Issues of Concern
Anatomie
De kransslagaders ontspringen uit de sinussen van Valsalva, net voorbij de oorsprong van de aortawortel. De rechter kransslagader (RCA), die ontspringt uit de voorste sinus aortae, voorziet de rechterboezem, de rechterhartkamer, de sinoatriale knoop, de atrioventriculaire knoop (AV-knoop) en bepaalde delen van de linkerhartkamer van bloed. De linker kransslagader (LCA) ontspringt uit de linker aorta posterior en splitst zich snel in de linker circumflex slagader (LCX) en de linker anterior descending slagader (LAD), die de linker boezem en de linker hartkamer van bloed voorzien. Er is een aanzienlijke overlapping in deze bloedtoevoer als gevolg van het bestaan van collaterale vaten en afwijkende anatomie, maar deze bijzonderheden vallen buiten het bestek van deze bespreking.
De kransslagaders kunnen grofweg worden ingedeeld in epicardiale vaten en intramusculaire vaten. De eerste zijn groter en oppervlakkiger, en zij dienen als geleiders voor de bloedstroom. De laatste zijn kleiner en lopen binnen het myocard; hun verschillende vertakkingen en arteriolen bieden een hogere weerstand, maar een fijnere controle van de bloedstroom.
In de meeste weefsels bereikt de bloedstroom een piek tijdens de ventriculaire systole als gevolg van de verhoogde druk in de aorta en de distale vertakkingen daarvan. De bloedstroom door de kransslagaders is echter schijnbaar paradoxaal en piekt tijdens de ventriculaire diastole. Dit ongebruikelijke patroon is het gevolg van externe compressie van de coronaire vaten door myocardweefsel tijdens de systole. De grootste compressiekracht wordt gevoeld door de vaten in de endocardiale laag, terwijl de vaten van het epicard weinig kracht ondervinden. Deze compressie kan voldoende groot zijn om de coronaire stroming om te keren, vooral in de intramusculaire vaten van de dikkere linker ventrikel. Wanneer de hartkamers zich ontspannen tijdens de diastole, worden de hartkransslagaders niet langer samengedrukt en wordt de normale bloedstroom hervat. Door dit patroon van bloedstroming kan tachycardie – en de daaruit voortvloeiende afname van de tijd die in diastole wordt doorgebracht – de efficiëntie van de myocardiale perfusie verminderen.
Regulatie
In rust wordt ongeveer 60% tot 70% van de zuurstof aan het bloed in de kransslagaders onttrokken. Deze mate van zuurstofonttrekking getuigt van de hoge metabolische activiteit van het hartspierweefsel. Het onderstreept ook het belang van het verhogen van de totale coronaire flow in tijden van verhoogde myocardiale zuurstofbehoefte.
Myocardiale zuurstofbehoefte kan, afhankelijk van ventriculaire snelheid, contractiliteit en druk, een aantal malen toenemen. Vanwege het hoge zuurstofverbruik van het hartspierweefsel heeft een verhoogde zuurstofextractie slechts een beperkte buffercapaciteit. Aan het grootste deel van deze vraag moet worden voldaan door een verhoogde coronaire flow, waarvan de mechanismen slechts gedeeltelijk worden begrepen. De huidige gegevens wijzen op een multifactorieel model van coronaire regulatie. Men denkt dat stroomafwaartse metabolieten van zuurstofverbruik, zoals kooldioxide, de primaire determinant zijn van de coronaire flow onder fysiologische omstandigheden in rust. Ondertussen draagt lokale hypoxie, samen met de resulterende afgifte van vaatverwijdende stoffen, waarschijnlijk bij aan coronaire vasodilatatie tijdens verschillende fysiologische en pathofysiologische toestanden waarin vraag en aanbod van zuurstof niet op elkaar zijn afgestemd.
Op het meest basale niveau is aangetoond dat lokale hypoxemie en hypercarbiëmie correleren met coronaire vasodilatatie. Metingen van coronaire veneuze pO2 en pCO2 laten echter weinig of geen verandering zien tijdens fysiologisch verhoogde vraag (d.w.z. inspanning). Deze situatie suggereert dat alternatieve factoren moeten bijdragen aan coronaire regulatie onder normale condities die hypoxemie en hypercarbia voorkomen. Meerdere studies hebben inderdaad aangetoond dat de concentraties van zowel zuurstof als kooldioxide onvoldoende zijn om het grootste deel van de totale omvang van coronaire vasodilatatie in reactie op verhoogde zuurstofbehoefte te verklaren. Hoewel het waarschijnlijk is dat gelokaliseerde hypoxemie en hypercarbia een rol spelen bij coronaire regulatie tijdens pathofysiologische toestanden, is het nog niet duidelijk of een intermediair molecuul betrokken is bij het proces.
In de jaren zestig werd adenosine voorgesteld als een mogelijke metaboliet die verantwoordelijk zou zijn voor het op gang brengen van coronaire vasodilatatie. De hypothese was dat verlaagde zuurstofspanning het vrijkomen van adenosine stimuleerde als gevolg van het verbruik en de afbraak van adenosinetrifosfaat (ATP). De gedachte was dat adenosine vervolgens inwerkte op adenosinereceptoren in de gladde spieren van de bloedvaten om te resulteren in een verhoogde doorbloeding van de kransslagaders. Tientallen jaren van onderzoek in de tussentijd zijn er echter niet in geslaagd om de rol van adenosine in fysiologische coronaire vasodilatatie onomstotelijk aan te tonen. Dit is misschien te wijten aan het vermogen van de myocyte ATP productie om gelijke tred te houden met het verbruik wanneer voldoende aan de zuurstofvraag wordt voldaan. Daarentegen is gebleken dat adenosine een rol speelt bij de coronaire regulatie in tijden van ischemie. Wanneer de normale coronaire vasodilatatie onvoldoende is, geeft ischemisch hartweefsel grote hoeveelheden adenosine af, wat resulteert in lokale hyperemie.
In de jaren tachtig ontdekten onderzoekers ATP-afhankelijke kalium (K)-kanalen in vasculaire gladde spieren en andere weefsels. Deze kanalen dragen waarschijnlijk bij aan de baseline vasculaire tonus, aangezien hun remming resulteert in een lichte afname van de coronaire flow. Interessant is dat blokkade van K-kanalen geen effect heeft op de fysiologische vasodilatatie, maar wel op adenosine-gemedieerde hyperemie.
Andere mediatoren van coronaire doorstroming zijn ook opgehelderd. Wanneer de coronaire flow secundair aan andere factoren toeneemt, stimuleert verhoogde endovasculaire shear stress de stikstofmonoxide-synthese. Het vrijkomen van stikstofmonoxide leidt tot vaatverwijding, zowel in rust als in een toestand van verhoogd myocardiaal zuurstofverbruik. Remming van de stikstofmonoxide-synthese heeft echter in meerdere studies aangetoond dat stikstofmonoxide niet noodzakelijk is voor fysiologische coronaire vasodilatatie. Prostacycline, een arachidonzuurmetaboliet, heeft ook een vaatverwijdend effect op de kransslagaders aangetoond, waarschijnlijk door interactie met stikstofmonoxide.
Een opmerkelijke endotheliale mediatator die de functie van stikstofmonoxide op de kransslagaders tegenwerkt, is endotheline. Endotheline is een uiterst krachtige vasoconstrictor, en de coronaire circulatie is er zeer gevoelig voor. Studies hebben aangetoond dat de plasmaconcentraties van endotheline verhoogd zijn bij coronaire pathologie.
Neurohormonale factoren hebben ook aangetoond de coronaire doorstroming te regelen, hoewel dit effect betrekkelijk gering lijkt te zijn. Adrenerge receptoren zijn op een niet-uniforme manier verdeeld over de kransslagaders; alfa-receptoren worden in hogere concentraties aangetroffen in epicardiale vaten, terwijl een overwicht aan beta-2-receptoren bestaat in intramusculaire en subendocardiale vaten. Deze verdeling lijkt coronaire “steal” te minimaliseren, door proximale vaten te vernauwen en de afhankelijkheid van de coronaire stroom te verschuiven naar verwijde distale vaten. Bovendien kan deze afname van de diameter van de grote coronaire vaten ook dienen om de schommelingen in de coronaire stroming te verminderen die worden veroorzaakt door ventriculaire compressie van intramusculaire vaten. Het is aangetoond dat adrenerge controle bijdraagt aan fysiologische vasodilatatie; blokkade van alfa- en bèta-adrenerge receptoren resulteert in een aanzienlijk lagere coronaire veneuze zuurstofspanning.
Samenvattend zijn de exacte mechanismen die ten grondslag liggen aan coronaire regulatie niet volledig bekend. Veel overlappende factoren beheersen dit complexe proces en dit wordt verder gesuggereerd door een significant verlaagde coronaire veneuze zuurstofspanning in een studie met een gecombineerde blokkade van adenosinereceptoren, K-kanalen en stikstofoxidesynthese.