심부전의 발병 기전

이 글은 만성 심부전에 관한 것입니다. 엄밀히 말하면, 기존 장기 심장 질환 없이 급성 심부전이 발생하는 경우는 임상에서 흔하지 않습니다. 이러한 질환의 한 예로는 류마티스성 및 비류마티스성 원인의 급성 심근염이 있습니다. 급성 심부전은 만성 질환의 합병증으로 발생하는 경우가 많으며, 동반 질환의 가능성도 있습니다. 급성 심부전은 개별 심부전 증상이 빠르게 악화되고 악화되는 것이 특징이며, 이는 대상부전을 시사합니다.

심장 기능 장애 또는 심부전 초기 단계에서는 말초 순환이 조직의 필요에 충분히 유지됩니다. 이는 심부전 초기, 전임상 단계에서 이미 일차 적응 기전이 활성화됨으로써 촉진되는데, 이때는 아직 뚜렷한 증상이 나타나지 않고, 면밀한 검사를 통해서만 이 증후군의 존재를 확인할 수 있습니다.

심부전의 적응 메커니즘

심근 수축 기능의 감소는 적절한 심장 출력을 보장하기 위한 주요 적응 메커니즘을 촉발합니다.

심장 출력량은 수축기 한 번 동안 심실에서 배출되는 혈액의 양입니다.

적응 메커니즘의 실행은 고유한 임상적 증상을 나타낸다. 주의 깊게 검사해보면 잠재적 만성 심부전으로 인한 병리적 상태를 의심할 수 있다.

따라서 심실 용적 과부하로 인해 혈역학적으로 특징지어지는 병리학적 상태에서는 프랭크-스타링 메커니즘이 활성화되어 적절한 심장 출력을 유지합니다. 이완기 동안 심근의 늘어남이 증가함에 따라 수축기 동안 심근의 긴장도가 증가합니다.

심실의 확장기말 압력 증가는 심박출량 증가로 이어집니다. 건강한 사람의 경우, 심실이 신체 활동에 적응하도록 돕고, 심부전의 경우 가장 중요한 보상 요인 중 하나가 됩니다. 좌심실의 용적 확장기 과부하의 임상적 예로는 대동맥판 기능 부전이 있는데, 이 경우 확장기 동안 대동맥에서 좌심실로 혈액 일부가 역류하는 것과 좌심방에서 좌심실로 혈류가 거의 동시에 발생합니다. 좌심실의 상당한 확장기(용적) 과부하가 발생하고, 이에 반응하여 수축기 동안 심박출량이 증가하여 충분한 심박출량을 확보합니다. 이는 심실 면적의 증가와 심첨 자극의 증가를 동반하며, 시간이 지남에 따라 좌측 "심장 혹"이 형성됩니다.

우심실 용적 과부하의 임상적 예로는 큰 심실 중격 결손이 있습니다. 우심실 용적 과부하는 병적인 심장 박동을 유발합니다. 흔히 흉부 기형은 양흉골에 "심장 혹" 형태로 나타납니다.

프랭크-스탈링 기전은 일정한 생리적 한계를 가지고 있습니다. 심근의 과신장(overstretch)이 146~150%에 달하면 심박출량이 증가합니다. 부하가 더 커지면 심박출량 증가가 나타나지 않고, 심부전의 임상적 징후가 나타납니다.

심부전에서 일차적 적응의 또 다른 기전은 교감신경-부신계와 그 작용인자(노르에피네프린, 아드레날린, 레닌-안지오텐신-알도스테론계와 그 작용인자(안지오텐신 II와 알도스테론), 그리고 나트륨이뇨인자계)가 활성화될 때 국소 또는 조직 신경호르몬의 과활성화입니다. 이러한 일차적 적응 기전은 심근 손상을 동반하는 병리학적 상태에서 작용합니다. 카테콜아민 함량이 증가하는 임상적 상태로는 급성 및 만성 심근염, 울혈성 심근병증과 같은 일부 심근병증이 있습니다. 카테콜아민 함량 증가의 임상적 효과는 심근 수축 횟수 증가로 나타나며, 이는 일정 시간까지 심박출량을 적정 수준으로 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 빈맥은 항상 심근 피로와 부전으로 이어지기 때문에 심장에 불리한 작용 모드입니다. 이 경우 해결 요인 중 하나는 이완기 단축으로 인한 관상동맥 혈류 감소입니다(관상동맥 혈류는 이완기에서 제공됩니다). 심장 대상부전의 적응 기전으로서 빈맥은 이미 심부전 1기에서 연관되어 있음이 알려져 있습니다. 리듬의 증가는 또한 심근의 산소 소비량 증가를 동반합니다.

이러한 보상 기전의 소진은 어린 소아의 경우 심박수가 분당 180회로, 나이가 많은 소아의 경우 분당 150회로 증가할 때 발생합니다. 심박출량이 감소하면 심장의 박출량이 감소하는데, 이는 이완기의 현저한 단축으로 인한 심장강 내 충만 감소와 관련이 있습니다. 따라서 심부전이 증가함에 따라 교감신경-부신계의 활성도가 증가하는 것은 심근 피로를 악화시키는 병리학적 요인이 됩니다. 따라서 신경호르몬의 만성 과활성화는 한쪽 또는 양쪽 순환계에서 만성 심부전의 임상 증상을 유발하는 비가역적인 과정입니다.

심근 비대는 일차적 보상 요인으로서 심실 심근의 압력 과부하를 동반하는 질환에 포함됩니다. 라플라스 법칙에 따르면, 압력 과부하는 심실 전체 표면에 균일하게 분포하며, 이는 심근내 장력 증가를 동반하여 심근 비대의 주요 유발 요인 중 하나가 됩니다. 이 경우, 심근의 이완 속도는 감소하지만 수축 속도는 유의하게 감소하지 않습니다. 따라서 이러한 일차적 적응 기전을 사용할 때 빈맥은 발생하지 않습니다. 이러한 상황의 임상적 예로는 대동맥판 협착증과 동맥 고혈압이 있습니다. 두 경우 모두, 장애를 극복해야 하는 필요성, 즉 전자는 기계적 장애이고 후자는 높은 동맥압에 대한 반응으로 동심성 심근 비대가 형성됩니다. 대부분의 경우, 비대는 좌심실 강이 감소하는 동심성 심근 비대입니다. 그러나 근육량의 증가는 수축력 증가보다 더 크게 발생하기 때문에, 근육량 단위당 심근 기능 수준은 정상보다 낮습니다. 특정 임상 단계에서 심근 비대는 심박출량 감소를 방지하는 유리한 보상-적응 기전으로 여겨지지만, 이로 인해 심장의 산소 요구량이 증가합니다. 그러나 이후 근육 확장이 증가하여 심박수가 증가하고 심부전의 다른 임상적 증상이 나타납니다.

우심실은 이러한 비대(예: 폐동맥 협착증 및 원발성 폐동맥 고혈압)를 거의 나타내지 않습니다. 이는 우심실의 에너지 용량이 약하기 때문입니다. 따라서 이러한 상황에서는 우심실강의 확장이 증가합니다.

심근 질량이 증가하면 관상동맥 혈류가 상대적으로 부족해져 손상된 심근의 상태가 크게 악화된다는 사실을 잊지 말아야 합니다.

그러나 일부 임상 상황에서는 심근 비대가 비교적 유리한 요인으로 여겨진다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어 심근염의 경우, 심근 비대는 손상 비대라고 불립니다. 이 경우, 심근 비대가 심박출량을 비교적 적절한 수준으로 유지할 수 있게 해 주므로 심근염 환자의 생존 예후가 개선됩니다.

일차적인 보상 기전이 고갈되면 심박출량이 감소하고 울혈이 발생하여 말초 순환 장애가 증가합니다. 따라서 좌심실의 심박출량이 감소하면 좌심실의 확장말압이 상승하여 좌심방의 완전한 비움을 방해하고, 폐정맥과 폐순환, 그리고 역행성으로 폐동맥의 압력을 상승시킵니다. 폐순환의 압력 상승은 혈류에서 간질강으로, 그리고 간질강에서 폐포강으로 체액이 방출되는 것을 초래하며, 이는 폐활량 감소 및 저산소증을 동반합니다. 또한, 폐포강에서는 혈액의 액체 성분과 공기 거품이 혼합되는데, 이는 다양한 크기의 습성 천명음으로 임상적으로 청진됩니다. 이 질환은 젖은 기침을 동반하는데, 성인의 경우 가래가 많고 때로는 혈흔("심장 천식")이 섞여 나오기도 합니다. 소아의 경우 가래만 섞여 나오고, 기침 반사가 충분히 발현되지 않아 가래가 배출되지 않는 경우가 많습니다. 저산소증이 심해지면 젖산과 피루브산 함량이 증가하고, 산염기 평형이 산증으로 전환됩니다. 산증은 폐혈관 협착을 유발하여 폐순환계 압력을 더욱 증가시킵니다. 키타예프 반사(Kitaev reflex)가 발현되어 좌심방 압력이 상승하는 폐혈관 반사 경련 또한 폐순환계 상태를 악화시킵니다.

폐 순환 혈관의 압력 증가는 작은 출혈을 유발하고, 혈소판을 통해 폐 조직으로 적혈구가 방출되는 것을 동반합니다. 이는 헤모시데린의 침착과 폐의 갈색 경화를 유발합니다. 장기적인 정맥 울혈과 모세혈관 경련은 결합 조직의 증식과 경화성 폐 고혈압을 유발하며, 이는 회복 불가능합니다.

젖산은 약한 최면(마취) 효과를 가지고 있어 졸음 증가를 유발합니다. 비대상성 산증 및 산소 부족으로 인한 예비 알칼리도 감소는 초기 임상 증상 중 하나인 호흡곤란을 유발합니다. 이 증상은 밤에 가장 두드러지는데, 이는 대뇌 피질이 미주신경에 미치는 억제 효과가 사라지고 관상동맥의 생리적 협착이 발생하기 때문입니다. 병적인 상태에서는 심근 수축력 감소가 더욱 심해집니다.

폐동맥의 압력 증가는 수축기 동안 우심실의 완전 비우기를 방해하여 우심실, 나아가 우심방의 혈역학적(용적) 과부하를 초래합니다. 따라서 우심방의 압력이 증가하면 체순환 정맥 (상정맥, 하정맥) 의 압력이 역행적으로 상승하여 기능 장애를 일으키고 내부 장기의 형태학적 변화를 초래합니다. 심장이 교감신경 지배를 통해 정맥계에서 혈액을 "펌핑"하는 것을 방해하여 대정맥 입구가 늘어나 반사적으로 빈맥이 발생합니다. 빈맥은 보상 반응에서 점차 "휴식기"(이완기) 단축 및 심근 피로 발생으로 인해 심장의 활동을 방해하는 반응으로 변합니다. 우심실이 약화되면 간이 비대해지는데, 이는 간정맥이 심장 오른쪽 근처 하대정맥으로 연결되기 때문입니다. 울혈은 비장에도 어느 정도 영향을 미칩니다. 심부전 환자의 경우, 간이 크고 조밀한 경우 비장이 비대해질 수 있습니다. 신장 또한 울혈성 변화를 겪습니다. 이뇨가 감소하고(야간이 낮보다 더 많을 수 있음), 소변의 비중이 높고 단백질과 적혈구가 포함될 수 있습니다.

저산소증의 배경에서 환원 헤모글로빈(회적색) 함량이 증가함에 따라 피부가 푸르스름하게 변합니다(청색증). 폐 순환 장애로 인한 급격한 청색증은 때때로 환자의 피부색을 거의 검은색으로 만들 수 있으며, 예를 들어 중증 팔로 테트라드(Fallot's tetrad)의 경우에서 그렇습니다.

동맥혈의 옥시헤모글로빈 함량이 감소하여 나타나는 동맥 청색증 외에도, 코끝, 귀, 입술, 뺨, 손가락, 발가락 등에 나타나는 중앙 또는 말초 청색증이 있습니다. 중앙 또는 말초 청색증은 조직에서 산소 활용이 증가하여 혈류가 느려지고 정맥혈의 옥시헤모글로빈이 고갈되어 발생합니다.

문맥의 울혈은 위와 장의 혈관계에 정체된 과다 분비를 유발하여 설사, 변비, 상복부 불쾌감, 때로는 메스꺼움, 구토 등 다양한 소화 장애를 유발합니다. 마지막 두 가지 증상은 소아의 울혈성 심부전 초기 증상으로 나타나는 경우가 많습니다.

우심실 부전의 징후인 심실강의 부종과 수종은 나중에 나타납니다. 부종성 증후군의 원인은 다음과 같은 변화입니다.

• 신장 혈류 감소.
• 신장 내 혈류의 재분배.
• 용량성 혈관의 긴장도가 증가합니다.
• 신세뇨관 등의 수용체에 직접 자극효과를 주어 레닌 분비를 증가시킨다.

저산소증으로 인한 혈관벽의 투과성 증가 또한 말초 부종 발생에 영향을 미칩니다. 1차 보상 기전의 고갈로 인한 심박출량 감소는 정상 동맥압 유지와 주요 장기에 대한 충분한 혈액 공급을 목표로 하는 2차 보상 기전의 활성화에 기여합니다.

이차적 보상 기전으로는 혈관운동성 긴장도 증가와 순환 혈액량 증가가 있습니다. 순환 혈액량 증가는 혈액 저장소가 비워짐에 따른 결과이며, 조혈 작용 증가의 직접적인 결과입니다. 두 가지 모두 불충분한 조직 산소 공급에 대한 보상 반응으로 간주되어야 하며, 이는 새로운 산소 운반체에 의한 혈액 보충 증가로 나타납니다.

혈액량 증가는 처음에는 긍정적인 역할을 할 수 있지만, 나중에는 혈액 순환에 추가적인 부담을 주게 됩니다. 심장이 약해지면 증가된 혈액량의 순환은 더욱 느려집니다. 총 말초 저항의 증가는 임상적으로 이완기 동맥압의 증가로 나타나며, 이는 수축기 동맥압의 감소(심박출량 감소로 인한)와 함께 맥압의 현저한 감소로 이어집니다. 맥압이 낮다는 것은 외부 및 내부 요인이 혈역학에 심각한 변화를 일으킬 수 있기 때문에 적응 기전의 범위가 제한됨을 시사합니다. 이러한 변화의 가능한 결과로는 혈관벽 장애가 발생하여 혈액의 유변학적 특성이 변화하고, 궁극적으로 지혈계 활동 증가로 인한 심각한 합병증 중 하나인 혈전색전증 증후군이 발생할 수 있습니다.

심부전에서 수분-전해질 대사 변화는 신장 혈역학 장애로 인해 발생합니다. 따라서 심박출량 감소로 인해 신장 혈류량이 감소하고 사구체 여과율이 감소합니다. 신경호르몬의 만성적인 활성화로 인해 신장 혈관이 좁아집니다.

심장산출량이 감소하면 장기 혈류가 재분배됩니다. 즉, 뇌, 심장과 같은 중요 장기의 혈류가 증가하고 신장뿐만 아니라 피부의 혈류도 감소합니다.

제시된 복합 질환의 결과는 무엇보다도 알도스테론 배설 증가입니다. 알도스테론 배설 증가는 원위세뇨관에서 나트륨 재흡수를 증가시켜 부종 증후군의 중증도를 악화시킵니다.

심부전 말기에는 부종 발생 원인 중 하나가 간 기능 장애로, 알부민 합성이 감소하고 혈장의 콜로이드-삼투압 특성이 감소합니다. 심부전에는 여전히 일차 및 이차 적응의 중간 및 추가적 연결 고리가 많이 있습니다. 따라서 순환 혈액량의 증가와 체액 저류로 인한 정맥압 상승은 심실 압력의 증가와 심박출량 증가(프랭크-스탈링 기전)를 유발하지만, 고혈량증에서는 이 기전이 효과가 없어 심장 과부하(심부전 증가, 체내 나트륨 및 수분 저류)를 유발하여 부종을 유발합니다.

따라서 설명된 모든 적응 메커니즘은 적절한 심장산출량을 유지하는 것을 목표로 하지만, 현저한 수준의 보상 저하로 인해 "좋은 의도"가 "악순환"을 촉발하여 임상 상황을 더욱 악화시킵니다.

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