Bariatrikus műtét a stresszes szív kirakásához: metabolikus hipotézis

A Texasi Egyetem Orvostudományi Karának Belgyógyászati Klinika Kardiológiai Osztálya, Houston, Texas

A Texasi Egyetem Orvostudományi Karának Belgyógyászati Kardiológiai Osztálya, Houston, Texas, Texas

A Texasi Egyetem Orvostudományi Karának Belgyógyászati Klinika Kardiológiai Osztálya, Houston, Texas

Az újranyomtatási kérelmek és egyéb levelezések címe: H. Taegtmeyer, Univ. Houstoni Texas Orvostudományi Kar, Belgyógyászati Osztály, div. of Cardiology, 6431 Fannin, MSB 1.246, Houston, TX, 77030 (e-mail: [e-mail védett]).

Absztrakt

ez a cikk a Kardiovaszkuláris válasz elhízásra és cukorbetegségre. A gyűjteményben megjelenő egyéb cikkek, valamint az összes gyűjtemény teljes archívuma megtalálható az interneten a http://ajpheart.physiology.org/ címen.

A metabolikus terhelésre adott szívreakciók fogalma

Hosszú metabolikus kutatói pályafutása után egyik utolsó írásában Hans Krebs kijelentette, hogy „versenyképes környezetben a túlélés esélye a legnagyobb, ha az erőforrások optimálisak” (3). Megfelelő példa erre James Neel (58) „takarékos génhipotézise”, amely feltételezi, hogy az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség evolúciós előnyt jelentett az éhezés idején (7). Azonban a modern időkben, amikor az üzemanyagok túlkínálattal rendelkeznek, a test képtelensége felismerni és a környezeti és életmódbeli változásokhoz igazodni, hátrányos helyzetbe hozta az energia folyamatos tárolását.

Az egyén hajlandósága az elhízásra és a kapcsolódó szövődmények kialakulása többtényezős, és az egyén expozíciója diktálja, amelyet a fogantatástól kezdve az összes környezeti expozíció összegeként határozunk meg. Rappaport és Smith (69) szerint az egyén expozíciói közé tartoznak azok, amelyek a környezetből jutnak a szervezetbe, például az élelmiszer, valamint azok, amelyeket a gyulladás, az oxidatív stressz és az anyagcsere-diszreguláció, például a keringés, a testben utólagosan generálnak. szabad zsírsavak és adipokinek. Az expozóma kumulatív hatása eltéréshez vezet a homeosztázis egészséges állapotától krónikus betegség, például elhízás állapotáig (69). A legtöbb esetben, mint az elhízás esetén, a test megpróbálja helyreállítani a homeosztatikus egyensúlyt, ezt a folyamatot McEwen „allosztázisnak” nevezi (52).

Azokat a specifikus mechanizmusokat, amelyeket a test a homeosztázis helyreállításának megkísérléséhez használ, „allosztatikus válaszoknak” nevezzük. A test kezdeti allosztatikus reakciója a felesleges üzemanyagra az, hogy felosztja a zsírszövetbe, hogy csökkentse a főbb szervek, például a szív, anyagcsere-terheit. Ha azonban túllépik a zsírszövet tárolókapacitását, a felesleges energiát ektopikusan zsírként tárolják a létfontosságú szervekben, beleértve a szívet is (16, 83). Ellenkező esetben a felesleges testtömeg végső soron átszivárog, hogy „lipotoxikus” környezetet teremtsen a nem zsírszövetben. A több mint egy évtizede (12 ± 5 év) elhízott nők szívében a szívzsírsav-felhasználás tartós növekedése, pozitronemissziós tomográfiai képalkotással mérve, a szívizom megnövekedett oxigénfogyasztásával és csökkent mechanikai hatékonysággal jár (65). Az ilyen vizsgálatok segítettek az elhízás megállapításában, mint a szívizom megnövekedett oxigénfogyasztásának és a szív hatékonyságának csökkenésének független előrejelzői. Nem meglepő, hogy mivel az elhízottak továbbra is egyre nagyobbak (79), a szív- és érrendszeri betegségekkel járó korai halálozás és fogyatékosság kockázata nő, mivel a szív hemodinamikai, neurohumorális és metabolikus terhelésének növekedése van kitéve (1, 7, 15, 23, 34, 54) (1. ábra).

1. ábra.A kitettség javasolt kapcsolata, az allosztatikus nyomásra való hajlam és az elhízás fokozott szívterhelése. Az expozoma magában foglalja azokat a genetikai és epigenetikai tényezőket, amelyek meghatározzák az egyén hajlamát az allosztatikus nyomásra. Amikor az egyén túllépi a homeosztatikus egyensúly (allosztázis) helyreállításának képességét, a szív fokozott hemodinamikai, neurohormonális és metabolikus terhelésnek van kitéve, és szívbetegség következik be.

Összefoglalva: az elhízásban az energiát biztosító szubsztrátok túlkínálata fokozza a szív metabolikus terhelését, és megzavarja az egészséges emberi szív belső közegét. Az üzemanyag-felesleggel történő folyamatos áradás meghaladja a test azon képességét, hogy tárolja a felesleges energiát, amelyet végül a perifériás szervekbe, például a szívbe juttatnak. Ha a szív képes meghaladni az üzemanyag-terhelést, szívműködési zavar és szívelégtelenség következik be. Most feltárjuk a súlycsökkentő műtétek (WLS) lehetőségét a stressz alatt lévő szív anyagcsere-csökkentésére az elhízásban.

A WLS következményei a szívre nézve

Figyelembe véve az évente egyre növekvő számú WLS-t és a fogyás megfigyelt pozitív hatását az elhízásra, a cukorbetegségre és a szívbetegségekre, képesek vagyunk értékelni a gyors testsúlycsökkenésre adott szívreakciót. A testsúlycsökkenésre adott szívbetegségek reverzibilitásának vizsgálata további megértést nyújt a szív adaptív és rosszul adaptív folyamatairól a belső környezet változásaihoz.

2. ábra.A vastus lateralis biopsziás minta reprezentatív olaj-vörös-O festése és a piruvát-dehidrogenáz kináz 4 (pdk4) és az emberi sztearoil CoA deszaturáz 1 (scd-1) mRNS transzkriptumszintje elhízott betegeknél a kiindulási állapotban, 3 hónapos és 9 hónapos bariatrikus műtét után. Felül: olajvörös-O festés az alapvonalon, valamint 3 és 9 hónappal a műtét után (P

3. ábra.A bal kamrai tömeg (LVM) és az elhízás metabolikus markereinek frakcionális változása a bariatrikus műtétet követő 24 hónapig. Az LVM csökkenése lineáris volt, míg az elhízás metabolikus markereinek csökkenése stabilizálódott 9 hónap után. HOMA-IR, az inzulinrezisztencia homeosztázis modelljének értékelése; CRP, C-reaktív fehérje. Algahim és munkatársai engedélyt kaptak az ábrák művészetének újrafelhasználására. (2).

Végül a WLS kényszerű fogyáshoz és a biokémiai utak aktiválásához vezet az energiaháztartás helyreállításának és az elhízás allosztatikus stresszének enyhítése érdekében. Ez a zsírszövet csökkenésének és a metabolikus és neurohormonális stressz visszafordulásának felel meg a szív kirakodásáért és az elhízással kapcsolatos szívműködési zavarok visszafordításáért. Most megvitatjuk azokat az exogén metabolikus és humorális effektorokat, amelyek a szív szerkezetét és működését egyaránt szabályozzák a WLS-re reagálva.

A szív metabolikus kirakásának fogalma

A szív metabolizmusának javulása mellett a WLS utáni túlsúly és a szimpatikus tónus csökkenése a szív túlzott terhelését is enyhíti. Szívelégtelenségben és alvási apnoében szenvedő betegeknél az alvászavaros légzés korrekciója kimutatta, hogy javítja az LV ejekciós frakcióját, csökkenti a bazális pulzusszámot és csökkenti a vérnyomást (35). Ezek a hatások valószínűleg hozzájárulnak a szívműködés javulásához a WLS után is. Valójában az LVH és a szívműködés javulása a WLS után az aorta rugalmasságának javulásához is társul WLS után (29, 71).

Következtetések

A WLS a metabolikus és neurohumorális utak korai kiigazításához vezet, amelyek az energia homeosztázis fenntartására törekszenek, és ezt követően az elhízással kapcsolatos hemodinamikai, metabolikus és szívműködési zavarok megfordulásához vezetnek. Javasoljuk, hogy új vizsgálati keretrendszerre van szükség ezen tényezők, valamint a gyors és hirtelen súlyváltozásokra adott szívreakció értékeléséhez.

Míg a WLS megfordítja az elhízással kapcsolatos szövődményeket, önmagában nem feltétlenül korrigálja az elhízást. Az expozómának és az allosztázisra gyakorolt hatásának figyelembevétele hangsúlyozza az elhízás és a krónikus betegségek kialakulását (és visszafordulását) szabályozó folyamatok dinamikus jellegét. A WLS tartós jótékony hatása az LVM-re és a funkcióra új modell lehet a környezet kardiovaszkuláris fiziológiában betöltött szerepének felmérésében.

A szerző laboratóriumának munkáját az Országos Szív-, Tüdő- és Vérintézet R01-HL-073162 és R01-HL-61483 támogatásai és az Országos Egészségügyi Intézetek T32 képzési programja támogatta: Klinikai és Transzlációs Tudományok Központja.