Patofyziologie kardiorenálního syndromu

Overview

Kardiorenální syndrom je definován jako stav, kdy dysfunkce jednoho z orgánů – srdce nebo ledvin – je schopná a odpovědná za zahájení poškození druhého orgánu prostřednictvím společných hemodynamických, neurohumorálních, imunologických a biochemických zpětných vazeb. V patofyziologii kardiorenálního syndromu se zřejmě uplatňuje hned několik faktorů: snížení srdečního výdeje spolu se zvýšením renálního žilního a intraabdominálního tlaku, nedostatečná blokáda systému renin-angiotenzin-aldosteron, aktivace nervových zakončení sympatiku v ledvinných tepnách, oxidativní stres, anemie a snížená produkce erytropoetinu a další.

Klíčová slova:
kardiorenální syndrom – srdeční selhání – renální dysfunkce – patofyziologie

Definice kardiorenálního syndromu

Kardiorenální syndrom (cardiorenal syndrome – CRS) byl v roce 2004 definován pracovní skupinou vědeckých pracovníků v ústavu National Heart, Lung and Blood Institute jako stav, při kterém je léčba zaměřená na odstranění příznaků srdečního selhání limitována zhoršením ledvinných funkcí. Tato definice byla některými autory kritizována, a tak vznikla patofyziologická definice kardiorenálního syndromu, která zdůrazňuje vzájemný a oboustranný vliv v interakci selhání srdce a ledvin.

Podle této definice dysfunkce jednoho z orgánů je schopná a odpovědná za zahájení poškození druhého orgánu prostřednictvím společných hemodynamických, neurohumorálních, imunologických a biochemických zpětných vazeb [1–3].

Tato nová definice vychází z poznatků o tom, že ledvinná nedostatečnost u srdečního selhání nevzniká pouze následkem poklesu průtoku ledvinami u pacientů se sníženou systolickou funkcí levé komory. Nové poznatky jsou podpořeny vědeckými důkazy o významu žilní kongesce, neurohumorální aktivace, anemie, oxidativního stresu a renální sympatické aktivity [1,4,5].

Epidemiologie kardiorenálního syndromu

Renální insuficience (RI) je u pacientů se srdečním selháním častá a má i negativní prognostický význam. Výskyt srdečního selhání a RI v populaci stoupá. Je to dáno za prvé stárnutím populace, kdy u starších jedinců je výskyt CHSS a RI vyšší, za druhé kvůli pokrokům v léčbě některých kardiovaskulárních onemocnění, akutních koronárních syndromů, hypertenze a v terapii nemocných s diabetes mellitus se stále více polymorbidních pacientů dostává do stadia pokročilých orgánových poškození.

U pacientů s akutním srdečním selháním má 30 % jedinců významné snížení ledvinných funkcí. U pacientů s chronickým srdečním selháním (CHSS) mělo podle některých autorů clearance kreatininu < 30 ml/min 39 % nemocných ve funkční třídě NYHA IV a 31 % jedinců ve třídě NYHA III. V současné době je zřejmé, že koexistence srdečního selhání a renální insuficience má velmi špatnou prognózu [1].

Dopad renálního onemocnění na prognózu pacientů se srdečním selháním

RI je významným a nezávislým rizikovým faktorem mortality u pacientů se srdečním selháním. Výskyt srdečního selhání je v korelaci se snížením glomerulární filtrace. RI se vyskytuje u pacientů s CHSS častěji než u nemocných s kardiovaskulárním onemocněním a normální srdeční funkcí [6].

Vztah mezi stupněm RI a rizikem úmrtí u pacientů s CHSS byl mezi prvními vědeckými pojednáními cílem studie Hillegeho a spolupracovníků. Studie zahrnovala 1 906 pacientů s pokročilým CHSS funkční klasifikace podle New York Heart Asso­ciation (NYHA) III/IV, s významnou systolickou dysfunkcí levé komory s ejekční frakcí ≤ 35 %. Průměrný odhad glomerulární filtrace (eGFR = estimated glomerular filtration rate) souboru hodnocený podle rovnice Cockcroft-Gaulta byl 62,9 ml/min. Výchozí eGFR se ukázala být nejvýznamnějším predikátorem mortality, následovala funkční třída NYHA a používání inhibitorů angiotenzin konvertujícího enzymu (ACE-I). Pacienti v nejnižší kvartile eGFR (< 44 ml/min) měli téměř třikrát vyšší riziko úmrtí než jedinci v nejvyšší kvartile GFR (> 76 ml/min) – relativní riziko 2,85, p < 0,001. Prediktivní hodnota ejekční frakce levé komory (EF LK) nebyla statisticky významná (p = 0,053). Tato práce ukázala, že stupeň RI je silnějším prediktorem mortality než poškození srdeční funkce hodnocené ejekční frakcí levé komory a funkční třídou NYHA. Stupeň poškození renálních funkcí byl rovněž na EF LK nezávislý [7].

Onemocnění ledvin a kardiovaskulární riziko

Výskyt kardiovaskulárních onemocnění a kardiovaskulární mortalita je u pacientů, kteří se dostanou do konečného stadia renálního selhání (end-stage renal disease – ESRD), velmi vysoká. Více než 43 % ze všech úmrtí u pacientů v konečném stadiu renálního onemocnění je způsobeno kardiovaskulární příčinou. Úmrtí na vaskulární onemocnění je u pacientů s chronickou renální insuficiencí deset- až dvacetkrát častější než u obecné populace [8].

Velmi vysoká je i kardiovaskulární morbidita u pacientů s ESRD. Odhaduje se, že až 75 % nemocných s ESRD má srdeční hypertrofii a přibližně 40 % pacientů koronární nemoc. Riziko kardiovaskulární morbidity a mortality je však vysoké ve všech stadiích chronického onemocnění ledvin. Kromě tradičních rizikových faktorů, které jsou společné pro chronickou renální insuficienci a srdeční a cévní onemocnění, jako jsou hypertenze, diabetes mellitus a dyslipidemie, se na riziku vzniku kardiovaskulárních onemocnění zřejmě podílejí i faktory spojené s uremií: renální anemie a poruchy kalciofosfátového metabolizmu [9].

Je známo, že i mírný pokles renálních funkcí je spojen s významným vzestupem kardiovaskulárního rizika [10,11]. V současné době máme dostatečné množství důkazů pro to, že vzestup koncentrace kreatininu, mírný pokles glomerulární filtrace a přítomnost proteinurie jsou významnými a nezávislými rizikovými faktory vzniku kardiovaskulárních onemocnění [12]. Porucha renálních funkcí je negativním prognostickým faktorem u pacientů s akutními koronárními syndromy, u pacientů podstupujících perkutánní koronární intervenci a chirurgickou revaskularizaci myokardu [13–15].

Riziko kardiovaskulárních onemocnění vzniká ještě před dosažením stadia ESRD, a proto je nezbytná včasná a pravidelná kontrola rizikových faktorů. Hlavními faktory, které jsou spojené s rizikem akcelerované aterosklerózy odpovědné za vznik koronární nemoci a infarktu myokardu, tedy rizikem ischemické kardiopatie, jsou hypertenze, kouření cigaret a diabetes mellitus. Dále faktory specifické pro renální insuficienci, tedy anemie, volumové přetížení a poruchy kalcio­fosfátového metabolizmu. Faktory spojenými s rizikem uremické kardiopatie jsou: dyslipidemie, hyperhomocysteinemie, oxidativní stres. Ovlivnění těchto faktorů je hlavním principem kardioprotekce u pacientů již od časných stadií chronického onemocnění ledvin [16].

Nová hypotéza patofyziologie CRS

Hypotéza nízkého průtoku

Podle tradiční hypotézy byl za progresivní pokles renálních funkcí u srdečního selhání odpovědný nedostatečný průtok krve ledvinami při sníženém srdečním výdeji. Pokles průtoku krve ledvinami je opravdu odpovědný za nadměrnou aktivaci systému RAAS, která je zahájena velmi rychlým uvolněním reninu z juxtaglomerulárních buněk. Některé nedávno publikované práce však ukázaly, že neexistuje žádný vztah mezi ledvinnými funkcemi a srdečním výdejem, rovněž zvýšení srdečního výdeje léčbou nevedlo ke zlepšení renálních funkcí, ani k prevenci úmrtí či rehospitalizace. To ukázala například studie ESCAPE (Evaluation Study of Congestive Heart Failure and Pulmonary Artery Catheterization Effectiveness) u 433 pacientů přijatých pro akutní dekompenzaci chronického srdečního selhání s hemodynamickou monitorací pomocí plicnicového katetru. Tato práce potvrdila výsledky dalších prací, tedy že hemodynamicky řízená léčba akutního srdečního selhání, která vedla ke zvýšení srdečního výdeje a poklesu tlaku v plicnici v zaklínění, nevede k souběžnému zlepšení renálních parametrů [17,18].

Zvýšení centrálního žilního a intraabdominálního tlaku

Srdeční selhání je charakterizováno zvýšením centrálního žilního tlaku, které snižuje tlakový gradient na úrovni glomerulární kapilární sítě. Stoupá množství důkazů o tom, že zvýšení centrálního žilního tlaku, resp. renálního žilního tlaku a intraabdominálního tlaku (IAP) je spojeno s progresivním poklesem ledvinných funkcí u pacientů se srdečním selháním.

Experimentální práce prokázaly, že zvýšení renálního žilního tlaku nad 20 mmHg je spojeno se signifikantním poklesem diurézy a zástavou tvorby moči při tlaku nad 25 mmHg. Zvýšení renálního žilního tlaku mělo větší dopad na pokles diurézy než snížení arteriálního tlaku.

Podobný efekt byl prokázán pro vzestup intraabdominálního tlaku. Pokusy s břišní kompresí u zvířecích modelů prokázaly významný pokles glomerulární filtrace a průtoku krve ledvinami při vzestupu intraabdominálního tlaku nad 20 mmHg. Intraabdominální hypertenze je definována jako IAP ≥ 12 mmHg a zvýšení IAP jako ≥ 8 mmHg. Významné zvýšení IAP bylo v klinických studiích pacientů s akutní dekompenzací CHSS a EF LK < 20 % zjištěno u více než 50 % jedinců. Tito pacienti měli významně nižší GFR než pacienti s normálním IAP. Pokles IAP v průběhu léčby pak predikoval zlepšení renální funkce (obr. 1) [19,21].

Sympatoadrenální hyperaktivace

Nežádoucí následky zvýšené aktivace sympatiku jsou dobře známy. Je to především snížení denzity receptorů beta-1. V poslední době je věnována pozornost systémovému efektu aktivace renálního sympatiku. Při progresivním srdečním selhání dochází k poklesu renálního průtoku a renální vazokonstrikci zprostředkované baroreceptory, k aktivaci nervových zakončení sympatiku v ledvinných tepnách a uvolnění katecholaminů do cirkulace. U pacientů se srdečním selháním a pokročilou ledvinnou dysfunkcí je situace zhoršena snížením vylučování katecholaminů ledvinami. V současné době se objevila řada důkazů pro to, že aktivace renálního sympatiku má přímé vaskulární systémové účinky. Studie s oboustrannou katetrovou ablací renálního sympatiku prokázaly snížení produkce noradrenalinu ledvinami, snížení plazmatické reninové aktivity a snížení krevního tlaku u pacientů s rezistentní arteriální hypertenzí [22,23].

Dalším nepřímým dokladem o úloze renálního sympatiku v patofyziologii kardiorenálního syndromu jsou práce o významu renálního obratu noradrenalinu („renal nor­epinephrine spillover“). Starší práce ukázaly při simultánním katetrizačním vyšetření srdce a ledvin se stanovením koncentrace endogenního a exogenního noradrenalinu (při kontinuální intravenózní infuzi s noradrenalinem) z krve odebrané z koronárního sinu a z koronární cirkulace a noradrenalinu z krve odebrané z renálních žil a tepen, že renální obrat noradrenalinu je u pacientů se srdečním selháním významně vyšší než kardiální a celkový „spillover“ (z odběru krve z periferní žíly a tepny) [24]. Studie Magnuse Peterssona pak prokázala, že renální obrat noradrenalinu je nejvýznamnějším ukazatelem rizika úmrtí anebo srdeční transplantace u nemocných s pokročilým chronickým srdečním selháním zařazených na čekací listinu kandidátů transplantace, a dokonce významnější prognostický ukazatel, než byly věk, glomerulární filtrace a ejekční frakce levé komory [25].

Význam renálního sympatiku má některé terapeutické implikace. Ablace renálního sympatiku u farmakorezistentní hypertenze byla spojena kromě poklesu krevního tlaku také se zlepšením systolické a diastolické funkce levé komory a regresí srdeční hypertrofie. Kromě toho renální denervace vedla ke snížení celkového (o 42 %) a renálního obratu noradrenalinu (48 % až 75 %) a ke snížení aktivity periferního svalového sympatiku (hodnocené mikroneurografií peroneálního nervu) [26,27].

Na základě těchto patofyziologických poznatků byly zahájeny studie s renální denervací u pacientů s chronickým srdečním selháním. Metoda renální denervace je však v současné době považována za metodu experimentální, a proto by měla být prováděna pouze v centrech s dostatečným technickým, odborným a organizačním zázemím [28–30].

Renální dysfunkce a osa renin-angiotenzin-aldosteron

Aktivace systému renin-angiotenzin-aldosteron (RAAS) je u srdečního selhání spojena s řadou nepříznivých dějů, naopak inhibice RAAS pomocí inhibitorů ACE a antagonistů aldosteronu vede k poklesu adrenergního tonu, k zlepšení endoteliální funkce a prevence myokardiální fibrózy. Málo je známo o dlouhodobém efektu RAAS inhibice na renální funkce pacientů s CHSS. Inhibitory ACE a antagonisté receptoru angiotenzinu II mají významný renoprotektivní efekt u pacientů s arteriální hypertenzí a nediabetickým onemocněním ledvin a u jedinců s diabetickou nefropatií. U pacientů se srdečním selháním dochází i při terapii blokátory RAAS k vzestupu koncentrací angiotenzinu II v cirkulaci i lokálně se všemi nepříznivými následky včetně poškození ledvin. Tento fenomén je označován jako únik angio­tenzinu z ACE inhibice. Angiotenzin II přímo přispívá k poškození ledvinného parenchymu prostřednictvím aktivace cytokinů a stimulace fibroblastů s buněčným růstem, aktivací zánětu a rozvojem fibrózy [31].

Oxidativní stres a endoteliální dysfunkce

Stoupá množství důkazů pro význam oxidativního stresu jako hlavního spojovatele mezi progresivní kardiální a renální dysfunkcí u pacientů s CRS prostřednictvím volných kyslíkových radikálů. Při aktivaci RAAS dochází prostřednictvím angiotenzinu II k aktivaci oxidáz s nadprodukcí reaktivních forem kyslíku a inaktivaci oxidu dusného (NO). Práce na zvířecích modelech prokázaly, že experimentálně navozené srdeční selhání podvazem koronární arterie je spojeno s poklesem produkce NO v ledvinách [32].

Erytropoetin a anemie u kardiorenálního syndromu

Anemie se vyskytuje u pacientů se srdečním selháním a u nemocných s chronickým onemocněním ledvin často. Přítomnost anemie zvyšuje u pacientů se srdečním selháním mortalitu, prodlužuje dobu hospitalizace a zvyšuje riziko rehospitalizace. Stále není jasné, zda anemie je příčinou, nebo jen známkou progresivního srdečního a ledvinného poškození.

Nízké koncentrace erytropoetinu jsou typické pro pacienty s primárním renálním poškozením, u pacientů se srdečním selháním může být koncentrace erytropoetinu i zvýšená, ale následkem aktivace zánětu může být snížena citlivost tkání vůči erytropoetinu.

U pacientů s CRS je anemie spojená s nedostatečnou produkcí erytropoetinu, která může být přímo odpovědná za renální poškození u CRS: erytropoetin brání apoptóze buněk renálního parenchymu a snižuje i oxidativní stres.

Studie s léčebným podáním erytropo­etinu u srdečního selhání zatím prokazují zlepšení hemodynamických parametrů, zlepšení tolerance zátěže a funkční symptomatologie, a to bez nepříznivého dopadu na renální funkce [33].

Další cíle renálního poškození

Arginin-vazopresin hraje významnou úlohu v regulaci soli a vody, jeho koncentrace jsou zvýšené u pokročilého srdečního selhání u pacientů s otoky a hyponatremií. Studie antagonistů receptoru vazopresinu (receptoru V1) prokázaly zvýšení diurézy, pokles hmotnosti a korekci hyponatremie, tyto účinky však nebyly spojeny se zlepšením ledvinných funkcí či dopadem na klinické výstupy.

Význam adenozinu v patofyziologii CRS nebyl rovněž dosud jednoznačně zhodnocen. Pilotní studie antagonistů A1 receptoru adenozinu ukázaly zvýšení GFR o 32 %, klinická studie s antagonistou adenozinu rolofyllinem však předchozí pozitivní výsledky nepotvrdila.

Naděje je vkládána do látek, které stimulací cGMP zlepšují průtok krve ledvinami a zvyšují diurézu [34,35].

Závěry

Výskyt renální dysfunkce v populaci pacientů s akutním a chronickým srdečním selháním je častý. Častý je i výskyt kardiorenálního syndromu, jehož incidence bude pravděpodobně rovněž stoupat. K rozvoji kardiorenálního syndromu přispívá řada faktorů, ukazuje se důležitost souběžného a vzájemného působení řady patofyziologických mechanizmů. Znalost patofyziologie kardiorenálního syndromu má terapeutické konsekvence. Ověřená i experimentální léčba srdečního selhání zatím nebrání progresivnímu renálnímu poškození. Hledají se nové cesty v oblasti farmakoterapie, testují se i nefarmakologické postupy, jako je renální sympatická denervace, jejíž efektivita je testována ve studiích pacientů s farmakologicky rezistentní esenciální arteriální hypertenzí.

Doručeno do redakce 16. 7. 2012

Přijato po recenzi 10. 8. 2012

doc. MUDr. Filip Málek, Ph.D., MBA

Ambulance srdečního selhání a hypertenze,

Kardiovaskulární centrum

Nemocnice Na Homolce, Praha

Filip.Malek@homolka.cz