, takie jak tlenek azotu i endotelina (oba zwiększone w niewydolności serca) mogą odgrywać rolę w patogenezie niewydolności serca.

Niektóre leki stosowane w leczeniu niewydolności serca osłabiają zmiany neurohumoralne. Na przykład niektóre beta-blokery przynoszą znaczące długoterminowe korzyści, prawdopodobnie dlatego, że blokują wpływ nadmiernej aktywacji współczulnej na serce. Inhibitory konwertazy angiotensyny, blokery receptora angiotensyny i antagoniści receptora aldosteronu są powszechnie stosowane w leczeniu niewydolności serca poprzez hamowanie działania układu renina-angiotensyna-aldosteron.

Systemowa funkcja naczyniowa

W celu skompensowania zmniejszonego rzutu serca podczas niewydolności serca, mechanizmy sprzężenia zwrotnego w organizmie próbują utrzymać prawidłowe ciśnienie tętnicze poprzez zwężenie tętniczych naczyń oporowych w wyniku aktywacji współczulnego adrenergicznego układu nerwowego, zwiększając w ten sposób systemowy opór naczyniowy. Zwężeniu ulegają również żyły w celu podwyższenia ciśnienia żylnego. Baroreceptory tętnicze są ważnymi elementami tego systemu sprzężenia zwrotnego, zwłaszcza w ostrej niewydolności serca. Aktywacja humoralna, szczególnie układ renina-angiotensyna i hormon antydiuretyczny (wazopresyna) również przyczyniają się do systemowego zwężenia naczyń.

Podwyższona aktywność współczulna oraz zwiększona ilość krążącej angiotensyny II i zwiększona ilość wazopresyny przyczyniają się do wzrostu systemowego oporu naczyniowego. Leki, które blokują niektóre z tych mechanizmów, takie jak inhibitory konwertazy angiotensyny, blokery receptora angiotensyny, poprawiają objętość wyrzutową komory poprzez zmniejszenie obciążenia następczego komory. Leki rozszerzające naczynia krwionośne, takie jak hydralazyna i nitroprusydek sodu, są również stosowane w celu zmniejszenia obciążenia następczego komory, a tym samym zwiększenia rzutu serca.

Objętość krwi

W niewydolności serca dochodzi do kompensacyjnego zwiększenia objętości krwi, które służy zwiększeniu obciążenia wstępnego komory, a tym samym zwiększeniu objętości wyrzutowej poprzez mechanizm Franka-Starlinga. Objętość krwi jest zwiększana przez szereg czynników. Zmniejszona perfuzja nerek skutkuje zmniejszonym wydalaniem moczu i zatrzymywaniem płynów. Ponadto połączenie zmniejszonej perfuzji nerkowej i współczulnej aktywacji nerek stymuluje uwalnianie reniny, aktywując w ten sposób układ renina-angiotensyna. To z kolei nasila wydzielanie aldosteronu. Dochodzi również do wzrostu stężenia krążącej wazopresyny argininowej (hormonu antydiuretycznego), która przyczynia się do nerkowej retencji wody. Ostatecznym wynikiem aktywacji humoralnej jest zwiększenie nerkowej reabsorpcji sodu i wody. Wynikający z tego wzrost objętości krwi pomaga w utrzymaniu rzutu serca; jednak zwiększona objętość może być szkodliwa, ponieważ podnosi ciśnienie żylne, co może prowadzić do obrzęku płuc i obrzęku ogólnoustrojowego. Gdy obrzęk występuje w płucach, może to powodować duszność wysiłkową (brak tchu podczas wysiłku). Dlatego większość pacjentów z niewydolnością serca jest leczona lekami moczopędnymi w celu zmniejszenia objętości krwi i ciśnienia żylnego w celu zmniejszenia obrzęku.

Integracja zmian sercowych i naczyniowych

Jak opisano powyżej, zarówno skurczowa, jak i rozkurczowa niewydolność serca prowadzą do zmian w systemowym oporze naczyniowym, objętości krwi i ciśnieniu żylnym. Zmiany te można zbadać graficznie za pomocą krzywych funkcji serca i naczyń, jak pokazano po prawej stronie. Zmniejszenie wydolności serca powoduje przesunięcie w dół nachylenia krzywej funkcji serca. Samo to doprowadziłoby do wzrostu ciśnienia w prawym przedsionku lub ośrodkowym ciśnieniu żylnym (punkt B), jak również do dużego spadku rzutu serca. Wzrost objętości krwi i zwężenie naczyń żylnych (zmniejszona podatność żylna) powoduje równoległe przesunięcie w prawo krzywej funkcji naczyniowej układu (punkt C). Ponieważ systemowy opór naczyniowy również wzrasta, nachylenie krzywej funkcji naczyniowej przesuwa się w dół (punkt D). Te zmiany w funkcji naczyniowej, w połączeniu z przesunięciem w dół krzywej funkcji serca, powodują duży wzrost ciśnienia w prawym przedsionku lub centralnego ciśnienia żylnego (punkt D), co pomaga częściowo zrównoważyć duży spadek rzutu serca, który wystąpiłby przy braku systemowych odpowiedzi naczyniowych (punkt B). Dlatego też odpowiedzi systemowe (zwężenie naczyń i zwiększenie objętości krwi) pomagają skompensować utratę wydolności serca; jednakże te kompensacyjne odpowiedzi powodują duży wzrost ciśnienia żylnego, który może prowadzić do obrzęku. Co więcej, wzrost systemowego oporu naczyniowego zwiększa obciążenie następcze lewej komory, co może dodatkowo obniżać jej rzut.

Revised 06/30/2015

.