Myokardrelaksasjon og venstre ventrikkels diastoliske funksjon
Den diastoliske funksjonen er en kompleks prosess som bestemmes av samspillet mellom aktiv myokardrelaksasjon og passiv ventrikulær stivhet. Graden og hastigheten på relaksasjonen er nøkkelparametrene i den tidlige fasen av diastolen. Ideelt sett bør relaksasjonen skje raskt for å tillate hurtig trykkfall i ventrikkelen før mitralklaffen åpnes (isovolumetrisk relaksasjonstid, IVRT), og ventrikkelen bør deretter kunne ekspandere betydelig uten nevneverdig trykkøkning. Dette krever at myokardiet har høy compliance (ettergivelighet), et begrep som beskriver forholdet mellom volumendring og trykkendring ($\Delta V / \Delta P$).
Myokardrelaksasjon er en energikrevende prosess som involverer aktiv transport av kalsium tilbake til sarkoplasmatisk retikulum via SERCA2a-pumpen. Ved iskemi eller energimangel vil denne prosessen bremses. Jo større compliance, desto raskere og mer uttalt blir relaksasjonen og fyllingen av ventrikkelen. Det motsatte gjelder også; jo stivere myokard (f.eks. ved fibrose eller hypertrofi), desto langsommere og mindre uttalt blir relaksasjonen, noe som krever høyere fyllingstrykk for å opprettholde slagvolumet.
Venstre ventrikkels ettergivelighet
Flere faktorer påvirker ventrikkelens ettergivelighet og diastoliske egenskaper. Disse faktorene omfatter alder (naturlig reduksjon i elastisitet), etterbelastning, myokardsynkronisering og komplekse intracellulære prosesser (f.eks. effektiviteten av intracellulær kalsiumsignalering, natrium-kaliumpumpens aktivitet, mitokondriell funksjon og ATP-produksjon, samt løsrivelsen i aktin-myosin-interaksjoner osv.). I tillegg spiller det strukturelle proteinet titin en sentral rolle for myocyttenes passive stivhet.
Etterbelastning (Afterload)
Afterload er den motstanden som venstre ventrikkel må overvinne for å ejisere blod ut i aorta. Selv om afterload primært assosieres med systolen, påvirker det også myokardmuskelfibrene betydelig under diastolen gjennom forsinket relaksasjon. Afterload kan beskrives ved hjelp av Laplace’ lov og er en funksjon av følgende tre variabler:
- Aortaresistens (systemisk vaskulær motstand og aortatrykk).
- Venstre ventrikkels indre radius eller volum.
- Ventrikkelveggens tykkelse (myokardtykkelse).
Venstre ventrikkel må generere tilstrekkelig kontraktil kraft til å overvinne trykket i aorta. Jo større trykket i aorta er, desto større blir veggspenningen (wall stress) og belastningen på de enkelte muskelfibrene. Belastningen på de enkelte fibrene er også positivt korrelert med venstre ventrikkels volum, noe som betyr at belastningen på muskelfibrene øker når ventrikkelvolumet øker (dilatasjon). Det er imidlertid et omvendt forhold mellom veggtykkelse og belastning; konsentrisk hypertrofi er en kompensatorisk mekanisme for å normalisere veggspenningen ved høyt trykk.
Det nøyaktige matematiske forholdet mellom aortatrykk, ventrikkelvolum og veggtykkelse er komplekst, men hovedpoenget er av direkte klinisk relevans: Akutt eller kronisk økt etterbelastning fører til en forlengelse av sammentrekningen og dermed en langsommere relaksasjon (økt tau). Enhver tilstand som fører til økt etterbelastning, som hypertensjon eller aortastenose, vil derfor disponere for nedsatt diastolisk funksjon.
Økt etterbelastning fører til nedsatt diastolisk funksjon gjennom forsinket inaktivering av krysbroer mellom aktin og myosin.
Myokardial synkronisering
Myokardsynkronisering refererer til den tidsmessige sekvensen for aktivering av ventrikkelmyokardiet. Ventriklene skal depolariseres (aktiveres) nesten simultant ved at impulser sprer seg gjennom venstre og høyre grenbunt, som forgrener seg ut i Purkinje-nettverket (se Hjertets elektrofysiologi: Aksjonspotensialet). Impulsledningen gjennom Purkinje-nettverket sikrer rask og koordinert kontraksjon.
Ved ledningsforstyrrelser, som venstre grenblokk (LBBB), oppstår en betydelig forsinkelse i aktiveringen av venstre ventrikkels lateralvegg i forhold til septum. Dette resulterer i dyssynkroni ikke bare i systolen, men også i diastolen. Når deler av ventrikkelen fortsatt kontraherer mens andre deler har begynt å relaksere, blir den globale trykkfallshastigheten i ventrikkelen redusert, og fyllingen blir ineffektiv. Desynkroniseringen av myokardaktiveringen resulterer dermed i forstyrret ventrikkelrelaksasjon og redusert fyllingstid.
Desynkronisering av myokardaktivering (f.eks. LBBB) fører til nedsatt ventrikulær relaksasjon og hemodynamisk ineffektivitet.
Nedsatt relaksasjon fører til økt diastolisk trykk i venstre ventrikkel
Forstyrrelser i ventrikkelrelaksasjonen fører til endrede trykk-volum-forhold i venstre ventrikkel. Ventrikkeltrykket skal normalt falle raskt og betydelig under den isovolumetriske relaksasjonsfasen for å skape en sugeeffekt (suction) som trekker blod fra venstre atrium. Hvis relaksasjonen er nedsatt (langsommere trykkfall), må venstre atrium generere et høyere trykk for å fylle ventrikkelen. Dette fører til slutt til økt diastolisk trykk i venstre ventrikkel (LVEDP) og en retrograd trykkstigning i venstre atrium og lungevener.
Klinisk manifesterer dette seg ofte som dyspné ved anstrengelse, da det økte fyllingstrykket forplanter seg til lungekapillærene og gir lungestuvning.
Nedsatt avspenning resulterer i økt ventrikulært diastolisk trykk, som er den hemodynamiske årsaken til symptomer ved diastolisk dysfunksjon.
Myokardets stivhet og strukturelle endringer
Myokardstivhet er omvendt relatert til compliance; jo stivere myokard, desto lavere compliance. Mens relaksasjon er en aktiv prosess tidlig i diastolen, domineres den sene diastolen av ventrikkelens passive stivhet. Stivheten bestemmes av flere faktorer, f.eks. ventrikkelgeometri (en stor ventrikkel gir større etterbelastning), sarkomerstruktur (spesielt isoformene av proteinet titin), og sammensetningen av ekstracellulær matriks. Økt avleiring av kollagen (ekstracellulær fibrose) er en hovedårsak til økt stivhet ved hypertensiv hjertesykdom og diabetes. Også perikardial status (f.eks. konstriktiv perikarditt) påvirker fyllingen ved å begrense ventrikkelens ekspansjon osv.
Diastolisk dysfunksjon og diastolisk hjertesvikt
Hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFpEF)
Diastolisk hjertesvikt, nå faglig benevnt som hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (Heart Failure with preserved Ejection Fraction, HFpEF), utgjør omtrent halvparten av alle tilfeller av hjertesvikt. Tilstanden kjennetegnes av symptomer og tegn på hjertesvikt, tilstedeværelse av diastolisk dysfunksjon, og en normal eller nesten normal systolisk pumpefunksjon. Ejeksjonsfraksjonen– somer et mål på systolisk funksjon – børvære 50 % eller høyere for å oppfylle kriteriene for HFpEF (mellom 41-49 % klassifiseres som HFmrEF).
Ekkokardiografi er den foretrukne metoden for diagnostisering og gradering av diastolisk dysfunksjon. Sentrale parametere inkluderer måling av blodstrømshastigheter over mitralklaffen (E-bølge og A-bølge), vevsdoppler av mitralringen (e’-bølge), samt størrelsen på venstre atrium (LAVI) og beregnet lungetrykk (TR-hastighet).
Ekkokardiografiske kjennetegn ved diastolisk dysfunksjon
For å stille diagnosen diastolisk dysfunksjon ved bevart EF, ser man ofte etter en kombinasjon av følgende funn i henhold til gjeldende retningslinjer:
- Redusert vevsdoppler-hastighet (e’) i mitralringen (tegn på nedsatt myokardrelaksasjon).
- Økt fyllingstrykk estimert ved ratioen E/e’ (forholdet mellom tidlig mitralklaffstrøm og vevsbevegelse).
- Forstørret venstre atrium (LAVI > 34 ml/m²), som reflekterer kronisk forhøyet fyllingstrykk.
- Forhøyet estimert systolisk lungearterietrykk (TR-hastighet > 2.8 m/s).