Pniowiec tętniczy
Patofizjologia i mechanizm
Pniowiec tętniczy (truncus arteriosus) to rzadka wada wrodzona serca, stanowiąca około 0,44% wszystkich wrodzonych wad, charakteryzująca się brakiem przegrody aortalno-płucnej i obecnością pojedynczego naczynia tętniczego wychodzącego z obu komór serca. Wada ta niemal zawsze współistnieje z dużym ubytkiem w przegrodzie międzykomorowej (VSD), co prowadzi do całkowitego mieszania się krwi utlenowanej i odtlenowanej oraz nadciśnienia płucnego. Patogeneza obejmuje zaburzenia embriologiczne związane z nieprawidłowym rozwojem przegrody stożkowo-pniowej, migracją komórek grzebienia nerwowego oraz komórek drugiego pola sercowego (SHF). Genetycznie, wada jest silnie powiązana z mikrodelecją 22q11.2 (zespół DiGeorge’a), a także mutacjami w genach TMEM260, GATA6 i NOTCH1, które odpowiadają za ponad połowę przypadków w populacji japońskiej. Klinicznie, w okresie noworodkowym obserwuje się saturację tętniczą na poziomie 75-80%, łagodną sinicę oraz objawy niewydolności serca wynikające z nadmiernego przepływu płucnego i przeciążenia objętościowego komory systemowej.
Patomechanizm pniowca tętniczego
Pniowiec tętniczy (łac. truncus arteriosus) to rzadka wrodzona wada serca, stanowiąca około 0,44% wszystkich wrodzonych wad serca, charakteryzująca się obecnością pojedynczego dużego naczynia tętniczego wychodzącego z serca zamiast prawidłowo uformowanej aorty i pnia płucnego. Wada ta powstaje w wyniku nieprawidłowego rozwoju embriologicznego i ma złożony patomechanizm.123
Embryologiczne podłoże wady
U prawidłowo rozwijającego się płodu, w początkowym okresie rozwoju, serce posiada pojedyncze wspólne naczynie wychodzące z serca (pień tętniczy), które następnie dzieli się na aortę i tętnicę płucną. W pniowcu tętniczym dochodzi do zaburzenia tego procesu.45 Podstawową przyczyną anatomiczną pniowca tętniczego jest brak wytworzenia przegrody aortalno-płucnej (septum aorticopulmonale), która w prawidłowym rozwoju dzieli wspólny pień tętniczy na aortę i tętnicę płucną.67
Defekt ten jest wynikiem niepowodzenia w procesie tworzenia się przegrody stożkowo-pniowej (conotruncal septal wall), przez co pojedynczy pień tętniczy nie ulega podziałowi na drogę odpływu aortalną i płucną. Ten mechanizm również hamuje formowanie się oddzielnych zastawek aortalnej i płucnej, prowadząc do powstania pojedynczej, wspólnej zastawki pniowej.18
Najbardziej charakterystycznym znaleziskiem patologicznym w pniowcu tętniczym jest całkowity brak przegrody aortalno-płucnej (21% przypadków). Jednak najczęstszą postacią pniowca tętniczego jest częściowo uformowana przegroda aortalno-płucna (50% przypadków).7
Podłoże genetyczne i molekularne
Dokładne przyczyny powstawania pniowca tętniczego nie są w pełni poznane, ale badania wykazały silny związek z nieprawidłowościami genetycznymi i zaburzeniami migracji komórek grzebienia nerwowego.910
Znaczący odsetek pacjentów z pniowcem tętniczym (około 12-40%) ma mikrodelecje w obrębie chromosomu 22q11.2, co prowadzi do zespołu DiGeorge’a. Ta konkretna delecja chromosomowa wpływa na migrację lub rozwój komórek grzebienia nerwowego serca i może przyczyniać się do patogenezy pniowca tętniczego w niektórych przypadkach.1911
Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że pniowiec tętniczy ma związek z nieprawidłowym rozwojem komórek pochodzących z grzebienia nerwowego, które normalnie zasiedlają region drogi odpływu rozwijającego się serca. Drugim kluczowym typem komórek zaangażowanych w rozwój drogi odpływu są komórki drugiego pola sercowego (SHF). Komórki SHF to populacja progenitorowych komórek sercowych w mezodermie gardłowej, które dają początek mięśniówce drogi odpływu, mięśniówce gładkiej i komórkom śródbłonka. Chociaż wiadomo, że sygnalizacja między komórkami grzebienia nerwowego serca a komórkami SHF jest niezbędna dla rozwoju drogi odpływu, mechanizmy molekularne zaangażowane w ten proces nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione.1012
Badania wykazały, że sygnalizacja BMP w drugim polu sercowym jest istotna dla prawidłowego rozwoju miokardium drogi odpływu. Zaburzenia w tej ścieżce sygnałowej mogą przyczyniać się do powstawania pniowca tętniczego.13
Oprócz zespołu DiGeorge’a, niedawne badania zidentyfikowały również bialleliczne patogenne warianty genu TMEM260, kodującego białko przezbłonowe, O-mannozylotransferazę, które są związane z zespołem wad strukturalnych serca i nerek (SHDRA syndrome), w tym z pniowcem tętniczym. Badanie przeprowadzone w populacji japońskiej wykazało, że wariant c.1617del genu TMEM260 może być główną genetyczną przyczyną pniowca tętniczego w tej populacji, odpowiadając za około 26% przypadków.1415
Inne geny związane z pniowcem tętniczym to GATA6 i NOTCH1. Badania sugerują, że przyczyna genetyczna, w tym delecja 22q11.2 i mutacje w genach TMEM260, GATA6 lub NOTCH1, może być zidentyfikowana u ponad połowy japońskich pacjentów z pniowcem tętniczym.1516
Patofizjologia pniowca tętniczego
Zaburzenia anatomiczne i ich konsekwencje hemodynamiczne
Pniowiec tętniczy charakteryzuje się obecnością jednego wspólnego naczynia tętniczego wychodzącego z serca, które zaopatruje zarówno krążenie systemowe, jak i płucne. Tej wadzie niemal zawsze towarzyszy ubytek w przegrodzie międzykomorowej (VSD), który prowadzi do mieszania się krwi utlenowanej z lewej komory i odtlenowanej z prawej komory.177
Kluczowe zmiany anatomiczne związane z tą wadą obejmują:18
- Pojedyncze naczynie tętnicze wychodzące z obu komór, dające początek zarówno naczyniom aortalnym, jak i płucnym
- Nieprawidłową zastawkę pniową (czasem z 2-5 płatkami)
- Łuk aorty po prawej stronie w około 30% przypadków
- Duży ubytek w przegrodzie międzykomorowej
- Nadciśnienie płucne
- Całkowite mieszanie się krwi na poziomie dużego naczynia
- Prawo-lewy przeciek krwi
Zmiany w przepływach płucnych i systemowych
Patofizjologiczne mechanizmy pniowca tętniczego inicjuje mieszanie się krwi płucnej i systemowej oraz zmiany w przepływie krwi płucnej i oporze naczyniowym płuc (PVR). W pierwszym tygodniu życia opór naczyniowy płucny jest stosunkowo wysoki. Powoduje to zwiększenie przecieku krwi mieszanej (utlenowanej i odtlenowanej) do krążenia systemowego, wywołując łagodną sinicę.119
Z upływem czasu, gdy opór naczyniowy płucny spada, a przepływ krwi płucnej wzrasta, dochodzi do nadmiernego przepływu płucnego (pulmonary overcirculation), co prowadzi do zastoinowej niewydolności serca. Przy braku leczenia, przedłużające się nadmierne krążenie płucne ostatecznie prowadzi do nieodwracalnej choroby naczyń płucnych z utrwalonym nadciśnieniem płucnym lub zespołem Eisenmengera.120
W okresie noworodkowym zazwyczaj niemowlęta są bezobjawowe z powodu wysokiego oporu naczyniowego płuc (PVR) z półzrównoważonym krążeniem i saturacją tętniczą 75-80% oraz epizodyczną sinicą. Gdy opór naczyniowy płucny zaczyna spadać po pierwszym tygodniu życia, saturacja zaczyna wzrastać wraz z początkiem nadmiernego przepływu płucnego i pojawiają się objawy niewydolności serca, jeśli nie ma zwężenia w tętnicach płucnych. Zazwyczaj, jeśli pacjent może tolerować niewydolność serca w pierwszych dwóch miesiącach, opór naczyniowy płucny zacznie wzrastać, a objawy mogą się zmniejszyć, ale będzie on narażony na nieodwracalne nadciśnienie płucne do 6 miesiąca życia.1121
Sekwencja zmian patofizjologicznych
Patofizjologia pniowca tętniczego charakteryzuje się nadmiernym przepływem płucnym i przeciążeniem objętościowym komory systemowej. Odpływ z obu komór jest kierowany do wspólnego pnia tętniczego.9 Pojedynczy pień tętniczy powoduje mieszanie się krwi utlenowanej i odtlenowanej. Krew pompowana jest zarówno do krążenia systemowego, jak i płucnego pod tym samym ciśnieniem.20
Sekwencja zmian patofizjologicznych obejmuje:2022
- Przedłużone nadmierne krążenie płucne prowadzi do zwiększonego napięcia mięśniowego naczyń płucnych
- Zwiększone napięcie naczyniowe prowadzi do zwiększonego oporu naczyniowego płuc
- Zwiększony opór naczyniowy płuc prowadzi do zmniejszonego krążenia płucnego i nasilenia sinicy
- Jeśli zastawka pniowa jest niedomykalna, podczas rozkurczu krew wpływa z powrotem do serca, powodując zmniejszenie rzutu serca
- Zmniejszony rzut serca powoduje niedokrwienie tętnic wieńcowych i może prowadzić do zawału mięśnia sercowego
Rola zastawki pniowej w patofizjologii
Zastawka pniowa, która kontroluje przepływ krwi z serca, często jest nieprawidłowa u pacjentów z pniowcem tętniczym. Zastawka ta może być pogrubiała i zwężona, co może blokować przepływ krwi opuszczającej serce. Może również być niedomykalna, powodując wsteczny przepływ krwi z powrotem do serca, co określa się jako niedomykalność zastawki pniowej.2324
Nieprawidłowości zastawki pniowej, czy to niedomykalność, czy zwężenie, mogą nasilać hemodynamiczne obciążenia serca w pniowcu tętniczym. Problemy z zastawką pniową są poważniejsze i mogą znacząco wpływać na wczesne i późne wyniki u tych dzieci. Im bardziej niedomykalna lub zwężona jest ta zastawka, tym większa szansa, że konieczna będzie interwencja (średnio w ciągu pięciu do siedmiu lat) w celu zapobieżenia poważnemu uszkodzeniu serca.2526
Niedomykalność zastawki pniowej może prowadzić do przeciążenia objętościowego serca, podczas gdy zwężenie zwiększa obciążenie następcze. Oba te czynniki mogą przyczynić się do rozwoju niewydolności serca.27
Konsekwencje kliniczne pniowca tętniczego
Objawy kliniczne i ich mechanizm
Konsekwencje fizjologiczne pniowca tętniczego obejmują łagodną sinicę, znaczne nadmierne krążenie płucne i niewydolność serca. U pacjentów można zaobserwować szmer skurczowy o natężeniu 2-4/6 wzdłuż lewej krawędzi mostka, a szmer rozkurczowy przepływu mitralnego może być słyszalny na koniuszku serca. Dodatkowo można zauważyć tętno obwodowe o zwiększonej amplitudzie.28
W pniowcu tętniczym, krew uboga w tlen i bogata w tlen mieszają się i są pompowane do ciała. Powoduje to sinicę skóry, warg lub paznokci. Niski poziom tlenu może być niewystarczający do zaspokojenia potrzeb organizmu i podtrzymania życia.2930
Dodatkowo mogą wystąpić objawy niewydolności serca, takie jak tachykardia, tachypnoe, duszność, trudności w karmieniu i słabe przybieranie na wadze. Jest to spowodowane nadmiernym przepływem płucnym, który prowadzi do zastoju w krążeniu płucnym.728
Powikłania długoterminowe
Jeśli pniowiec tętniczy nie zostanie leczony, może prowadzić do szeregu poważnych powikłań, takich jak:3031
- Uszkodzenie płuc
- Niewydolność serca
- Infekcja wsierdzia i zastawek serca (bakteryjne zapalenie wsierdzia)
- Słaby wzrost i rozwój
- Zmniejszona zdolność do funkcjonowania
- Łatwe męczenie się
- Śmierć
Długoterminowe powikłania są związane z niedomykalnością zastawki pniowej i koniecznością reoperacji w celu wymiany zespolenia.32 Nieleczone przypadki pniowca tętniczego skutkują śmiercią, często w pierwszym roku życia.33
W szczególności, jeśli przez długi czas przepływ krwi do płuc jest większy niż normalnie, naczynia krwionośne płuc ulegają trwałemu uszkodzeniu. Z czasem serce coraz trudniej przepompowuje przez nie krew. Stan ten nazywany jest nadciśnieniem płucnym i może zagrażać życiu.3435
Wpływ na jakość życia
Pniowiec tętniczy jest zagrażającą życiu wrodzoną wadą serca; większość niemowląt nie przeżyje dłużej niż kilka miesięcy bez leczenia.36 Jednak dzięki ogromnym postępom w medycynie i technologii, obecnie większość dzieci z wadami serca, takimi jak pniowiec tętniczy, które otrzymują leczenie, będzie prowadzić produktywne życie jako dorośli.36
Skuteczność leczenia i długoterminowe wyniki zależą od wielu czynników, w tym od złożoności anatomii serca dziecka. Wskaźnik przeżywalności operacji pniowca tętniczego wynosi od 80% do 97%, według najnowszych badań.37 Po operacji korekcyjnej pniowca tętniczego wielu pacjentów prowadzi normalne życie. Po zabiegu ponad 80% pacjentów dożywa 20 roku życia lub więcej.38
Nowe kierunki badań nad patogenezą pniowca tętniczego
Badania nad patogenezą pniowca tętniczego koncentrują się na lepszym zrozumieniu molekularnych mechanizmów tej wady. Liczne zaburzenia wpływające na komórki grzebienia nerwowego serca zostały powiązane z pniowcem tętniczym, niektóre z nich obejmują czynniki wzrostu (czynnik wzrostu fibroblastów 8 i białko morfogenetyczne kości), czynniki transkrypcyjne (T-box, Pax, Nkx2-5, GATA-6 i Forkhead) oraz białka połączeń szczelinowych (Connexin).12
Znaczny odsetek noworodków z pniowcem tętniczym (około 50%) ma powiązane zaburzenia genetyczne, najczęściej zespół delecji chromosomu 22q11.2 (około 20% przypadków). Pniowiec tętniczy został również opisany w trisomii 18, trisomii 21, delecji 14q, mutacjach GATA6 i delecjach chromosomu 3q22.3.16
W ramach badań prowadzone są prace nad udoskonaleniem i postępem w procedurach chirurgicznych na otwartym sercu i cewnikowaniu, które korygują wrodzone wady serca u noworodków i małych dzieci, w tym pniowiec tętniczy.39
Trwają również badania dotyczące związku pniowca tętniczego z delecją pasma 22q11, które mogą pomóc w lepszym zrozumieniu mechanizmów rozwojowych tej wady.40
Obecnie stosowane metody obrazowania, takie jak echokardiografia, konwencjonalna angiografia, MRI i wielorzędowa tomografia komputerowa (MDCT), odgrywają coraz ważniejszą rolę w nieinwazyjnej ocenie złożonych wrodzonych wad serca w okresie przedoperacyjnym i w obserwacji pooperacyjnej. Zaawansowane techniki obrazowania pozwalają na dokładną i szybką ocenę struktur sercowych i naczyniowych z obrazowaniem 3D anatomii.4142
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.