Systolický wall stress ľavej komory srdca pri antihypertenzívnej liečbe

Download PDF English version

Authors: J. Bulas ¹; J. Murín ¹; I. Janiga ²; K. Kozlíková ³
Authors‘ workplace: I. interná klinika Lekárskej fakulty UK a UN Bratislava, Slovenská republika, prednostka doc. MUDr. Soňa Kiňová, PhD. ¹; Slovenská technická univerzita Bratislava, Slovenská republika, dekan prof. Ing. Ľubomír Šóoš, PhD. ²; Ústav lekárskej fyziky, biofyziky, informatiky a telemedicíny Lekárskej fakulty UK Bratislava, Slovenská republika, prednostka prof. MUDr. Elena Kukurová, CSc. ³
Published in: Vnitř Lék 2011; 57(3): 243-247
Category: 60th birthday of prof. Mudr. Jiřího Vítovce, CSc, FESC

Overview

Úvod:
Mechanické zaťaženie steny ľavej komory generované krvným tlakom počas systoly spôsobuje napätie súvisiace s odporom pri vyprázdňovaní komory. Obvodový, cirkumferenčný systolický wall stress je jeden z viacerých parametrov používaných na kvantifikáciu tohto zaťaženia. Okrem výšky systolického tlaku a hrúbky stien závisí vypočítaná hodnota wall stressu aj na veľkosti dutiny ľavej komory. Metodiky na neinvazívnu kvantifikáciu týchto parametrov sú založené na echokardiografickom vyšetrení a meraní krvného tlaku. Hypertrofia srdca pri hypertenzii sa považuje za kompenzačný mechanizmus, ktorý znižuje wall stress a umožňuje srdcu vydržať zvýšenú hemodynamickú zaťaž pri zvýšenom krvnom tlaku.

Súbor a metódy:
V súbore 25 pacientok s liečenou artériovou hypertenziou, s nie optimálnymi hodnotami krvného tlaku pri úvodnom vyšetrení, sme realizovali echokardiografické vyšetrenie a vypočítali hodnotu priemerného cirkumferenčného systolického wall stressu. Kontrolné vyšetrenia sme realizovali po úprave terapie a dosiahnutí cieľových hodnôt krvného tlaku pod 140/90 mm Hg s odstupom 6 mesiacov až 2 roky.

Výsledky:
Zistili sme významný pokles systolického wall stressu, podmieneného najmä znížením systolického krvného tlaku. Ďalším priaznivým faktorom bolo aj zmenšenie diastolického rozmeru ľavej komory, aj keď rozdiel nebol štatisticky významný. Viacrozmernou regresnou analýzou sme zistili, že pre výsledné signifikantné zníženie wall stressu mala význam aj priaznivá remodelácia srdca v zmysle tendencie k zmenšeniu diastolického rozmeru ľavej komory a k zvýšeniu relatívnej hrúbky stien ľavej komory.

Záver:
Opakované echokardiografické vyšetrenia s výpočtom wall stressu (ktorý integruje geometrickú charakteristiku srdca s dosiahnutými hodnotami krvného tlaku), pri dlhodobom manažmente pacientov s hypertenziou považujeme za vhodný parameter doplňujúci hodnotenie efektu antihypertenzívnej liečby.

Kľúčové slová:
systolic wall stress – artériová hypertenzia – echokardiografia

Úvod

Artériová hypertenzia je významný rizikový faktor kardiovaskulárnej mortality a morbidity. Vývoj a vznik komplikácií hypertenzie je u každého jedinca ovplyvňovaný prostredím, životným štýlom v interakcii s genetickými danosťami a rizikovými faktormi [1]. V organizme prebieha séria postupných funkčných a morfologických zmien, ktoré sa časom dajú detegovať najprv ako predklinické ochorenia a vrcholia v klinických kardiovaskulárnych ochoreniach [2,3]. Na srdci sa prejavujú aj zmenami kardiomyocytov, prestavbou interstícia, ciev a remodeláciou srdca [4].

Významným prognostickým markerom u hypertonika je hypertrofia ľavej komory srdca, pričom dôležitá nie je len absolútna hodnota masy alebo indexov masy ľavej komory, ale aj typ geometrickej charakteristiky srdca, popisovanej (okrem normálnych pomerov) ako koncentrická remodelácia, koncentrická hypertrofia alebo excentrická hypertrofia [5].

Proces hypertrofie je sprostredkovaný trofickými vplyvmi lokálnych a systémových mediátorov. Silným stimulátorom zvýšenia syntézy proteínov fibroblastmi a myocytmi je zvýšený krvný tlak; hypertenzia takto urýchľuje prestavbu interstícia, celkovú remodeláciu a vývoj hypertenzného srdca so všetkými negatívnymi dôsledkami.

Stena ľavej komory srdca je pri každej systole vystavená záťaži, ktorá závisí od výšky a dynamiky nárastu generovaného systolického tlaku, od veľkosti dutiny komory a od hrúbky myokardu, ktorý danú prácu vykonáva. Intramyokardiálne senzory (mechanoreceptory) registrujú záťaž myokardiálnej steny a následne pomocou intercelulárnej signalizácie vyvolajú kaskádu biochemických aktivít zvyšujúcich trofický vplyv s cieľom znížiť wall stress pomocou hypertrofie myokardu [6]. Zvýšená proteosyntetická aktivita vznikne aj po relatívne krátkodobej (niekoľko hodín trvajúcej) mechanickej stimulácii zvýšeným tlakom a doznieva asi 2–3 týždne [4,7]. Preto je výhodné, ak sa v terapii hypertenzie používajú lieky s dlhodobým účinkom (pretrvávajúcim aj vyše 24 hod), nakoľko aj krátkodobé zvýšenie TK pri jeho kolísaní v priebehu dňa môže naštartovať zvýšenú proteosyntetickú aktivitu v srdci podporujúcu hypertrofiu. Ak teoreticky porovnáme pri rovnakých hodnotách systolického krvného tlaku prácu ľavej komory a zaťaženie jej stien, záťaž na jednotlivé štruktúry myokardu by bola menšia v prípade hrubšej steny ľavej komory, pretože záťaž sa „rozdelí“ na väčšie množstvo myokardu.

Mechanické zaťaženie steny ľavej komory (v literatúre je zaužívaný termín „wall stress“ alebo „systolic wall stress“) súvisiace s generovaným krvným tlakom je popisované – vyjadrované viacerými indexmi, ktoré sa ho snažia kvantifikovať pomocou neinvnazívnych vyšetrení. Je charakterizované rôzne pôsobiacimi fyzikálnymi veličinami – tlakom alebo silou: ako tlak pôsobiaci radiálne na stenu myokardu („radial wall stress“), ako sila, ktorá pôsobí na stenu komory medzi bázou a apexom, pričom pôsobí na plochu prierezu elipsoidu ľavej komory („meridional systolic wall stres“), alebo ako tlak pôsobiaci na obvode ľavej komory, ktorý by spôsobil roztrhnutie ľavej komory po jej obvode (obvodový, cirkumferenčný systolický stres, „circumferential systolic wall stress“). Okrem výšky systolického tlaku a hrúbky stien závisí vypočítaná hodnota „wall stressu“ aj od priemeru dutiny ĽK [4,8–11]. Zhrubnutie stien srdca (či už formou koncentrickej hypertrofie alebo koncentrickej remodelácie) sa považuje za kompenzačný mechanizmus, ktorý znižuje wall stress na nižšiu úroveň. Niekedy je táto kompenzácia nadmerná a môže viesť až k neprimeranej hypertrofii srdca [12,13]. Terapeutickou intervenciou by sa okrem zníženia krvného tlaku malo dosiahnuť aj zastavenie nežiaducej hypertrofie, prípadne regresia už prítomnej hypertrofie. Nakoľko systolický wall stress je považovaný za parameter priamo regulujúci (ovplyvňujúci) proces hypertrofie srdca, pokúsili sme sa o jeho kvantifikáciu spolu s analýzou zmien v morfologických charakteristikách srdca vplyvom liečby u pacientov s hypertenziou. Analýzu sme urobili v skupine žien, aby sme zvýšili homogenitu súboru.

Súbor a metódy

Opakovane sme vyšetrili a následne vyhodnotili 25 žien dispenzarizovaných a liečených (niektoré už užívali aj viackombinačnú liečbu) pre artériovú hypertenziu. Ich základné charakteristiky sú uvedené v tab. 1. Všetky pacientky boli liečené viackombinačnou terapiou založenou najmä na inhibítoroch ACE alebo antagonistoch receptora pre angiotenzín I. Efekt liečby sme hodnotili s odstupom 6 mesiacov až 2 rokov, po dosiahnutí viacmesačnej stabilizácie krvného tlaku. Okrem základných klinických a laboratórnych vyšetrení sme realizovali úvodné echokardiografické vyšetrenia a opakované merania krvného tlaku pred a po vyšetrení. Po znížení hodnôt krvného tlaku na úroveň doporučených cieľových hodnôt (pod 140/80 mm Hg) sme urobili komplexné kontrolné vyšetrenia.

**Table 1. Základná charakteristika súboru.**

Echokardiografické vyšetrenia sme realizovali v štandardných podmienkach v pololežiacej polohe na ľavom boku. Merania v M-mode (kontrolovanom dvojrozmerným zobrazením) sa robili z parasternálneho prístupu v dlhej osi. Na spracovanie sme použili priemerné hodnoty z 3 za sebou nasledujúcich meraní. Z nich sme vypočítali odvodené parametre – masu ľavej komory (LVM) podľa anatomicky validizovaného vzorca [14]:

kde IVSd je hrúbka interventrikulárneho septa v diastole, LVIDd je rozmer dutiny ľavej komory v diastole a LVPWd je hrúbka zadnej steny ĽK v diastole, ako aj index masy ľavej komory (LVMi) na povrch tela (BSA):

Ako hraničnú hodnotu pre hypertrofiu ľavej komory sme použili u žien odporúčanú hodnotu LVMi > 110g/m².

Relatívnu hrúbku ľavej komory (RWT) sme počítali ako súčet hrúbky interventrikulárneho septa v diastole a hrúbky zadnej steny ľavej komory v diastole, delený diastolickým rozmerom dutiny ľavej komory podľa vzorca:

Všetky pacientky mali normálnu funkciu ľavej komory. Všetky echokardiografické vyšetrenia urobila jedna osoba.

Priemerné obvodové systolické zaťaženie ľavej komory (left ventricular circumferential mean systolic wall stress – LVMSWS, ďalej v texte skrátene SWS), sme vypočítali podľa vzťahu, ktorý spriemerňuje pôsobenie systolického krvného tlaku na obvode ľavej komory počas trvania systoly a ktorého veľmi dobrá korelácia bola overená invazívnymi meraniami [15]:

kde LVPWs je hrúbka zadnej steny ĽK v systole, LVIDs je rozmer dutiny ľavej komory v systole. Ďalšie symboly sú vysvetlené vyššie.

Úvodné a kontrolné hodnoty sme porovnávali párovým Studentovýmt-testom. Pomocou jednoduchej regresnej analýzy sme hľadali závislosti medzi jednotlivými určujúcimi faktormi a wall stresom. Na hľadanie vzťahov medzi najvýznamnejšími faktormi ovplyvňujúcimi WS sme použili viacrozmernú regresnú analýzu. Výpočty boli realizované pomocou štatistického programu Statgraphics [16].

Výsledky

Hodnoty systolického aj diastolického krvného tlaku pri záverečnom vyšetrení boli signifikantne nižšie v porovnaní so vstupným vyšetrením (131,8/80,4 mm Hg vs 143,9/85,3 mm Hg; tab. 2). Nezaznamenali sme prakticky žiaden pokles hodnoty indexu masy ľavej komory (LVMi) na povrch tela (106,9 m/g² vs 105,8 m/g²), ale došlo k zníženiu počtu pacientiek s prítomnou hypertrofiou ľavej komory z 11 na 9 osôb. Z ďalších dôležitých parametrov sme po optimalizácii krvného tlaku zaznamenali mierne zmenšenie diastolického rozmeru ľavej komory (zo 4,81 mm na 4,70 mm), rozdiel však nedosiahol štatistickú významnosť. Podobne sme evidovali tendenciu k zvýšeniu relatívnej hrúbky ľavej komory (RWT), z 0,41 na 0,43, rozdiel nebol štatisticky významný.

**Table 2. Porovnanie efektu úpravy liečby na sledované parametre.**

Na zistenie závislosti zmeny SWS na ostatných meraných parametroch sme realizovali regresnú analýzu medzi meranými parametrami a SWS. Zistili sme vysoko signifikantnú závislosť zníženia SWS od zníženia systolického tlaku (sTK); vhodnosť použitého modelu sa pri kontrolnom vyšetrení zvýšila z 18,6 % na 47,7 % (R² upravený).

Nakoľko hrúbka stien ľavej komory priamo ovplyvňuje výpočet wall stresu, realizovali sme aj regresnú analýzu závislosti SWS na RWT. Pri vstupnom vyšetrení sme nenašli signifikantnú závislosť, ale pri kontrolnom vyšetrení sme zistili vysoko signifikantnú závislosť SWS od relatívnej hrúbky ľavej komory (tab. 3). Použitý model regresie vysvetlil pri vstupnom vyšetrení len 7,7% variability SWS, po stabilizácii tlaku krvi vysvetľoval použitý model 42,5% variability SWS. Nezistili sme závislosť hodnoty SWS od diastolického rozmeru ľavej komory.

**Table 3. Výsledky lineárnej regresnej analýzy závislosti LVMSWS od parametrov.**

Pretože model jednoduchej lineárnej regresie nedostatočne vysvetľoval variabilitu zistených závislostí, použili sme viacrozmernú analýzu, pomocou ktorej sme chceli analyzovať význam ďalších sledovaných parametrov (sTK, RWT, LVIDd) v týchto vzťahoch. Viacrozmernou analýzou sme zistili vysokosignifikantnú závislosť SWS od systolického tlaku, relatívnej hrúbky ľavej komory, ako aj od diastolického a systolického rozmeru ľavej komory. V prípadoch analýzy po stabilizácii krvného tlaku v úrovni cieľových hodnôt bola adekvátnosť modelu vždy podstatne vyššia ako pri vstupných vyšetreniach (tab. 4).

**Table 4. Výsledky viacrozmernej regresnej analýzy závislosti LVMSWS od parametrov.**

Diskusia

Systolický wall stress je parameter, pomocou ktorého sa vyjadruje pracovné zaťaženie myokardu. Podľa literárnych údajov je jeho zvýšenie aj významným stimulačným podnetom pre iniciovanie a udržovanie hypertrofie ľavej komory [6,12]. Tento proces je chápaný ako adaptačný mechanizmus, ktorým myokard odstraňuje nadmerné zaťaženie stien ľavej komory pri stavoch s chronickým tlakovým preťažením, akým je napr. aj hypertenzia [6]. Hodnota systolického SWS sa zvyšuje so systolickým krvným tlakom a veľkosťou dutiny ľavej komory, kým zvýšenie hrúbky myokardu vedie k jeho zníženiu.

V tejto práci sme v súbore pacientok so suboptimálne liečenou artériovou hypertenziou vypočítali SWS pred úpravou liečby a po dosiahnutí odporúčaných cieľových hodnôt krvného tlaku, a zistili sme jeho významné zníženie. Zaujímalo nás, či predpokladané zníženie SWS po znížení tlaku povedie aj k morfologickým zmenám ľavej komory, detegovateľným pomocou echokardiografického vyšetrenia.

Regresia hypertrofie ľavej komory vedie k zmenám systolického zaťaženia. Ak by srdce pracovalo pri rovnakom tlaku, zníženie hrúbky stien by mohlo toto zaťaženie zvyšovať, čím by sa mohla zhoršiť funkcia ľavej komory [17,18]. Podľa viacerých publikovaných štúdií však regresia hypertrofie ľavej komory u pacientov s artériovou hypertenziou, dosiahnutá antihypertenzívnou liečbou, zlepšuje funkciu ľavej komory [19–21]. Mechanizmus tohto účinku nie je celkom známy, ale môže byť spôsobený zmenami v interstíciu, jeho remodeláciou, zlepšením prekrvenia myokardu a jeho funkcie [22,23].

V našom súbore, ktorý pozostával prevažne zo starších pacientok, sme zaznamenali síce len nesignifikantné zmenšenie veľkosti dutiny ĽK (zmenšenie LVIDd) a zvýšenie hrúbky stien ľavej komory (nesignifikantné zvýšenie RWT; tab. 2) pri nezmenenom indexe masy ľavej komory, čo naznačuje vývoj smerom ku koncentrickej remodelácii. Pacientky mali pomerne intenzívnu liečbu hypertenzie už pri vstupnom vyšetrení, preto zmeny po optimalizácii krvného tlaku (po zintenzívnení liečby) boli v číselnom vyjadrení pomerne malé. Ako vidieť z prezentovaných výsledkov, zníženie wall stresu nie je podmienené len znížením úrovne krvného tlaku, ale pravdepodobne koreluje aj s remodeláciou ľavej komory. Regresnou analýzou sme však zistili signifikantnú závislosť poklesu SWS nielen na znížení krvného tlaku, ale aj na zmenách ďalších morfologických parametrov srdca (tab. 3 a 4).

Zmeny v danom súbore by sa dali charakterizovať ako reverzná (spätná) remodelácia – podmienená zastavením predpokladanej postupnej dilatácie ľavej komory pri tlakovom preťažení, a dokonca až dosiahnutie obráteného procesu – zmenšovanie dutiny po znížení tlaku. Tendencia k zmenšovaniu dutiny ľavej komory po účinnom znížení krvného tlaku súčasne s tendenciou k zvýšeniu hrúbky stien (teda prestavba v zmysle koncentrickej remodelácie), by tak umožnila efektívnejšiu prácu ľavej komory a súčasné zníženie systolického meridionálneho wall stresu ešte bez zníženia hmotnosti ľavej komory.

Táto úvaha by mohla mať oporu v tých prácach, ktoré referujú zlepšenie systolickej funkcie ľavej komory, ku ktorej dochádza po regresii hypertrofie (a teda zachovanie alebo zlepšenie systolickej funkcie aj napriek poklesu hmotnosti pracovného myokardu ľavej komory) a považujú regresiu hypertrofie za jeden z terapeutických cieľov [24].

V prípade hypertenzie môže byť spúšťacím mechanizmom reverznej remodelácie zmena wall stresu (v našom prípade jeho zníženie), ktorý sa po zaregistrovaní zmeny mechanoreceptormi transformuje na procesy, vedúce k zmenám v usporiadaní kardiomyocytov a k zníženiu aktivity proteosyntézy. Tieto vzťahy sú veľmi zaujímavé; ich sledovanie je dôležité a mohlo by priniesť lepšie pochopenie zmien srdca pri hypertenzii [9].

Záver

Pri dlhodobom manažmente pacientov s artériovou hypertenziou považujeme opakované echokardiografické vyšetrenia doplnené o výpočet systolického wall stressu za vhodný integrujúci parameter doplňujúci hodnotenie efektu antihypertenzívnej liečby.

Táto práca vznikla v rámci projektu VEGA 1/3440/06 Ministerstva školstva SR.

doc. MUDr. Jozef Bulas, CSc.
www.fnspba.sk
e-mail: jozef.bulas@sm.unb.sk

Doručeno do redakce: 13. 1. 2011

Sources

1. Kaplan NM. Kaplan’s Clinical Hypertension. 8th ed. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins 2002.

2. Devereux RB, Alderman MH. Role of Preclinical Cardiovascular Disease in the Evolution From Risk Factor Exposure to Development of Morbid Events. Circulation 1993; 88: 1444–1455.

3. Mancia G, Backer G, Domincziak A et al. 2007 Guidelines for the Management of Arterial Hypertension. The Task Force for the Management of Arterial Hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of Cardiology (ESC). J Hypertens 2007; 25: 1105–1187.

4. Berk BG, Fujiwara K, Lehgoux S. ECM remodeling in hypertensive heart disease. J Clin Invest 2007; 117: 568–575.

5. Ganau A, Devereux RB, Roman MJ et al. Patterns of left ventricular hypertrophy and remodeling in essential hypertension. J Am Coll Cardiol 1992; 19: 1550–1558.

6. Prisant M. Hypertensive heart disease. J Clin Hypertens 2005; 7: 231–238.

7. Rysä J, Aro J, Ruskoaho H. Early left ventricular gene expression profile in response to increase in blood pressure. Blood Press 2006; 15: 375–383.

8. Sugishita Y, Iida K, Ohtsuka O et al. Ventricular Wall stress revisted. A keystone of Cardiology. Jpn Hear J 1994; 35: 577–587.

9. Hurlburt HM, Aurigema GP, Hill JC et al. Direct ultrasound measurement of longitudinal, circumferential and radial strain using 2-dimensional strain imaging in normal adults. Echocardiography 2007; 24: 723–731.

10. Blake J, Devereux RB, Herrold EM et al. Relation of concentric left ventricular Hypertrophy and extracardiac target organ damage to supranormal left ventricular performance in estabilished hypertension. Am J Cardiol 1988; 62: 246–252.

11. Lee R, Kamm RD. Vascular mechanics for the cardiologist. JACC 1994; 23: 1289–1295.

12. White E. Mechanosensitive channels: Therapeutic targets in the myocardium? Curr Pharmacol Design 2006; 12: 3645–3663.

13. Celentano A, Pietropaolo I, Plamieri Vet al. Inappropriate left ventricular mass and angiotensin converting enzyme gene polymorphism. J Human Hypertens 2001; 15: 811–813.

14. Devereux RB, Alonso RD, Lutas EM et al. Echocardiographic assessment of left ventricular hypertrophy: comparison to necropsy finding. Am J Cardiol 1986; 57: 450–458.

15. Quinones M, Mokotoff DM, Nouri S et al. Noninvasive quantification of left ventricular wall stress. Validation of method and application to assessment of chronic pressure overload. Am J Cardiol 1980; 45: 782–790.

16. Statgraphics® PLUS, version 3 for Windows. User manual. Rockville: Manugistics, Inc., 1997. 738 p.

17. Schmieder RE, Messerli F, Sturgill D et al. Cardiac performance after reduction of myocardial hypertrophy. Am J Med 1989; 87: 22–27.

18. Opie HL, Commerford PJ, Gersh BJ et al. Controversies in ventricular remodelling. Lancet 2006; 367: 356–367.

19. Niederle P, Cífková R, Widimský J et al. Echokardiografické sledování regrese zbytnění srdeční svaloviny během účinné a dlouhodobé antihypertenzní léčby. Vnitř Lék 1985; 31: 1050–1057.

20. Perlini S, Muiesan ML, Cuspidi C et al. Midwall mechanics are improved after regression of hypertensive left ventricular hypertrophy and normalization of chamber geometry. Circulation 2001; 103: 678–683.

21. Moyssakis I, Moschos N, Triposkiadis F et al. Left ventricular end-systolic stress/diameter relation as a contractility index and as a predictor of survival. Independence of preload after normalisation for end-diastolic diameter. Heart Vessels 2005; 20: 191–198.

22. de Gregorio C, Micari A, Di Bella G et al. Systolic wall stress may affect the intramural coronary blood flow velocity in myocardial hypertrophy, independently on the left ventricular mass. Echocardiography 2006; 22: 642–648.

23. Schussheim A, Diamond J, Philips RA. Left ventricular midwall function improves with antihypertensive therapy and regression of left ventricular hypertrophy in patients with asymptomatic hypertension. Amer J Cardiol 2001; 87: 61–65.

24. Diamond JA, Phillips RA. Hypertensive heart disease. Hypertens Res 2005; 28: 191–202.