Endothelfunktion bei mechanischer Kreislaufunterstützung

Die Fortschritte in der LVAD-Technik und -Konstruktion, die auf definierte physiologische Ziele zugeschnitten sind, haben zur Entwicklung viel kleinerer CF-Pumpen geführt, die im Vergleich zu älteren und größeren PF-Pumpen technisch überlegen sind, eine lange Lebensdauer der Pumpe aufweisen und einfach zu implantieren sind. Das Hinzufügen künstlicher Pulsatilität zu den zentrifugalen CF-LVADs der nächsten Generation hat die Häufigkeit von gerätebedingten unerwünschten Ereignissen verringert. Angesichts der jüngsten Art dieser Fortschritte müssen die physiologischen Auswirkungen jedoch noch vollständig aufgeklärt werden. LVADs haben im Allgemeinen gute Ergebnisse gezeigt und gewinnen schnell an Zugkraft, um eine Standardtherapie für refraktäre Herzinsuffizienz im Endstadium zu werden. Die Forscher sind in der Lage, diese neue Technologie und die Auswirkungen des daraus resultierenden veränderten physiologischen Zustands zu untersuchen.

Unser Interesse gilt dem Einfluss der kontinuierlichen Hämodynamik auf die Endothelfunktion und die Reaktion des Herzens und der Endorgane auf diese neuartige Therapie. Die basalen homöostatischen Eigenschaften von gesundem Endothel beruhen teilweise auf den Wirkungen hämodynamischer Kräfte wie hydrostatischem Druck, zyklischer Dehnung und Flüssigkeitsscherspannung, die als Folge von Blutdruck und pulsierendem Blutfluss im Gefäßsystem auftreten. Unter Umgebungsbedingungen sind diese Kräfte im Allgemeinen atheroprotektiv und erhöhen die Expression von Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS), um Stickstoffmonoxid (NO) zu erzeugen, reduzieren reaktive oxidative Spezies (ROS) und oxidativen Stress, verringern die Expression von proinflammatorischen Adhäsionsmolekülen und erhalten ein Antithrombotikum aufrecht Oberfläche. Erhöhungen der Scherspannung stimulieren die kompensatorische Ausdehnung der Gefäße und führen dadurch die Scherkräfte auf das Grundniveau zurück. Ebenso kann eine Abnahme der Scherspannung das Gefäßlumen endothelabhängig verengen. Im Wesentlichen formt sich das Gefäß als Reaktion auf langfristige Änderungen des Flusses selbst um, so dass der Lumendurchmesser umgeformt wird, um ein konstantes vorbestimmtes Maß an Scherspannung aufrechtzuerhalten. Die Fähigkeit des Endothels, Scherspannungen wahrzunehmen, ist daher eine wichtige Determinante des Lumendurchmessers und der gesamten Gefäßstruktur. Eine mangelnde Anpassung an pathophysiologische Stimuli kann zu maladaptiven Reaktionen führen, die zu scheinbar dauerhaften Veränderungen des endothelialen Phänotyps führen und eine endotheliale Dysfunktion fördern. Dieses Phänomen spielt eine integrale Rolle bei mehreren kardiovaskulären Krankheitsprozessen. Eine endotheliale Dysfunktion (sowohl der mikrovaskulären Arterien als auch der Leitungsarterien) ist eine Komponente der chronischen Herzinsuffizienz und korreliert mit der Schwere der Erkrankung. Eine Verbesserung der Herzfunktion, sei es durch medizinische Therapie oder Erhöhung des Herzzeitvolumens, kann die Endothelfunktion verbessern und den Patienten durch eine bessere periphere Gefäßreaktivität zugute kommen. Es wird jedoch angenommen, dass ein Großteil der Verbesserung der Endothelfunktion mit der pulsierenden laminaren Strömung zusammenhängt, die in den meisten Gefäßbetten auftritt. Mit der zunehmenden Verwendung von CF-Pumpen wurde deutlich, dass die fehlende Pulsatilität das Endothel durch eine Verringerung der Scherspannung an der Gefäßwand beeinträchtigt; Reduzierung der zyklischen Dehnung, die die Proliferation von Gefäßzellen beeinflusst; Unterbrechen der Endothel-abhängigen Vasodilatation; Aktivierung des extrinsischen Thrombosewegs; und Erhöhung der Gefäßentzündung. Die Wiedereinführung der Pulsatilität durch Steuerungsstrategien zur Flussmodulation könnte dazu beitragen, diese gerätespezifischen Probleme zu mildern und die Wiederherstellung des Endothels zu fördern. Unser Wissen über die Auswirkungen dieser spezifischen Fortschritte in der LVAD-Therapie ist jedoch durch die relative Jugend des Fachgebiets begrenzt. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es daher, menschliche LVAD-Patienten zu untersuchen, um den Einfluss künstlicher Pulsatilität in der CF-Physiologie auf die mikrovaskuläre und endotheliale Funktion und ihre Assoziation mit der kardialen und peripheren Organfunktion zu bestimmen.