Nuove scoperte sui problemi cardiaci nello shock settico
La ricerca svela le complessità della disfunzione cardiaca durante lo shock settico.
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Indice
Lo Shock settico è una condizione grave che si verifica quando un'infezione porta a una pressione sanguigna pericolosamente bassa e può causare insufficienza d'organo. Un aspetto meno noto dello shock settico è il suo effetto sul cuore. Quando questo succede, il cuore può mostrare segni di disfunzione simili a una condizione chiamata cardiomiopatia da stress, spesso scatenata da un stress estremo. Questo articolo esplora come alti livelli di alcune sostanze chiamate catecolamine, che aumentano durante la sepsi, influenzano il cuore e se queste sostanze sono la causa principale dei problemi cardiaci visti nello shock settico.
Funzione cardiaca durante la sepsi
Durante lo shock settico, il corpo rilascia elevate quantità di catecolamine, come epinefrina e norepinefrina. Queste sono sostanze naturali che aiutano a preparare il cuore e i vasi sanguigni a rispondere allo stress. Tuttavia, quando ci sono troppi di questi ormoni, possono sorgere problemi cardiaci.
Le ricerche mostrano che i pazienti che sperimentano shock settico spesso hanno una diminuzione temporanea della capacità del cuore di pompare sangue, indicata da una misura nota come frazione di eiezione ventricolare sinistra (LVEF). Questa diminuzione avviene solitamente entro un paio di giorni dall'insorgenza dell'infezione e può migliorare in circa una settimana. Mentre sappiamo che questo succede, gli scienziati stanno ancora cercando di capire esattamente come la sepsi causi questi problemi cardiaci.
Prove di problemi cardiaci legati alla sepsi
Gli studi hanno dimostrato che una percentuale significativa di pazienti con shock settico mostra caratteristiche di cardiomiopatia da stress. Infatti, molti studi hanno trovato un legame tra lo shock settico e la disfunzione cardiaca che sembra simile alla cardiomiopatia da stress. Questo solleva una domanda: i livelli elevati di catecolamine sono responsabili dei problemi cardiaci visti durante la sepsi?
Negli esperimenti con modelli animali, i ricercatori hanno confermato che la sepsi può portare ad un aumento dei livelli di catecolamine, anche senza l'aggiunta di ormoni extra. Questo suggerisce che alti livelli di catecolamine sono una risposta naturale alla sepsi, ma possono anche giocare un ruolo nella disfunzione cardiaca risultante.
In uno studio su cani con una condizione simile alla sepsi, i ricercatori hanno trovato una forte correlazione negativa tra i livelli di catecolamine e le misurazioni della funzione cardiaca subito dopo l'inizio della condizione. Questo indica che, man mano che i livelli di catecolamine aumentavano, la funzione cardiaca peggiorava.
Indagare gli effetti delle catecolamine
Per esaminare più a fondo come le catecolamine influenzano il cuore durante la sepsi, gli scienziati hanno condotto test utilizzando un modello di cane. I cani sono stati divisi in gruppi, alcuni dei quali hanno ricevuto catecolamine extra mentre altri no, simulando gli effetti dello shock settico. L'obiettivo era vedere come questi ormoni influenzano la funzione cardiaca e il flusso sanguigno al muscolo cardiaco.
Tutti i cani hanno subito una procedura medica per indurre polmonite, che avrebbe poi scatenato la sepsi. Alcuni cani hanno ricevuto un'infusione di ormoni, mentre altri hanno ricevuto una soluzione salina (acqua salata) come controllo. Durante lo studio, gli scienziati hanno misurato vari parametri, come la funzione cardiaca e il flusso sanguigno.
Osservazioni durante lo studio
I ricercatori hanno utilizzato tecniche di imaging avanzate per monitorare continuamente la funzione cardiaca e misurare i livelli di catecolamine nel sangue. Hanno scoperto che i cani con sepsi, indipendentemente dal fatto che ricevessero ormoni extra o meno, mostrano una significativa riduzione della funzione cardiaca nel tempo, come indicato dalle misurazioni della LVEF.
Interessante notare che, confrontando i due gruppi, la funzione cardiaca complessiva sembrava diminuire in modo simile sia nei cani che ricevevano catecolamine che in quelli che ricevevano soluzione salina. Questo suggerisce che alti livelli di catecolamine non peggiorano indipendentemente la funzione cardiaca durante la sepsi.
Infatti, dopo aver fermato l'infusione di ormoni, non è stata osservata alcuna deterioramento della funzione cardiaca, indicando che la prima diminuzione potrebbe essere legata alla condizione stessa piuttosto che agli ormoni aggiunti.
Il ruolo della Microcircolazione
Uno sguardo più approfondito sulla salute del cuore coinvolge l'esame dei piccoli vasi sanguigni che riforniscono il muscolo cardiaco. Questi vasi minuscoli giocano un ruolo cruciale nel fornire sangue e nutrienti al cuore. I ricercatori volevano vedere se il flusso sanguigno attraverso questi vasi fosse influenzato durante la sepsi, specialmente dopo il trattamento ormonale.
È stato scoperto che, mentre la sepsi potrebbe aumentare la capacità di funzionamento dei piccoli vasi sanguigni, somministrare alti livelli di catecolamine sembra ridurre questa capacità. Questo indica che mentre il cuore lavora di più durante la sepsi, l'introduzione di ormoni extra potrebbe interferire con la funzione dei piccoli vasi, portando a ulteriori preoccupazioni per la salute cardiaca.
Osservazioni aggiuntive in altri organi
I livelli elevati di catecolamine non solo influenzano il cuore, ma possono anche avere impatti su altri organi. Durante lo studio, i cani che hanno ricevuto catecolamine mostravano livelli elevati di sostanze indicative di stress in organi come fegato e reni. Tuttavia, dopo aver fermato l'infusione, questi aumenti tornavano a livelli normali, suggerendo che gli effetti fossero temporanei.
Riepilogo dei risultati
I risultati di questo studio suggeriscono che i problemi cardiaci osservati durante lo shock settico non sono causati solo da alti livelli di catecolamine. La diminuzione della funzione cardiaca può verificarsi anche quando i livelli ormonali sono normali o bassi.
La relazione tra sepsi e disfunzione cardiaca sembra coinvolgere più di un semplice eccesso di catecolamine. Invece, dovrebbero essere considerati anche altri meccanismi sottostanti, possibilmente legati alla risposta infiammatoria e al danno alla microcircolazione del cuore.
Conclusione
In conclusione, mentre si pensava in precedenza che alti livelli di catecolamine durante la sepsi contribuirebbero significativamente alla disfunzione cardiaca, questa ricerca indica che la relazione è più complessa. La sepsi può portare a problemi cardiaci attraverso meccanismi non legati ai livelli di catecolamina.
Comprendere questi processi è importante perché apre nuove strade per la ricerca e il trattamento. Futuri studi potrebbero concentrarsi sullo scoprire di più su come la sepsi influisce sul cuore e come trattare efficacemente coloro che vivono shock settico e i suoi effetti sulla funzione cardiaca.
Questa ricerca evidenzia la necessità di ulteriori indagini sulla risposta del cuore alla sepsi e sull'influenza delle catecolamine. Migliorando la nostra comprensione, potremmo migliorare le cure e i risultati per i pazienti che vivono questa condizione critica.
Titolo: In a Canine Model of Septic Shock, Cardiomyopathy Occurs Independent of Catecholamine Surges and Cardiac Microvascular Ischemia
Estratto: BackgroundHigh levels of catecholamines are cardiotoxic and associated with stress-induced cardiomyopathies. Septic patients are routinely exposed to endogenously released and exogenously administered catecholamines, which may alter cardiac function and perfusion causing ischemia. Early during human septic shock, left ventricular ejection fraction (LVEF) decreases but normalizes in survivors over 7-10 days. Employing a septic shock model that reproduces these human septic cardiac findings, we investigated the effects of catecholamines on microcirculatory perfusion and cardiac function. MethodsPurpose-bred beagles received intrabronchial Staphylococcus aureus (n=30) or saline (n=6) challenges and septic animals recieved either epinephrine (1mcg/kg/min, n=15) or saline (n=15) infusions from 4 to 44 hours. Serial cardiac magnetic resonance imaging (CMR), invasive hemodynamics and laboratory data including catecholamine levels and troponins were collected over 92 hours. Adenosine-stress perfusion CMR was performed on eight of the fifteen septic epinephrine, and eight of the fifteen septic saline animals. High-dose sedation was titrated for comfort and suppress endogenous catecholamine release. ResultsCatecholamine levels were largely within the normal range throughout the study in animals receiving an intrabronchial bacteria or saline challenge. However, septic versus non-septic animals developed significant worsening of LV; EF, strain, and -aortic coupling that was not explained by differences in afterload, preload, or heart rate. In septic animals that received epinephrine versus saline infusions, plasma epinephrine levels increased 800-fold, pulmonary and systemic pressures significantly increased, and cardiac edema decreased. Despite this, septic animals receiving epinephrine versus saline during and after infusions, had no significant further worsening of LV; EF, strain, or -aortic coupling. Animals receiving saline had a sepsis-induced increase in microcirculatory reserve without troponin elevations. In contrast, septic animals receiving epinephrine had blunted microcirculatory perfusion and elevated troponin levels that persisted for hours after the infusion stopped. During infusion, septic animals that received epinephrine versus saline had significantly greater lactate, creatinine, and alanine aminotransferase levels. ConclusionsCardiac dysfunction during sepsis is not primarily due to elevated endogenous or exogenous catecholamines nor is it principally due to decreased microvascular perfusion-induced ischemia. However, epinephrine itself has potentially harmful long lasting ischemic effects during sepsis including impaired microvascular perfusion that persists after stopping the infusion. Clinical PerspectiveO_ST_ABSWhat is new?C_ST_ABSO_LIMyocardial depression of sepsis occurs without high levels of circulating catecholamines. C_LIO_LIWhereas large vessel coronary perfusion is known to be well maintained during sepsis, we show that during the myocardial depression of sepsis, in a model without exogenous catecholamine infusion, no perfusion abnormalities in the coronary microcirculation nor troponin elevations develop, indicating that the cardiac dysfunction of sepsis is not an ischemic injury. C_LIO_LIEpinephrine use during sepsis produces a form of injury tangential to the myocardial depression of sepsis. C_LIO_LIEpinephrine infusions depressed microcirculatory perfusion reserve and increased troponin I levels indicating a secondary prolonged mild ischemic effect on the myocardium. C_LI What are the clinical implications?O_LIProlonged high doses of epinephrine can secondarily contribute to perfusion abnormalities. C_LIO_LIDecoupling the septic heart from microvascular perfusion abnormalities and ischemia may lead to better strategies for managing shock associated with severe infections. In clinical practice in septic patients particularly potentially with coronary artery disease, commonly used vasopressors that are less associated with increased lactate production than epinephrine, alongside adjunct cardiac microcirculatory vasodilators, could help better maintain or improve cardiac performance during septic shock. C_LI
Autori: Charles Natanson, V. J. Ford, W. N. Applefeld, J. Wang, J. Sun, S. B. Solomon, H. G. Klein, J. Feng, J. Lertora, P. TORABI-PARIZI, R. L. Danner, M. A. Solomon, M. Y. Chen
Ultimo aggiornamento: 2024-02-08 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.05.578927
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.05.578927.full.pdf
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