MORTALITA 8,1 6,2 19,3 4,1 7,9 30,6 23,8 respirační onemocnění úrazy, otravy nádory zažívací onemocnění 8,1 6,2 19,3 4,1 7,9 jiné 30,6 23,8 jiné choroby srdce a cév ischemická choroba srdeční CHOROBY SRDCE A CÉV 54,4

CELKOVÁ A KARDIOVASKULÁRNÍ MORTALITA Země Celková Země Kardiovaskulární 1. Rusko 2300 2. Lotyšsko 2041 3. Bělorusko 1748 4. Ukrajina 1720 5. Maďarsko 1671 6. Litva 1640 7. Rumunsko 1602 8. Bulharsko 1453 9. Polsko 1422 10. Slovensko 1407 1. Rusko 1065 2. Lotyšsko 1040 3. Rumunsko 928 4. Bulharsko 846 5. Bělorusko 811 6. Ukrajina 805 7. Maďarsko 768 8. Litva 746 9. Polsko 687 10. Česká republika 666 ALE: Švédsko 826 ALE: Španělsko Francie 308 240

CELKOVÁ A KARDIOVASKULÁRNÍ MORTALITA Česká republika 1984 – 1997 Muži, 25 – 64 let, na 100 000 obyvatel 1984 1993 změna význ. 907,1 704,8 -13,5% p < 0,001 CELKOVÁ MORTALITA KARDIOVASKULÁRNÍ CEREBROVASKULÁRNÍ KORONÁRNÍ 383,5 308,4 -19,6% p < 0,001 76,5 55,3 -27,7% p < 0,001 237,9 194,7 -18,2% p < 0,001 Škodová a spol., 1997

INFARKT MYOKARDU historie „ Celkem jsme v uplynulém desetiletí vyšetřili 95 případů infarktu myokardu. ……Do měsíce po vzniku infarktu zemřelo celkem 40% a do roka 60%“ Herles, ČLČ 1938

INFARKT MYOKARDU hospitalizační mortalita lůžko Staněk, 2003

DESET NEJVĚTŠÍCH OBJEVŮ KARDIOLOGIE 20. STOLETÍ EKG Framinghamská studie – hlavní rizikové faktory Lipidová hypotéza aterosklerózy Koronární jednotky Echokardiografie Trombolytická léčba Srdeční katetrizace Operace na otevřeném srdci Automatické implantabilní defibrilátory Koronární angioplastika Mehta a Khan, Texas Heart Institute J., 2002

KARDIOVASKULÁRNÍ ONEMOCNĚNÍ Ontogenetický vývoj rizikových faktorů (Fejfar 1975) dna diabetes hypertenze ” fyzická aktivita kouření stres “ cholesterol přejídání genetické faktory

EPIDEMIOLOGY OF CVD trends in children (USA) cigarette smoking (36 %) physical activity calorie consumption (28 %) diabetes type II Pearson, 2000

ISCHEMIE MYOKARDU cévní resistence frekvence koronární průtok DODÁVKA O2 SPOTŘEBA O2 kontraktilita transportní kapacita krve pro O2 napětí ve stěně komory

DEVELOPMENT OF ISCHEMIC INJURY ONSET OF SEVERE HYPOXIA Reduced oxygen availability Acute contractile failure Reduction of mitochondrial oxidative metabolism Disturbances of transmembrane ionic balance Reduced ATP production Reduction of creatine phosphate stores Reduction of amplitude and duration of action potential Leakage of potassium ST-segment changes Accumulation of sodium and chloride ions Catecholamine release Stimulation of glycogenolysis Increase in glycolytic flux Development of intracellular acidosis Inhibition of fatty acid oxidation Utilization of glycogen Slowing of glycolytic flux Increasing depletion of energy stores Cell swelling Increase in cytosolic calcium ions Possible exhaustion of glycogen reserves Inhibition of glycolysis Severe depletion of ATP and creatine phosphate Ultrastructural changes, eg. mitochondrial swelling Possible onset of contracture SECONDS MINUTES ONSET OF IRREVERSIBLE DAMAGE? Lysosomal changes and activation of hydrolases Increasing cellular edema Loss of mitochondrial respiratory control Nonspecific electrocardiographic changes Major ultrastructural changes Complete depletion of energy reserves Loss of mitochondrial components Membrane injury and cellular disruption Cellular autolysis HOURS CELL DEATH AND TISSUE NECROSIS Hearse, 1979

INFARKT MYOKARDU Perfundovaná tkáň Infarkt Přežívající tkáň (tetrazolium-negativní) Přežívající tkáň (tetrazolium-positivní) „Area at risk“ (AR) = Infarkt + Přežívající

ISCHEMIE MYOKARDU OVLIVNĚNÍ KONTRAKCE centrální ischemická zona přilehlá oblast nepoškozený myokard paradoxní pohyb dyskinesa) snížená kontrakce (akinesa či hypokinesa) kompensační hyperfunkce

PŘÍČINY SNÍŽENÉ KONTRAKTILITY PŘI AKUTNÍ ISCHEMII - HYPOTÉZY akumulace metabolitů změny makroergních fosfátů mechanický vliv sníženého kor. průtoku acidosa anorg. fosfát laktát ATP fosfokreatin Opie, 1998

ISCHEMICKÁ KONTRAKTILNÍ DYSFUNKCE Příčinný vztah mezi kontraktilní dysfunkcí a regionální ztrátou ATP nebyl nikdy experimentálně prokázán kontraktilní dysfunkce se objeví před změnami koncentrace ATP v myokardu

NOVÉ ISCHEMICKÉ SYNDROMY tichá ischemie stunning hibernace

? TICHÁ ISCHEMIE (Stern and Tzivoni, 1978) EKG and funkční ischemické změny nejsou vždy doprovázeny bolestmi na hrudi ? zvýšený práh bolesti mírnější typ ischemie uvolnění modulátorů bolesti (např. ß endorfinů)

STUNNING (Heyndrickx et al., 1975 Braunwald a Kloner, 1982) „Mechanická dysfunkce, která přetrvává po reperfusi, přesto, že nedošlo k ireversibilnímu poškození došlo k obnovení koronárního průtoku Bolli, 1990

MOŽNÉ MECHANISMY VZNIKU STUNNINGU oxyradikálová hypotéza tvorba kyslíkových radikálů vápníková hypotéza přetížení buňky vápníkem snížená odpověď myofilament na vápník

STUNNING – DIAGNOSA U PACIENTŮ Diagnosa vyžaduje průkaz, že je porucha kontraktility reversibilní koronární průtok je normální

KLINICKÝ VÝZNAM STUNNINGU nestabilní angina akutní infarkt s časnou reperfusí operace na otevřeném srdci transplantace srdce

HIBERNACE (Rahimtoola,1985) „Adaptivní odpověď srdce na nízký koronární průtok, která snižuje spotřebu kyslíku, takže snížená dodávka kyslíku je tolerována po delší dobu aniž dojde k buněčné smrti.“

HIBERNACE „…přetrvávající kontraktilní dysfunkce, vyvolaná sníženým koronárním průtokem při zachované viabilitě srdečních buněk.“ Bolli, 1992 PO OBNOVENÍ KORONÁRNÍHO PRŮTOKU SE KONTRAKCE VRACÍ K NORMĚ

BUNĚČNÉ MECHANISMY HIBERNACE ztráta myofilament  snížení kontraktilní kapacity myocytů rozvoj fibrosy

+ + + + HIBERNACE vs. STUNNING N HIBERNACE STUNNING kontraktilní dysfunkce + + + + reversibilita průtok N

INFARKT MYOKARDU Perfundovaná tkáň Infarktová zona (IA) (tetrazolium-negativní) Přežívající tkáň (tetrazolium-positivní) ohrožená oblast (AR) = Infarkt + Přežívající

ZÁNIK SRDEČNÍ BUŇKY nekróza apoptóza

SMRT SRDEČNÍ BUŇKY NEKRÓZA PROGRAMOVANÁ APOPTÓZA AUTOFAGIE

AUTOFAGIE V SRDEČNÍM SVALU v ischemickém myokardu dochází homeostatickým mechanizmem k potlačení apoptózy a ke stimulaci autofagie kardioprotektivní efekt Yan et al., 2005

AUTOFAGIE V SRDEČNÍM SVALU stárnutí hypertrofie kardiomyopatie regrese hypertrofie chronická ischemie srdeční selhání Goswami a Das, 2006

NEKRÓZA energeticky nezávislý proces poškození více buněčných organel edém buňky aktivace lysozomálních enzymů autolytický rozklad buňky zánětlivá reakce

APOPTÓZA 1972 - „opadávání podzimního listí“ programovaná buněčná smrt organizovaná (altruistická) smrt

APOPTÓZA svraštění buňky kondensace jádra přestavba bílkovin cytoskeletu rozpad do membránou obalených fragmentů (apoptotická tělíska)

APOPTÓZA na rozdíl od nekrózy: vyžaduje energii (ATP) vyžaduje nové bílkoviny (proteázy) nedochází k aktivaci lysozomálních enzymů nedochází k autolytickému rozpadu nedochází k zánětlivé reakci

Faktory, které vyvolávají, provádějí nebo potlačují apoptózu 2 1 (b) (c) (a) 3 (d) (a.t.) (f) 4 (e) (a.t.) (a) Zdravá a živá buňka rostoucí na podložce v tkáňové kultuře (b) Buňka, která se uvolnila od růstové podložky v počátečním stádiu apoptózy (c) Buňka v probíhající apoptóze se silně koncentrovaným chromatinem (d) Buňka v další fázi apoptózy s jádrem rozpadajícím se do několika fragmentů (e) Buňka v pokročilém stádiu apoptózy, tvořící „blebs“ a rozpadající se do apoptických tělísek (a.t.) (f) Makrofág fagocytující apoptická tělíska

APOPTÓZA průkaz fragmenty DNA na elektroforegramu cytochemický průkaz fragmentované DNA (TUNEL) detekce caspáz změny ve složení lipidů plasmatické membrány

APOPTÓZA a lidská onemocnění „Málo“ apoptózy „Příliš“ apoptózy vývojové vady autoimunní onemocnění virová onemocnění nádory restenóza aterosklerotické pláty ischemické a reperfusní poškození srdeční selhání

APOPTÓZA a ischemická choroba srdeční 1 - 97% ? častější na okraji ložiska rozvoj po okluzi apoptózy 4,5 hod. nekrózy 24 hod.

APOPTÓZA terapeutické ovlivnění zásahem do mechanismů, brzdících rozvoj apoptózy oxidativní stres intracelulární Ca++ inhibice caspáz - farmaky - ischemickým preconditioningem ovlivnění exprese cytokinů, integrinových molekul

REPERFUSNÍ POŠKOZENÍ „…metabolické, funkční a strukturální důsledky obnovy koronárního průtoku… …kterým je možno zabránit modifikací podmínek reperfuse.“ Rosenkranz and Buckberg, 1983

ISCHEMICKO / REPERFUSNÍ POŠKOZENÍ předpokladem vývoje reperfusního poškození je předcházející ischemické poškození stupeň reperfusního poškození positivně koreluje s trváním ischemie

REPERFUSE Terapie - časná koronární reperfuse je jedinou možností jak omezit rozsah ischemického poškození Experiment - reperfuse není jen prospěšná - může přispět k dalšímu poškození srdeční tkáně

REPERFUSNÍ POŠKOZENÍ Experiment - krátký časový úsek (minuty, hodiny) Klinika - dlouhodobá perspektiva (měsíce, roky)

PRECONDITIONING A POSTCONDITIONING KONTROLY PRECONDITIONING POSTCONDITIONING 30 20 * * N/AR % 10 K POST PRE Zhao a spol., 2003

POSTCONDITIONING ovlivnění časné reperfuze tvorba kyslíkových radikálů vzestup osmotického gradientu → otok buňky aktivace Na/H výměníku přetížení buňky vápníkem → kontraktura zánětlivá odpověď otevření mitochondriálních pórů

MITOCHONDRIÁLNÍ (MPT) PÓR V SRDEČNÍM SVALU důsledky otevření: kolaps membránového potenciálu pokles oxidativního metabolismu ↑ oxidační stres bobtnání mitochondrií redukce krist, poškození zevní membrány odstranění poškozených mitochondrií

PREVENTION OF REPERFUSION INJURY Results of experimental studies suggest that it is possible to reduce myocardial necrosis by treatment applied at the time of reperfusion Clinical studies ?

„NO – REFLOW“ FENOMÉN Neschopnost reperfuse ischemické oblasti díky: - intravaskularním problémům (otok endothelu) - změně ve složení krve - vasokonstrikci - kapilární oklusi (destičky/neutrofily) JASNÝ CÍL KLINICKÉ INTERVENCE

EXPERIMENTÁLNÍ VÝZKUM CHOROB SRDCE A CÉV genová terapie náhrada postiženého genu normální sekvencí problémy: přežívání imunologie

VASKULÁRNÍ GENOVÁ TERAPIE žádná z dosavadních studií (70 studií/rok, NIH) neukázala pozitivní efekt požadavek: jedna dávka musí mít dlouhodobý efekt perspektiva: za 5 let? Martin, Berlín 2002

KMENOVÉ BUŇKY V KARDIOLOGI 2001 – první experimentální studie (Orlic a spol.) 2002 – první klinická studie (Strauer a spol.) 2004 – první randomizovaná klinická studie (Wollert a spol.)

KMENOVÉ BUŇKY LIDSKÉ EMBRYONÁLNÍ KMENOVÉ BUŇKY spontánně bije 8 – 10% buněk SVALOVÉ MYOBLASTY - zůstávají myoblasty nevyvíjejí se „gap junctions“ BUŇKY KOSTNÍ DŘENĚ - odběr z kultivace 24 hod APLIKACE: - intramyokardiálně - balónkem Berlín 2002

KMENOVÉ BUŇKY V KARDIOLOGI „V dospělém myokardu jsou multipotentní kmenové buňky schopné regenerovat myocyty a koronární cévy.“ Anversa a spol., 2005