Ишемия миокарда и реперфузионное повреждение

Ишемия миокарда — это состояние, при котором сердечная мышца получает недостаточно крови для удовлетворения своих метаболических потребностей, а реперфузионное повреждение — это парадоксальное дополнительное повреждение, которое может возникнуть при восстановлении кровотока в ранее ишемизированном миокарде. Вместе они объясняют как вред от прерывания коронарного кровотока, так и ограничения простого его восстановления.

Definition

Ишемия миокарда — это дисбаланс, при котором поступление кислорода и субстратов к миокарду падает ниже потребности, в то время как ишемически-реперфузионное повреждение — это дополнительное повреждение кардиомиоцитов, вызванное резким восстановлением кровотока и поступления кислорода в ишемизированную ткань.

Scope

Эта тема охватывает клеточные последствия ишемии миокарда и специфическое повреждение, сопровождающее реперфузию, включая такие механизмы, как перегрузка кальцием, окислительный стресс и митохондриальный переход проницаемости, а также концепцию кардиопротекции. Она ориентирована на механизмы и особенно актуальна там, где миокард преднамеренно останавливается и реперфузируется, но является справочным описанием, а не клиническим руководством.

Core questions

• Что происходит с метаболизмом кардиомиоцитов и ионным балансом во время ишемии?
• Почему восстановление кровотока может вызвать дальнейшее повреждение, а не только спасение?
• Какую роль играют активные формы кислорода, перегрузка кальцием и митохондриальная пора перехода проницаемости?
• Можно ли ограничить ишемически-реперфузионное повреждение с помощью кардиопротективных стратегий?

Key concepts

• Дисбаланс между потребностью и поступлением кислорода
• Активные формы кислорода
• Внутриклеточная перегрузка кальцием
• Митохондриальная пора перехода проницаемости
• Реперфузионное повреждение
• Ишемическое прекондиционирование и посткондиционирование
• Кардиопротекция

Key theories

Митохондриальная пора перехода проницаемости как переключатель смерти

Условия реперфузии — перегрузка кальцием, окислительный стресс и нормализация pH — открывают митохондриальную пору перехода проницаемости в первые минуты восстановления кровотока, что приводит к коллапсу митохондриальной функции и гибели ранее жизнеспособных кардиомиоцитов, делая эту пору предполагаемой мишенью для кардиопротекции.

Кардиопротекция на основе кондиционирования

Короткие, контролируемые эпизоды ишемии до (прекондиционирование), после (посткондиционирование) или удаленно от сердца могут активировать эндогенную сигнализацию, которая уменьшает реперфузионное повреждение в экспериментальных моделях, хотя достижение последовательной клинической пользы было затруднительным.

Mechanisms

Во время ишемии дефицит кислорода переводит кардиомиоциты на анаэробный метаболизм, истощая высокоэнергетические фосфаты, снижая внутриклеточный pH и нарушая ионный гомеостаз, так что накапливаются натрий, а затем кальций (Yellon, 2007). При восстановлении кровотока внезапное повторное поступление кислорода генерирует активные формы кислорода, усугубляется внутриклеточная и митохондриальная перегрузка кальцием, а быстрая нормализация pH позволяет открыться митохондриальной поре перехода проницаемости, что может привести к гибели обратимо поврежденных клеток — это является основой реперфузионного повреждения (Hausenloy, 2013). Поскольку часть повреждения вызывается самой реперфузией, экспериментальные кардиопротективные стратегии, такие как ишемическое кондиционирование, направлены на прерывание этих путей, хотя их клиническое применение было непоследовательным (Heusch, 2016).

Clinical relevance

Двойственная природа ишемии и реперфузии объясняет, почему восстановление коронарного кровотока необходимо, но само по себе недостаточно для полной защиты миокарда — концепция, центральная для реперфузии инфарктных сердец и для ситуаций, когда сердце преднамеренно останавливается и перезапускается (Anderson, 2017; Yellon, 2007). Эта статья описывает механизмы для справки и не является руководством по лечению какого-либо конкретного человека.

Evidence & guidelines

Реперфузионное повреждение и кардиопротекция в значительной степени характеризуются экспериментальными и трансляционными исследованиями; хотя прекондиционирование и кондиционирование уменьшают повреждение в моделях, критические оценки клинических испытаний выявили непоследовательную пользу, поэтому ни одна терапия кондиционирования не стала стандартом лечения (Heusch, 2016; Hausenloy, 2013).

History

Признание того, что реперфузия сама по себе может повредить миокард, возникло в экспериментальной кардиологии в конце двадцатого века, наряду с открытием ишемического прекондиционирования. Обзоры Yellon и Hausenloy (2007) и Hausenloy и Yellon (2013) консолидировали механистическую картину и предложили митохондриальную пору перехода проницаемости в качестве терапевтической мишени, в то время как Heusch (2016) критически оценил клиническое применение кондиционирования.

Debates

Может ли кардиопротекция против реперфузионного повреждения быть применена у пациентов?

Ишемическое и фармакологическое кондиционирование значительно уменьшают размер инфаркта в животных моделях, но клинические испытания пре-, пост- и удаленного кондиционирования дали смешанные результаты, что поднимает вопрос о том, может ли экспериментальная концепция принести надежную пользу пациентам.

Key figures

• Derek M. Yellon
• Derek J. Hausenloy
• Gerd Heusch

Seminal works

• yellon-2007
• hausenloy-2013

Frequently asked questions

Как восстановление кровотока может навредить сердцу, которое оно призвано спасти?

Реперфузия необходима для спасения ишемизированной мышцы, но внезапное возвращение кислорода и условия при восстановлении кровотока могут генерировать активные формы кислорода и перегрузку кальцием, которые открывают митохондриальную пору перехода проницаемости, убивая некоторые клетки, которые все еще были жизнеспособны. Это дополнительное повреждение называется реперфузионным повреждением.

Защищает ли ишемическое прекондиционирование сердце у пациентов?

В экспериментальных моделях короткие эпизоды ишемии перед более длительным эпизодом значительно уменьшают повреждение. Однако у пациентов испытания стратегий кондиционирования показали непоследовательные результаты, поэтому это остается исследовательской концепцией, а не установленным методом лечения.