Patogeneza zawału serca – mechanizmy powstawania i rozwoju choroby

Patogeneza zawału mięśnia sercowego, znanego również jako zawał serca, to złożony proces prowadzący do nieodwracalnego uszkodzenia tkanki sercowej. Zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw tego schorzenia jest kluczowe dla właściwego leczenia i zapobiegania powikłaniom¹.

Podstawowy mechanizm patogenetyczny

Zawał mięśnia sercowego powstaje w wyniku zmniejszenia lub całkowitego zaprzestania przepływu krwi do określonej części mięśnia sercowego. Najczęstszą przyczyną tego stanu jest choroba wieńcowa, będąca główną przyczyną zgonów w wielu krajach rozwiniętych¹. W większości przypadków zawał jest wynikiem ostrego zamknięcia jednej lub kilku dużych tętnic wieńcowych na okres dłuższy niż 20-40 minut¹.

Proces rozwoju miażdżycy i jej rola

Miażdżyca stanowi podstawowy proces chorobowy odpowiedzialny za większość przypadków zawału serca. Proces ten charakteryzuje się stopniowym gromadzeniem cholesterolu i tkanki włóknistej w blaszkach umieszczonych w ścianie tętnic wieńcowych, co może trwać przez dziesięciolecia³. Blaszki miażdżycowe często są obecne przez lata, zanim doprowadzą do wystąpienia objawów klinicznych³.

Choroba wieńcowa powstaje, gdy część gładkiej, elastycznej wyściółki wewnątrz tętnicy wieńcowej rozwija miażdżycę. W wyniku tego procesu wyściółka tętnicy staje się stwardniała, sztywna i gromadzi złogi wapnia, tłuszczów lipidowych oraz nieprawidłowych komórek zapalnych, tworząc blaszkę⁴.

Mechanizm pęknięcia blaszki i powstawania skrzepu

Kluczowym momentem w patogenezie zawału jest pęknięcie blaszki miażdżycowej. Gdy blaszka pęknie, może to spowodować powstanie skrzepu krwi w sercu. Skrzep może zablokować tętnice, powodując zawał serca⁵. Pęknięcie blaszki miażdżycowej inicjuje odpowiedź zapalną monocytów i makrofagów, prowadząc do tworzenia skrzepu i agregacji płytek krwi⁶.

Proces ten zmniejsza dostarczanie tlenu przez tętnicę wieńcową, skutkując nieodpowiednim natlenowaniem mięśnia sercowego. Następująca po tym niemożność wytwarzania ATP w mitochondriach uruchamia kaskadę niedokrwienną, ostatecznie prowadząc do apoptozy (śmierci komórki) śródbłonka lub zawału mięśnia sercowego⁶.

Zmiany na poziomie komórkowym i tkankowym

Gdy dochodzi do zamknięcia tętnicy wieńcowej, mięsień sercowy zostaje pozbawiony tlenu. Przedłużony niedobór tlenu w mięśniu sercowym może prowadzić do śmierci i martwicy komórek mięśnia sercowego¹. Zamknięcie prowadzi do niedoboru tlenu w mięśniu sercowym, co skutkuje uszkodzeniem błony komórkowej i rozluźnieniem miofibryli¹.

Martwica rozprzestrzenia się od podsercowia do nadosierdziowej części mięśnia. W zależności od obszaru objętego zawałem, funkcja serca zostaje upośledzona. Z powodu znikomej zdolności regeneracyjnej mięśnia sercowego, obszar zawału goi się przez tworzenie blizny, a często serce ulega przebudowie charakteryzującej się poszerzeniem, segmentowym przerostem pozostałej żywotnej tkanki i dysfunkcją serca⁷.

Czynniki wpływające na zasięg uszkodzenia

Ilość tkanki, która ulega zawałowi, zależy od kilku czynników. Najważniejsze z nich to masa mięśnia sercowego perfundowanego przez zamkniętą tętnicę, wielkość i czas trwania upośledzonego przepływu krwi wieńcowej, zapotrzebowanie na tlen dotkniętego regionu, odpowiedność naczyń obocznych dostarczających krew z sąsiednich niezamkniętych tętnic wieńcowych oraz stopień odpowiedzi tkanki na proces niedokrwienny⁸.

Spektrum uszkodzenia mięśnia sercowego zależy nie tylko od intensywności upośledzonej perfuzji mięśnia sercowego, ale także od czasu trwania i poziomu zapotrzebowania metabolicznego w momencie zdarzenia⁹.

Fazy czasowe i mechanizmy molekularne

W pierwszych godzinach po rozpoczęciu niedokrwienia (do 6 godzin) większość komórek mięśnia sercowego ginie poprzez apoptozę. Po tym czasie dominuje martwica. Niedokrwienne komórki śródbłonka wyrażają cząsteczki adhezyjne, które przyciągają neutrofile, które następnie migrują do uszkodzonego mięśnia sercowego¹⁰.

Typowy zawał początkowo manifestuje się jako martwica koagulacyjna, po której następuje proces gojenia charakteryzujący się tworzeniem blizny mięśnia sercowego, znanej jako włóknienie mięśnia sercowego. W niektórych przypadkach przywrócenie przepływu krwi do uszkodzonego mięśnia sercowego wywołuje dalsze niedokrwienne uszkodzenie komórkowe – ten paradoksalny efekt jest znany jako uszkodzenie reperfuzyjne¹¹ Zobacz więcej: Zmiany komórkowe i molekularne w zawale serca - kaskada niedokrwienna.

Alternatywne mechanizmy patogenetyczne

Chociaż pęknięcie blaszki z następowym powstaniem skrzepu stanowi najczęstszy mechanizm zawału, istnieją również inne przyczyny. Zawały serca są możliwe bez pękniętej blaszki, ale jest to rzadkie i stanowi tylko około 5% wszystkich zawałów serca¹².

Mniej częstą przyczyną zawału serca jest ciężki skurcz (zwężenie) tętnicy wieńcowej. Skurcz odcina przepływ krwi przez tętnicę. Czasami tętnica wieńcowa tymczasowo kurczy się lub ma skurcz. Kiedy to się dzieje, tętnica zwęża się, a przepływ krwi do części mięśnia sercowego zmniejsza się lub zatrzymuje¹³ Zobacz więcej: Alternatywne mechanizmy zawału - skurcz tętnic i inne przyczyny.

Konsekwencje hemodynamiczne i elektryczne

Wczesne zmiany w zawale obejmują spadek poziomu tlenu w tkankach, szybkie przejście z metabolizmu tlenowego na beztlenowy, upośledzoną glikolizę i produkcję ATP, upośledzoną funkcję białek kurczliwych, dysfunkcję skurczową z utratą synchronicznej kontrakcji miocytów oraz upośledzoną wydajność serca. Dodatkowo występuje dysfunkcja rozkurczowa ze zmniejszoną podatliwością komory (upośledzone rozluźnienie) i podwyższeniem ciśnień wypełniania komory⁸.

Arytmie mogą być również spowodowane przerwaniem perfuzji do struktur układu przewodzącego (węzeł zatokowy, węzeł przedsionkowo-komorowy, odnogi pęczka). Poważnie zmniejszona wydajność serca i niedociśnienie z nieodpowiednią perfuzją tkanek obwodowych rozwija się, gdy więcej niż 40% masy lewej komory ulega zawałowi¹⁴.