Sergančiųjų ischemine širdies liga dešiniojo skilvelio remodeliavimosi ypatybės

KAUNO MEDICINOS UNIVERSITETAS

Sonata Kerpauskienė

Sergančiųjų ischemine širdies liga dešiniojo

skilvelio remodeliavimosi ypatybės

Daktaro disertacija

Biomedicinos mokslai, medicina (07 B)

Disertacija rengta 2001 – 2006 metais Kauno medicinos universiteto Kardiologijos instituto Kardialinės patologijos laboratorijoje

Mokslinė vadovė:

prof. habil. dr. Dalia Pangonytė (Kauno medicinos universitetas, biomedicinos mokslai, medicina – 07 B)

Mokslinė konsultantė:

prof. habil. dr. Elena Stalioraitytė (Kauno medicinos universitetas, biomedicinos mokslai, medicina – 07 B)

TURINYS

1. ĮVADAS ... 6

2. LITERATŪROS APŽVALGA ... 10

2.1. Ischeminė širdies liga, chroninė ischeminė kairiojo skilvelio disfunkcija ir širdies nepakankamumas ... 10

2.1.1. Ischeminė širdies liga ... 10

2.1.2. Chroninė ischeminė kairiojo skivelio disfunkcija ... 10

2.1.2.1. Miokardo disfunkcija ištikus infarktui ... 11

2.1.2.2. Priblokšto ir hibernuojančio miokardo disfunkcija ... 14

2.1.3. Ischeminio širdies nepakankamumo sindromas ... 16

2.2. Širdies remodeliavimasis ... 18

2.2.1. Kardiomiocitų hipertrofija ... 19

2.2.2. Intersticinis fibrilinio kolageno tinklas ir jo remodeliavimasis ... 24

2.2.2.1. Fibrilinio kolageno tinklo struktūra ir funkcijos ... 24

2.2.2.2. Fibrilinio kolageno sintezė ir skaidymas ... 25

2.2.2.3. Fibrilinio kolageno tinklo remodeliavimasis ir intersticinė fibrozė ... 29

2.2.3. Reguliuojamieji miokardo remodeliavimosi faktoriai ... 31

2.2.4. Poinfarktinis kairiojo skilvelio remodeliavimasis ... 32

2.2.5. Ischeminio dešiniojo skilvelio remodeliavimasis ... 34

3. TIRTŲJŲ KONTINGENTAS IR TYRIMO METODAI ... 40

3.1. Tirtųjų kontingentas ... 40

3.2. Tyrimo metodai ... 40

3.2.1. Širdies vainikinių arterijų tyrimas ... 41

3.2.2. Kardiometrinių rodiklių nustatymas ... 41

3.2.3. Miokardo tyrimas ... 42

3.2.4. Histomorfometrinis dešiniojo skilvelio miokardo fibrilinio kolageno tinklo tyrimas ... 43

3.2.5. Statistinė analizė ... 44

4. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 45

4.1. Dešiniojo skilvelio kardiometrinių parametrų pokyčiai ir jų sąsaja su kairiojo skilvelio parametrais ... 45

4.2. Dešiniojo skilvelio kardiometrinių parametrų sąsaja su stenoziniu vainikinių arterijų ir ischeminiu miokardo pažeidimu ... 55

4.3. Dešiniojo skilvelio intersticinio kolageno tinklo parametrų pokyčiai ... 60

4.4. Fibrilinio kolageno tinklo parametrų sąsaja su ischemija ir netekto kontraktilinio miokardo tūriu ... 70

5. IŠVADOS ... 76

6. BIBLIOGRAFIJOS SĄRAŠAS ... 78

Santrumpos

AKF – angiotenziną konvertuojantis fermentas AT1, AT2 – 1 ir 2 subtipų angiotenzino receptoriai ATF – adenozino trifosfatas

DS – dešinysis skilvelis

mRNR – matricinė ribonukleorūgštis IL – interleukinas

IŠL – ischeminė širdies liga KS – kairysis skilvelis MI – miokardo infarktas

MMP – matrikso metaloproteinazė (angl. matrix metalloproteinase) NP – natriurezinis peptidas

PET – pozitroninė emisinė tomografija

RAAS – renino-angiotenzino-aldosterono sistema

TIMP – audinių MMP inhibitorius (angl. tissue inhibitor of metalloproteinase) TM – tarpląstelinė medžiaga

α-TNF – tumoro nekrozės faktorius

β1- TGF – transformuojantis augimo faktorius (angl. transforming growth factor) VA – vainikinės arterijos

1. ĮVADAS

Chroninio širdies nepakankamumo procesas yra neatsiejamas širdies ir kraujagyslių sistemos ligų, tarp jų ir ischeminės širdies ligos (IŠL), raidos aspektas. Iš esmės šis procesas yra įprastinis koordinuotas atsakas į širdies (pirmiausia miokardo) pažeidimą ir disfunkciją, kuri pasireiškia pokyčių pakopų kompleksu – širdies persitvarkymu, arba remodeliavimusi. Remodeliavimasis reikšdamasis širdies dydžio, geometrijos ir funkcijos pokyčiais iš pradžių rodo širdies veiklos prisitaikymą susidariusioms naujoms darbo sąlygoms, tačiau laikui bėgant ir ligai progresuojant sudaro nepaliaujamai blogėjančio jos funkcionavimo – širdies nepakankamumo – pamatą [Cohn J.N. ir kt., 2000; Sharpe N., 2004].

Todėl suprantamas širdies remodeliavimosi, kaip ischeminio širdies nepakankamumo pirmtako ir svarbiausio progresavimo mechanizmo bei medicininio poveikio taikinio vertinimas ir didžiulis tyrėjų dėmesys jam.

IŠL yra svarbiausia kairiojo skilvelio (KS) sistolinės disfunkcijos (dažniausiai ir diastolinės), progresuojančios į širdies nepakankamumą, priežastis tarp Europos gyventojų [Swedberg K, 2005]. Svarbiausios ją lemiančios IŠL būklės yra ūminis miokardo infarktas (MI) – staigi kontraktilinių elementų netektis ir chroninė ischemija (hibernuojantis miokardas). Įvykus miokardo infarktui arba užsitęsus ischemijai, pablogėja pažeisto miokardo kontrakcija. Dėl to sumažėja kairiojo skilvelio išstūmimo frakcija, dalis kraujo lieka skilvelio ertmėje, atsiranda skilvelio perkrova dėl padidėjusio tūrio. Normalų arterinį kraujospūdį ir gyvybinių organų perfuziją padeda palaikyti kompensavimo mechanizmai: pirmiausia įsitraukia Franko Starlingo mechanizmas ir aktyvinasi simpatinė— adrenerginė, renino-angiotenzino-aldosterono sistema (RAAS) ir kt. Jau per pirmąsias ūminio MI valandas pradeda reikštis struktūriniai organo, pirmiausia kairiojo skilvelio miokardo audinių, ląstelių, ultrastruktūrų ir molekulinio lygmens pokyčiai. Dėl didesnio krūvio nepažeistam miokardui padidėjęs sienos įtempimas kompensuojamas hipertrofuojantis kardiomiocitams, didėjant jų kontraktiliajam aparatui, keičiantis kontraktilinių baltymų fenotipui bei persitvarkant ir daugėjant atraminiam fibrilinio kolageno tinklui.

Per pastaruosius du dešimtmečius atlikta nemažai širdies kairiojo skilvelio remodeliavimosi po miokardo infarkto tyrimų [Cohn J.N., 1995; Maish B., 1996; Sutton M.G., Sharpe N., 2000; Yousef Z.R. ir kt., 2000].

Literatūroje skelbiama ypač daug kardiomiocitų, sudarančių ir didžiausią širdies masės dalį, hipertrofijos ir ją reguliuojančių faktorių tyrimų rezultatų [Willenheimer R, 2000; Yousef ZR. ir kt., 2000; Sutton M.G., 2000; Aikawa Y. it kt., 2001; Fedak W.P.M., 2005].

Duomenų apie kairiojo skilvelio miokardo kolageno tinklo pokyčius sergančiųjų IŠL ir infarkto nepažeistoje, arba intaktinėje, miokardo srityje nedaug ir jie prieštaringi. Kai kurių autorių, tyrusių žmogaus širdies eksplantus duomenimis, miokardo intaktinės srities hidroksiprolino koncentracija (atspindinti kolageno kiekį) ir procentinis kolageno tūris, esant terminaliniam širdies nepakankamumui, nebuvo reikšmingai didesni negu kontrolinės grupės normalaus miokardo [Marijanovski M.M.H. ir kt., 1997]. Kiti tyrėjai nurodo šios miokardo srities procentinį kolageno tūrį žymiai padidėjus, t.y. susidariusią intersticinę fibrozę [Volders P.G.A. ir kt., 1993; Pangonytė D. ir kt., 2001; Fedak P.W.M. ir kt., 2005]. Panašūs rezultatai gauti ir tiriant kolageno tinklo pokyčius po eksperimentinio miokardo infarkto [Silvestre J.S. ir kt., 1999; Balnytė I., 2002].

Žinoma, kad intersticinis kolageno tinklas palaiko miokardo architechtūrą, kardiomiocitų išsidėstymą širdies ciklo metu ir pagerina kardiomiocitų sukuriamos jėgos perteikimą skilvelių ertmėms. Ištemptose kolageno skaidulose kardiomiocitų kontrakcijos metu sukaupiama energija dalyvauja miokardui atsipalaiduojant ir prisipildant skilvelių ertmėms [Weber K.T. ir kt., 2000; Fedak P.W.M. ir kt., 2005]. Intersticinė fibrozė gali lemti skilvelio diastolinę disfunkciją (trukdant atsipalaiduoti diastolės metu) bei ritmo sutrikimus ir turėti įtakos sistolinei disfunkcijai pasireikšti.

Apie dešiniojo skilvelio kardiomiocitų ir fibrilinio kolageno tinklo pokyčius po MI duomenų labai nedaug [Wei S. ir kt., 1999], o apie sirgusiųjų chronine IŠL dešiniojo skilvelio struktūros ypatybes jų mums nepavyko aptikti.

Kardiologijos instituto Kardialinės patologijos laboratorijoje tiriant staiga (per 6 val. nuo terminalinio epizodo simptomų pradžios) ne ligoninėje nuo IŠL mirusiuosius, kurie nebuvo persirgę miokardo infarktu (autopsijos metu nerasta poinfarktinio rando(-ų)), nustatyta padidėjusi širdies ir įvairių širdies dalių – abiejų prieširdžių ir skilvelių grynoji (be poepikardinių riebalų) masė ir endokardo paviršiaus plotas [Pangonytė D., 1986, 1992]. Tai įvertinta kaip jų hipertrofijos ir dilatacijos, t.y. remodeliavimosi požymiai [Stalioraitytė E. ir kt., 1992, 2003; Pangonytė D ir kt., 2001].

Taigi remodeliavimasis vyksta ne tik po miokardo infarkto, bet ir, kai yra persistuojanti miokardo ischemija, ir ne tik kairiojo skilvelio, bet visų širdies dalių. Plėtojant šiuos tyrimus ir įvertinant šiandieninį persitvarkymo, kaip ankstyvos IŠL progresavimo į širdies nepakankamumą fazės, supratimą bei atsižvelgiant į galimybes jį modeliuoti medicininio poveikio priemonėmis, svarbu nustatyti visų širdies dalių svarbiausių miokardo struktūrų pokyčius įvairiais IŠL raidos tarpsniais.

Šis darbas skirtas mažai tyrinėto dešiniojo skilvelio persitvarkymo, ypač intersiticinio kolageno tinklo ypatybėms ikiinfarktiniu (chroninės ischemijos) ir poinfarktiniu IŠL laikotarpiais nustatyti.

DARBO TIKSLAS, UŽDAVINIAI, NAUJUMAS

Tyrimo tikslas – nustatyti dešiniojo širdies skilvelio remodeliavimosi ypatybes įvairiais ischeminės širdies ligos raidos tarpsniais.

Uždaviniai

1. Nustatyti dešiniojo skilvelio kardiometrinių parametrų – masės ir endokardo paviršiaus ploto – pokyčius, kai yra:

• chroninė miokardo ischemija (ikiinfarktiniu IŠL laikotarpiu); • ūminis miokardo infarktas;

• poinfarktinis IŠL laikotarpis.

2. Nustatyti dešiniojo skilvelio kardiometrinių parametrų sąsają

• su vainikinių arterijų stenozuojamosios aterosklerozės pažeidimu; • isheminiu miokardo pažeidimu.

3. Nustatyti dešiniojo skilvelio miokardo fibrilinio kolageno tinklo parametrus: plotą, perimetrą, pluoštų plotelių skaičių regėjimo lauke ir apskaičiuoti kolageno procentinį tūrį bei kolageno ir kardiomiocitų tūrio santykį, kai yra:

• chroninė miokardo ischemija (ikiinfarktiniu IŠL laikotarpiu); • ūminis miokardo infarktas;

• poinfarktinis IŠL laikotarpis.

4. Nustatyti dešiniojo skilvelio ir fibrilinio kolageno tinklo parametrų sąsają • su vainikinių arterijų stenozuojamosios aterosklerozės pažeidimu; • isheminiu miokardo pažeidimu.

Naujumas

Dešiniojo širdies skilvelio remodeliavimosi požymių nustatyta visais IŠL raidos tarpsniais. Sirgusiųjų chronine IŠL, dar iki ištinkant pirmąjam MI, t.y. ikiinfarktiniu laikotarpiu, dėl užsitęsusios miokardo ischemijos, formuojasi koncentrinio tipo dešiniojo skilvelio hipertrofija: jo masė 27 proc., o endokardo paviršiaus plotas 18,3 proc. buvo didesni (p<0,01) už atitinkamus kontrolinės grupės rodiklius. Ūminio MI ir poinfarktiniu IŠL laikotarpiu šie rodikliai reikšmingai nekinta, t.y. išlieka dešiniojo skilvelio koncentrinio tipo hipertrofija.

Intersticiumo fibrilinio kolageno tinklo procentinis tūris, perimetras, skaidulų plotelių skaičius lyginant su kontrole reikšmingai padidėja (p<0,01) jau ikiinfarktiniu laikotarpiu ir toks išlieka vėlesniais IŠL raidos tarpsniais.

2. LITERATŪROS APŽVALGA

2.1. Ischeminė širdies liga, chroninė ischeminė kairiojo skilvelio disfunkcija ir

širdies nepakankamumas

2.1.1. Ischeminė širdies liga

Ischeminė širdies liga – tai širdies vainikinių arterijų stenozuojamosios aterosklerozės sukeliamas klinikinis morfologinis sindromas, kurio viename spektro gale yra persistuojanti, arba chroninė, miokardo ischemija, o kitame – chroninis širdies nepakankamumas (ŠN). Kliniškai liga pasireiškia stabilia, arba įtampos, ir nestabilia krūtinės angina, miokardo infarktu (MI) ir širdies nepakankamumo sindromu. Širdies nepakankamumui formuotis būtina kairiojo skilvelio disfunkcija. Disfunkcija būna sistolinė – sutrikęs kraujo išstūmimas iš širdies dėl pablogėjusios raumens kontrakcijos ir/ar diastolinė – sutrikęs diastolinis širdies prisipildymas dėl pažeisto raumens atsipalaidavimo [Braunwald E., 2001]. Laikini, grįžtami ischemijos epizodai gali pabloginti KS atsipalaidavimą ir padidinti prisipildymo spaudimą iki tokio laipsnio, kuris sukelia kraujo susitvenkimą plaučiuose. Taigi širdies nepakankamumo procesas yra neatsiejamas IŠL raidos aspektas. Jis gali būti besimptomis – vadinamoji besimptomė kairiojo skilvelio – arba tiksliau miokardo – disfunkcija, galiausiai pereinantis į klinikinį širdies nepakankamumo sindromą. Jų dažnumas populiacijoje maždaug toks pat. Sergančiųjų IŠL širdies nepakankamumo prognozė yra žymiai blogesnė negu dėl kitų priežasčių (pvz., hipertenzijos, širdies vožtuvų patologijos) ir yra susijusi su angiografiškai nustatomu širdies vainikinių arterijų pažeidimu [Tendera M., 2005].

2.1.2. Chroninė ischeminė kairiojo skilvelio disfunkcija

Dažniausios chroninės ischeminės kairiojo skilvelio (miokardo) disfunkcijos priežastys yra: - transmuralinis ir netransmuralinis MI;

- miokardo hibernacija.

Šios skirtingos būklės gali būti kartu ne tik tam pačiam pacientui, bet net toje pačioje miokardo srityje. Pastaraisiais dviem dešimtmečiais padidėjo patirtis naudojantis vaizdo technika nustatyti ir įvertinti miokardo gyvybingumą, metabolizmą, perfuziją ir funkciją. Įvairaus laipsnio tikslumu šiomis technikomis dabar galima skirti negrįžtamuosius MI pokyčius nuo grįžtamosios disfunkcijos. Sergančiųjų IŠL miokardo būklė apibūdinama terminais “gyvybingas”, “priblokštas”, “hibernuojantis”, “randinis”. Terminu “gyvybingos” apibūdinamos gyvos miokardo ląstelės ir tuo pačiu miokardas, kurį jos sudaro. Gyvybingas miokardas gali susitraukti normaliai arba būti disfunkciškas priklausomai nuo kitų aplinkybių.

2.1.2.1. Miokardo disfunkcija ištikus infarktui

Transmuralinis MI (dažniausiai), t.y. nekrozė, paprastai įvykus maitinančios vainikinės arterijos nestabilios aterosklerozinės plokštelės plyšimui ir spindžio trombozei, apima daugiau nei pusę (arba visą) širdies sienos storio. Netransmuralinis, arba subendokardinis, MI (apie 10 proc. visų infarktų susijęs su dviejų ar visų trijų epikardinių vainikinių arterijų stenozuojamaja ateroskleroze) aprėpia mažiau nei pusę sienos, paprastai vidinį jos trečdalį.

MI dažniausiai būna kairiajame širdies skilvelyje ir tarpskilvelinėje pertvaroje. Dideli infarktai gali išplisti dešiniajame skilvelyje ir prieširdžiuose, ypač dešiniajame. Izoliuotas dešiniojo skilvelio infarktas būna retai. Dažniausiai jis pažeidžia priekinę šio skilvelio sieną ir susijęs su skilvelio hipertrofija dėl kitos priežasties (pvz., plautinės širdies, dviburio vožtuvo stenozės). Reta infarkto dešiniajame skilvelyje lokalizacija aiškinama kolateralinės kraujo apytakos ir dešiniojo skilvelio funkcijos ypatybėmis. Pro tarpbaseinines anastomozes kraujo iš kairiosios vainikinės arterijos į dešiniąją priteka net 3 kartus daugiau. Santykis tarp kairiosios ir dešiniosios širdies pusių kapiliarų ir kardiomiocitų yra toks pats. Tačiau kairysis skilvelis dirba tris kartus intensyviau nei dešinysis, ir kai vainikinių arterijų spindis susiaurėja, pritekančio kraujo jo poreikiams tenkinti nepakanka. Kai infarktas apima kairiojo skilvelio užpakalinę sieną ir užpakalinę tarpskilvelinės pertvaros dalį, didesnės ar mažesnės apimties dešiniojo skilvelio miokardo nekrozė būna maždaug pusei pacientų. Dažniausiai pažeidžiama užpakalinė dešiniojo skilvelio siena. Jei užsikimšusi dešinioji vainikinė arterija arba kairiosios apsukinė šaka, nekrozė būna transmuralinė. Dešiniojo skilvelio infarkto prognozė bloga.

Ištikus MI, staiga įvykstančios kairiojo skilvelio, arba tiksliau miokardo, disfunkciją lemiančių miokardo nekrozės ir nepažeistos, arba intaktinės, srities pokyčių raidą priimta skirstyti į tris fazes: ūminių pokyčių, poūmę ir vėlyvąją, arba chroninę [Doering L.V., 1999].

Kai yra transmuralinis infarktas, pirmomis jo valandomis gali įvykti “infarkto ekspansija” (angl.

expansion – plėtimasis). Tai miokardo nekrozės srities pokyčiai, kai dar nepakitęs arba pakitęs tik

minimaliai gretimas intaktinis (neinfarktinis) audinys. Nekrozavusios ląstelės ilgėja, tarpląstelinė medžiaga dėl pertempimo mechaniškai payra, vyksta fermentinis kolageno tinklo ardymas, kolageno skaidulos atsiskiria nuo kardiomiocitų sarkolemos. Kardiomiocitai prasislenka vienas kito atžvilgiu. Tai matoma, kaip kardiomiocitų pluoštelių persitvarkymas, kuriam vykstant pakinta Z juostų išsidėstymas. Nekrozavusi raumens siena plonėja ir skilvelis vietiškai plečiasi. Infarkto ekspansija priklauso nuo daugelio faktorių: nekrozės apimties, kolateralinėmis kraujagyslėmis pritekančio kraujo kiekio, taip pat nuo kolageno sijų skaidymo intensyvumo.

Kolageną skaidant dalyvauja: 1) intersticinės matrikso metaloproteinazės (MMPs), 2) iš neutrofilų išsiskyrusios proteazės, 3) iš pažeistų kardiomiocitų lizosomų išsiskyrę proteoliziniai fermentai, 4) plazminas. Tiriant proteolizinį MMPs aktyvumą zimografiškai, nustatyta, kad jau po 1 val. sukėlus eksperimentinį MI aktyvėja kolagenazė, jos aktyvumas būna padidėjęs ir praėjus 24 val. MMP-2 aktyvumas padidėja po 1 val., po 4 val. šiek tiek sumažėja ir iki 24 val. vėl labai padidėja. MMP-9 aktyvumas pradeda didėti po 2 val. ir didėja visą pirmąją infarkto parą [Herzog E, ir kt., 1998]. Ir po 7 parų nustatomas padidėjęs MMP-2 ir MMP-13 kiekis infarkto pakraštyje bei besiformuojančiame granuliaciniame audinyje. Apskritai, metaloproteinazių aktyvumas infarkto srityje išlieka iki keturiolikos parų. Fibrilinis kolagenas skaidomas iki amino rūgščių ir digopeptidų. Trečią parą, iš pradžių infarkto pakraščiuose, o vėliau visame nekrozės židinyje, makrofagai pradeda fagocituoti žuvusio audinio ir suirusių granulocitų detritą. Prasideda gijimas, kuris toliau vis stiprėja. MMP audinių inhibitoriai “neutralizuoja” padidėjusį MMPs kolagenolizinį aktyvumą ir, intensyvėjant kolageno sintezei, padeda jam kauptis. MMPs audinių inhibitorių sintezė infarkto srityje sustiprėja pirmąją MI savaitę [Creemers E.E.J.M. ir kt., 2001; Fraccarollo D. ir kt., 2002].

Tiriant eksperimentinio žiurkių MI srities I ir III tipų prokolageno iRNR koncentraciją hibridizacijos in situ būdu, nustatyta, kad jau antrą parą III tipo prokolageno iRNR padidėja 4 kartus, 3–14–ąją parą – 11–14 kartų, 21–ąją parą – 30 kartų, ir jos kiekis sunormalėja tik po trijų mėnesių. I tipo prokolageno iRNR koncentracija pradeda didėti keliomis paromis vėliau: 4 parą ji būna 10 kartų didesnė, 7–21–ąją paromis – 10–15 kartų, ir po trijų mėnesių išlieka dar apie 7 kartus didesnė negu

normalaus miokardo. Padidėjus kolageno iRNR sintezei, prasideda ir kolageno baltymo sintezė: jau 3– čią eksperimentinio MI parą nustatytas padidėjęs III tipo kolageno kiekis, o I tipo kolageno pradeda kauptis keliomis dienomis vėliau [Blankesteijn W.M. ir kt., 2001]. Keturioliktą MI parą nekrozės srities procentinis kolageno skaidulų tūris sudarė daugiau kaip 50 proc. [Franccarollo D. ir kt. 2002; Sun Y., Weber K.T., 2000]. Pirmosiomis infarkto valandomis nekrozės srityje susidaręs fibronektino tinklelis sudaro pagrindą kolageno skaiduloms formuotis. Žmogaus miokardo kolageno apykaitos intensyvumą galima tirti netiesiogiai, kraujo serume radioimunologiškai nustatant III tipo prokolageno N propeptido kiekį.

Taigi iki antrosios savaitės pabaigos miokardo nekrozės vietoje susiformuoja kraujagyslingas granuliacinis audinys, kuriame vyksta intensyvi kolageno sintezė. Šeštąją-aštuntąją infarkto savaitę (priklausomai nuo infarkto apimties) didėja kolageno skaidulų sankaupos ir tolydžio mažėja jungiamojo audinio ląstelių, kol susiformuoja tvirtas randas. Randas gali būti vientisas, arba susidaryti iš susiliejančių skaidulingo jungiamojo audinio židinių, tarp kurių yra išlikusių gyvybingų kardiomiocitų salelių.

Pirmieji miofibroblastai miokardo infarkto srityje nustatomi trečią parą, jų skaičius pasiekia maksimumą 5–14–ąją parą, 3–4–ąją savaitę jų tolydžio mažėja, tačiau visiškai neišnyksta ir žmogaus miokardo rande aptinkami daugelį metų po MI [Arbustini E. ir kt., 1993]. Miofibroblastai, pasižymintys tonusiniu įtempimu (izometrinės įtampos generavimu), formuojantis jungiamojo audinio randui, išsirikiuoja didžiausio mechaninio tempimo kryptimi, kad neleistų dar nesubrendusiam jungiamajam audiniui išsitempti veikiant intrakardiniam spaudimui. Be to, manoma, kad miofibroblastai turi reikšmės jungiamojo audinio randui suplonėti.

Fibroblastus transformuotis į miofibroblastus, proliferuoti ir sintetinti kolageną skatina 1–TGF, kurį išskiria 1–2–ąją parą į nekrozės sritį emigruojantys makrofagai, vėliau – patys miofibroblastai. Taigi infarktui gyjant, besiformuojančio rando audinys yra kontraktiliškas [Burlew B.S., Weber K.T., 2000; Sun Y. ir kt., 2002].

Kolageno skaidulos ne tik užpildo audinio defektą, bet ir laiduoja mechaninį susidariusio jungiamojo audinio atsparumą. Su laiku iš granuliacinio audinio apoptozės būdu išnyksta kapiliarai, sumažėja miofibroblastų, susidarant skersinėms molekulių jungtims susiformuoja labai tvirtas, atsparus tempimui jungiamojo audinio randas. Vyksta pokyčiai ir neinfarktinėje, arba intaktinėje, miokardo srityje. Atsiradus chroninei sistolinei disfunkcijai – negrįžtamai pažeistiems kardiomiocitams nedalyvaujant kontrakcijoje, susidaro likusių gyvybingų ląstelių hemodinaminė perkrova, taip pat

aktyvinasi neurohormoninės sistemos – veiksniai lemiantys intaktinės miokardo srities kardiomiocitų hipertrofiją ir intersticinio fibrilinio kolageno kaupimąsi – intersticinę fibrozę – t.y. kairiojo skilvelio restruktūrizaciją, arba remodeliavimąsi.

Taip pat pabrėžtina, kad dauguma pernešusių miokardo infarktą pacientų turi ne tik su infarktu susijusias, bet ir kitas žymiai susiaurėjusias epikardines vainikines arterijas. Tai sudaro grėsmę dėl ischemijos ar pakartotinio miokardo infarkto ateityje dar daugiau sutrikti kairiojo skilvelio funkcijai. Disfunkcijai progresuoti taip pat reikšminga ateroskleroziškų vainikinių arterijų endotelio disfunkcija.

2.1.2.2. Priblokšto ir hibernuojančio miokardo disfunkcija

Priblokštas miokardas yra gyvybingo miokardo kontrakcinės disfunkcijos forma. Ją sukelia trumpas ischemijos epizodas, sekantis po perfuzijos atsinaujinimo. Tai gali būti dėl reperfuzijos pažeidimų, kadangi normalios kraujo tėkmės atsinaujinimas sąlygoja laisvųjų radikalų susidarymą ir laikiną kardiomiocitų perkrovą kalciu bei laikiną kontrakcinio mechanizmo sutrikdymą. Regioninis miokardo pribloškimas pasireiškia po trombolize nutraukto MI formavimosi, po nestabilios anginos epizodo bei krūvio sukeltos ischemijos. Disfunkcija gali išlikti nuo valandos iki kelių dienų, bet funkcija galiausiai sunormalėja jeigu palaikoma normali perfuzija. Atsimintina, kad trumpalaikė (praeinanti) ischemija sukelia regioninę sistolinę disfunkciją, kuri daugelio pacientų yra sunki ir išplitusi, galinti sukelti žymų globalinės kairiojo skilvelio funkcijos sumažėjimą [Gheorghiade M., Bonow R.O., 1998; Barnes E. ir kt., 2002].

Miokardo hibernacija – tai taip pat gyvybingo miokardo kontrakcinė disfunkcija, bet kai yra chroninė IŠL. Terminą “hibernuojantis miokardas” išpopuliarino chirurgas S.H. Rahimtoola (1985, 1989) apibūdinti kairiojo skilvelio disfunkcijai, kai yra chroninė miokardo ischemija. Priešingai priblokštam miokardui, kurio funkcija sugrįžta spontaniškai, hibernacinis miokardas reikalauja atitinkamos intervencijos, pvz., revaskulizacijos, arba panaikinti ischemiją vaistais. Taigi hibernuojantis miokardas apibūdinamas kaip gyvybingas disfunkciškas miokardas, kurio kontrakcinė funkcija iš dalies arba visiškai grįžta į normalią jeigu palankiai keičiasi deguonies patekimo poreikio santykis, pagerėjus kraujo pritekėjimui ir/ar sumažėjus poreikiui. Kadangi miokardo pribloškimo ir hibernacijos patofiziologiniai mechanizmai dar nėra visiškai suprasti, tai šių geriau neįtraukti į jų apibrėžimą.

Miokardo hibernacija atitinka chroninės kairiojo skilvelio ischeminės disfunkcijos sąvoką. Yra nuomonė, kad chroniškai ischemiškas miokardas išlieka gyvybingas paprastai sumažindamas

metabolinį poreikį atitinkamai sumažėjusiam kraujo pritekėjimui (pagal principą “mažai kraujo, mažas darbas”) pakol miokardo perfuzija neadekvati. Chroniškas kontrakcinės funkcijos pažeidimas dažnai traktuojamas kaip prisitaikymo mechanizmas, kai ischemiškas miokardas minimizuoja energijos poreikius ir taip apsisaugo nuo negrįžtamo audinio pažeidimo [Dutka D., 2003].

Morfologinis tyrimas – transmuralios biopsijos iš hibernuojančio miokardo centro, paimtos aortos–vainikinių arterijų nuosrūvio operacijos metu parodė esant kardiomiocitų ir neląstelinio matrikso pokyčių kompleksą. Aptinkama mišinys normalių, atrofiškų ir hipertrofavusių kardiomiocitų. Ląstelėse iš dalies arba visai išnykę kontraktiliniai baltymai, sarkomerai bei miofibrilės ir gausiai susikaupę glikogeno, taip pat yra difuziškai padaugėję intersticinio jungiamojo audinio – įvairaus laipsnio intersticinė fibrozė [Vanoverschelde J.L. ir kt., 1993; Borgers M. ir kt., 1993; Shivalkar B. ir kt., 1996].

Elektronomikroskopiškai nustatoma organelių pokyčių: išnykę sarkoplazminis tinklas bei T-vamzdeliai, daug mažų mitochondrijų, branduolių chromatinas pasiskirstęs nevienonai, bet nekrozės nėra. Duomenys apie hibernuojančio miokardo kardiomiocitų apoptozės dažnumą ir reikšmę prieštaringi. Tai, matyt, susiję su apoptozės nustatymo metodais. Manoma, kad apoptoziškų ląstelių yra mažiau kaip 10 procentų [Austma J. ir kt., 1995]. Kardialinės patologijos laboratorijos tyrimų duomenimis, kardiomiocitų apoptozės vaidmuo chroninės miokardo disfunkcijos ir širdies nepakankamumo patogenezėje nėra reikšmingas.

Tiriant imunohistochemiškai, nustatoma ekspresija baltymų, kurie normoje būdingi fetaliniam miokardui: lygiųjų raumenų -aktino, tinino ir kardiotino. Vykstant kardiogenezei įvairūs struktūriniai baltymai atsiranda esant įvairiai miofibrilių formavimosi fazei ir dauguma šių raumeniui specifiškų baltymų kinta jam diferencijuojantis. Šių baltymų ekspresija ir organizacija susijusi su širdies raumens vystymusi. Tininas yra svarbus didelio molekulinio svorio (3000 kDa) elastinis baltymas, kuris aprėpia sarkomerus nuo M- iki Z-linijų. Tinino I juosta yra lanksti, prisideda prie elastiško raumens atsitraukimo. Juostos A dalis yra pritvirtina prie miozino. Tininas gali reguliuoti storųjų filamentų ilgį ir palaikyti jų lygiavimąsi. Diferencijuojantis tininas struktūriškai kinta. Neseniai aprašytas miokardo struktūrinis komponentas – didelio molekulinio svorio kardiotinas (300 kDa) esantis tarp miofibrilių ekspresuoja tik po gimimo. Jo struktūra ir funkcija dar nežinoma. Išimtinai tik embriono širdyje gali būti -lygiųjų raumenų aktino. Tininas lemia normalių kardiomiocitų skersaruožuotumo dažymąsi, tuo tarpu kardiotinas – fibrilių išsidėstymą lygiagrečiai sarkomerams, –lygiųjų raumenų aktinas suaugusiųjų kardiomiocitų neekspresuojamas. Taškų pobūdžio tinino ekspresija ir kardiotino

sumažėjimas iki virtualaus nebuvimo kalba už hibernuojančių kardiomiocitų fetalinį fenotipą. Šią hipotezę tvirtai remia -lygiųjų raumenų aktino reekspresija. Šie stebėjimai J. Ausma ir kt. (1995) nuomone, rodo, kad raumenų ląstelės įgyja dediferencijacijos bruožų ir hibernuojančio miokardo pokyčius apibūdina kaip miokardo dediferenciaciją.

Identifikuoti gyvybingą hibernuojantį miokardą galima neinvaziniais metodais, remiantis miokardo perfuzija, ląstelių membranos vientisumu, metaboliniu aktyvumu (gliukozės sunaudojimu) ir liekamuoju koronariniu rezervu. Tiksliausiu, arba “auksiniu” standartu (specifiškumas ir jautrumas – 80–85 proc.) laikomas pozitroninės emisinės tomografijos metodas (PET) panaudojant nemetalizuotą gliukozės analogą 18_{F–fluorodezoksigliukozę (FDG) ir kitas medžiagas ląstelės metabolizmui įvertinti.} Kasdienėje klinikinėje praktikoje labiausiai paplitusi miokardo Th201 _{scintigrafija bei mažų dobutamino} dozių echokardiografinis mėginys [Underwood S.R ir kt., 2004].

Nurodoma, kad funkcijos atsinaujinimas miokardą revaskulizavus priklauso nuo aprašytų pokyčių laipsnio. Vidutiniškai funkcija grįžta 55–60 proc. chroniškai disfunkciškų kairiojo skilvelio segmentų, net jeigu jo išstūmimo frakcija buvo mažiau 40 proc. [Haas F.ir kt., 2001].

Vis dėlto neaišku ar aprašytieji morfologiniai miokardo pokyčiai yra hibernacijos priežastis ar pasekmė.

2.1.3. Ischeminio širdies nepakankamumo sindromas

Klinikinis širdies nepakankamumo sindromas paprastai apibūdinamas kaip kompleksiškas klinikinis sindromas, kuris gali būti išdava bet kokių struktūrinių arba funkcinių širdies sutrikimų, kurie blogina skilvelio galimybę išstumti kraują arba prisipildyti. Pagrindinės jo apraiškos yra klinikiniai simptomai: tipiškas dusinimas ir nuovargis ramybės būklės arba fizinio krūvio metu, skysčio susilaikymas, kuris sąlygoja susitvenkimą (kongestiją) plaučiuose bei periferinę edemą – kulkšnių patinimą ir objektyvūs širdies disfunkcijos požymiai, nustatomi echokardiografiškai .

Širdies nepakankamumo sindromo diagnozė remiasi klinikinių simptomų (nebūtinai visų kartu) ir objektyvių širdies disfunkcijos (sistolinės ir/ar diastolinės) požymių buvimu. Šie abu kriterijai – būtini. Papildomas kriterijus gali būti atsakas į taikomą širdies nepakankamumo gydymą.

Klinikinis širdies nepakankamumo sindromas gali būti dėl perikardo, miokardo, endokardo ir stambiųjų kraujagyslių patologijos, bet daugeliui pacientų jis susijęs su IŠL, t.y. kairiojo skilvelio funkcijos pablogėjimu. Kairiojo skilvelio funkcijos sutrikimo spektras gali būti platus: nuo

vyraujančios diastolinės disfunkcijos, kai skilvelio ertmė normalaus dydžio ir normalus išstumiamo kraujo kiekis, t.y. normali išstūmimo frakcija (>40%), bet sumažėjęs skilvelio prisipildymas, arba vyraujančios sistolinės disfunkcijos – išsiplėtusi skilvelio ertmė bei redukuotas sienos judėjimas ir sumažėjusi išstūmimo frakcija (<40%), bet išsaugotas prisipildymas krauju. Vis dėl to daugeliui sergančiųjų IŠL būna sistolinė ir diastolinė kairiojo skilvelio disfunkcija.

Ischeminio širdies nepakankamumo klinikinio sindromo paplitimas populiacijoje svyruoja priklausomai nuo tirtosios populiacijos (bendrosios ar jos didelės rizikos grupės), taip pat IŠL nustatymo metodikos. Framingham ir kitos studijos [Meltee P.H. ir kt., 1971; Mosterd A. ir kt., 1999], besiremiančios klinikiniu IŠL ar jos rizikos veiksnių įvertinimu, pabrėžia vyraujančią hipertenzijos kaip chroninio širdies nepakankamumo priežasties reikšmę. Angiografiškai patvirtinta IŠL, kaip pirmą kartą diagnozuoto širdies nepakankamumo priežastis nustatyta 52 proc. tirtųjų 75 metų ir vyresniems bendrosios populiacijos asmenims [Fox K.F. ir kt., 2001]. Net 25 proc. iš jų kliniškai IŠL buvo nenustatyta.

M.G. Bourassa ir kt. (1997) nurodo, kad hipertenzija ir širdies vožtuvų patologija jau nėra dažniausios širdies nepakankamumo priežastys, kaip buvo per ankstesnius du dešimtmečius. Apibendrintais 13 širdies nepakankamumo gydymui skirtų multicentrinių studijų, paskelbtų žurnale

New England Journal of Medicine 1986–1997 metais, apimančių daugiau 20 000 pacientų, duomenimis

IŠL kilmės širdies nepakankamumas buvo 70 proc. pacientų. M. Gheorghiade ir R.O. Bonow (1998) pabrėžia, kad tai nėra tikras IŠL, kaip pagrindinės šios patologijos priežasties dažnumas tarp neselektyvių širdies nepakankamumo pacientų, nes daugelyje studijų IŠL nebuvo sistemiškai nustatoma ir į daugiausia studijų nebuvo įtraukti pacientai esant ūminiam infarktui, krūtinės anginai arba objektyviems aktyvios ischemijos požymiams.

Kad IŠL neabejotinai yra dažniausia ir hipodiagnozuojama tarp chroninį širdies nepakankamumą sukeliančių priežasčių (hipertenzijos, vožtuvų bei skydliaukės patologijos, kardiomiopatijų, alkoholizmo, širdies ritmo ir laidumo sutrikimų, konstrikcinio perikardito) nurodo ir kiti tyrėjai [Remme W.J. ir Swedberg K. 2001., Ishikawa Y. ir kt., 2003].

Ischeminis šrdies nepakankamumas yra chroninis progresuojantis procesas. Šis procesas – iš esmės tai įprastinis ir koordinuotas atsakas į ischeminį miokardo pažeidimą ir dėl to atsirandančią kontrakcinę disfunkciją, pasireiškiantis pokyčių pakopų kompleksu – širdies restruktūrizacija, arba remodeliavimusi. Iš pradžių šie pokyčiai buvę širdies darbo prisitaikymo (adaptacijos) naujoms disfunkcijos sąlygoms elementais, progresuodami, veikiant nepalankiems veiksniams (pvz., plėtojantis

IŠL) sudaro blogėjančios širdies veiklos – chroninio širdies nepakankamumo – pamatą [Miner E.C., 2006].

Širdies nepakankamumą, kaip procesą, tiksliausiai aprašo Amerikos širdies kolegijos ir Amerikos širdies asociacijos (2001) rekomenduojama keturių laipsnių širdies nepakankamumo klasifikacija. Laipsniai rodo sistolinės širdies disfunkcijos progresavimą. Remiantis proceso evoliucija ir progresavimu, pacientai skirstomi į A, B, C ir D tarpsnius, arba laipsnius.

Chroninio širdies nepakankamumo klasifikacija

A – pacientai, kuriems yra didelė širdies nepakankamumo atsiradimo rizika (pvz., kai yra sisteminė hipertenzija, vainikinių arterijų aterosklerozė, šeiminė kardiomiopatija, kardiotoksinės procedūros (pvz., vartojami priešnavikiniai vaistai, alkoholizmas).

B – pacientai, kuriems yra širdies struktūros patologija, bet kuriems niekada nebuvo atsiradusių širdies nepakankamumo sindromo simptomų.

C – pacientai, kuriems yra buvę arba yra širdies nepakankamumo simptomų, susijusių su pagrindine struktūrine (organine) širdies liga.

D – galinės sindromo stadijos (kairysis skilvelis labai išsiplėtęs, sferiškas, sienos sustorėję), kai pacientai reikalingi specialiojo gydymo: mechaninio kraujotakos palaikymo, nuolatinių inotropinių vaistų infuzijų, širdies persodinimo arba specialiosios slaugos.

Sergantiesiems IŠL pirmieji A ir B laipsniai atitinka – besimptomę kairiojo skilvelio (miokardo) disfunkciją, kuriai būdingas širdies remodeliavimasis, C ir D laipsniai – kai tradiciškai diagnozuojamas ir koduojamas širdies nepakankamumo sindromas.

Net ir taikant šiuo metu laikomą optimaliu gydymą, daugelio pacientų kompensuota besimptomė kairiojo skilvelio disfunkcija paprastai pereina į aiškų klinikinį širdies nepakankamumo sindromą. Tai rodo, kad tokio perėjimo mechanizmai dar nėra visiškai suprasti ir būtinas išsamesnis jo pirmtako – širdies remodeliavimosi tyrimas.

2.2. Širdies remodeliavimasis

Atsakant į išorės ir vidaus stimulus: širdies perkrovą dėl padidėjusio spaudimo, perkrovą dėl didesnio kraujo tūrio, raumens kontrakcijos susilpnėjimą dėl ūminės ar chroninės ischemijos bei kontraktilinės masės mažėjimą (įvykus MI) ir įgimtus defektus, vyksta širdies restruktūrizacija, arba

remodeliavimasis, leidžiantis palaikyti adekvačią širdies veiklą naujomis sąlygomis. Širdies remodeliavimasis suprantamas kaip genomo aktyvinimasis, lemiantis molekulinius, ląstelių ir intersticiumo poslinkius, kurie kliniškai pasireiškia širdies dydžio, formos ir funkcijos pokyčiais [Cohn J.N. ir kt., 2000]. Atsiranda miokardo hipertrofija – esminis hemodinamikos kompensacijos veiksnys sergant dažniausiomis širdies ir kraujagyslių sistemos ligomis, tarp jų ir IŠL. Skiriant šią hipertrofiją, kuri iš esmės yra irgi prisitaikomojo pobūdžio, nuo vadinamosios fiziologinės hipertrofijos (dėl didesnio fizinio krūvio), atkreiptinas dėmesys į skirtingą ląstelių augimo stimulų prigimtį ir veikimo trukmę. Pavyzdžiui, kai yra aortos stenozė, mechaninė perkrova išlieka visą parą, net ir miegant. Priešingai, fizinis krūvis, fiziologinės hipertrofijos stimulas, yra epizodiškas, jį perduoda daugiausia simpatiniai neuromediatoriai [Bugaysky L.B. ir kt., 1992].

Miokardo hipertrofijos pagrindą sudaro du procesai: kardiomiocitų hipertrofija ir intersticiumo struktūrų hiperplazija.

2.2.1. Kardiomiocitų hipertrofija

Nepažeisto (sveiko) miokardo kardiomiocitai sudaro 76 proc. struktūrinės ertmės (tūrio) intersticiumas–24 proc. [Maisch B., 1989]. Remodeliuojantis miokardui, dalyvauja visų tipų jo ląstelės: kardiomiocitai, intersticiumo ląstelės, ypač fibroblastai, kraujagyslių endotelis bei imuninės ląstelės (kai yra imuninis atsakas). Svarbiausią vaidmenį vaidina kardiomiocitai ir fibroblastai. Remodeliavimosi procesą inicijuoja mechaninė įtampa. Be to, yra įvairių faktorių, įskaitant hormonus, vazoaktyvius peptidus, kurie modifikuoja mechaninio veiksnio efektus. Kardiomiocitų hipertrofijos ir širdies ne raumeninių ląstelių dalijimosi mitozės būdu modeliai, naudojant timidino žymenis, pagrindžia nuomonę, kad ponatalinis kardiomiocitų augimas yra jų hipertrofija ir kad kardiomiocitai yra galutinai diferencijuotos ląstelės, kurios negali grįžti į ląstelės ciklą, t.y. neturi gebėjimo dalintis. Tuo tarpu fibroblastų ir endotelio ląstelių daugėja.

Esant grįžtamiesiems difuziniams bei židininiams kardiomiocitų pažeidimams, kai ląstelės nežuvusios, vyksta viduląstelinė reparacinė regeneracija. Normalizuojasi pakitę ląstelių ultrastruktūros arba jų daugėja. Kai yra miokardo nekrozė, vyksta viduląstelinė kompensacinė ultrastruktūrų hiperplazija. Organo funkcija normalizuojama atkuriant pirminį funkcionuojančių ultrastruktūrų lygmenį. Tik žuvus ląstelėms, pasikeičia atsigaminančių ultrastruktūrų lokalizacija, jos bus sutelktos likusiose nepažeistose ląstelėse [Fredj S., 2005, Nordlie, M.A., 2006].

Viduląstelinės ultrastruktūrų hiperplazijos pobūdis priklauso nuo stimulo [Ryder K.O. ir kt., 1993]. Esant perkrovai dėl padidėjusio spaudimo (kai yra arterinė hipertenzija ar aortos vožtuvų stenozė), daugiausia storėja miofibrilių pluoštai, sintetinami kontraktiliniai baltymai išsidėsto lygiagrečiai esamiems sarkomerams, dėl to padidėja kardiomiocitų skersmuo, pastebimai nekintant jų ilgiui. Skilvelio sienos storis, lyginant su ertmės spinduliu, padidėja, t.y. susidaro koncentrinė hipertrofija. Kai yra perkrova dėl padidėjusio kraujo tūrio, skilvelis hipertrofuoja ir išsiplečia, t.y. pasireiškia ekscentrinė hipertrofija. Skilvelio sienos storis ir ertmės spindulys didėja, kardiomiocitai daugiau pailgėja nei sustorėja. Miofibrilės pailgėja dėl papildomų kontraktilinių baltymų prisijungimo prie jau esamų išilgai pastarųjų ašiai [Lamas G.A., 1993]. Sumažėjus kontraktilinio miokardo masei (po MI), randama tiek pailgėjusių, tiek ir sustorėjusių kardiomiocitų.

Širdies atsaką į perkrovą galima suskirstyti į tris fazes: pradinę, hipertrofijos įsitvirtinimo ir išsekimo, kurioms būdingi atitinkami kardiomiocitų pokyčiai. Iš pradžių yra dar nehipertrofavusio miokardo hiperfunkcija. Antros fazės metu, įsitvirtinus hiperfunkcijai, širdies veikla pagerėja, nes kardiomiocitų hipertrofija padidina širdies galimybes įveikti perkrovą. Dėl padidėjusio darbo krūvio išaugusiems mechaniniams poreikiams tenkinti susidaro nauji sarkomerai, sintetinami nauji kontraktiliniai baltymai, kurie mažina hipertrofijos metu silpstančios širdies miofibrilių energijos sąnaudas. Dėl aktyvinamos mitochondrijų DNR replikacijos padidėja mitochondrijų masė. Mitochondrijų–miofibrilių santykis išlieka nepakitęs, bet, net kai santykis sumažėjęs, organelių efektyvumas išlieka normalus ir net pagerėja, nes fragmentacija didina deguonies paėmimo paviršiaus plotą. Ankstyvesnėmis studijomis yra nustatyta laktatdehidrogenazės izofermento pokyčių, būdingų daugiau skeleto raumenų tipui, kurie padidina M ir H subvienetų kiekį. Kai perkrova kompensuota, padidėja gliukozės sunaudojimas ir glikolizės fermentų (heksokinazės, glikogeno fosforilazės ir laktatdehidrogenazės) aktyvumas, kartu sumažėja fermentų, dalyvaujančių metabolizuojant ketonines medžiagas. Nors iš pradžių hipertrofija padidina miokardo kontrakcijos efektyvumą ir turi energiją taupantį poveikį (energijos suvartojimas sistolės metu atvirkščiai proprcingas sienos įtempimui), tačiau hipertrofijos stimului išlikus mėnesiais ar metais, atsiradę širdies architektūros ir ląstelių pokyčiai išryškina perkrautos širdies energijos trūkumą. Dėl neurohumoralinio disbalanso ir ischemijos blogėja mitochondrijų funkcija, modifikuojami mitochondrijų fermentai, sumažėja riebiųjų rūgščių oksidacija, taigi vystosi širdies energetinis badas ir jos galimybės sintetinti adenozino trifosfatą (ATF) [Yousef Z.R. ir kt., 2000, Onodera T., 1998].

Padidėjus kardiomiocitams, krūvis pasiskirsto didesniam sarkomerų skaičiui. Šis atsakas sumažina hemodinamikos sutrikimą, bet hipertrofavęsis miokardas nėra normalus raumuo. Chroniškai perkrautos širdies raumens ląstelės silpsta ir miršta. Atsakas pereina į trečiąją – miokardo išsekimo, širdies nepakankamumo progresavimo – fazę. Širdyje sutrinka genų ekspresija, vyksta pagreitėjusi baltymų sintezė, atsiranda kardiomiocitų, kurie greit augdami ilgai negyvena. Perkrovos metu vyksta nenormalių miokardo baltymų sintezė, ypač selektyvi fetalinių izoformų ekspresija. Pakitusi genų ekspresija leidžia širdžiai susigrąžinti normalų veiklos ekonomiškumą, t.y. mechaninis krūvis skersaruožiam raumeniui staiga mažina nekintantį sutrumpėjimo greitį. Kada krūvis yra didesnis, skaidulos susitraukia lėčiau ir taip kardiomiocitai adaptuojasi išlaikyti ekonomiškumą (t.y. ATF molekulių skaičių, sudeginamų gramui įtempimo) atitinkamam greičiui [Swynghedaw B., 1998].

Genų ekspresijos pokyčiai vienu metu, ypač iš pradžių, turi abu – naudingą efektą raumens energijos ekonomiškumui ir žalingą, nes sumažėjęs maksimalus kardiomiocitų susitraukimo greitis (Vmax) yra pirmas žingsnis į širdies išstūmimo frakcijos mažėjimą ir tai galiausiai lemia širdies nepakankamumą. Svarstoma, ar energijos deficitas susijęs su ankstyva kompensacinių procesų stadija, ar jį sukuria ir didina kiti išoriniai veiksniai, kai yra širdies nepakankamumas.

Širdies funkcinio krūvio pokytis sukelia dvejopas pasekmes: keičiasi bendras organo augimo greitis ir perprogramuojama ekspresuojamų genų sudėtis. Adaptacijos išraiška yra ne vien padidėjusi širdies masė, bet ir pasikeitęs raumens ląstelių fenotipas (pakitusios savybės). Perkrova veikia genų transkripcijos greitį ir selektyviai reguliuoja specifinių genų ekspresiją. Tyrimai molekuliniu ir ląsteliniu lygmeniu padeda suprasti širdies raumens aktyvaus augimo mechanizmus, nes kardiomiocitų skeletas, kurį sudaro baltymai, formuoja karkasą, užtikrinantį raumens mechanines savybes ir adaptacinius procesus [Arbustini E. ir kt., 1993].

Nurodoma, kad širdies atsako į perkrovą metu vyksta nenormalių baltymų sintezė, fetalinių izoformų ekspresija. Funkcinė ir prognozinė daugelio molekulinių pokyčių, vykstančių hipertrofijos metu, reikšmė neaiški. Išimtis yra miozino sunkiųjų grandinių pokyčiai. Seniai buvo žinomi aktino-miozino pokyčiai esant klinikiniam ir eksperimentiniam širdies nepakankamumui, tačiau tik dabar susidomėta molekuliniu šių pokyčių pagrindu. Miozinas kartu su aktinu dalyvauja kontrakcijoje, be to, miozinas yra fermentas, hidrolizuojantis ATF. Pagrindiniai miozino sudėtiniai vienetai – sunkiosios grandinės, kurios lemia ATF-azės aktyvumą (energijos išlaisvinimo iš miozino greičio vienetą in vitro) ir raumens sutrumpėjimo greitį (miozino energijos panaudojimo greitį in vitro) [Reiss K., 1993].

Tiksliausiai aprašytos žiurkės skilvelių miozino sunkiųjų grandinių ekspresijos pasekmės. (V1) miozino sunkioji grandinė lemia didelį miozino ATF–azės aktyvumą ir didelį sutrumpėjimo greitį. (V3) miozino sunkioji grandinė lemia mažą miozino ATF–azės aktyvumą ir lėtą sutrumpėjimo greitį. Kai yra perkrova dėl padidėjusio kraujo spaudimo, dauguma greitojo miozino grandinių pakeičiama lėtuoju miozinu. Šis izoformų pokytis sumažina “tiltelių” ciklo greitį ir sumažina miokardo kontraktiliškumą. Cirkuliacijai šis pokytis yra lemtingas. Pirmumą įgijusi lėtojo miozino sintezė taip pat padidina įtempimo laiko integralą, kuris palengvina kraujo išstūmimą. Nors silpstančios žiurkės širdies lėtojo miozino genų ekspresija turi neigiamą inotropinį efektą, jis taip pat yra ir taupantis energiją.

Žmogaus širdies skilveliuose yra sintetinama tik lėtojo miozino izoforma, todėl izoformų poslinkis, kuris būdingas graužikams, žmonėms negali vykti. Yra žinoma, kad prieširdžių raumuo sutrumpėja greičiau nei skilvelių. Perkrova sukelia žmogaus prieširdžių miozino izoformų pokyčius, kai sumažėja greitojo ( ) prieširdžių miozino sunkiųjų grandinių dalis [Swynghedaw B., 1998; Bodi V. ir kt., 1999].

Suaugusiojo širdies baltymų sintezė vyksta nedideliu greičiu, o hipertrofijos atsakas į perkrovą šį procesą greitina keisdamas į vaisiaus ar naujagimio izoformas ir sugrąžindamas suaugusiojo kardiomiocitams ankstesnį gebėjimą augti [Bugaisky L.B. ir kt., 1992]. Kita vertus, galima teigti, kad fetalinių baltymo izoformų atsiradimas perkrovos metu prisideda prie silpstančios širdies veiklos pablogėjimo. Pirmumą įgijusi nenormalių kardiomiocitų baltymo izoformų sintezė, specifinių kanalų baltymų molekuliniai pokyčiai, trikdantys širdies elektrofiziologiją, taip pat ląstelių membranų architektūros pokyčiai sukelia svarbius silpstančios hipertrofuotos širdies funkcijos pokyčius.

Nurodoma, kad svarbi miokardo remodeliavimosi charakteristika yra kardiomiocitų mirtis, kuri gali būti nekrozinė ar apoptozinė. Nekrozinė ląstelių mirtis apima ląstelių grupes ir uždegiminę reakciją, tuo tarpu apoptozė yra individuali ląstelės mirtis be uždegiminės reakcijos. Paskutiniai tyrimai rodo, jog apoptozė kartu su ląstelių nekroze gali būti svarbi miocito būklė remodeliuojantis. Apoptozę gali sukelti fetalinių genų programos reaktyvacija, kuri signalizuoja ląstelei toliau vykdyti ląstelės ciklą. Kadangi diferencijuoti kardiomiocitai šios programos vykdyti negali, vietoj to įjungiama ląstelės mirties programa. Apoptozės vietoje išsivysto fibrozė, nes negyvos ląstelės pakeičiamos kolagenu, kad miokarde neliktų tuščių vietų. Tačiau pastaruoju metu daugėja įrodymų, kad apoptozė didelės reikšmės remodeliavimuisi progresuojant į širdies nepakankamumą neturi. Ankstesnių teigiamų duomenų dalis, matyt, susijusi su nepakankamai adekvačiais tyrimo metodais [Lesauskaitė V. ir kt., 2002].

Verta priminti, kad pastaruoju metu suabejota koncepcija, kad suaugusio žmogaus kardiomiocitai po gimimo netenka gebėjimo dalintis. Nauja kardiomiocitų regeneracijos koncepcija remiasi prielaida, kad miocitų mirtis ir regeneracija yra būdingi homeostaziniai normalios ir pažeistos širdies mechanizmai [Nadal–Ginard B. ir kt., 2003]. Gal būt egzistuoja įgimta kardiomiocitų pakaitos per visą gyvenimą sistema [Anversa P., Nadal–Ginard B., 2002]. Kaip regeneracijos (kaitos) įrodymas laikomas normalaus ir patologiško miokardo kardiomiocitų ciklino ir ciklino–priklausomos kinazės suaktyvėjimas ir padidėjęs telomerazės aktyvumas. Šios nuomonės oponentai atkreipia dėmesį į tai, kad regeneracija nepasireiškia, kai žūva daug kardiomiocitų, kad ypač reti miokardo navikai, o minėti biocheminiai procesai yra nespecifiniai hipertrofijos, o ne jų hiperplazijos požymiai. Be to, diskutuotinos minėtų tyrimų metodologijos problemos.

P. Anversa ir kt. (2002), tirdami citologinius ir biocheminius ląstelės dalijimosi žymenis: Ki67 ir mitozinį indeksą nustatė, kad dalijimasis vyksta normaliame miokarde ir padidėja – pažeistame, ypač zonoje tarp infarkto ir gyvo miokardo. Tyrinėtojai nurodo, kad dauguma suaugusiojo kardiomiocitų yra galutinai diferencijuoti ir tik maža jų dalis dalijasi, ypač kai miokardas pažeistas ir netenka ląstelių arba jos nepataisomai pažeidžiamos [Beltrami A.P., 2001].

Deja, šie ląstelių pakaitos mechanizmai nepajėgūs, kad regeneruotų infarkto pažeistas miokardo plotas ir apsiribojama tik likusio gyvo miokardo ląstelių atsinaujinimu.

Kaupiantis įrodymams apie esamą miokarde ribotą kardiomiocitų kamieninių ląstelių populiaciją, daroma prielaida, kad egzistuoja ekstrakardinių, galbūt kaulų čiulpų, kamieninių ląstelių populiacija, gebančių regeneruoti vietoje dėl pažeidimo netektų kardiomiocitų [Fedak P.W.M, 2001]. Transplantuotose žmogaus širdyse stebėtas chimerizmas (gebėjimas keistis), esą remia galimybę, kad egzistuoja ekstrakardinės progeninės ląstelės, kurios gali pasitarnauti kardiomiocitų regeneracijai [Orlic D. ir kt., 2002, Laflame M.A. ir kt., 2002]. Chimerizmas taip pat nustatytas širdyje po kaulų čiulpų transplantacijos. Apie šio reiškinio dažnumą, kuris parodytų tikrąją ekstrakardinių kamieninių ląstelių reikšmę ir prisitaikomąjį vaidmenį vykstant miokardo remodeliavimuisi, debatai tęsiasi. Taigi daugelio tyrėjų pabrėžiama, kad grįžimas prie genų ekspresijos, matomos ankstyvos ontogenezės metu, gali būti širdies nepakankamumo problemos centrine šerdimi: jei normali žmogaus širdis gali dirbti 80–100 metų, tai dėl chroninės perkrovos atsiradęs nenormalus širdies raumuo nusilpsta per 5 metus. Galima teigti, kad fetalinių baltymo izoformų atsiradimas perkrovos metu prisideda prie silpstančios širdies veiklos pablogėjimo. Pirmumą įgijusi nenormalių baltymo izoformų sintezė, specifinių kanalų baltymų

molekuliniai sutrikimai, trikdantys širdies elektrofiziologiją, taip pat ląstelių membranų architektūros pokyčiai sukelia svarbius silpstančios hipertrofuotos širdies funkcinius pokyčius.

2.2.2. Intersticinis fibrilinio kolageno tinklas ir jo remodeliavimasis

Miokardo tarpaudininį tarpą, arba intersticiumą sudaro skaidulinė ir pagrindinė (amorfinė) tarpląstelinė medžiaga (TM), taip pat audinių skystis, kraujagyslės ir limfagyslės bei nervai.

2.2.2.1. Fibrilinio kolageno tinklo struktūra ir funkcijos

Pagrindiniai tarpląstelinės medžiagos komponentai yra dviejų funkcinių tipų fibriliniai baltymai (struktūriniai kolagenai ir elastinas), adhezinės ir antiadhezinės ląstelių molekulės (fibronektinas, vitronektinas, lamininas) bei proteoglikanai [Brilla C.G. ir kt., 1994, 1995; Kapelko V.I., 2000]. Daugiausia aptinkama kolageno skaidulų. Jos yra įvairaus ilgio, kaspinų formos, banguotos, atsparios tempimui. Kolageno skaidulų plotis svyruoja nuo 1 iki 10 µm ir priklauso nuo skaidulas sudarančio fibrilinio baltymo kolageno fibrilių skaičiaus jose. Proteoglikanai kolageno fibriles sujungia į skaidulas. Fibrilės sudarytos iš plonesnių struktūrų – mikrofibrilių. Kolageno mikrofibrilės ir fibrilės yra šiek tiek susisukusios spirale, todėl tempiama skaidula gali truputį pailgėti [Van Kerckhoven R. ir kt., 2000].

Miokardo TM smulkūs kolageno fibrilių pluoštai sudaro trijų matmenų fibrilinio kolageno tinklą, arba fibrozinį skeletą, kuris mechaniškai jungia kardiomiocitus vieną su kitu ir su gretimai esančiais kapiliarais. Kolageno tinklą sudaro trys sluoksniai: epi-, peri- ir endomizis. Epimizis supa raumeninių skaidulų pluoštus, sujungdamas juos tarpusavyje. Perimizis sukuria išsišakojusį tinklą, apsupantį atskiras kardiomiocitų grupes ir prie jų esančius kapiliarus. Kolageno pluoštai fiksuojasi beveik statmenai pamatinei kapiliaro membranai ir susiliečia su išorine miocito membrana. Per sistolę, kai yra didelis intramiokardinis spaudimas, šios jungtys palaiko išplėstą kapiliaro spindį. Tuo tarpu endomizis – tai kolageno ir retikulinių skaidulų tinklas, apsupantis pavienius kardiomiocitus. [Weber K.T. ir kt., 1994; Burlew B.S., Weber K.T., 2000]. Šio tinklo dėka gali kisti širdies sienos konfigūracija per sistolę ir diastolę, pasislinkti kardiomiocitų grupės širdžiai ūmiai išsiplėtus. Taigi TM atlieka mechaninę ir atraminę funkcijas (suteikia ir išlaiko širdies raumeniui būdingą formą), dalyvauja medžiagų apykaitoje tarp kardiomiocitų ir kapiliarų. Per intersticiume esantį audinių skystį, tarpląstelinę medžiagą, jungiamąjį audinį deguonis, jonai, makromolekulės iš kraujagyslių pasiekia

kardiomiocitus, o medžiagų apykaitos produktai keliauja į limfinius ir veninius kapiliarus [Debessa C.R.G. ir kt., 2001].

Šiuo metu žmogaus organizme nustatyta 27 kolageno tipai, kuriuos koduoja 30 genų, plačiai pasiskirsčiusių genome. Penki kolageno tipai (I, III, IV, V ir VI) nustatomi miokarde [Jensen L.T., 1997]. Miokardo kolageno skaidulas sudaro fibrilinis I, III ir V tipų kolagenas. Jį sintetina fibroblastai ir sudaro apie 90 proc. viso širdyje esančio kolageno [Bishop J.E., 1995]. Intersticinis kolagenas susideda iš trijų tipų polipeptidų -grandinių, kurios sudarytos iš didelių spiralinių sferų. Šiose grandinėse yra didelė hidroksiprolino koncentracija. Kiekviena –grandinė susideda iš į kairę besisukančios spiralės dalies. Pastarosios sudėtinės dalys yra pasikartojantis trigubas amino rūgščių – Gli–X–Y – junginys (X – paprastai prolinas, Y – 4-hidroksiprolinas). Taip pat -grandinės sudedamosios dalys yra ne–spiralinės sritys N- ir C- terminaliniuose galuose. Gli–X–Y seka yra būtina sukant molekulę į dešinę trigubą grandinę, kurią stabilizuoja tarpgrandininės vandenilio jungtys [Bishop J.E., 1995].

I tipo kolageno koncentracija lemia miokardo standumą per diastolę. Tai pats tvirčiausias organizmo baltymas, kurio skaidulų tempimo jėga prilyginama plieno tempimo jėgai. Ramybės būklės miokardo kolageno skaidulos yra banguotos ir elastingos, o diastolės metu išsitiesina ir praranda tamprumą – neleidžia kardiomiocitų sarkomerams persitempti [Hanley P.J. ir kt., 1999; MacKenna D.A. ir kt., 1996; Kapelko V.I., 2000]. III tipo kolagenas yra švelnesnis, sudaro smulkų fibrilių tinklą ir audiniui suteikia elastiškumo.

Žmogaus miokardo fibrilinis kalogeno tinklas sudaro 1–1,6 proc. [Kapelko V.I., 2000], 1,8 proc. [Shirani J. ir kt., 2000], 2,3–3,5 proc. [Swartzkopff B. ir kt., 1992] miokardo tūrio. Biochemiškai nustatoma miokardo 4-hidroksiprolino koncentracija rodo kolageno koncentraciją, kuri žmogaus normalaus miokardo yra apie 5,8 [Nicoletti A., 1999; Marijanowski M.M.H. ir kt., 1997]. I ir III tipų kolageno santykis gali kisti įvairių patologinių būklių metu, taip pat organizmui augant ir senstant [Burgess M.L. ir kt., 2001; Debessa C.R.G. ir kt., 2001].

2.2.2.2. Fibrilinio kolageno sintezė ir skaidymasis

Kolageno tinklo atsinaujinimas vyksta nuolat. I ir III tipų kolageną, taip pat fibronektiną sintetina fibroblastai ir endotelio ląstelės. IV tipo kolageną – pericitai. Šios pluripotentinės ląstelės pasižymi daugiafunkciškumu. Kai yra miokardo pažeidimas (pvz. gyjant miokardo nekrozei) atsiranda fenotipiškai transformuotų fibroblastų populiacija – miofibroblastai. Miofibroblastų aktyvinimo

mechanizmas nėra visiški aiškus, tačiau nustatyta, kad šiame procese aktyvintų makrofagų išskiriamas transformuojantis augimo faktorius ( ₁-TGF).

Kolagenas savo amino rūgščių sudėtimi žymiai skiriasi nuo kitų baltymų. Jis priklauso skleroproteinų (proteinoidų) grupei. Trečdalį jo amino rūgščių sudaro glicinas, yra nedaug sieros turinčių amino rūgščių, nėra triptofano. Tai vienas iš nedaugelio baltymų, turintis prolino, hidroksiprolino ir hidroksilizino. Jo polipeptidinės grandinės sudarytos iš pasikartojančių tripletų „Gli– X–Y”, kuriuose „X” ir „Y” vietą gali užimti visos amino rūgštys, išskyrus gliciną. Pagrindinį kolageno struktūros vienetą – tropokolageną (molekulinė masė 285000) sudaro trys polipeptidinės a grandinės, turinčios po 1000 amino rūgščių liekanų. Tropokolagenas primena spiralę, kurios galuose yra amorfinių dalių – telopeptidų.

Fibroblastuose sintetinama 30 polipeptidinių grandinių rūšių, kurios tarpusavyje skiriasi amino rūgščių sudėtimi. Kolageno molekulės sintezė vyksta pakopomis. Prokolageno genai, koduojantys pro– 1(I) ir pro– 2(II) grandines, sudaryti iš atitinkamai 18000 ir 40000 bazių porų [Bishop J.E., Lindahl G., 1999]. Fibroblastų ribosomos sintetina grandinės polipeptidus, turinčius papildomus peptidus karboksilo (C) ir amino (N) galuose. Polipeptidai ribosomose modifikuojami, susiveja į trigubą prokolageno viją [Chapman D. ir kt., 1990; Chinkers M. ir kt., 1989].

Prolilhidroksilazė katalizuoja prolino hidroksilinimą, polipeptidas ilgėja ir procesas tęsiasi tol, kol visos prolino liekanos, esančios J pozicijoje, virsta hidroksiprolinu. 4-hidroksiprolinas labai svarbus trigubos vijos stabilumui ir nulemia šios struktūros susiformavimo greitį. Jei prokolagenas nepakankamai hidroksilinamas, jis būna nestabilus, nesuformuoja trigubos vijos, todėl lengvai suardomas.

Lizilhidroksilazė paverčia liziną hidroksilizinu (kurio yra apie septynias liekanas vienoje į grandinėje). Katalizuojant liziloksidazei, formuojasi kolagenas, lizinas ir hidroksilizinas oksiduojami į alliziną ir hidroksialliziną, tarp kurių susidaro skersinės kovalentinės jungtys. Tokia skersai „susiūta” amino rūgštis vadinama sindezinu. Grūdėtojo endoplazminio tinklo cisternose tam tikra fermentų sistema prijungia prie prokolageno hidroksilizino bei karboksilo terminalų angliavandenių. Šios fermentinės modifikacijos baigiasi trigubos polipeptido grandinių vijos suformavimu. Kiek anksčiau pro- grandinės karboksilo (C) galuose susidaro disulfidinių tiltelių. Tuomet prokolageno molekulės keliauja iš endoplazminio tinklo į Goldžio kompleksą, kuriame patalpinamos į pūsleles, suformuoja nedidelius junginius ir toliau gabenamos prie ląstelės membranos. Iš ląstelės prokolagenas išstumiamas egzocitozės būdu.

Prokolageno molekulėms patekus į tarpląstelinę erdvę amino- ir karboksipeptidazės atskiria telopeptidus ir susiformuoja atskiri struktūriniai kolageno vienetai, vadinami tropokolagenu. Susidarant kolageno mikrofibrilei, tropokolageno molekulės išsidėsto linijine tvarka lygiagrečiomis eilėmis, tačiau viena eilė kitos atžvilgiu pasislenka per ketvirtadalį molekulės ilgio. Dėl to susidaro laiptinė struktūra ir išryškėja kolageno mikrofibrilėms, kartu ir skaiduloms, būdingas periodiškai pasikartojantis skersinis ruožuotumas. Kiekvienas periodas, kurio plotis 64 nm, sudarytas iš dviejų zonų: tamsios ir šviesios. Tropokolageno molekulių galai vienas su kitu nesusijungia.

Imunoelektronomikroskopiškai nustatyta, kad plonesnėse I ir III tipo kolageno fibrilėse yra išlikusių N-terminalinių propeptidų, kurie, manoma, kontroliuoja fibrilių ilgėjimą. Šie propeptidai taip gali atgalinio ryšio principu slopinti kolageno sintezę, nors mechanizmas nėra aiškus. I tipo kolageno fibrilės susiformuoja greičiau nei III tipo kolageno.

Fibrilės formuojasi kolageno tirpale, progresuojančiai mažėjant tirpumui, kol galiausiai susiformuoja tvirtos fibrilės, kurias įmanoma ištirpinti tik denatūruojant. Molekulės labai tiksliai išsirikiuoja susijungdamos į mikrofibriles, kurios susiglaudusios suformuoja fibriles. Fibrilės stabilizuojamos dėl tarpmolekulinių skersinių kovalentinių jungčių, kurių susidarymą katalizuoja liziloksidazė, prisijungiant prie fibriles sudariusių molekulių. Manoma, kad su laiku, dėl amžiaus pokyčių, skersinių jungčių padėtis keičiasi. Dėl polivalentinių skersinių jungčių susidaro stabili kolageno baltymo ketvirtinė struktūra, atspari mechaniniam ir cheminiam poveikiui, tačiau suardoma kolagenazės. Nustatyta, kad skersinės jungtys gali susidaryti tarp I ir III tipo kolageno molekulių, kurios imunohistochemiškai tiriant aptinkamos vienoje skaiduloje.

Įprastinėmis sąlygomis kolageno tinklui atsinaujinti reikia tik nedidelės dalies naujai sintetinto prokolageno, todėl didelė jo dalis labai greitai suskaidoma [Jensen L.T., 1997]. Skaidymosi blokavimas gali būti reikšmingas kauptis kolagenui.

Kolagenas skaidomas sintetinančiose ląstelėse ir tarpląstelinėje medžiagoje. Ląstelėse jį skaido lizosomų nespecifinės proteazės. Miokardo tarpląstelinėje medžiagoje kolageną skaido matrikso metaloproteinazės. Tai yra grupė cinko endoproteinazių, turinčių panašią struktūrą, tačiau besiskiriančių specifiškumu substratui. Šių proteazių šeimą sudaro daugiau kaip 27 fermentai, kurie pasižymi šiomis bendromis savybėmis: 1) skaido TM komponentus, 2) išskiriami neaktyvūs, ir, kad įgautų proteolizinių savybių, turi būti aktyvinami, 3) aktyvioji sritis turi cinko joną, 4) jų stabilumui reikalingas kalcis, 5) juos slopina specialūs MMP audinių inhibitoriai. [Creemers E.E.J.M., 2001; Malemud C.J., 2006].

MMPs aktyvumas griežtai reguliuojamas trimis lygmenimis: 1) reguliuojant genų, koduojančių MMPs, transkripciją; 2) MMPs aktyvinimo (manoma, kad veikiant kitoms MMPs); 3) slopinant MMPs aktyvumą, veikiant audinių MMPs inhibitoriams (TIMP) [Forsmann W.G., 1995].

Kolagenazių profermentai nuolat aptinkami miokarde latentinės būklės ir aktyvinami esant kai kurioms miokardo patologinėms būklėms – ūminei ir užsitęsusiai ischemijai, įvykus MI [Charney R.H. ir kt., 1992; Li Y.Y. ir kt., 2000; Li H. ir kt., 2000; Lu L. ir kt., 2000, Siwik D.A., 2001], veikiant įvairiems cheminiams junginiams, neurohormonams, citokinams, augimo faktoriams (interleukinams, -TNF, trombocitų kilmės bei baziniam fibroblastų augimo faktoriams) [Tsuruda T. ir kt., 2004] ir keičiantis citoskeleto architektūrai bei pamatinės membranos adhezijai, t.y. dirginant ląstelės paviršiaus receptorių sistemas, skatinama MMP mRNR sintezė. MMP geno aktyvinimą slopina kortikosteroidai, retinolio rūgštis, heparinas, IL-4 [Chapman D. ir kt., 1990; Nagase H., 1997; Nascimben L. ir kt., 1996; Spinale F.G. ir kt., 1999; Weber K.T., 2001].

MMPs inaktyvina jų audinių inhibitoriai, kurių žinomos keturios formos. Šių glikoproteinų aptinkama daugelyje organizmo audinių. Jie pasižymi dideliu afinitetu aktyvioms kolagenazių, stromielinazių ir želatinazių formoms [Desmouliere A. ir kt., 1993, Fuller S.J. ir kt., 1992]. MMPs audinių inhibitoriai nekovalentinėmis jungtimis prisijungia prie aktyviųjų MMP cinko srities. Šis procesas negrįžtamas. Miokarde MMPs audinių inhibitoriai išsiskiria iš fibroblastų ir endotelio ląstelių, veikiant įvairiems citokinams ir neurohormonams. TIMP svarbūs apsaugant audinio stromą nuo suardymo, be to, pasižymi ir kitu biologiniu veikimu (panašiu į augimo faktorius, gali slopinti angiogenezę) [Creemers E.E.J.M. ir kt., 2001, Anne W., 2005., Kim S.J., 2003].

Sveikos širdies miokarde MMPs/audinių inhibitorių santykis yra 1:1. Infarkto srityje žymiai išauga kolagenazių aktyvumas, MMPs ir audinių inhibitorių santykis padidėja 6–7 kartus [Weber K.T. ir kt., 1993].

Suintensyvėjus kolageno skaidymuisi (sumažėjus audinių inhibitorių aktyvumui) tarpląstelinėje medžiagoje, silpnėja kardiomiocitų tarpusavio ryšys, jie prasislenka, sunkiau perduodama generuojama jėga skilvelių ertmėms, plonėja siena, plečiasi skilvelio ertmė, blogėja sistolinė funkcija [Sanfilippo A.J. ir kt., 1990].

Kolageno kiekį TM-oje reguliuoja RAAS. Šios sistemos komponentai cirkuliuoja kraujyje ir būna audiniuose. Nustatyta, kad žmogaus širdies fibroblastų kultūroje angiotenzinas II stimuliuoja DNR ir paties kolageno sintezę. Eksperimentiškai nustatyta, kad ilgalaikė angiotenzino II infuzija mini siurblio pagalba žiurkėms sukelia fibrozės vystymąsi prieširdžiuose ir skilveliuose, normotenzinėje

plautinėje arterijoje bei hipertenzinėje aortoje. Angiotenzino II molekulės susijungia su AT1 receptoriais fibroblastų membranoje. Tai sukelia citoplazminio Ca2+ _{ir transformuojančio augimo} faktoriaus ₁-TGF kiekio padidėjimą [Kapelko V.I., 2000,Bujak M., 2006]. Šie faktoriai turi pagrindinį vaidmenį ekspresuojant TM baltymų genus.

Reguliuojant TM struktūrą, dalyvauja ne tik cirkuliuojantis angiotenzinas II, bet ir tas, kuris susidaro miokarde, endokarde ir dešiniajame prieširdyje [Kapelko V.I., 2000]. Vietinio angiotenzino II susidarymo lygį reguliuoja angiotenziną konvertuojantis fermentas (AKF). Jo koncentracija ypač didelė intensyvios kolageno apykaitos vietose – vožtuvuose ir arterijų dangale adventicijoje, koncentracija skilveliuose dvigubai didesnė negu prieširdžiuose. Tuo tarpu AKF koncentracija didesnė prieširdžiuose. Žmogaus miokarde kartu su AKF yra ir fermento chimazės, kuri efektyviai verčia angiotenziną I į angiotenziną II. Kolageno sintezę fibroblastų kultūroje stimuliuoja ne tik angiotenzinas II, bet ir dezoksikortikosteronas.

Kolageno perteklius širdyje atsiranda, kai kolageno sintezė viršija jo skaidymąsi. Tai gali būti padidėjus kolageno sintezei, susilpnėjus skaidymuisi arba dėl abiejų veiksnių kartu. Kolageno koncentracijos padidėjimas, apibūdinamas kaip fibrozė, gali būti su ar be kardiomiocitų hipertrofijos (Burlew B.S, Weber K.T., 2000; Brilla C.G. ir kt., 1995, Lindsey M.L., 2005].

2.2.2.3. Fibrilinio kolageno tinklo remodeliavimasis ir intersticinė fibrozė

Literatūroje išsamiau aprašytas tik kairiojo skilvelio miokardo kolageno tinklo remodeliavimasis. Kraujo spaudimo ar tūrio pokyčiai veikia kairįjį skilvelį tiek per sistolę, tiek diastolę, ir stimuliuoja jo hipertrofiją. Perkrova dėl padidėjusio spaudimo ryškiai veikia kontraktilinių ir TM baltymų sintezę. Baltymų ir prokolageno sintezė padidėja, kai fibroblastai intensyviau pradeda ekspresuoti prokolageno genus. Taip pat didėja kontraktilinių baltymų sintezė ir fibroblastų proliferacija [Bishop J.E., 1999, Olson E.R., 2004]. Miokardo hipertrofijos metu nustatomas struktūrinis kolageno tinklo persitvarkymas. Tyrimai rodo, kad kolageno skaidulos transformuojasi atsižvelgiant į jų fizinius parametrus, ryšį su kardiomiocitais, I ir III tipo kolageno santykį [Brown R.D. ir kt., 2005]. Kolageno kiekio padidėjimas turi įtakos atsirasti KS disfunkcijai [Van Kerchoven R. ir kt., 2000; Brilla C.G. 2000; Bauersachs J. ir kt., 2001]. Kai miokardo kolageno procentinis tūris padidėja 2–3 kartus, KS darosi sunkiau atsipalaiduoti, o padidėjus 4–6 kartus, dar labiau sutrinka diastolė. Kolageno tinkle sukaustyti kardiomiocitai ima atrofuotis, netgi žūti, pasireiškia sistolinės funkcijos

sutrikimas. Taip kompensuota skilvelio funkcija gali pereiti į dekompensuotą [Schaper J. ir kt., 1995; Matsubara L.S ir kt., 2000; Fedak P.W.M. ir kt., 2005].

Struktūriškai skirtingas plonųjų ir storųjų skaidulų išsidėstymas viena kitos ir širdies raumens atžvilgiu leidžia išskirti skirtingus fibrozės tipus. Skirtingi tipai atspindi reaktyvius ir reparacinius, procesus, bet kiekvienas jų gali pakeisti miokardo standumą. Pasikeitus hemodinaminiam krūviui, padidėjus miokardo susitraukimo jėgai, didėja endomizio ir perimizio kolageno skaidulų procentinis tūris. Šis procesas vadinamas intersticine, arba reaktyviąja, fibroze. Intersticinė fibrozė dažniau susidaro vyresnio amžiaus žmonėms. Perimizio kolageno skaidulos darosi tankesnės ir storesnės [Burgess M.L. ir kt., 2001; Gazoti Debessa C.R. ir kt., 2001., Wang J., 2003].

Sergant hipertenzine širdies liga aptinkama ne tik hipertrofuoto kairiojo skilvelio, bet ir normotenzinio, nehipertrofavusio dešiniojo skilvelio fibrozė [Burlew B.S., Weber K.T, 2000., Paushinger M. ir kt., 2004., Luscher T.F., 2000]. Per pradinę perkrovos dėl padidėjusio spaudimo formavimosi fazę kolageno sintezė didėja proporcingai miokardo masės didėjimui. Šiuo atveju kolageno sintezė viršija jo skaidymąsi. Storėja perimizio kolageno skaidulos ir padidėja egzistuojančio kolageno tinklo apimtis. Fibrilinio kolageno sankaupos tarp raumens pluoštelių nesutrikdo kardiomiocitų organizacijos, bet miokardas įgauna skiltėtą išvaizdą. Kadangi kolageno skaidulos užima didesnį tarpraumeninių tarpų skaičių, bendra miokardo įtampos jėga sustiprėja. Šiuo atžvilgiu kolageno tinklo persitvarkymas nėra atsakas į kardiomiocitų nekrozę. Priešingai, tai yra reaktyvus procesas, padedantis būti efektyvesniu jėgos generatoriumi.

Kokybinis miokardo tyrimas parodė, kad kalogeno tinklo procentinis tūris dažniausiai didėja dėl išvešėjusio intersticiumo jungiamojo audinio ir reparacinės smulkiažidinės fibrozės židinėlių. Normalus miokardo kolageno tinklas, nudažius raudonuoju sirijumi ir tiriant poliarizuotoje šviesoje, susideda iš dviejų tipų skaidulų: (1) storųjų – lygiagrečių su kardiomiocitais ir nusidažiusių geltonai raudona spalva; (2) plonųjų – statmenų kardiomiocitams, nusidažiusių žalsvai, susipinančių į stačiakampį tinklą ir sudarančių atraminį kardiomiocitų karkasą. Kai daugėja endomizio storųjų skaidulų, susiformuoja intersticinė fibrozė. Kartu su intersticine fibroze yra ir pavienių reparacinės fibrozės židinėlių, susidariusių vietoj žuvusių kardiomiocitų. Pastarųjų architektonika skirtinga: stačiakampis plonųjų kolageno skaidulų tinklas tokiuose židiniuose yra pasisukęs 90 laipsn. kampu lyginant su norma: storosios skaidulos jungia kardiomiocitus (jos statmenos išilginei kardiomiocitų ašiai) ir susipina su plonomis skaidulomis, einančiomis išilgai kardiomiocitų. Taip išsaugomas miokardo struktūrinis ir funkcinis integralumas [Pagonytė D., 1996].

Fibrozės, ir pirmiausia intersticinės fibrozės, funkcinės pasekmės siejamos su diastoline disfunkcija, širdies nepakankamumo simptomų atsiradimu, disritmijomis ir sutrikusiu vainikinių arterijų atsaku į vazodilatatorius [Van Kerckhoven R. ir kt., 2000; Brilla C.G., 2000; Bauersachs J. ir kt., 2001].

2.2.3. Reguliuojamieji miokardo remodeliavimosi faktoriai

Pagrindiniai miokardo remodeliavimosi stimulai yra mechaninė perkrova ir neurohormoninių sistemų: simpatinės – adrenerginės, RAAS,, endodelinų, natriurezinių peptidų, augimo faktorių bei citokinų poveikis. Mechaninė perkrova yra padidėjusios sienos įtampos sinonimas, t.y. padidėjusio krūvio atskirai kiekvienam kardiomiocitui. Padidėjusi sienos įtampa gali būti sukelta padidėjusio pokrūvio (pvz., dėl aortos stenozės ar hipertenzijos) arba sumažėjusio kardiomiocitų skaičiaus, kai pokrūvis normalus (pvz., esant MI).

Seruminėje kardiomiocitų kultūroje c–fos ir c–myc protoonkogenų ir kontraktilinių baltymų – aktino ir miozino – ekspresija reguliuojama paprasčiausiai mechaniškai tempiant ląsteles, galbūt per angiotenzino II ekspresiją ir autokrininį poveikį. Šie radiniai rodo, jog mechaninis krūvis yra didžiausias fiziologinis stimulas kardiomiocitų augimui. Taigi teigiama, kad širdies miocitų augimas reguliuojamas hemodinaminių stimulų, tuo tarpu širdies fibroblastų aktyvinimas ir jį sekantis miokardo kolageno tinklo augimas daugiau priklauso nuo humoralinės reguliacinės sistemos – hormonų ir augimo faktorių [Brilla C.G., 1995, Sarkar S., 2004].

Tačiau kita hipotezė teigia, kad visais atvejais būtinas RAAS aktyvinimas arba angiotenzino II receptorių stimuliavimas. Veikiant perkrovai dėl padidėjusio spaudimo, hipertrofuojantis miokardui, didėja ir miokardo fibrilinio kolageno procentinis tūris, ir tai pirmiausia siejama su RAAS efektorių poveikiu. Veikiant mechaniniams stimulams, miokarde pradedamos sintetinti biologiškai aktyvios medžiagos. Tai angiotenzinas II, aldosteronas, imuninių, jungiamojo audinio ląstelių citokinai, neurohormonai ir kt. [Villanreal F.J., Kim N.N, 1998., Armulik A. ir kt., 2005]. Pastarieji, veikdami kardiomiocitų ir intersticinių ląstelių receptorius autokrininiu ir parakrininiu būdu, palaiko remodeliavimosi procesą – kardiomiocitų hipertrofiją ir stromos elementų hiperplaziją.

Intersticinei miokardo fibrozei susidaryti angiotenzinas II turi įtakos autokriniškai (veikiant sintetinančios ląstelės receptorius), bei parakriniškai (veikiant gretimų ląstelių AT1 receptorius)