ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดและภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือด

ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด (myocardial ischemia) คือภาวะที่กล้ามเนื้อหัวใจได้รับเลือดน้อยเกินไปจนไม่สามารถตอบสนองความต้องการทางเมแทบอลิซึมได้ และภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือด (reperfusion injury) คือความเสียหายเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นอย่างขัดแย้งเมื่อมีการฟื้นฟูการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อหัวใจที่เคยขาดเลือด ภาวะทั้งสองนี้อธิบายถึงอันตรายจากการหยุดชะงักของการไหลเวียนเลือดในหลอดเลือดหัวใจและข้อจำกัดของการฟื้นฟูการไหลเวียนเลือดเพียงอย่างเดียว

Definition

ภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดคือความไม่สมดุลที่ปริมาณออกซิเจนและสารตั้งต้นที่กล้ามเนื้อหัวใจได้รับต่ำกว่าความต้องการ ในขณะที่ภาวะบาดเจ็บจากการขาดเลือดและการคืนเลือดคือความเสียหายเพิ่มเติมต่อเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่เกิดจากการฟื้นฟูการไหลเวียนของเลือดและออกซิเจนอย่างกะทันหันไปยังเนื้อเยื่อที่ขาดเลือด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมผลกระทบระดับเซลล์ของภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด และการบาดเจ็บที่แตกต่างกันซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการคืนเลือด รวมถึงกลไกต่างๆ เช่น ภาวะแคลเซียมเกิน (calcium overload), ภาวะเครียดออกซิเดชัน (oxidative stress), และการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรีย (mitochondrial permeability transition) ตลอดจนแนวคิดของการปกป้องหัวใจ (cardioprotection) เนื้อหานี้เน้นที่กลไกการเกิดโรคและมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษในกรณีที่มีการหยุดการทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจและมีการคืนเลือดโดยเจตนา แต่เป็นเพียงคำอธิบายอ้างอิงมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• เกิดอะไรขึ้นกับเมแทบอลิซึมของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจและสมดุลของไอออนในระหว่างภาวะขาดเลือด?
• เหตุใดการฟื้นฟูการไหลเวียนของเลือดจึงอาจทำให้เกิดการบาดเจ็บเพิ่มเติม แทนที่จะเป็นการช่วยชีวิตเพียงอย่างเดียว?
• สารอนุมูลอิสระ, ภาวะแคลเซียมเกิน, และช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรียมีบทบาทอย่างไร?
• ภาวะบาดเจ็บจากการขาดเลือดและการคืนเลือดสามารถจำกัดได้ด้วยกลยุทธ์การปกป้องหัวใจหรือไม่?

Key concepts

• ความไม่สมดุลของอุปทานและอุปสงค์ของออกซิเจน
• สารอนุมูลอิสระ
• ภาวะแคลเซียมเกินภายในเซลล์
• ช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรีย
• ภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือด
• การปรับสภาพล่วงหน้าและการปรับสภาพภายหลังด้วยภาวะขาดเลือด
• การปกป้องหัวใจ

Key theories

ช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรียในฐานะสวิตช์แห่งความตาย

สภาวะการคืนเลือด — ภาวะแคลเซียมเกิน, ภาวะเครียดออกซิเดชัน, และการปรับ pH ให้เป็นปกติ — ทำให้ช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรียเปิดออกในนาทีแรกของการไหลเวียนเลือดกลับมา ทำให้การทำงานของไมโทคอนเดรียล่มสลายและทำให้เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่เคยมีชีวิตอยู่เข้าสู่ภาวะเซลล์ตาย ทำให้ช่องทางนี้ถูกเสนอให้เป็นเป้าหมายในการปกป้องหัวใจ

การปกป้องหัวใจโดยอาศัยการปรับสภาพ

ภาวะขาดเลือดช่วงสั้นๆ ที่ควบคุมได้ก่อน (preconditioning), หลัง (postconditioning), หรือจากอวัยวะที่อยู่ห่างไกลจากหัวใจ (remote conditioning) สามารถกระตุ้นการส่งสัญญาณภายในร่างกายที่ช่วยลดภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือดในแบบจำลองเชิงทดลองได้ แม้ว่าการนำไปสู่ประโยชน์ทางคลินิกที่สอดคล้องกันยังเป็นเรื่องยาก

Mechanisms

ในระหว่างภาวะขาดเลือด การขาดออกซิเจนทำให้เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจเปลี่ยนไปใช้เมแทบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจน ทำให้สารฟอสเฟตพลังงานสูงลดลง, pH ภายในเซลล์ลดลง, และรบกวนสมดุลของไอออน ทำให้โซเดียมและแคลเซียมสะสม (Yellon, 2007) เมื่อมีการฟื้นฟูการไหลเวียนของเลือด การนำออกซิเจนกลับเข้ามาอย่างกะทันหันจะสร้างสารอนุมูลอิสระ (reactive oxygen species), ภาวะแคลเซียมเกินภายในเซลล์และไมโทคอนเดรียแย่ลง, และการปรับ pH ให้เป็นปกติอย่างรวดเร็วจะทำให้ช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรีย (mitochondrial permeability transition pore) เปิดออก ซึ่งอาจทำให้เซลล์ที่บาดเจ็บแต่ยังสามารถฟื้นตัวได้เข้าสู่ภาวะเซลล์ตาย — ซึ่งเป็นแกนหลักของภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือด (Hausenloy, 2013) เนื่องจากความเสียหายบางส่วนเกิดจากการคืนเลือดเอง กลยุทธ์การปกป้องหัวใจเชิงทดลอง เช่น การปรับสภาพด้วยภาวะขาดเลือด (ischemic conditioning) จึงมุ่งเป้าไปที่การขัดขวางกลไกเหล่านี้ แม้ว่าการนำไปใช้ทางคลินิกยังไม่สอดคล้องกัน (Heusch, 2016)

Clinical relevance

ลักษณะคู่ของภาวะขาดเลือดและการคืนเลือดอธิบายว่าเหตุใดการฟื้นฟูการไหลเวียนเลือดในหลอดเลือดหัวใจจึงจำเป็นแต่ไม่เพียงพอที่จะปกป้องกล้ามเนื้อหัวใจได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นแนวคิดสำคัญในการคืนเลือดในหัวใจที่เกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตาย และในสถานการณ์ที่มีการหยุดการทำงานของหัวใจและเริ่มการทำงานใหม่โดยเจตนา (Anderson, 2017; Yellon, 2007) บทความนี้อธิบายกลไกเพื่อการอ้างอิงและไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อชี้นำการดูแลผู้ป่วยรายใดรายหนึ่ง

Evidence & guidelines

ภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือดและการปกป้องหัวใจส่วนใหญ่ได้รับการศึกษาผ่านการวิจัยเชิงทดลองและการวิจัยแบบแปลผล; แม้ว่าการปรับสภาพล่วงหน้า (preconditioning) และการปรับสภาพ (conditioning) จะช่วยลดการบาดเจ็บในแบบจำลอง แต่การประเมินอย่างมีวิจารณญาณของการทดลองทางคลินิกพบว่าประโยชน์ยังไม่สอดคล้องกัน ดังนั้นจึงยังไม่มีการบำบัดด้วยการปรับสภาพใดๆ ที่กลายเป็นมาตรฐานการดูแล (Heusch, 2016; Hausenloy, 2013)

History

การตระหนักว่าการคืนเลือดสามารถทำให้กล้ามเนื้อหัวใจบาดเจ็บได้นั้นเกิดขึ้นจากการศึกษาทางหทัยวิทยาเชิงทดลองในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ควบคู่ไปกับการค้นพบการปรับสภาพล่วงหน้าด้วยภาวะขาดเลือด (ischemic preconditioning) บทความทบทวนโดย Yellon และ Hausenloy (2007) และ Hausenloy และ Yellon (2013) ได้รวบรวมภาพรวมของกลไกและเสนอว่าช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรียเป็นเป้าหมายในการรักษา ในขณะที่ Heusch (2016) ได้ประเมินการนำการปรับสภาพไปใช้ทางคลินิกอย่างมีวิจารณญาณ

Debates

การปกป้องหัวใจจากภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือดสามารถนำไปใช้กับผู้ป่วยได้หรือไม่?

การปรับสภาพด้วยภาวะขาดเลือดและยาช่วยจำกัดขนาดของกล้ามเนื้อหัวใจตายในแบบจำลองสัตว์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การทดลองทางคลินิกของการปรับสภาพล่วงหน้า, การปรับสภาพภายหลัง, และการปรับสภาพจากระยะไกลให้ผลลัพธ์ที่หลากหลาย ทำให้เกิดคำถามว่าแนวคิดเชิงทดลองนี้จะสามารถให้ประโยชน์ที่เชื่อถือได้แก่ผู้ป่วยหรือไม่

Key figures

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

Seminal works

• yellon-2007
• hausenloy-2013

Frequently asked questions

การฟื้นฟูการไหลเวียนของเลือดสามารถทำอันตรายต่อหัวใจที่ควรจะช่วยชีวิตได้อย่างไร?

การคืนเลือดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อช่วยชีวิตกล้ามเนื้อที่ขาดเลือด แต่การกลับมาของออกซิเจนอย่างกะทันหันและสภาวะในขณะที่เลือดกลับมาไหลเวียนสามารถสร้างสารอนุมูลอิสระและภาวะแคลเซียมเกิน ซึ่งทำให้ช่องทางการเปลี่ยนแปลงสภาพซึมผ่านของไมโทคอนเดรียเปิดออก ทำให้เซลล์บางส่วนที่ยังสามารถมีชีวิตอยู่ตายได้ ความเสียหายเพิ่มเติมนี้เรียกว่าภาวะบาดเจ็บจากการคืนเลือด

การปรับสภาพล่วงหน้าด้วยภาวะขาดเลือดช่วยปกป้องหัวใจในผู้ป่วยหรือไม่?

ในแบบจำลองเชิงทดลอง ภาวะขาดเลือดช่วงสั้นๆ ก่อนภาวะขาดเลือดที่ยาวนานกว่าจะช่วยลดการบาดเจ็บได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ในผู้ป่วย การทดลองกลยุทธ์การปรับสภาพให้ผลลัพธ์ที่ไม่สอดคล้องกัน ดังนั้นจึงยังคงเป็นแนวคิดในการวิจัยมากกว่าการรักษาที่เป็นที่ยอมรับ