1 & 2 ANGINA PECTORIS EN CONGENITALE HARTAFWIJKINGEN...

Transcriptie

1 AthenaSummary Universiteit van Amsterdam Faculteit der Geneeskunde Bachelorjaar 1 CMI Samenvatting van de stof Inhoudsopgave WEEK 1 & 2 ANGINA PECTORIS EN CONGENITALE HARTAFWIJKINGEN... 2 HOOFDSTUK 1: BOUWPLAN THORAX... 2 HOOFDSTUK 2: ELEKTRISCHE EIGENSCHAPPEN VAN HET HART... 3 HOOFDSTUK 3: POMPFUNCTIE VAN HET HART HOOFDSTUK 4: VATEN HOOFDSTUK 5: CONGENITALE AFWIJKINGEN HOOFDSTUK 6: ATHEROSCLEROSE HOOFDSTUK 7: MYOCARDISCHEMIE In ons streven naar perfectie zetten wij alles op alles om een volledige samenvatting beschikbaar te stellen. Mochten wij onverhoopt toch punten over het hoofd hebben gezien of verkeerd hebben genoteerd, schroom dan niet dat terstond te melden. Dit geldt voor alle op- en aanmerkingen. Onze klachtenlijn is te vinden op Om onze samenvattingen nog beter te maken zijn wij afhankelijk van feedback. Je helpt ons enorm door het feedback formulier op onze website in te vullen: De gehele samenvatting is twee weken voor het tentamen te bestellen via onze website.

2 Week 1 & 2 Angina Pectoris en congenitale hartafwijkingen Hoofdstuk 1: Bouwplan thorax Leerdoelen: De student kan de volgende vragen beantwoorden: 1. Waarin verschillen het rechter en linker atrium morfologisch van elkaar? 2. Waarin verschillen het rechter en linker ventrikel morfologisch van elkaar? 3. Waaruit bestaat het hartskelet en welke rol speelt het in de prikkelgeleiding? 4. Uit welke opeenvolgende delen bestaat het hartgeleidingssysteem? 5. Leg uit wat een rechtsdominante coronaircirculatie betekent. 6. Leg uit waarom niet al het cardiaal veneuze bloed in het rechter atrium terecht komt. Het morfologisch rechter atrium bevat een breed hartoor en tevens de crista terminalis. Het morfologisch linker atrium bevat een smal hartoor. Het morfologisch rechter ventrikel heeft een grove trabecularisatie. Daarnaast zijn in het morfologisch rechter ventrikel de chorda tendineae (de bindweefselstructuren tussen de papillairspieren en de kleppen) wel verbonden met het septum. Het linker ventrikel heeft een gladde trabecularisatie. Daarnaast zijn er in het linker ventrikel geen chorda tendineae verbonden aan het septum. Samenvattend: RA: breed hartoor, crista terminalis LA: smal hartoor RV: grove trabecularisatie, chorda tendineae o.a. verbonden aan het septum. LV: fijne trabecularisatie, chorda tendineae niet verbonden aan septum Het hartskelet is een netwerk van bindweefsel rondom de hartkleppen. Aan het skelet hechten de papillairspieren. Het bindweefsel vormt een slecht geleidende barrière tussen de atria en de ventrikels. Hierdoor voorkomt het dat depolarisatie van de atria zomaar doorgeleid wordt naar de ventrikels. Activatie van de atria vanuit de sinusknoop (die in het RA ligt) zal daarom, vanwege het bindweefsel, niet zomaar leiden tot activatie van de ventrikels. Er is echter één punt waarop zenuwweefsels van de atria naar de ventrikels lopen: de atrioventriculaire knoop (AV-knoop). De AVknoop zorgt echter voor een vertraging van de geleiding waardoor eerst de atria en pas iets later de ventrikels depolariseren. Vanuit de AV-knoop zal de depolarisatie doorgeleid worden door de bundel van His en vervolgens via de bundeltakken naar de purkinjevezels om de beide ventrikels te depolariseren. Het hart wordt gevasculariseerd vanuit drie coronairarteriën: de LAD (left anterior descending, ofwel de ramus interventricularis anterior), de RCX (ramus circumflexus) en de RCA (right coronary artery, ofwel de arteria coronaria dextra). De RCA verzorgt de RA, RV, sinusknoop, AV-knoop. De LAD verzorgt de voorkant van de LA, het LV, het interventriculaire septum, de bundel van His en een deel van de bundeltakken. De RCX verzorgt de zij- en achterkant van de LA en de LV. In 45% verzorgt het ook de sinusknoop en in 20% van de mensen verzorgt het ook de AV-knoop (in plaats van de RCA). Er blijkt een grote variatie te zijn tussen mensen m.b.t. hoe de coronairarteriën precies lopen en wat het verzorgingsgebied van elke coronairarterie is. Een van de punten waarop de vascularisatie varieert, is welke coronairarterie de ramus descendens posterior van bloed voorziet. In een rechts dominant hart is dat de rechter coronairarterie (dit is meestal het geval), in een links dominant hart is dat de linker coronairarterie. 2

3 De coronairarteriën sluiten primair aan op de sinus coronarius, welke is aangesloten op het RA. Er zijn echter een aantal kleine anterieure cardiale venen die zelfstandig aansluiten op het RA. Daarnaast zijn er minimale cardiale venen (venae cordis minimae, ook wel v. minimae thebesii) in de wand van de vier kamers van het hart en direct aansluiten op hun eigen kamer. Hoofdstuk 2: Elektrische eigenschappen van het hart Leerdoelen: De student kan de volgende vragen beantwoorden: 1. ken je het onderscheid tussen het prikkelvormende en het prikkelgeleidende systeem 2. ken je de belangrijkste elektrofysiologische verschillen van de exciteerbare hartspiercellen 3. kun je de oorsprong van het ECG uitleggen en kun je de meest belangrijke ECG-afleidingen interpreteren 4. kun je een basale interpretatie van een normale 12-lead ECG afleiding maken. Zoals hiervoor beschreven omvat het prikkelvormende systeem hoofdzakelijk de sinusknoop. Het prikkelgeleidende systeem bevat alle andere delen van het geleidingssysteem (AV-knoop, bundel van His, bundeltakken, purkinjevezels). Net als bij neuronen start de depolarisatie van cardiomyocyten met een instroom van natrium (fase 0), gevolgd door een uitstroom van kalium (fase 1). Echter, bij cardiomyocyten speelt ook calcium een belangrijke rol: vlak na de start van de repolarisatie start een instroom van calcium welke de uitstroom van kalium teniet doet. Hierdoor ontstaat een plateaufase (fase 2). Na verloop van tijd daalt de calciuminstroom en stijgt de kaliumuitstroom door openen van additionele kalium kanalen, waardoor de cel verder repolariseert (fase 3) tot de rustfase (fase 4). Net als neuronen hebben ook cardiomyocyten een absolute en relatieve refractaire periode. De absoluut refractaire periode is de periode waarin het onmogelijk is een nieuw actiepotentiaal te bewerkstelligen. Dit komt doordat, t.g.v. de depolarisatie, er een interne blokkade is van het 3

4 natriumkanaal (het sluiten van de zogenaamde interne natriumpoort). Pas wanneer de cel lang genoeg een adequate negatieve lading heeft gehad, gaat de interne natriumpoort weer open. De repolarisatie van de cel schiet vaak door tot onder het rustpotentiaal. Hierdoor is de cel negatiever dan in rust. Wanneer de absoluut refractaire periode voorbij is (dus wanneer de interne natriumpoort opent), is de cel vaak nog steeds iets negatiever dan het rustpotentiaal. Het is dan in principe mogelijk een nieuw actiepotentiaal te genereren (want de interne natriumpoort is open), maar het zal meer exciterende stimuli vergen (want door de negatievere lading van de cel is de hoeveelheid stimulus die nodig is om de threshold voor een actiepotentiaal te bereiken groter). Bovenstaande afbeelding toont het verloop van een actiepotentiaal in ventriculaire cardiomyocyten. Dit is het prototype voor het cardiale actiepotentiaal. Atriale actiepotentialen lijken hierop, maar actiepotentialen in het geleidingssysteem, en dan met name in de sinusknoop en de AV knoop, zien er anders uit. Deze cellen hebben namelijk een hoge mate van automaticiteit (met andere woorden: deze cellen kunnen zichzelf depolariseren). Deze automaticiteit is het gevolg van de I f current (waarbij de f staat voor funny: funny current). Deze kanalen worden geactiveerd door de hyperpolarisatie aan het einde van fase 3 van het actiepotentiaal. Deze activatie is langzaam (100ms) en kan niet inactiveren (dus er is geen refractaire periode). Hierdoor zal na de repolarisatie, de cel automatisch weer depolariseren. 4

5 (Bovenstaande afbeelding toont de verschillende vormen van het cardiale actiepotentiaal met daarnaast in het hart uitgeschreven het aantal milliseconden voordat verschillende delen van het hart zijn gedepolariseerd). 5

6 De elektrische activatie van het hart kan worden gemeten middels een ECG. De elektrische activatie van het hart begint met de depolarisatie van de SA-knoop, hier te zien als de P-top. Vervolgens is er een periode geen elektrische activatie (de rechte lijn tussen de P-top en het QRS-segment). Dit is het gevolg van de vertraging in de AV-knoop. Het QRS toont de depolarisatie van de ventrikels. De T-top toont de repolarisatie van de ventrikels. De repolarisatie van de P-top is niet zichtbaar, o.a. omdat deze binnen het QRS valt. Normaalwaarden: PQ-tijd: 0,12 tot 0,20 seconden QRS-duur: max 0,12 seconden (dus 0,12 seconden is al te veel!) De QT-tijd moet gecorrigeerd worden voor de hartfrequentie: QTc (corrected) = QT / WORTEL (RR interval in seconden). De maximale QTc is ongeveer 450ms. Ontstaan van het ECG Cardiomyocyten zijn met elkaar verbonden via gap junctions: verbindingen tussen de cellen waar zouten vrij langs kunnen stromen. Tijdens een actiepotentiaal in de ene cel stromen positieve ionen door de gap junction naar een tweede cel. Hierdoor depolariseert de tweede cel tot de threshold waardoor de natrium kanalen open gaan en er ook in de tweede cel een actiepotentiaal ontstaat. Tijdens deze depolarisatie ontstaat er dus geleiding van cel A naar cel B. Deze intracellulaire stroom zet zich extracellulair in tegengestelde richting voort, dus van cel B naar cel A. Deze extracellulaire stroom kan worden gemeten met het ECG. 6

7 In bovenstaande voorbeeld staat de positieve electrode loodrecht op de stroomrichting. In die situatie zal de electrode een positieve uitslag geven. Het verloop van het ECG is hier ook weergegeven: op dit moment staat het ECG op zijn piek (zwarte lijn) en zal het ECG gaan dalen tot rustniveau (grijze lijn). Tijdens dit rustniveau zijn alle cardiomyocyten gedepolariseerd. Vervolgens is te zien dat er een negatieve T-top ontstaat. Dit betekend dat de meest linker cel eerst repolariseert, voordat de andere cellen repolariseren (want dan is de meest linker cel negatiever t.o.v. de andere cellen en zal de stroom van rechts naar links lopen). In realiteit gebeurt dit echter niet: in het menselijke hart zullen de cellen die als laatste depolariseren ook het eerste repolariseren. Dit betekend dus dat normaal gesproken de meest rechter cel eerst zal repolariseren waardoor er een stroomt zal ontstaan richting de meest rechter cel: een positieve T-top! 7

8 Hierboven is hetzelfde principe anders afgebeeld: links staan drie afbeeldingen van cel A en cel B, waarbij intracellulair de stroom van cel A naar cel B loopt. Vervolgens zal dezelfde stroom extracellulair van cel B naar cel A stromen. Wanneer de depolarisatie naar de positieve electrode toe stroomt is er een positieve uitslag, wanneer deze van de positieve electrode afstroomt is er een negatieve uitslag en wanneer de electrode haaks staat op de stroomrichting is er een neutrale uitslag. Dit verschilt van een intracellulaire meting waarbij voltmeters direct in cel A en cel B worden geplaatst en het voltage verschil kan worden bepaalt. Het normale ECG bestaat uit 12 afleidingen: 6 precordiale afleidingen: V1 tot en met V6, welke corresponderen met de plakkers die bij de patiënt op de borst worden geplakt. V1 zit rechts van het hart, ter hoogte van het septum. V2 zit links van het hart ter hoogte van het septum. V3 en V4 bevinden zich anterior van het hart en V5 en V6 bevinden zich lateraal van het hart. 8

9 Daarnaast zijn er nog de afleidingen AVF, AVL en AVR die naar resp. caudaal (AVF, F voor Feet), de linker schouder (AVL, L voor linker schouder) en de rechter schouder (AVR, R voor rechterschouder) wijzen. Als laatste zijn er de afleidingen I, II, en III, waarbij afleiding I horizontaal naar links wijst, afleiding II naar linksonder (loodrecht op AVL) en III naar rechtsonder. Met het wijzen bedoelen we dat de afleiding een positieve uitslag geeft wanneer stroom in de richting van de afleiding staat. Dus wanneer stroomrichting naar links staat, geeft o.a. afleiding I een positieve uitslag. Het beoordelen van het ECG verloopt via het 7+2 stappenplan: 1. ritme: is er sprake van een sinusritme? Dan moet de P-top positief zijn in II, III en AVF en bifasisch in V1. Verder zal bij een sinusritme elke P-top gevolgd worden door een QRScomplex en zal elk QRS-complex voorafgegaan worden door een P-top. 2. frequentie: hoeveel QRS-complexen worden er per minuut gegenereerd. Dit kan het makkelijkst bepaald worden via de aftelmethode. Indien er één groot hokje tussen de RRintervallen zit, is de frequentie 300. Bij twee hokjes is dit 150, drie hokjes 100, vier hokjes 75, vijf hokjes 60, zes hokjes Geleidingstijden (voor de afkapwaarden, zie bovenstaande tekst) 4. de hartas: de hartas is de gemiddelde richting van de elektrische activatie van het hart. Dit loopt meestal van het RA naar het LV, dus naar linksonder. De hartas kan bepaald worden door te kijken naar het QRS-complex van afleiding I, AVF en eventueel afleiding II: Hartas Graden QRS in avf QRS in I QRS in II Normaal in linker onderkwadrant 0 tot -30 pos. pos. Normaal in linker bovenkwadrant 0 tot 90 neg. pos. pos. (horizontaal) Links -30 tot -90 neg. pos. neg. Rechts 90 tot 180 pos. neg. Extreem -90 tot 180 neg. neg. 9

10 5. P-top morfologie, te bepalen in afleiding II en III: spitse P-top is mogelijk rechteratrium geleidingsstoornis, brede P-top is mogelijk linkeratrium geleidingsstoornis 6. QRS-morfologie: zijn er pathologische Q-golven (brede Q-golven of Q-golven in afleidingen waar zij niet horen, dit kan passen bij een doorgemaakt hartinfarct). 7. ST-morfologie: indien er sprake is van ST-elevatie, dan is de geleiding van het corresponderende deel van dat hart slechter. Dit kan komen door o.a. inflammatie of ischemie en is altijd een alarmsymptoom. +1: vergelijking met een oud ECG +2: conclusie 10

11 Hoofdstuk 3: Pompfunctie van het hart Leerdoelen: De student kan 1. het verloop van druk- en ventrikel-volume-curven tijdens de hartcyclus uitleggen. 2. uitleggen waardoor het slagvolume van het hart wordt bepaald. 3. uitleggen wat de verschillen zijn in het cellulaire contractiemechanisme van het hart, skeletspier en gladde spier. De hartcyclus kan onderverdeeld worden in twee tot vier fasen. De meest indeling is systole en diastole. Tijdens de systole zijn de aortaklep en pulmonaalklep (ook wel semilunairkleppen) open en tijdens de diastole zijn deze kleppen dicht. Er zijn echter ook nog andere kleppen waar men rekening mee kan houden, namelijk de atrioventriculaire (AV) kleppen: de mitralisklep tussen LA en LV en de tricuspidalisklep tussen RA en RV. Tijdens diastole zijn de AV kleppen open. Tijdens de overgang van diastole naar systole zullen de AV-kleppen sluiten voordat de semilunairkleppen openen. Deze fase, waarin alle kleppen gesloten zijn en het hart druk opbouwt, noemt men de isovolumetrische contractiefase. Wanneer het hart overgaat van systole naar diastole daalt de druk in het hart en zullen de semilunairkleppen sluiten voordat de AV-kleppen openen. Deze overgangsfase noemt men de isovolumetrische relaxatiefase: Fase AV-kleppen Semilunair kleppen Diastole Open Dicht Isovolumetrische contractiefase Dicht Dicht Systole Dicht Open Isovolumetrische relaxatiefase Dicht Dicht 11

12 Hierboven staat een druk-volume-diagram weergegeven van het linker ventrikel. In het bovenste diagram staat het drukverloop in het linker ventrikel (LVP), met daarboven in stippellijn de aortadruk (AP) en daaronder in stippellijn de druk van het linkeratrium (LAP). In het middelste diagram staat het volume in het linker ventrikel en onderaan staat het ECG en de harttonen die bij auscultatie te horen zijn (S1 t/m S4, waarbij S3 en S4 voor nu buiten beschouwing worden gelaten. Het verloop van de druk in het LV is als volgt: in rust is de druk laag, zo n 8mmHg. Wanneer de ventrikels gaan samentrekken, zal de druk in het LV ventrikel stijgen. Wanneer de druk in het LV boven die van het LA komt, sluit de mitralisklep. Vervolgens zal, wanneer de druk van het LV boven die van de aorta komt, de aortaklep openen en zal het bloed van het LV de aorta in stromen. Doordat het LV verder contraheert, zal de druk nog verder stijgen. Uiteindelijk daalt de druk van het LV weer tot in rustniveau. Wanneer de druk van het LV onder de aortadruk komt, sluit de aortaklep. Wanneer de druk van het LV onder de druk van het LA komt, opent de mitralisklep. In de afbeelding kunt u zien dat de start van het QRS-complex voorafgaat aan het stijgen van de LVdruk. Dit is correct: de contractie van de spier volgt de depolarisatie. Verder ziet u dat S1 samenvalt met het sluiten van de mitralisklep en S2 met het sluiten van de aortaklep, ook dit is correct. Uit een dergelijk diagram kan de diastolische en systolische bloeddruk afgelezen worden. De diastolische bloeddruk is de laagste aortadruk, in dit figuur is dat circa 80mmHg. De systolische druk is de hoogste bloeddruk die door de aorta behaald wordt, in dit voorbeeld 120mmHg. 12

13 Op het moment dat de aortaklep opent, stijgt de druk van de aorta mee met die van het LV. Op het moment dat de aortaklep sluit, blijft de druk in de aorta stabiel en daalt deze niet meer mee met de LV. Het valt op dat de aortaklep op een lagere druk opent dan dat deze sluit. Dit komt doordat de druk in de aorta voornamelijk bepaald wordt door de hoeveelheid bloed in de aorta. Dit is net na de systole hoog, aangezien het hart net bloed in de aorta heeft gepompt. Echter, tijdens de diastole stroomt het bloed uit de aorta en daalt de aortadruk. Bovenstaande figuur toont in B hetzelfde druk-tijd-diagram, maar toont in D ook het druk-tijddiagram van het RV. Wat opvalt, is dat alle kleppen later openen en sluiten in het RV in vergelijking met het LV. 13

14 Hierboven ziet u een druk-volume-diagram van het LV. Op punt A heeft het hart net de isovolumetrische relaxatiefase afgemaakt en start de diastole. Dit is te zien doordat tussen A en C de druk in het LV ongeveer gelijk blijft, maar het volume stijgt. Hierbij valt op dat tussen A en B de druk van het LV nog daalt: dit komt doordat, nadat het mitralis klep opent, het LV nog verder kan relaxeren. Vervolgens start vanaf C de isovolumetrische contractiefase, waarbij tussen C en D de druk wel stijgt, maar het volume gelijk blijft. Het gelijk blijven van het LV-volume komt doordat zowel de mitralisklep als de aortaklep gesloten is. Vervolgens opent bij D de aortaklep en verliest het hart dus bloed aan de aorta. Hierdoor daalt het volume in de LV. Net zoals in het druk-tijd-diagram is nog wel te zien dat de LV-druk, ondanks het openen van de aortaklep, nog even doorstijgt. Bij punt F is de druk van het LV onder de huidige aortadruk gekomen en sluit de aortaklep. Dit is de start van de isovolumetrische relaxatiefase. Tussen B en C kan de diastolische compliantie van het ventrikel worden bepaalt. Compliantie is een maat voor de elasticiteit van het hart en bestaat uit de helling tussen volume en druk. Anders gezegd: hoeveel moet de druk stijgen om een bepaalde volume vergroting te bewerkstelligen. Een hoog compliant hart laat zich makkelijk uitrekken, een laag compliant hart niet: 14

15 Een gezond hart heeft een ejectiefractie van ongeveer 70%. Dit betekent dat van het LV-volume aan het einde van de diastole 70% moet worden uitgestoten naar de aorta. In het voorbeeld is het einddiastolisch volume 120ml en het eindsystolisch volume 50ml. Van de 120ml is dus 70ml uitgestoten naar de aorta. Dit is slechts 58% en dus minder dan verwacht mag worden van een gezond hart. Het is wel opmerkelijk dat het hart een ejectiefractie van 70% heeft, aangezien dit betekent dat hoe meer het LV-ventrikel gevuld is, hoe meer bloed er wordt uitgestoten. Dit betekent dat het hart harder moet contraheren wanneer het meer gevuld is. Deze hardere contractie is een automatisch proces. Contractie van een spiercel is namelijk het gevolg van myosine filamenten die actine filamenten naar zich toe trekken, hetgeen een verkorting van de spier bewerkstelligd. Nu is het hart zo gebouwd dat, wanneer het hart oprekt (t.g.v. meer vulling), er meer overlap is tussen actine en myosine filamenten. Door deze grotere overlap zijn meer myosine filamenten in staat om het actine naar zich toe te trekken, hetgeen leidt tot een sterkere contractie. Het fenomeen dat het hart bij toegenomen LV-vulling, t.g.v. betere overlap tussen myosine en actine, harder kan contraheren om zo een constante ejectiefractie te bewerkstelligen heet het Frank-Starlingprincipe. 15

16 Cellulaire mechanisme van hartcontractie Zoals eerder besproken kenmerkt het cardiale actiepotentiaal zich door een hoge instroom van calcium. Deze instroom zorgt voor afgifte van calcium uit het sarcoplasmatisch reticulum naar het cytoplasma. Hierdoor treedt een sterke stijging op van het intracellulaire calcium. Dit calcium zet de kruisbrugcyclus in gang: Het calcium bindt aan troponine. Troponine is gebonden aan tropomyosine. Doordat het calcium aan troponine bindt, veranderd de configuratie van tropomyosine. Het tropomyosine ligt normaal gesproken over bindingsplaatsen van actine heen. Door de veranderde configuratie van het tropomyosine, komen deze bindingsplaatsen vrij. Hierdoor kan myosine binden aan het actine en dit naar zich toe trekken. Hierdoor verschuift het actine van plek en verkort de spier: 16

17 Kleptiva Hierboven is beschreven hoe drukken en volumeveranderingen verlopen onder normale omstandigheden bij normaal werkende kleppen. Echter, bij klepgebreken is de situatie net iets anders. Er zijn twee type klepgebreken: stenoses waarbij de klep moeilijk open gaat en insufficiënties waarbij een klep niet goed sluit. Voor het begrip van het gevolg van kleptiva is het belangrijk om te realiseren waarom bloed überhaupt langs een klep stroomt, namelijk vanwege drukverschillen. Bloed stroomt van het LA naar de LV wanneer de druk in het LA hoger is dan in het LV. Normaal sluit de mitralisklep wanneer de druk in het LA lager is dan in het LV. Dit heeft deels te maken met de hoeveelheid bloed in het LA en LV (hoe minder bloed in het LA, hoe lager de druk). M.a.w.: wanneer er genoeg bloed van het LA naar het LV stroomt, stijgt de druk van het LV boven die van het LA en sluit de mitralisklep. Bij een mitralisklep stenose opent de mitralisklep niet zo moeilijk en sluit de mitralisklep makkelijk. In deze situatie zal de mitralisklep al sluiten wanneer de LV druk nog net onder de LA druk zit. Dit betekend dat, in geval van een mitralisklepstenose, de mitralisklep al sluit wanneer de LV nog niet helemaal gevuld is. Dit leidt tot (1) teveel bloed in het LA waardoor deze kan dilateren en (2) te weinig bloed in het LV waardoor het slagvolume daalt. Bij een Mitralisklepinsufficiëntie is de mitralisklep niet helemaal waterdicht wanneer deze gesloten is. De mitralisklep sluit wanneer de druk in het LV hoger is dan in het LA, dus wanneer bloed van het LV naar het LA wilt stromen (dus tijdens systole). In deze situatie zal dus tijdens de systole een deel van het bloed dat normaal gesproken naar de aorta stroomt, nu naar het LA stromen. Het gevolg is opnieuw dilatatie van het LA en een lager slagvolume. Bij een aortaklepstenose gaat de aortaklep moeilijk open. Er moet dus meer druk worden opgebouwd door het hart om bloed uit te persen. Dit betekend dat het hart minder bloed kan uitpompen. Bij een aortaklepinsufficiëntie stroomt er tijdens de diastole (wanneer de aortaklep dicht is) bloed van de aorta terug naar het hart. Dit leidt tot een lagere diastolische druk (want bloed stroomt sneller uit de aorta dan normaal) en volumeoverbelasting van het hart. 17

18 Hieronder een weergave van de druk-volume lussen van de verschillende kleptiva: A. mitralisstenose: het einddiastolisch volume is lager doordat de mitralisklep sluit voordat de LV goed gevuld is. B. Aortastenose: het LV moet meer druk opbouwen om bloed uit te pompen en de aortaklep sluit al zodra er een beetje bloed is uitgepompt. C. Mitralisinsufficiëntie: het einddiastolisch volume is hoger doordat tijdens de systole veel bloed, dat normaal naar de aorta zou stromen, naar het LA is gestroomd en vervolgens tijdens diastole terug stroomt naar het hart D. Aortainsufficiëntie: lijkt op mitralisinsufficiëntie maar merk op dat tijdens de isovolumetrische relaxatiefase het volume stijgt. Bij een mitralisklepinsufficiëntie zou tijdens deze fase bloed van LV near het LA stromen en zou het hartvolume dus dalen (dit is niet goed afgebeeld in C). Wat bij afbeelding D gebeurt is dat het volume tijdens deze fase stijgt doordat bloed van de aorta het LV in stroomt. Hoofdstuk 4: Vaten Leerdoelen: De student kan 1. uitleggen hoe de bloeddruk in de aorta samenhangt met de cardiac output en de weerstand van het vaatbed. 2. repliceren hoe de weerstand van een bloedvat afhangt van zijn dimensies en de viscositeit van het bloed 3. uitleggen waarom in laminaire stroming het bloed het snelst stroomt in het midden van een vat. 18

19 4. uitleggen waarom de endotheelcellen een afschuifspanning (shear stress) waarnemen als gevolg van het stromende bloed, en wat hier de biologische consequenties van kunnen zijn. 5. uitleggen waarom de diverse drukverschillen (axiaal, transmuraal en hydrostatisch) belangrijk zijn voor cardiovasculaire fysiologie. 6. het belang van 'Poiseuille' en 'Bernoulli' voor consequenties van vaatvernauwing uitleggen. 7. globaal aangeven hoe bloeddruk, bloedstroom, en stroomsnelheid verlopen van aorta naar vena cava, en waar dat door komt. 8. uitleggen waarom de druk in een bloedvat leidt tot een mechanische belasting van de vaatwand 9. uitleggen hoe niet-lineaire elasticiteit, activiteit van gladde spiercellen en 'Laplace' samen de diameter van een bloedvat onder druk bepalen. 10. repliceren wat wordt bedoeld met het begrip compliantie, en aangeven hoe compliantie verandert met leeftijd Flow en weerstand Bloedflow is de hoeveelheid bloed die per tijdseenheid ergens passeert. Dit is niet hetzelfde als bloedstroomsnelheid, dat gaat over hoe snel bloed ergens passeert. Dit komt doordat flow afhankelijk is van twee variabelen: oppervlakte waar bloed langs stroomt, en de snelheid waarmee dit langs stroomt. Dat bloed stroomt is het gevolg van een drukverschil tussen twee plaatsen in het bloedvat. Bloed stroomt van A naar B doordat de druk op punt A hoger is dan op punt B. Hoe hoger het drukverschil, hoe hoger de flow van A naar B. De flow is echter niet alleen afhankelijk van het drukverschil tussen deze twee punten, maar ook van de weerstand in het vat. Hoe hoger de weerstand, hoe lager de flow. In het college is daarvoor de volgende formule gegeven: P a - P v = F * R waarbij P a de arteriële druk is, P v de veneuze druk, F de flow en R de weerstand. Deze formule is ook van toepassing op de gehele circulatie in de vorm P AO - P VC = CO * TPR waarbij P AO de aortadruk is, P VC de druk in de Vena Cava, CO de cardiac output en TPR de totale perifere weerstand van alle organen parallel. De TPR is met name afhankelijk van de weerstand in de arteriolen. De weerstand van een vat is afhankelijk van de viscositeit van het bloed (de stroperigheid), de lengte van het vat en de straal van het vat. Hoe stroperiger het vat hoe hoger de weerstand. Hoe langer het vat, hoe hoger de weerstand. Hoe kleiner de straal, hoe groter de weerstand. Belangrijk om te weten is dat de straal, in tegenstelling tot de andere twee factoren, van invloed is op de weerstand met een vierdemachts factor. Viscositeit en shear stress De viscositeit is belangrijk voor de wrijving tussen verschillende lagen van een vloeistof, in dit geval het bloed. Doordat verschillende lagen bloed over elkaar heen schuiven, ontstaat er wrijving. Hoe hoger de viscositeit, hoe hoger de wrijving. En hoe hoger de wrijving, hoe meer energie verloren gaat aan de wrijving. De energie die verloren gaat, was oorspronkelijk kinetische energie (bewegingsenergie). Dus hoe hoger de viscositeit van het bloed, hoe meer wrijving tussen de verschillende vloeistoflagen, hoe meer de verschillende lagen van het bloed elkaar vertragen. De formule voor viscositeit is shear rate / shear stress waarbij shear rate de afschuifsnelheid is en shear stress de afschuifspanning (zie hieronder). 19

20 Hierboven staan de verschillende lagen van het bloed afgebeeld. Hoe breder de laag van het bloed, hoe hoger de snelheid van het bloed. Wat opvalt, is dat er een parabolisch snelheidsprofiel is, waarbij de buitenste laag van het bloed de laagste snelheid heeft. Eigenlijk is deze afbeelding niet helemaal correct: in realiteit staat de buitenste laag zelfs stil. Dit komt doordat er een balans is tussen de één na buitenste laag, die probeert om de buitenste laag mee te trekken, en de vaatwand die probeert om het bloed (vanwege wrijving) op zijn plek te houden. In deze situatie werken er dus twee krachten op elkaar in: die van de één na buitenste laag en die van de vaatwand. De spanning die hierbij op de vaatwand heerst, noemt men de afschuifspanning. De afschuifspanning blijkt van vitaal belang te zijn voor de gezondheid van de vaatwand. Het blijkt bijvoorbeeld dat op plekken waar de afschuifspanning laag is, bijvoorbeeld bij dilatatie van de vaatwand, er een hoger risico bestaat op het ontstaan van atherosclerose. Het snelheidsprofiel dat wij zojuist besproken hebben, is een laminaire stroming. Dit betekent dat de lagen langs elkaar stromen. Wanneer de stroomsnelheid te hoog wordt, kan er turbulente stroming ontstaan. Bij turbulente stroming gaan de lagen door elkaar heen stromen. Dit gaat gepaard met heel veel weerstand en dus met veel verlies van energie. Bij genoeg turbulente stroming kan dit bij ausculatie waargenomen worden als een hartruis. Bloeddruk De bloeddruk is de resultante van verschillende soorten drukken. Eén van die drukken hebben we al besproken, namelijk axiale drukverschillen (het drukverschil tussen punt A en punt B waardoor bloed van A naar B stroomt). Daarnaast is er het transmurale drukverschil. Dit is het drukverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van het bloedvat. Deze druk is afhankelijk van de compliantie: de mate waarin een vat zich makkelijk laat uitrekken. Of wiskundig gezegd: de hoeveelheid druk die nodig is om een bepaalde hoeveelheid extra volume in een vat te krijgen (deltav / deltap). Dit is te vergelijken met een ballon: hoe hard moet je blazen om een bepaalde hoeveelheid extra volume in een ballon te krijgen. Opvallend is dat bij een ballon de hoeveelheid druk die nodig is om extra lucht in de ballon te blazen steeds minder wordt. Dit heeft te maken met de wet van Laplace, maar daarover later meer. 20

21 Daarnaast zijn er ook de hydrostatische drukverschillen, wat te maken heeft met het feit dat de druk distaal van een vat hoger is dan proximaal van een vat, simpelweg omdat het proximale bloed op het distale bloed drukt. Vergelijk dit met het zwembad: hoe dieper je zwemt, hoe hoger de druk van het water boven je. Dit is het gevolg van de zwaartekracht die het cranialere bloed naar caudaal trekt. Interessant is dat, wanneer iemand van liggende naar staande positie verandert, er hydrostatische drukken ontstaan waarbij met name in de voeten de drukken in de arteriën en venen stijgt. Dit heeft geen effect op de perfusie op de organen van benen en voeten aangezien het drukverschil tussen arteriën en venen gelijk blijft (de druk in de arteriën en venen stijgt net zoveel). Tegelijk daalt de druk in de arteriën en venen in de hersenen. Verder is voor de bloeddruk ook het Bernoulli-effect van belang. Het Bernoulli-effect is van belang voor versnelling van het bloed, bijvoorbeeld bij vernauwing van het lumen: bij vernauwing van het lumen zal de stroomsnelheid moeten stijgen om de flow van het bloed gelijk te houden. Het rendement van deze versnelling is niet 100%, wat betekent dat bij deze versnelling energie en daarmee druk verloren gaat. De druk in de bloedvaten (bloeddruk) is dus afhankelijk van de axiale druk (gegenereerd door het hart), de transmurale druk (hoe veel druk in de vaten ontstaat doordat zij zich niet laten verbreden en moeilijk meer volume accepteren), de hydrostatische druk en de hoeveelheid druk die verloren gaat bij versnellingen. Arteriën en venen Zoals eerder verteld, is de bloedflow de resultante van de oppervlakte van het vaatbed en de stroomsnelheid. In de grote vaten zoals de aorta en de vena cava is de oppervlakte van het vaatbed klein en dus is de stroomsnelheid hoog. In het capillair vaatbed is de oppervlakte veel groter (wat nodig is voor adequate perfusie van alle organen) en is de stroomsnelheid dus relatief laag. Van de circa 5 liter bloed dat door het lichaam stroomt zit circa 20% in de systemische arteriën, 65% veneus, 10% pulmonaal en circa 5% bevindt zich in het hart. De druk zit echter meer in de arteriën, waarbij met name op het punt van de arteriolen veel van de druk verloren raakt. 21

22 Hierboven ziet u specifieke eigenschappen van de verschillende soorten vaten. De details hoeft u niet te kennen. Dit is eerder een illustratie van wat hiervoor is gezegd, namelijk dat het oppervlakte in het capillair vaatbed het grootste is, dat de druk in de arteriën het hoogste is en dat het volume in de venen het hoogste is. De capillaire druk is afhankelijk van de druk in de arteriolen, de druk in de venulen en de weerstanden bij de overgang van (1) arteriool naar capillair en (2) van capillair naar venule. Wanneer de weerstand 1 (dus vóór het capillair vaatbed) hoger is, neemt de capillaire druk af. Wanneer de weerstand 2 (dus achter het capillair vaatbed) hoger is, neemt de capillaire druk af. Uiteindelijk is de capillaire druk afhankelijk van de balans tussen deze weerstanden. Laplace en elastische eigenschappen van bloedvaten De stelling van Laplace stelt dat de stress op een vaatwand afhankelijk is van de spanning op de wand en de wanddikte. Hierbij geldt dat, hoe hoger de spanning op de wand, hoe hoger de stress, en hoe dunner de vaatwand, hoe hoger de stress. Voor de spanning op de vaatwand geldt de formule T = 22

23 deltap * r, waarbij T de spanning is op de wand, delta P de transmurale druk en r de straal is. Voor de stress op de wand geldt vervolgens de formule van Laplace: vaatwandstress = vaatwandspanning / wanddikte. Bij voldoende stress op de vaatwand, zal het vat uitzetten. De mate waarin deze uitzet, is afhankelijk van de compliantie. Volgens de wet van Hooke is dit een lineare relatie, waarbij een bepaalde hoeveelheid stress zal leiden tot een bepaalde hoeveelheid rek (in het Engels: strain). Voor bloedvaten is deze relatie anders omdat er twee componenten zijn die de elasticiteit van een bloedvat bepalen: elastine en collageen. Elastine is goed rekbaar en zorgt voor de elastische eigenschappen van een bloedvat. Het collageen is niet rekbaar en voorkomt dat het bloedvat te veel uitzet. Onder normale omstandigheden staat er wel spanning op het elastine maar niet op het collageen doordat de elastine vezels korter zijn. Wanneer het bloedvat teveel uitrekt, zal ook het collageen op spanning komen en voorkomen dat het bloedvat verder uitrekt. Zodra het collageen op spanning komt, daalt de elasticiteit van het bloedvat. Elasticiteit en Laplace-relaties zijn beide belangrijk voor de druk-volume-relatie. De balans tussen elasticiteit en de Laplace-relatie is bepalend voor de relatie tussen druk, wandstress en volume in een vat (zie hieronder). Naarmate men ouder wordt, verstijven de vaten en verandert deze relatie, met als gevolg dat er grotere drukverschillen ontstaan bij eenzelfde volumeverschil. Daarmee vergroot ook het verschil tussen de systolische bloeddruk en de diastolische bloeddruk. 23

24 Op basis van de wet van Laplace kan ook worden beredeneerd hoe aneurysmata (pathologische dilatatie van de vaatwand) ontstaat. Wanneer de vaatwand beschadigd is of vanwege bijvoorbeeld genetische aanleg minder stevig is, kan dit leiden tot een afname van de wanddikte. Wanneer deze wanddikte afneemt, vergroot de spanning op de wand. Deze hogere spanning zal leiden tot dilatatie van de vaatwand, met een grotere straal tot gevolg en met verdunning van de vaatwand tot gevolg (want dezelfde hoeveelheid weefsel waaruit de vaatwand bestaat, wordt uitgestrekt over een grotere diameter). Dit heeft weer een stijging van de vaatwandspanning tot gevolg en zo ontstaat een vicieuze cirkel. Nog enkele punten uit het werkcollege Hierboven is besproken hoe druk in de vaten wordt opgebouwd. De uiteindelijke functie van deze druk is het circuleren van bloed om het lichaam in zijn metabole behoefte te voorzien. Deze metabole behoefte kan echter van tijd tot tijd verschillen. De metabole behoefte van je skeletspieren stijgt bijvoorbeeld tijdens inspanning en de metabole behoefte van je darmen stijgt na intake. Om aan deze hogere metabole behoefte te kunnen voldoen, moet de hoeveelheid bloed dat naar een orgaan stroomt, stijgen. Dit wordt bewerkstelligd door lokale vasodilatatie, bijvoorbeeld t.g.v. een dalend O2 of stijgend CO2. Tegelijkertijd moeten organen ook beschermd worden tegen lokale hypertensie. De glomeruli in de nieren zijn bijvoorbeeld zeer gevoelig voor een te hoge druk. Dit kan bewerkstelligd worden door precapillaire vasoconstrictie (zoals hierboven besproken). Deze processen van dilatatie en constrictie gebeuren automatisch. Dit zijn voorbeelden van autoregulatie (autonome regulatie van vaatdiameter op basis van metabole behoefte en lokale druk). Wanneer het bloed door de capillairen stroomt, moet er uitwisseling plaatsvinden van bijvoorbeeld O2 en CO2. Dit gebeurt automatisch vanwege lokale concentratieverschillen. Er moet echter ook water worden uitgewisseld. Eigenlijk is het beter om te zeggen dat via de circulatie het extracellulaire volume kan worden gereguleerd. De hoeveelheid vloeistof die uit de capillairen treedt naar de extracellulaire ruimte is afhankelijk van een aantal componenten; de twee belangrijkste zijn (1) de 24

25 hydrostatische druk die het vocht uit de capillairen drukt en de (2) colloïd-osmotische druk. De colloïd-osmotische druk is het gevolg van de hoge concentratie bloedeiwitten (zoals albumine) ten opzichte van de lage eiwitconcentratie in het extracellulaire volume. Dit concentratieverschil trekt het water terug de capillairen in. Daarnaast zijn ook de kristalloïd-osmotische druk en de lymfeflow belangrijk. De kristalloïd-osmotische druk is de osmotische druk t.g.v. kleinere deeltjes zoals natrium en kalium. Hieronder ziet u een schematische weergave van het beloop van de balans tussen filtratie (krachten die water het vat uit drukken) en reabsorptie (krachten die water het vat in trekken). Wat opvalt is dat over het verloop van het vat, netto filtratie verandert in netto reabsorptie. Dat de filtratiedruk relatief afneemt, is deels het gevolg van de filtratie zelf (want als er minder vocht in het vat zit, daalt de hydrostatische druk en stijgt de colloïd-osmotische druk) en deels het gevolg van verandering van andere invloeden. Voor een volledig overzicht van deze invloeden: zie onderstaande afbeelding: 25

26 Hoofdstuk 5: Congenitale afwijkingen Leerdoelen: De student kan de volgende vragen beantwoorden: 1. Hoe ontstaat de hartbuis? Gebruik bij je beantwoording de volgende termen: cardiogene zone, visceraal mesoderm, plooivorming, arteriële pool, veneuze pool, myocard, endocardbuis. 2. Hoe ontstaan de compartimenten van het hart? Gebruik bij je beantwoording de volgende termen: kromming (looping), uitbochting (ballooning), buitencurvatuur, sinu-atriale overgang, crista terminalis, longvene, trabekelvorming. 3. Hoe ontstaat het geleidingssysteem? Gebruik bij je beantwoording de volgende termen: primair myocard, werkmyocard, sinusknoop, AV bundel, bundeltakken. 4. Hoe ontstaat de atriale septatie? Gebruik bij je beantwoording de volgende termen: septum primum, septum secundum, foramen primum, foramen secundum, foramen ovale. 5. Hoe worden de rechter en linker ventrikels en uitstroomkanalen van elkaar gescheiden? Gebruik bij je beantwoording de volgende termen: endocardkussens, endocardrichels, primair interventriculair foramen, musculair interventriculair septum, membraneus septum. 6. Hoe verandert de circulatie als een kind geboren wordt? Gebruik bij je beantwoording de volgende termen: foramen ovale, ductus arteriosus, ductus venosus. 7. Wat zijn de morfologische kenmerken van tetralogie van Fallot? 8. Waarom is een transpositie van de grote vaten levensbedreigend? Tijdens de vroege embryonale ontwikkeling bestaat het embryo uit drie kiemschrijven: het ectoderm, mesoderm en endoderm. Craniaal van het ectoderm ontstaat de zogenaamde cardiogene zone waarin cellen zich differentiëren tot cardiale cellen. Op onderstaande afbeelding is de cardiogene zone helemaal linksboven onder 3 e week te zien, met onderin de inflowtract en bovenaan de outflow tract. Door plooivorming, zoals afgebeeld op onderstaande afbeelding, ontstaat uit deze zone een buis: 26

27 Nadat de hartbuis is gevormd, zal het hart gaan uitbochten (ballooning) waarbij de verschillende compartimenten ontstaan: Het ballooning-concept is lastig te conceptualiseren, maar berust op expansie van de atria en ventrikels waarbij deze naar buiten groeien: 27

28 In de eerste embryonale fase van het hart ontstaat er al pacemakeractiviteit vanaf de inflowtract naar de outflowtract t.g.v. spontane depolarisatie van de cellen van het primaire myocard. Wanneer atriale en ventriculaire cellen zich differentiëren tot werkmyocard, vermindert hun vermogen tot spontane depolarisatie. Tegelijkertijd differentiëren de cellen in het geleidingssysteem zich meer tot de cellen die ook in volwassen toestand in de SA-knoop, AV-knoop en purkinjevezels gezien worden: cellen met hoge automaticiteit (zichzelf goed kunnen depolariseren) en geleidbaarheid. Het atriale septum ontstaat doordat weefsel vanaf het atriale dak naar caudaal groeit, richting de endocardiale kussens (hierover later meer). Tussen dit eerste, primaire atriale septum en de endocaridale kussens blijft tijdelijk een ruimte vrij: een verbinding tussen linker en rechter atrium: het foramen primum. Dit foramen is van essentieel belang: in volwassen situatie circuleert bloed van het rechter hart naar het linker hart via het pulmonale vaatbed. Intra-uterien zijn de longen echter nog niet ontplooid en is er sprake van zeer hoge pulmonale drukken waardoor bloed niet makkelijk het pulmonale vaatbed passeert. Daarom is er in de vorm van o.a. een ASD (in dit stadium het foramen primum) een extra verbinding naar het linker hart. Uiteindelijk zal het atriale septum wel met de endocardiale kussens fuseren. Tijdens deze fusie zullen elders in het primaire atriale septum kleine, geprogrammeerde perforaties optreden. Deze perforaties zullen fuseren en tezamen het foramen secundum vormen. Tegelijk met het vormen van het foramen secundum zal een tweede atriale septum gevormd worden, rechts t.o.v. het primaire atriale septum. Dit secundaire septum zal craniaal verbonden blijven met het atriale dak, maar caudaal los blijven hangen. Dit secundaire septum is op zo n manier gevormd dat, wanneer de druk in het RA hoger is dan in het LA, bloed langs dit secundaire septum kan stromen. Wanneer de druk in het LA echter hoger is dan in het RA (en bloed dus van het LA naar het RA wil stromen), wordt door de druk in het LA het secundaire septum dicht gedrukt tegen het primaire septum. De opening tussen het secundaire septum en primaire septum door heet het foramen ovale. Het ventriculaire septum vormt vanuit de bodem tussen de twee ventrikels. Vanuit deze bodem ontstaat een musculair interventriculair septum dat groeit naar de fuserende endocardiale kussens (hierover later meer). Wanneer er nog een kleine opening bestaat tussen de kussens en het interventriculaire septum noemt men dit het interventriculaire foramen. Het uiteindelijke interventriculaire septum bestaat niet alleen uit het musculeuze deel, maar ook uit een deel dat is ontstaan uit o.a. de gefuseerde kussens. Dit (peri)membraneuze septum bevat geen myocard en is 28

29 derhalve kwetsbaarder dan het interventriculaire septum. Hierin ontstaan dan ook de meeste ventrikelseptumdefecten. Voordat het atriumseptum en ventrikelseptum ontstaat, vormt het hart al zogenaamde endocardkussens; dit zijn verdikkingen in het hart in de outflowtract en tussen atria/ventrikels. Deze kussens vormen een barrière tussen de zogenaamde linker en rechter bloedstroom. Bloed heeft namelijk een relatief hoge viscositeit (stroperigheid). Doordat bloed vanuit twee punten het hart instroomt (arterieel en veneus) en doordat bloed een hoge stroperigheid heeft, ontstaan twee verschillende bloedstromen in het hart. Deze bloedstromen zijn door hun viscositeit eigenlijk al van elkaar gescheiden, maar worden nog eens extra gescheiden door de vorming van de endocardiale kussens. De embryonale circulatie bevat een aantal verbindingen die een volwassen circulatie niet bevat, namelijk het foramen ovale, de ductus arteriosus (ook wel ductus botalli: een verbinding tussen pulmonaal arterie en aorta) en de ductus venosus (een transhepatische verbinding van placenta naar RA). 29

30 Deze embryonale verbindingen sluiten binnen een aantal dagen na de geboorte, waardoor de systemische en de pulmonale circulatie alleen nog verbonden zijn via hun normale verbindingen (namelijk uittreden van pulmonale circulatie uit het RV en intreden van de pulmonale circulatie in het LA, waar het verbinding maakt met de aorta via het LV). Bij een transpositie van de grote vaten is er een anatomisch defect waarbij de intreding en uittreding van het pulmonale vaatbed aan dezelfde kant van het hart zit (en hetzelfde voor de systemische circulatie, dus bijvoorbeeld dat de pulmonaal arteriën uittreden in het RV en de pulmonaal venen intreden in het RA). Voor de geboorte is dit geen probleem omdat de oxygenatie van het bloed via de placenta verloopt en omdat er via het foramen ovale en de ductus arteriosus nog wel verbinding is tussen de pulmonale en systemische circulatie. Wanneer na de geboorte deze verbindingen echter sluiten, valt de verbinding tussen systemische en pulmonale circulatie weg. Hierdoor kan geoxygeneerd bloed niet in de systemische circulatie terecht komen. 30

31 Een andere congenitale afwijking die u moet kennen is de tetralogie van Fallot: Deze aandoening kenmerkt zich door (1) een VSD, (2) een hypertrofisch RV, (3) een overrijdende aorta en (4) een pulmonaal stenose (of beter: een verdikt pulmonaal infundibulum. Er is namelijk niets mis met de pulmonaalklep, maar het spierweefsel net proximaal van de pulmonaalklep is verdikt waardoor dit gebied gestenoseerd is). Bij deze aandoening zal een deel van het bloed dat naar de pulmonale circulatie moet stromen (dus niet-geoxygeneerd bloed), vanwege de hoge pulmonaalweerstand en het VSD/overrijdende aorta de systemische circulatie instromen. Het gevolg is circulatie van niet-geoxygeneerd bloed. Hierdoor wordt men cyanotisch. Dit hoeft niet tot pathologie te leiden zolang er maar genoeg bloed wel door de pulmonale circulatie stroomt. Echter, bij onrust van het kind zullen alle spieren aanspannen, waaronder het verdikte pulmonale infundibulum. Hierdoor zal de weerstand van deze stenose stijgen waardoor er minder bloed langs de longen stroomt. Tevens zal, door de onrust, de zuurstofbehoefte van het kind stijgen. In deze situatie kan er acuut een zuurstoftekort optreden. Dit noemt men een cyanotic spill. Dit kan behandeld worden door het kind in foetushouding te leggen (dit geeft rust en drukt veneus bloed naar het hart waardoor het RV meer gevuld is en volgens Frank-Starlingprincipe meer bloed naar de longen kan pompen), door adrenaline te geven (vernauwt de aorta waardoor bloed minder makkelijk de systemische circulatie in stroomt en waardoor dus meer bloed de pulmonale circulatie in zal stromen), door morfine te geven (kalmeert het kind en vermindert de aanspanning van het pulmonale infundibulum) en/of door te troosten. Hoofdstuk 6: Atherosclerose Leerdoelen: De student kan: 1. begrijpen hoe atherosclerose ontstaat in de vaatwand 2. instabiele van stabiele plaques onderscheiden 3. begrijpen hoe het lipidenmetabolisme werkt en invloed heeft op plaquevorming 4. het werkingsmechanisme van statines begrijpen Atherosclerose is het proces waarbij progressieve stapeling van ontstekings-, immuun- en gladde spiercellen plaatsvindt. In de arteriën ontstaan verheven laesies, de atherosclerotische plaques. De plaques bestaan uit een kern van lipidenrijk debris (atheroom) en kalk, omgeven door een fibreuze kap van collageenrijk bindweefsel en cellen, die bedekt wordt door een laag endotheel. Deze plaques ontstaan niet acuut, maar ontstaan geleidelijk door de jaren heen onder invloed van bepaalde risicofactoren. Over deze factoren leer je later meer. 31

32 Belangrijk voor het ontstaan van atherosclerose is lokale schade aan de vaatwand. Dit gebeurt vooral op plaatsen waar de stress op de vaatwand hoog is, bijvoorbeeld bij bifurcaties. Wanneer deze schade optreedt, hopen LDL (low-densinty lipoproteïns, hierover later meer) zich op in de vaatwand. Dit trekt macrofagen aan dat het LDL gaat fagocyteren. Het LDL kan echter niet verwerkt worden door de macrofagen, waardoor deze ophopen met LDL. De met LDL opgehoopte macrofagen noemt men schuimcellen. Uiteindelijk barsten de schuimcellen open, hetgeen gepaard gaat met meer inflammatie en influx van andere ontstekingscellen. Atherosclerose begint vaak als kleine vethopingen onder de vaatwand, dit noemt men nog fatty streaks. Wanneer echte plaques ontstaan, spreekt men van atheromen (of simpelweg plaques). Plaques kunnen qua inhoud van elkaar verschillen. Grofweg spreekt men van lipide plaques (ook wel instabiele plaques) en musculeuze plaques (ook wel stabiele plaques). Lipide plaques bevatten, zoals de naam al suggereert, veel vetten met veel inflammatie. Dit zijn plaques die makkelijk open scheuren waarbij al het lipide materiaal vrij komt in het vat, hetgeen gepaard gaat met trombosering. Musculeuze plaques zijn daarentegen veel stabieler. Om atherosclerose goed te begrijpen, is het goed om te begrijpen waar het LDL vandaan komt en hoe het hele lipidentransport in elkaar zit. Lipiden zijn niet goed oplosbaar in water. Wanneer lipiden vrij zouden ronddrijven in het bloed, zou dit leiden tot vetophoping in het bloed. Om dat te voorkomen, worden lipiden getransporteerd in transportmoleculen, de zogenaamde lipoproteïnen. Deze lipoproteïnen bevatten o.a. triglyceriden (TG) en cholesterol. Lipoproteïne Chylomicronen Very Low Density Lipoprotein (VLDL) Intermediaty Density Lipoprotein (IDL) Low Density Lipoprotein (LDL) High Density Lipoprotein (HDL) Functie Transport van lipiden van darm naar lever Transport van lipiden van lever naar perifere cellen Transport van lipiden van lever naar perifere cellen Transport van lipiden van lever naar perifere cellen Transport van lipiden van perifere cellen naar lever Het verschil tussen VLDL, IDL en LDL is de hoeveelheid TGs. VLDL komt rechtstreeks uit de lever. Op weg van de lever naar perifere cellen zullen bepaalde enzymen op de vaatwand een deel van de TGs uit het VLDL resorberen. Dit gebeurt via het enzym LipoProtein Lipase (LPL). Wanneer voldoende TG uit het VLDL is geresorbeerd spreekt men van IDL. Uiteindelijk zorgt het enzym Hepatic Lipase (ook wel Hepatic Triglyceride Lipase) door het resorberen van meer TGs voor de uiteindelijke omzetting van IDL naar LDL. Naast TGs speelt cholesterol een belangrijke rol in het lipidenmetabolisme. Cholesterol is een groot molecuul dat betrokken is bij o.a. de starheid van de celmembraan en de productie van lipofiele hormonen. Bij hogere concentraties cholesterol kan er ook sprake zijn van hogere concentraties LDL en dus een hoger risico op atherosclerose. Om het cholesterol te verlagen, kan men statines voorschrijven. Statines zijn remmers van het enzym HMG-CoA-reductase. Dit enzym heeft een belangrijke rol in de eerste stappen van de cholesterolsynthese. Door dit enzym via statines te remmen, maakt iemand dus minder cholesterol. Daarnaast hebben statines ook andere positieve effecten op het lipidenmetabolisme en atherosclerose, bijvoorbeeld via het bevorderen van de vorming van stabiele plaques (in plaats van instabiele plaques). Een belangrijk nadeel van statines is spierpijn als bijwerking, die optreedt bij ~10% van de gebruikers (let op: farmacotherapeutisch kompas spreekt van 0,1%, het artikel over PCSK9-inhibitors van Shaw (studiestof) spreekt van 10-30%). Recentelijk is er veel aandacht voor de rol van Lipoprotein(a) (Lp(a)) m.b.t. hart- en vaatziekten. Lp(a) is een specifieke variant van LDL die een additioneel eiwit bevat (namelijk apolipolipoproteïne A) en meer dan andere LDL varianten het risico op atherosclerose zou verhogen. Men denkt dat Lp(a) een extra hoog risico geeft op atherosclerose doordat het (1) makkelijk door macrofagen gefagocyteerd kan worden, (2) makkelijk aan endotheel kan binden en endotheliale disfunctie kan bewerkstelligen 32

33 door een remmende werking te hebben op vasodilatatie, (3) expressie van het intercellulaire adhesie molecuul 1 te bevorderen waardoor macrofagen makkelijker naar het atheroom kunnen migreren, (4) de vatbaarheid van het in LDL gelokaliseerde cholesterol om geoxideerd te worden vergroot en (5) door interactie met coagulatiesystemen waardoor er sneller een thrombus ontstaat. Op dit moment is de aanbeveling om bij patiënten met een belaste familie met premature hart- en vaatziekten e overwegen om nicotinezuur of een PCSK9-inhibitor toe te voegen aan een statine om het LDL-cholesterol verder te verlagen. Nicotinezuren remmen de lipolyse (afbraak van vetweefsel in o.a. vetcellen) waardoor de concentratie circulerende vetten zal dalen. PCSK9 is een enzym dat de hoeveelheid LDL-receptoren in de lever reguleert. Door PCSK9 gaan LDL-receptoren in regressie. PCSK9-inhibitors verminderen het PCSK9-gemedieerde verval van LDL-receptoren in de lever en daardoor zijn er meer hepatische LDL-receptoren, hetgeen zorgt voor meer opname van LDL door de lever en dus minder circulerend LDL. Alhoewel PCSK9-inhibitors wel goed zouden kunnen werken, zijn er een aantal redenen om statines nog als eerstekeuzetherapie voor lipidenverlaging te gebruiken: statines zijn goedkoper, de bijwerkingen van PCSK9-inhibitors op de lange termijn zijn nog onbekend en trials waarin PCSK9- inhibitors getest worden, zijn op dit moment nog relatief klein. Hoofdstuk 7: Myocardischemie Leerdoelen: De student kan: 1. het onderscheid maken tussen angina pectoris en een acuut myocardinfarct 2. de verschillende ischemische cordiale aandoeningen van elkaar onderscheiden 3. een infarct pathologisch herkennen 4. de veranderingen op een ECG aflezen bij een AMI 5. de medicamenteuze en niet-medicamenteuze behandeling van een myocardinfarct toelichten. Angina pectoris is een gevoel van pijn op de borst t.g.v. myocardischemie door coronairinsufficiëntie. Bij een typische angina pectoris moeten de klachten vanzelf overgaan binnen 15 minuten, reageren zij goed op nitraten sublinguaal (vanwege het vasodilatieve effect) en gaan zij meestal niet gepaard met vegetatieve verschijnselen zoals misselijkheid, braken en transpireren. Wanneer dit wel het geval is, passen de klachten meer bij een myocardinfarct: Angina Pectoris Acuut myocardinfarct Gevoel van de patiënt Drukkend gevoel op de borst Drukkend gevoel op de borst (doch heviger) Uitstraling Meestal niet Linker schouder, kaak Nitraat sublinguaal effect Ja Nee Duur klachten <15 minuten > 15 minuten Vegetatieve verschijnselen Nee Ja In de nieuwste classificatie van cardiale ischemie maakt men niet alleen onderscheid tussen angina pectoris (AP) en acuut myocardinfarct (AMI) zoals hierboven, maar wordt nog eens verder onderscheid gemaakt tussen deze twee aandoeningen. AP wordt onderverdeeld in stabiele AP en instabiele AP. Stabiele AP is duidelijk gerelateerd aan inspanning of andere situaties waarin de cardiale zuurstofbehoefte verhoogd wordt (zoals bijvoorbeeld een koude omgeving), of situaties waarin er minder bloed beschikbaar is voor het hart (bijvoorbeeld na het eten omdat de darmen dan meer bloed nodig hebben). Instabiele AP lijkt op stabiele AP maar is niet duidelijk gerelateerd aan deze inspanning en reageert tevens ook niet goed op sublinguale nitraten. Eigenlijk lijkt instabiele AP meer op een AMI dan op een stabiele AP. Vergelijk instabiele AP met een TIA voor het hart. 33

34 Het AMI verschilt van AP doordat er bij AMI (irreversibele) schade aan het myocard ontstaat of kan ontstaan. Het AMI wordt onderverdeeld in een NSTEMI (Non-ST-Elevatie Myocardinfarct) en STEMI (ST-elevatie Myocard Infarct). NSTEMI s ontstaan door volledige occlusie van kleine aftakkingen van coronair arteriën of een onvolledige afsluiting van een grote coronairarterie. STEMI s ontstaan door volledige afsluiting van grote coronairarteriën. Zoals eerder beschreven ontstaan ST-elevaties als gevolg van lokale ischemie of inflammatie. Ischemisch myocardweefsel geleidt minder goed. Wanneer het gezonde myocardweefsel al volledig gedepolariseerd is, zal het ischemische myocardweefsel nog bezig zijn met depolariseren. Dit leidt tot een lokaal spanningsverschil: normaal myocardweefsel heeft een hoger voltage dan ischemisch myocardweefsel. Het gevolg is dat stroom naar het ischemische weefsel toe gaat. Dit is te zien als een positieve uitslag op het ECG. Zoals je weet is het QRS de depolarisatie van de ventrikels en de T- top de repolarisatie. Wanneer er dus ischemisch weefsel is, zal je een positieve uitslag zien in elektroden die de spanning rondom het ischemisch weefsel meten: ST-elevatie. Tegelijkertijd zal je ook zogenaamde reciproke depressie zien. Aangezien stroom naar het ischemische weefsel loopt, zullen elektroden die haaks op het ischemische weefsel staan een negatieve uitslag geven: STdepressie. Zoals je weet zijn er drie grote coronairarteriën die elk verantwoordelijk zijn voor de bloedvoorziening van een ander deel van het hart (zie hoofdstuk 1). Op basis van welke elektroden ST-elevatie en depressie geven, kan een inschatting worden gemaakt m.b.t. welk vat is aangedaan: ST-elevatie ST-depressie Locatie LAD V1-4 (evt V5, V6) II, III, AVF Voorwand/septum RCA II, III, AVF I, AVL, V4 Onderwand/achterwand RCX I, AVL, V5, V6 II, III, AVF Lateraal Een STEMI kan worden onderscheiden van een AP door de ST-elevatie. Het onderscheid tussen NSTEMI en AP is iets lastiger. Dit kan deels gedaan worden op basis van de kliniek (ernstigere klachten, vegetatieve verschijnselen etc.) maar ook via twee bloedmarkers voor myocardiale schade, namelijk CKMB en troponine-t. Wanneer er daadwerkelijke ischemische schade aan het myocard optreedt, is dit irreversibel. Dit komt deels doordat myocardcellen niet prolifereren (of om het exact te zeggen: myocardcellen prolifereren slechts één tot twee keer in het menselijk leven). 34

35 Hierboven zie je het natuurlijk beloop van een myocardinfarct. Een aantal dingen is belangrijk: uur na een myocard ziet men contractiebandnecrose waarbij celkernen zijn vervallen en de grenzen tussen cellen zijn vervaagd. Ongeveer 24 uur na een myocardinfarct kan infiltratie met granulocyten worden gezien. Deze infiltratie treedt echter niet op wanneer iemand aan het myocardinfarct is overleden: er is dan namelijk geen circulatie om de granulocyten naar het hart te transporteren! 1-3 weken na het myocardinfarct kan granulatieweefsel gezien worden: dit is te vergelijken met het weefsel op een vroege wond en bestaat hoofdzakelijk uit veel cellen en uit weinig matrix. Deze cellen gaan echter wel veel matrix produceren waardoor er na 2-3 maanden littekenweefsel te zien is met daarin veel matrix en weinig cellen. Het is goed dat er littekenweefsel ontstaat aangezien het oude, ischemische weefsel zwak is (en dus snel kan scheuren) en vatbaar is voor infecties. Het littekenweefsel is echter geen functioneel myocard en doet dus niet mee aan de contractie. Hoe meer myocardweefsel verloren gaat, hoe minder contractiel het hart en hoe lager de ejectiefractie. Het is dus belangrijk om een hartinfarct zo goed mogelijk en zo snel mogelijk te behandelen, want hoe langer de ischemieduur, hoe groter het weefselverlies! De behandeling van een acuut myocardinfarct bestaat meestal uit een PCI (percutane coronaire interventie, ook wel dotteren) waarbij men via een katheter de vernauwing in de coronairarterie oprekt en daar meestal ook een stent plaatst. Wanneer dotteren geen optie is, kan men kiezen voor een CABG (coronary artery bypass graft) waarbij een lichaamseigen vat wordt gebruikt om een omleiding te maken om de vernauwing heen. In Nederland wordt de PCI verricht in gespecialiseerde centra. Volgens Nederlandse standaard moet men altijd binnen afzienbare tijd naar een PCI-centrum gebracht kunnen worden. Wanneer dit niet mogelijk is (bijvoorbeeld bij verblijf in het buitenland of op een cruiseschip) kan men ook trombolyse geven in plaats van een PCI of CABG. Trombolitische 35