Wieńcowy przepływ krwi

Abstract

Serce ma największe zużycie tlenu na masę tkanki spośród wszystkich ludzkich narządów. Spoczynkowy wieńcowy przepływ krwi wynosi ∼250 ml min-1 (0,8 ml min-1 g-1 mięśnia sercowego); stanowi to 5% rzutu serca.1 Niedokrwienie jest wynikiem przewagi zapotrzebowania na tlen nad podażą.

Pobór tlenu przez tętnice wynosi 70-80%, w porównaniu z 25% dla reszty ciała. Dlatego zwiększone zużycie tlenu musi być zaspokojone głównie przez wzrost przepływu krwi w naczyniach wieńcowych, który może wzrosnąć pięciokrotnie podczas ćwiczeń. Podaż zazwyczaj ściśle odpowiada zmianom w zapotrzebowaniu. Jednakże wzrost przepływu krwi w naczyniach wieńcowych może niezależnie zwiększać zużycie tlenu przez mięsień sercowy (efekt Gregga).2 Można to wyjaśnić tym, że pełne tętnice wieńcowe splatają serce i zwiększają długość włókien końcoworozkurczowych oraz kurczliwość.

Anatomia

Dwie tętnice wieńcowe wychodzą z zatok Valsalvy tuż powyżej zastawki aortalnej. Lewa tętnica wieńcowa dzieli się na lewą tętnicę zstępującą przednią i tętnicę okalającą. Zaopatruje ona boczne i przednie ściany lewej komory oraz przednie dwie trzecie przegrody międzykomorowej. Prawa tętnica wieńcowa zaopatruje prawą komorę, tylną ścianę lewej komory i tylną trzecią część przegrody międzykomorowej. Główne tętnice wieńcowe dzielą się na tętnice nasierdziowe. Tętnice domięśniowe wnikają prostopadle do mięśnia sercowego, tworząc podwsierdziowe sploty tętnicze.

Większość krwi z mięśnia lewej komory drenuje się do zatoki wieńcowej. Żyła sercowa przednia odbiera krew z mięśnia prawej komory. Obie otwierają się do prawego przedsionka. Żyły Tebesa odprowadzają niewielką część krwi wieńcowej bezpośrednio do komór serca i stanowią prawdziwe shunt.

Determinanty wieńcowego przepływu krwi

Ciśnienie perfuzji wieńcowej

Podczas skurczu śródmięśniowe naczynia krwionośne są ściskane i skręcane przez kurczący się mięsień sercowy, a przepływ krwi do lewej komory jest najmniejszy. Siła ta jest największa w warstwach podwsierdziowych, gdzie jest zbliżona do ciśnienia wewnątrzsercowego. W skurczu krew wewnątrzsercowa jest wypychana do przodu w kierunku zatoki wieńcowej i wstecznie do naczyń nasierdziowych, które pełnią rolę kondensatorów. Przepływ krwi wznawia się podczas rozkurczu, kiedy mięsień rozkurcza się. Ciśnienie perfuzji wieńcowej jest różnicą między ciśnieniem rozkurczowym aorty a ciśnieniem końcoworozkurczowym lewej komory (LVEDP). Fazowe zmiany przepływu krwi do prawej komory są mniej wyraźne ze względu na mniejszą siłę skurczu. Centralne ciśnienie żylne może być bardziej odpowiednim wyborem dla ciśnienia końcowego w celu obliczenia prawostronnego ciśnienia perfuzji wieńcowej.2

Czas perfuzji

Każde zwiększenie częstości akcji serca wpływa na czas rozkurczu bardziej niż na czas skurczu i zmniejsza czas perfuzji.

Średnica ściany naczynia

Tonasomotoryczny i złogi wewnątrz światła naczynia determinują średnicę ściany naczynia. Współdziałanie różnych mechanizmów regulujących tonus wazomotoryczny naczyń wieńcowych zwykle sprzyja wazodylatacji (ryc. 1).

Faktory wpływające na ton wazomotoryczny

Metabolizm mięśnia sercowego

Ton wazomotoryczny jest prawie wyłącznie określany przez lokalne zapotrzebowanie na tlen metaboliczny. Hipoksja powoduje bezpośrednio rozszerzenie naczyń wieńcowych, ale także uwalnia adenozynę i otwiera kanały potasowe wrażliwe na ATP. Zwieracze przedwłośniczkowe ulegają rozluźnieniu, a większa liczba kapilar zostaje zrekrutowana.

Autoregulacja

W warunkach spoczynku przepływ krwi w naczyniach wieńcowych pozostaje stały w zakresie średnich ciśnień tętniczych 60-140 mm Hg. Poza tym zakresem przepływ staje się zależny od ciśnienia. Prawdopodobne mechanizmy obejmują odpowiedź miogenną na zmiany ciśnienia śródściennego (szybka) oraz regulację metaboliczną (wolna). Napięcie tlenowe mięśnia sercowego i obecność środków zwężających lub rozszerzających naczynia wpływają na zakres autoregulacji wieńcowej.

Kontrola nerwowa

Wpływy autonomiczne są na ogół słabe. Trudno jest wyodrębnić rolę kontroli nerwowej na wieńcowy przepływ krwi, ponieważ efekty metaboliczne każdej zmiany ciśnienia krwi, częstości akcji serca i kurczliwości dominują w późniejszej odpowiedzi. W nasierdziowych naczyniach krwionośnych znajdują się przede wszystkim receptory α, których pobudzenie powoduje skurcz naczyń. W śródmięśniowych i podwsierdziowych naczyniach krwionośnych przeważają receptory β2 (wazodylatacja). Stymulacja współczulna zwiększa przepływ krwi w mięśniu sercowym poprzez zwiększone zapotrzebowanie metaboliczne i przewagę aktywacji receptorów β.

Stymulacja alfa może odgrywać rolę w dystrybucji przepływu krwi w obrębie mięśnia sercowego poprzez ograniczanie pośredniczącego w metabolizmie wzrostu przepływu i wywieranie wpływu przeciwzastawkowego. Wpływy przywspółczulne są niewielkie i słabo wazodylatacyjne. Wazodylatacyjny efekt acetylocholiny zależy od nienaruszonego śródbłonka.

Kontrola humoralna

Większość hormonów wazoaktywnych wymaga nienaruszonego śródbłonka naczyniowego. Hormony peptydowe obejmują hormon antydiuretyczny, przedsionkowy peptyd natriuretyczny, wazoaktywny peptyd jelitowy i peptyd związany z genem kalcytoniny. Hormon antydiuretyczny w stężeniu fizjologicznym ma niewielki wpływ na krążenie wieńcowe, ale u zestresowanych pacjentów wywołuje skurcz naczyń krwionośnych. Pozostałe peptydy powodują rozszerzenie naczyń pośredniczące w śródbłonku.

Angiotensyna II powoduje skurcz naczyń wieńcowych niezależnie od unerwienia współczulnego. Zwiększa również napływ wapnia i uwalnia endotelinę, najsilniejszy wazokonstrykcyjny peptyd zidentyfikowany dotychczas u ludzi. Enzym konwertujący angiotensynę inaktywuje bradykininę, czynnik rozszerzający naczynia.

Śródbłonek naczyniowy

Śródbłonek naczyniowy jest ostatnim wspólnym szlakiem regulującym ton naczynioruchowy. Moduluje on aktywność kurczliwą leżących u jego podłoża mięśni gładkich poprzez syntezę i wydzielanie substancji wazoaktywnych w odpowiedzi na przepływ krwi, krążące hormony i substancje chemiczne. Do wazorelaksantów należą: czynnik relaksujący pochodzenia śródbłonkowego, tlenek azotu, prostacyklina i bradykinina. Do substancji zwężających naczynia zalicza się endotelinę i tromboksan A2. Odpowiedź netto zależy od równowagi między tymi dwiema przeciwstawnymi grupami.2

Równowaga tlenowa mięśnia sercowego

Dostarczanie tlenu jest produktem pojemności nośnej tlenowej tętnic i przepływu krwi w mięśniu sercowym. Wskaźnik czasu ciśnienia rozkurczowego (DPTI) jest użyteczną miarą zaopatrzenia w krew w naczyniach wieńcowych i stanowi iloczyn ciśnienia perfuzyjnego w naczyniach wieńcowych i czasu rozkurczu. Podobnie, zapotrzebowanie na tlen może być reprezentowane przez wskaźnik czasu napięcia (TTI), iloczyn ciśnienia skurczowego i czasu skurczu.

Stosunek DPTI/TTI jest współczynnikiem żywotności wsierdzia (EVR) i reprezentuje równowagę między podażą tlenu a zapotrzebowaniem mięśnia sercowego. EVR wynosi zwykle 1 lub więcej. Stosunek <0,7 jest związany z niedokrwieniem podwsierdziowym.

Taką wartość można osiągnąć u pacjenta z następującymi danymi fizjologicznymi:Zauważ, że czas skurczu jest zwykle ustalony na 200 ms, a rozkurcz zajmuje pozostały czas.

• Ciśnienie krwi = 180/95 mm Hg

• Częstotliwość akcji serca = 120 min-1

• LVEDP = 15 mm Hg

• DPTI = 80 mm Hg × (60 s/częstotliwość akcji serca – 0.2 s) = 24 s mm Hg

• TTI = 180 mm Hg × 0,2 s = 36 s mm Hg

• EVR = 0,67

Choroby wpływające na przepływ wieńcowy

Krążenie wieńcowe funkcjonuje w stanie aktywnego rozszerzenia naczyń. Nieprawidłowe wytwarzanie tlenku azotu przez śródbłonek może odgrywać rolę w cukrzycy, miażdżycy i nadciśnieniu tętniczym.

Choroba tętnic wieńcowych

Złogi lipidów, proliferacja mięśni gładkich i dysfunkcja śródbłonka zmniejszają średnicę światła naczynia. Krytyczne zwężenie występuje, gdy przepływ wieńcowy nie jest w stanie odpowiedzieć na wzrost zapotrzebowania metabolicznego, zwykle gdy średnica jest zmniejszona o 50%. Resting flow becomes affected if the diameter is reduced by 80%.

With increasing stenosis, distal arterioles dilate maximally to preserve flow up to the point where the vascular bed is maximally dilated. Dalsze zwężenie prowadzi do spadku w przepływie i przepływ staje się zależny od ciśnienia. Przepływ kierowany do poszerzonego łożyska równoległego proksymalnie do zwężenia nazywany jest kradzieżą wieńcową i może nasilać niedokrwienie. Przepływ w kolateralach jest również często zależny od ciśnienia.

Nadciśnienie tętnicze

Lewa komora ulega przerostowi w odpowiedzi na zwiększone obciążenie następcze. Wzrost miofibryli przewyższa sieć kapilar, co prowadzi do zmniejszenia gęstości kapilar. Podwyższone ciśnienie wewnątrzsercowe obniża podwsierdziowy przepływ krwi. Obciążenie ciśnieniowe zwiększa pracę mięśnia sercowego i zapotrzebowanie na tlen. W przerośniętej tkance występuje również upośledzona odpowiedź naczynioruchowa na hipoksję, co czyni ją podatną na niedokrwienie.

Niewydolność serca

Niedobór wyrzutowy powoduje zwiększenie objętości rozkurczowej, podwyższenie LVEDP i obniżenie ciśnienia perfuzji wieńcowej. Wywołane przez układ współczulny zwężenie naczyń systemowych może poprawić perfuzję mięśnia sercowego, ale zwiększa obciążenie ciśnieniowe i zapotrzebowanie na tlen.

Leki a wieńcowy przepływ krwi

Leki przeciwpłytkowe, antykoagulanty i leki obniżające stężenie lipidów

Te środki działają wewnątrz światła, zapobiegając dalszemu zmniejszaniu średnicy naczynia. Statyny hamują reduktazę HMG CoA, enzym biorący udział w syntezie cholesterolu. Leki przeciwpłytkowe zapobiegają agregacji płytek krwi, która często jest początkowym etapem tworzenia się zakrzepu. Środki przeciwtrombinowe działają w różnych miejscach kaskady krzepnięcia, hamując tworzenie trombiny.

Nitraty

Nitraty powodują rozszerzenie naczyń we wszystkich łożyskach naczyniowych, w czym pośredniczy uwalnianie tlenku azotu. Zmniejszają skurcz naczyń wieńcowych, ale ich główną zaletą jest zmniejszenie obciążenia wstępnego i następczego oraz zwiększenie maksymalnego rozszerzenia naczyń wieńcowych. Korzyści mogą być zniwelowane przez odruchową tachykardię. Regionalny przepływ krwi ulega poprawie dzięki rozszerzeniu kolaterali i niższemu LVEDP.

Blokery kanału wapniowego

W porównaniu z niedihydropirydynami (werapamil i diltiazem) dihydropirydyny (nifedypina) powodują większe rozszerzenie naczyń, mniejsze zahamowanie węzła zatokowego i przedsionkowo-komorowego oraz mniejszą inotropię ujemną. Zaopatrzenie mięśnia sercowego w tlen poprawia się dzięki rozszerzeniu naczyń wieńcowych i obniżeniu LVEDP. Zapotrzebowanie na tlen jest mniejsze z powodu zmniejszenia kurczliwości i obciążenia ciśnieniowego.

Leki działające na angiotensynę

Inhibitory konwertazy angiotensyny zmniejszają konwersję angiotensyny I do angiotensyny II. Leki te zmniejszają indukowany przez angiotensynę skurcz naczyń krwionośnych i zwiększają perfuzję mięśnia sercowego poprzez rozszerzenie naczyń bez odruchowej tachykardii. Z czasem regulują one również tworzenie tkanki włóknistej po urazie tkanki.3 Leki takie jak losartan są antagonistami receptora angiotensyny i zwiększają uwalnianie tlenku azotu przez śródbłonek.

Leki otwierające kanały potasowe

Nikorandil jest nowym środkiem przeciwangiogennym. Zwiększony odpływ potasu powoduje zmniejszenie stężenia wapnia wewnątrzkomórkowego i rozluźnienie mięśni. Rozszerza zarówno prawidłowe, jak i zwężone odcinki tętnic wieńcowych.

Blokery beta

Naczynia wieńcowe zawierają receptory β2. Chronotropia i inotropia zależy od stymulacji β1. Ostatnie badania przeprowadzone u pacjentów z chorobą wieńcową sugerują, że β-blokery nie zmniejszają rzutu serca w takim stopniu, jak pierwotnie sądzono. Zmniejszenie częstości akcji serca wydłuża czas rozkurczu perfuzji i hamuje indukowany stresem wzrost kurczliwości mięśnia sercowego. U pacjentów przyjmujących kardioselektywne β1-blokery, nieopresorowana systemowa stymulacja β2 zmniejsza obciążenie następcze, poprawia frakcję wyrzutową i wywiera „dodatni efekt inotropowy”.4

Wazopresory i inotropy

Leki te przywracają ciśnienie perfuzji wieńcowej u pacjentów z hipotensją i mogą być szczególnie korzystne u tych pacjentów, którzy zmierzają w kierunku dolnego końca zakresu autoregulacji. Każdy wzrost ciśnienia rozkurczowego w aorcie może być zrównoważony przez wzrost zapotrzebowania mięśnia sercowego na tlen związany z większym obciążeniem pracą, kurczliwością i częstością akcji serca. W niewydolnym sercu leki inotropowe zmniejszają również LVEDP.

Znieczulenie a równowaga tlenowa mięśnia sercowego

Halogenowe środki znieczulające aktywują wrażliwe na ATP kanały potasowe i obniżają poziom wapnia wewnątrzkomórkowego. Powoduje to ujemną inotropię i naśladuje ochronny efekt dyskretnych epizodów niedokrwienia mięśnia sercowego przed trwałym urazem niedokrwiennym, tak zwane „prekondycjonowanie niedokrwienne”. Ponadto, rozszerzenie naczyń wieńcowych i zmniejszenie obciążenia następczego generalnie prowadzi do korzystnego stosunku podaży tlenu do zapotrzebowania mięśnia sercowego.

Isofluran w szczególności powoduje rozszerzenie naczyń wieńcowych. Tętniczki (naczynia oporowe) są rozszerzone bardziej niż naczynia nasierdziowe (przewodzące). Teoretycznie kradzież wieńcowa może występować w odrębnym układzie anatomicznym choroby wieńcowej, ale nie zostało to potwierdzone w praktyce. Isofluran może jednak prowokować niedokrwienie u chorych z chorobą wieńcową, jeśli dopuszcza się tachykardię i hipotensję. Sewofluran i halotan nie powodują tachykardii ani nieprawidłowej dystrybucji perfuzji mięśnia sercowego.5

Stres przedoperacyjny powoduje tachykardię pośredniczoną przez układ współczulny, nadciśnienie tętnicze, wzrost sił ścinających i zwiększone zapotrzebowanie mięśnia sercowego na tlen. Centralna blokada nerwowo-sercowa blokuje tę potencjalnie szkodliwą reakcję, ale każdy znaczny spadek ciśnienia tętniczego powoduje obniżenie ciśnienia perfuzji wieńcowej. Znieczulenie zewnątrzoponowe w odcinku piersiowym również blokuje odpływ współczulny do serca. Stymulacja współczulna powoduje rozszerzenie naczyń wieńcowych u osób zdrowych, ale zwężenie naczyń u pacjentów z chorobą wieńcową.6