Investiguer les changements de la fonction cardiaque dans la sepsie
Une étude révèle la dynamique de la fonction cardiaque pendant la septicémie et son impact sur la survie.
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Table des matières
La Fonction cardiaque pendant la septicémie peut être assez confuse et ça fait des années que ça fait l'objet d'études. La septicémie est une condition grave qui se produit quand la réponse du corps à une infection provoque une inflammation généralisée. Cette inflammation peut affecter le fonctionnement du cœur. Traditionnellement, on pensait que la septicémie augmentait la performance cardiaque, connue sous le nom d'état "à haut débit". Cependant, beaucoup de patients connaissent en réalité une baisse du débit cardiaque, rendant essentiel de comprendre ce qui se passe.
Contexte Historique
Dans les années 80, des chercheurs ont utilisé des techniques d'imagerie avancées pour étudier la fonction cardiaque chez des patients en état de choc septique. Ils ont découvert que la fonction cardiaque, mesurée en fonction de la capacité du cœur à pomper (appelée fraction d'éjection ventriculaire gauche, ou LVEF), chutait significativement dans les deux jours suivant le début de la septicémie. Avec le temps, ceux qui ont survécu ont montré une récupération de la fonction cardiaque après environ une semaine. Les mesures prises pendant cette période ont révélé une augmentation de la taille des cavités cardiaques, qui est également revenue à la normale avec l'amélioration de la fonction cardiaque.
Observations Clés
Bien que ce schéma de changements de fonction cardiaque pendant la septicémie soit documenté dans de nombreuses études, les raisons exactes de ces changements restent encore floues. Que ce soit chez les humains ou chez les modèles animaux, les Survivants montrent une baisse temporaire de la fonction cardiaque et une augmentation de la taille des cavités cardiaques, mais pourquoi cela se produit et pourquoi ça ne concerne pas les non-survivants reste sans réponse. Malgré divers déclencheurs comme les types de bactéries ou les niveaux d'inflammation liés à l'infection, ces changements cardiaques semblent constants.
Étonnamment, bien que des changements se soient produits dans la taille du cœur, les signes d'inflammation ou de dommages graves, comme des cellules musculaires cardiaques mortes, n'étaient pas clairement visibles au microscope. Au lieu de cela, les tissus montraient une accumulation de liquide et un gonflement, suggérant un type de blessure qui affecte les petits vaisseaux sanguins sans blocage significatif.
L'Étude Actuelle
Pour enquêter davantage sur ces phénomènes, des chercheurs ont mené une étude en utilisant des chiens spécifiquement élevés pour la recherche. Ils ont induit la septicémie en exposant les animaux à un type de bactéries et ont surveillé leur fonction cardiaque pendant plusieurs jours. Ils ont mesuré divers paramètres cardiaques, y compris les volumes cardiaques droit et gauche, durant cette période.
Les chiens ont reçu un traitement équitable, y compris des fluides et des médicaments, et avaient une surveillance avancée pour s'assurer que leurs pressions cardiaques étaient optimales. Après deux jours de blessure due à la septicémie, certains chiens ont été euthanasiés pour une analyse des tissus. D'autres ont été évalués à la fin de la période d'étude.
Changements de Fonction Cardiaque
Les résultats ont révélé que les chiens atteints de septicémie montraient des baisses notables de performance cardiaque, en particulier du côté droit du cœur. Leur taille des cavités cardiaques a également augmenté, indiquant que du liquide s'accumulait, mais certains cœurs n'étaient pas capables de pomper efficacement. Les chiens contrôles non septiques montraient une fonction cardiaque stable, ce qui indique que les changements observés étaient spécifiques à la septicémie.
Les survivants de la septicémie avaient des augmentations plus importantes de la taille des cavités cardiaques par rapport à ceux qui ne survivaient pas, suggérant une possible connexion entre la dilatation cardiaque et la survie. Cependant, les deux groupes ont montré des déclins significatifs dans la capacité du cœur droit à pomper efficacement.
Conditions de Chargement
L'étude visait à voir si la taille des cavités cardiaques pouvait être expliquée par la quantité de sang qui les remplissait ou par les pressions impliquées. Étonnamment, les pressions de remplissage sanguin ne différaient pas significativement entre les survivants et les non-survivants. Cela indiquait que d'autres facteurs, plutôt que juste les niveaux de fluides ou la pression sanguine, jouaient un rôle dans la détermination des changements cardiaques pendant la septicémie.
Les deux groupes ont reçu des niveaux similaires d'administration de fluides, et les pressions de remplissage sont restées optimales tout au long de l'étude. Cependant, leurs réponses étaient assez différentes, surtout en termes de taille des cavités cardiaques.
Différences entre Survivants et Non-Survivants
Se concentrer sur les survivants par rapport aux non-survivants a révélé des différences cruciales. Les survivants ont connu des augmentations plus importantes de la taille des cavités cardiaques à 48 heures tandis que les non-survivants ne montraient pas de changements similaires. Cette différence marquée pourrait indiquer un mécanisme de protection à l'œuvre chez les survivants, permettant à leurs cœurs de s'adapter mieux pendant des conditions septiques.
Une analyse plus approfondie du tissu cardiaque a montré que même si la masse cardiaque diminuait dans les deux groupes, les non-survivants ont connu une perte de tissu plus importante, qui semblait directement liée à leur incapacité à survivre. Ces résultats suggèrent que maintenir la masse cardiaque pourrait être important pour de meilleurs résultats pendant la septicémie.
Œdème et Amincissement de la Paroi
Une constatation majeure a été l'augmentation de l'accumulation de liquide dans les murs du cœur des chiens septiques. Cet œdème semblait coïncider avec une perte de masse des parois cardiaques – la distance entre les parois internes et externes du cœur devenait plus petite, indiquant un amincissement du muscle cardiaque. En revanche, les chiens non septiques n'ont pas démontré ces changements.
L'augmentation de l'œdème mural sans dommage significatif aux cellules cardiaques suggère une réponse unique à la septicémie. Le gonflement ne résultait pas d'une administration excessive de fluides. Les niveaux de troponine, qui indiquent des dommages cardiaques, n'ont pas augmenté de manière significative, renforçant l'idée que les cellules musculaires cardiaques étaient largement préservées.
Conclusion
L'étude contribue à des insights précieux sur la façon dont le cœur réagit pendant la septicémie. Le déclin initial de la taille des cavités cardiaques suivi d'une dilatation ultérieure est un schéma important, avec l'œdème jouant un rôle vital dans l'altération de la fonction cardiaque. Les changements observés dans la masse et le volume des parois pourraient signifier un processus réparateur chez les survivants, ce qui pourrait ne pas se produire chez les non-survivants.
Les résultats suggèrent que plutôt que d'être un simple sous-produit d'une lésion cardiaque, ces changements fluides et adaptations pourraient offrir un mécanisme de protection. La présence d'œdème pourrait faire partie intégrante de la réponse cardiaque à la septicémie et pourrait fournir des indices pour améliorer les traitements des patients touchés par cette condition.
En gros, ces résultats soulignent la complexité de la fonction cardiaque pendant la septicémie et mettent en évidence la nécessité de poursuivre la recherche pour mieux comprendre ces dynamiques. C'est crucial de continuer à explorer ces changements, car ils pourraient mener à de meilleures stratégies de gestion et de récupération pour les personnes souffrant de septicémie.
Titre: Cardiac Magnetic Resonance Studies in a Large Animal Model that Simulates the Cardiac Abnormalities of Human Septic Shock
Résumé: BackgroundSeptic shock, in humans and in our well-established animal model, is associated with increases in biventricular end diastolic volume (EDV) and decreases in ejection fraction (EF). These abnormalities occur over 2 days and reverse within 10 days. Septic non-survivors do not develop an increase in EDV. The mechanism for this cardiac dysfunction and EDV differences is unknown. MethodsPurpose-bred beagles randomized to receive intrabronchial Staphylococcus aureus (n=27) or saline (n=6) were provided standard ICU care including sedation, mechanical ventilation, and fluid resuscitation to a pulmonary arterial occlusion pressure of over 10mmHg. No catecholamines were administered. Over 96h, cardiac magnetic resonance imaging, echocardiograms, and invasive hemodynamics were serially performed, and laboratory data was collected. Tissue was obtained at 66h from six septic animals. ResultsFrom 0-96h after bacterial challenge, septic animals vs. controls had significantly increased left ventricular wall edema (6%) and wall thinning with loss of mass (15%) which was more pronounced at 48h in non-survivors than survivors. On histology, edema was located predominantly in myocytes, the interstitium, and endothelial cells. Edema was associated with significantly worse biventricular function (lower EFs), ventricular-arterial coupling, and circumferential strain. In septic animals, from 0-24h, the EDV decreased from baseline and, despite cardiac filling pressures being similar, decreased significantly more in non-survivors. From 24-48h, all septic animals had increases in biventricular chamber sizes. Survivors biventricular EDVs were significantly greater than baseline and in non-survivors, where biventricular EDVs were not different from baseline. Preload, afterload, or HR differences did not explain these differential serial changes in chamber size. ConclusionSystolic and diastolic cardiac dysfunction during sepsis is associated with ventricular wall edema. Rather than differences in preload, afterload, or heart rate, structural alterations to the ventricular wall best account for the volume changes associated with outcome during sepsis. In non-survivors, from 0-24h, sepsis induces a more severe diastolic dysfunction, further decreasing chamber size. The loss of left ventricular mass with wall thinning in septic survivors may, in part explain, the EDV increases from 24-48h. However, these changes continued and even accelerated into the recovery phase consistent with a reparative process rather than ongoing injury. Clinical PerspectiveO_ST_ABSWhat is new?C_ST_ABSO_LIUtilizing multimodal imaging and hemodynamics, we demonstrate the cardiac changes of sepsis have injury and reparative phases. C_LIO_LIThe injury phase (0-24h) has EDV decreases more profound in non-survivors and is associated with worse ventricular compliance, myocardial edema, and diastolic dysfunction. C_LIO_LIThe recovery phase has left ventricular mass loss with wall thinning in survivors that explains the EDV increases (24-96h). These progressed into the EF recovery phase consistent with a reparative process removing damaged tissue. C_LIO_LIThis is the first controlled CMR sepsis study supporting ventricular wall edema is a fundamental aspect of sepsis pathophysiology and dry mass loss a reparative mechanism. C_LI What are the clinical implications?O_LIDespite optimizing filling pressures, the cardiac changes in ventricular wall structure and function associated with survival and non-survival in sepsis still occurred, thereby discounting fluid resuscitation as the major factor of therapeutic importance for cardiac function and survival. C_LIO_LIThe changes reported here have potential implications for sepsis treatment especially in the field of fluid resuscitation. These findings yield new understanding into the pathophysiology of sepsis cardiac dysfunction and allow for novel phenotyping and prognosticating of the syndrome with ventricular compliance and EDVs. This also offers potentially high yielding targets for research for new therapeutic approaches for sepsis and heart failure. C_LI
Auteurs: Charles Natanson, V. J. Ford, W. N. Applefeld, J. Wang, J. Sun, S. B. Solomon, S. Sidenko, J. Feng, C. Sheffield, H. G. Klein, Z.-X. Yu, P. TORABI-PARIZI, R. L. Danner, V. Sachdev, M. A. Solomon, M. Y. Chen
Dernière mise à jour: 2024-02-08 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.05.578971
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.05.578971.full.pdf
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