Vliv mechanických srdečních podpor na cévní systém

Overview

Implantace mechanických srdečních podpor je spolu s transplantací srdce základní modalitou terapie konzervativně neřešitelného srdečního selhání. Dnes nejčastěji využívané levostranné srdeční podpory s kontinuálním tokem krve svým příjemcům zlepšují přežívání i kvalitu života, zároveň je ale ohrožují množstvím specifických komplikací. Jedním z faktorů, které k tomuto jevu přispívají, může být vliv kontinuálního toku krve na cévní systém. K posouzení tohoto jevu lze použít množství metod, nejčastěji zobrazovacích, reprezentovaných především ultrasonografickým vyšetřením cévního systému, ale i metod laboratorních reprezentovaných například kvantitativním měřením cirkulujících mikročástic, endoteliálních progenitorových buněk, případně mikroRNA. Cílem této práce je shrnout naše dosavadní výsledky a zkušenosti v této oblasti.

Klíčová slova:

srdeční selhání – cévní systém – mechanické srdeční podpory

Úvod

Dlouhodobé mechanické srdeční podpory (MSP) jsou v současné době již zlatým standardem terapie terminální fáze srdečního selhání [1]. Jedná se o implantabilní pumpy našité nejčastěji na levou, vzácně pak na pravou komoru srdeční, nahrazující její funkci. Vně těla pacienta je patrný pouze napájecí kabel ústící v oblasti epigastria, který je napojený na řídící jednotku a baterie (obr). Nejčastější indikací implantace MSP celosvětově je tzv. destinační terapie (DT – Destination Therapy) [2], druhou nejčastější je „most k transplantaci“ (BTT – Bridge To Transplant). Doba trvání MSP je u obou skupin pacientů v rámci měsíců a let.

Ačkoliv první mechanické srdeční podpory fungovaly na principu pulzatilního toku krve [3], ale brzy se u nich ukázalo vyšší riziko selhání pumpy pro množství složitých komponent a také vyšší výskyt infekce [4].

Proto se vývoj posunul směrem ke 2. generaci MSP, u nichž je pumpou axiálního typu generován kontinuální, nepulzatilní tok krve (např. HeartMate II – HM II, Abbott, Abbott Park, Illinois, USA). Zatím nejdokonalejší 3. generace MSP je založena na principu elektromagnetického nebo hydrodynamického závěsného rotoru bez přítomnosti ložisek. Tím je umožněno zmenšení velikosti čerpadla a omezení kontaktu s krevními elementy, což snižuje riziko trombózy a dalších komplikací a zvyšuje životnost přístroje. Příkladem tohoto nejnovějšího typu MSP je HeartMate 3 (HM 3, Abbott, Abbott Park, Illinois, USA), u kterého elektromagnetický levitující rotor v pravidelných intervalech snižuje a zvyšuje rychlost pumpy, čímž vytváří arteficiální pulzatilitu sloužící zejména k zamezení stázy krve uvnitř přístroje, čímž je dále sníženo riziko trombózy pumpy. Avšak riziko trombotických komplikací je přítomno i nadále, proto je u obou výše zmíněných typů MSP nutná trvalá antikoagulační terapie, nejčastěji warfarinem, spojená s antitrombotickou terapií kyselinou acetylsalicylovou. Nastavení správné úrovně a síly antikoagulace a vyvážení trombotických a krvácivých nežádoucích událostí u pacientů s MSP je v současné době předmětem několika mezinárodních studií [5,6].

Levostranné mechanické srdeční podpory s kontinuálním tokem krve (CF-LVADs – Continuous Flow Left Ventricuar Assist Devices) výrazně zlepšují kvalitu života a snižují úmrtnost pacientů v terminální fázi srdečního selhání, ale tito pacienti jsou zároveň ohroženi některými závažnými komplikacemi [7,8,9]. Mezi nejzávažnější patří významné krvácení a tromboembolické komplikace postihující i centrální nervovou soustavu [10]. Rizikovým faktorem pro tyto komplikace by mohl být i nepulzatilní charakter průtoku. I dle našich zkušeností je možné vliv srdeční podpory zjistit ultrasonografickým cévním vyšetřením, kvantitativním stanovením cirkulujících biomarkerů endoteliálního poškození, případně dalšími metodami. Cílem této práce je shrnout naše dosavadní výsledky a zkušenosti v této oblasti.

Změny v karotickém řečišti u pacientů s mechanickou srdeční podporou detekované ultrasonograficky

Patofyziologie cévních změn u pacientů s mechanickou srdeční podporou je předmětem mnoha studií [11–14]. Žádná ze studií však zatím tyto změny plně nevysvětlila ani neposoudila jejich vliv na prognózu pacientů. Jednou z možností, jak predikovat riziko zejména vaskulárních komplikací, může být prosté sonografické vyšetření karotických tepen doplněné posouzením tuhosti cévní stěny a endoteliální (dys)funkce. V našem případě jsme určili index hyperemie a augmentační index systémem EndoPAT2000 a v předchozí práci jsme zjistili, že po implantaci MSP došlo k poklesu indexu hyperemie mezi 3. a 6. měsícem po implantaci a zároveň ke zvýšení augmentačního indexu, a tedy ke zhoršení tuhosti cévní stěny [14]. Kombinaci ultrasonografického vyšetření karotických tepen doplněnou o měření arteriální tuhosti jsme využili v monocentrické, prospektivní studii k určení vztahu morfologických a hemodynamických změn v karotickém řečišti u pacientů s CF-LVAD k riziku úmrtí nebo cerebrovaskulárních příhod [15]. Do studie bylo zařazeno 83 pacientů indikovaných k implantaci (provedené mezi lety 2014 a 2018). Bylo provedeno neinvazivní vyšetření karotických tepen pomocí sonografie a byly posuzovány jak morfologické, tak hemodynamické parametry (Belcaro score, pulzatilní index, rezistivní index). Zároveň byla pomocí systému Endopat 2000 měřena tuhost cévní stěny jako augmentační index. Vyšetření probíhalo před implantací a 3 a 6 měsíců po implantaci, medián doby sledování byl 27 měsíců. Během sledování 16 pacientů zemřelo a 4 pacienti prodělali nefatální ischemickou cévní mozkovou příhodu. Hlavním nálezem bylo, že zvýšený pulzatilní index v karotických tepnách měřený 3 měsíce po implantaci MSP byl silným prediktorem rizika úmrtí a cévní mozkové příhody; tato asociace byla ještě silnější, pokud byla do analýzy přidána tuhost cévní stěny vyjádřená jako augmentační index. Dalším nálezem bylo, že implantace HM 3 (Heart Mate) měla protektivní efekt (schéma). Význam stanovení parametrů průtoků v karotických tepnách podporují i menší studie. Například studie u 13 pacientů ukázala, že vrcholová systolická rychlost se snížila po implantaci levostranné MSP ve vnitřních i společných karotických tepnách, zatímco střední rychlosti v těchto tepnách zůstaly stabilní [16]. Další průřezová studie se 16 pacienty s CF-LVAD poukazuje na nižší poddajnost a roztažnost karotických tepen po implantaci [17].

Je však třeba zmínit, že vzhledem ke kontinuálnímu charakteru toku krve je absolutní hodnota pulzatilního indexu v karotických tepnách nižší než u pacientů bez MSP. Na ultrasonografii detekovatelná pulzní vlna může být důsledkem otevírání aortální chlopně při neúplném unloadingu levé komory při zachovalé kontraktilitě obou komor nebo i rozdílu tlaku mezi levou komorou a aortou z důvodu senzitivity čerpadla k preloadu. MSP 3. generace HM 3 má arteficiání pulzatilitu způsobenou periodickým zvyšováním a snižováním rychlosti pumpy. Ta však nemá za cíl nahradit fyziologický pulz, nýbrž zajistit adekvátní proplach pumpy.

Cirkulující biomarkery vaskulárního poškození

Další ukazatele stavu cévního systému u pacientů s MSP jsou cirkulující biomarkery, zahrnující i cirkulující mikročástice, cirkulující endoteliální progenitorové a kmenové buňky a vaskulární mikroRNA (MiRNA).

Cirkulující mikročástice

Cirkulující mikročástice jsou drobné částice vznikající v oběhovém systému a v buňkách cévní stěny při jejich aktivaci nebo poškození [18]. Mikročástice jsou jedním z konečných produktů apoptózy a jejich množství bývá zvýšeno u řady chorobných stavů včetně srdečního selhání a cévních chorob. Nejčastější místo produkce mikročástic jsou endoteliální buňky a trombocyty. Nepulzatilní tok krve generovaný MSP způsobuje zvýšené zatížení a následně poškození buněk cévního systému. Studie provedená na 30 pacientech s LVAD HM II prokázala signifikantní pokles cirkulujících mikročástic 3 měsíce po implantaci srdeční podpory [12]. Tyto výsledky mohou naznačovat, že minimálně první 3 měsíce od implantace převládá pozitivní efekt MSP na kardiovaskulární systém, tedy včetně cévních struktur.

Endoteliální progenitorové buňky a kmenové buňky

Cirkulující endoteliální progenitorové (EPC – Endothelial Progenitor Cells) a kmenové buňky (SC – Stem Cells) jsou zejména ukazatelem reparace buněk, jsou tvořeny v kostní dřeni při akutním vaskulárním poškození a nutnosti obnovení endotelu. Studie čítající 14 pacientů s LVAD posuzovala množství EPC a SC před implantací podpory a dále ve 3., 6., 9. a 12. měsíci po implantaci a srovnávala tato data s daty pacientů se srdečním selháním bez MSP a se zdravými kontrolami. Po implantaci MSP došlo ke snížení hladiny SC po 3 měsících, jejich navýšení 9 měsíců po implantaci a jejich mírný pokles ve 12 měsíci (graf). Množství EPC významně kleslo 3 měsíce po implantaci a nevýznamně se zvýšilo mezi 3. a 9. měsícem [14]. Tyto výsledky mohou poukazovat na časné zlepšení stavu cévního systému korekcí důsledků těžkého srdečního selhání implantací MSP, ale i na následnou endoteliální dysfunkci spojenou s tímto postupem.

Cirkulující mikro RNA

MiRNA jsou krátké, nekódující částice RNA zapojené do sekvenčně specifické posttranskripční regulace genové exprese. Některé MiRNA jsou uvolňovány z poškozených endoteliálních buněk a aktivně se podílejí na dysregulaci cévního systému mechanizmem podobným hormonálnímu působení [19]. Hladiny „cévně aktivních“ MiRNA u pacientů již před implantací LVAD a dále 3, 6, 9 a 12 měsíců po implantaci narůstaly [20]. Z tohoto výsledku lze usoudit, že po implantaci LVAD s kontinuální tokem krve skutečně dochází k endoteliální dysfunkci a přestavbě cévní stěny.

Shrnutí

MSP jsou zásadním milníkem v terapii dříve neřešitelných stadií srdečního selhání. Nicméně, kromě jasně pozitivního krátkodobého i střednědobého přínosu je vzhledem k vzrůstajícímu počtu pacientů na destinační terapii nutné podrobněji zkoumat i jejich dlouhodobý vliv na cévní systém. Jednou z hlavních otázek v této oblasti je vliv (absence/snížení) pulzatility na cévní systém po implantaci MSP. Naše studie posuzující změny v karotických tepnách prokázala, že relativně vyšší pulzatilní index i při jeho absolutně nižších hodnotách může být prediktorem úmrtí a mozkových příhod u pacientů po implantaci MSP. Tento efekt je navíc zřetelný i při porovnání HM II s novější HM 3: novější pumpa má výrazně nižší incidenci trombózy [21]. Výše uvedené poznatky poukazují na významný vliv mechanických srdečních podpor na cévní systém a tento faktor by měl být brán v úvahu při vývoji dalších generací MSP.

Tento projekt byl podpořen MZ ČR – RVO („Institut klinické a experimentální medicíny – IKEM, IČ 00023001“)

MUDr. Zuzana Tučanová

zuzana.tucanova@ikem.cz

www.ikem.cz

Doručeno do redakce | Doručené do redakcie | Received 7. 12. 2021

Přijato po recenzi | Prijaté po recenzii | Accepted 31. 12. 2021