Patofyziologie šoku
Šok - definice
• Těžká hypoperfúze tkání spojená se snížením dodávky kyslíku orgánům
• Přítomnost systémové hypotenze (z různých příčin)
• P = Q x R
• Q ~ CO = SV x f
• CO závisí na:
a) funkci srdce
b) žilním návratu (—>preload) ~ CO
• R - systémová rezistence (hl. arteriol) - afterload
Křivky srdeční a cévní funkce
e 10
vi!
normal cardiac function curve
6 -
4---
2h
0       2        4        6 S
right atrial pressure, mmHg
10
Odpor cévního řečiště
X R [kg.s'.nrľ4]: vychází z úpravy Hagen-Poiseuillova zákona:
R = 8xr|xd/7ix r4,kde: r| = viskozita d = délka úseku r = poloměr
E.H 'OJ-
R = 5 Rž= 10 R, = 20
RK = 2.86
Preload a afterload u srdce
• Laplaceův zákon pro napětí ve stěně koule: a = ^ , kde ^ P....tlak uvnitř koule
r....poloměr vnitřku koule h....tloušťka stěny koule
• Preload - napětí ve stěně (N.m2 = Pa - síla na plochu) před začátkem systoly
° Hlavním faktorem žilní návrat —> náplň srdečních komor
• Afterload - nárůst napětí ve stěně během systoly
° Hlavním faktorem periferní odpor, u pravé komory odpor phcniho reciste
Preload je vyšší u pravé komory, afterload u levé
Fáze šoku
• Kompenzace vyvolávající příčiny
• Dekom penzace
• Refrakterní šok
Kompenzační mechanismy a jejich limity
•^Aktivace sympatiku (desítky sekund)
• Aktivace RAAS (cca hodina)
Vasokonstrikce (je-li možná - ale vede ke snížené dodávce krve)
Vasodilatace ve vybraných orgánech jzejm. myokard)
^■ozitivně inotropní účinek sympatiku na srdce (je-li možný) - ale za cenu vyšších nároků na myokard
• ZvýšenÍTF - ale při vysoké frekvenci CO klesá
• Udržení cirkulujícího volumu snížením diurézy - ale za cenu akutního renálního selhání
• Přesun tkání na anaerobní metabolismus - ale za cenu j ATP a f laktátu (acidóza)
^^trychlené dýchání - ale narůstá relativní podíl mrtvého prostoru vlivem mělkého dýchání
• Posun saturační křivky hemoglobinu doprava (|2,3-DPG)
• Hyperglykémie - ale utilizace Glc v
• f f mm      m f\S r
periferii je snížena
0   20   40   60   80   100 120   140 160   180 200 220 240
Srdeční frekvence (/min)
Dekompenzace šoku
• l diuréza
• Hypoperfúze mozku - zhoršení mentálních funkcí
• Akrocyanóza
• Tachypnoe
• „Zlatá hodinka"
Šok na buněčné úrovni
Mitochondriální dysfunkce (důsledek hypoxie) - snížená produkce ATP
j| tvorba ROS dysfunkčními jmitochondriemi
[Selhání iontových pump (hl. Na/K ATP-ázy —> cytotoxický edém)
fintracelulární Ca2+
iAktivace Ca2+-dependentních proteáz
jLyzosomální abnormality - uvolnění lyzosomálních proteáz
\l intracelulární pH, f laktát
° Podporují hyperpolarizaci svalových buněk otevřením K+ kanálů —> j vstup Ca2+ —> jkontrakce hladkých svalových buněk a kardiomyocytů
I-,.. II. ■ ! I ■
Mítúchondrian
1_
•ítrw
1 OudJjiv* píiosphoryUíion i
IATP
I-
i ku' pump
i
1 fnttiie ol Ca1'-
H.JO, »»N»-   (Qlycogofi tUehe—»lpH tErtUíXOiK* ae,d I
1 1
SSL ggh
Derar.tinipnU ot ritK*omes
í fi i..-..
- plel
drpuMlion
^ Refrakterní šok
Bludné kruhy
1) Vazodilatace <-> hypoperfúze
0 Endoteliální buňky disponují dvěma izoformami syntázy oxidu dusnatého -konstitutivní (eNOS) a inducibilní (iNOS)
0 Při trvající hypoxii endoteliálních buněk je vystupňována aktivita iNOS (primárně fyziologický mechanismus)
0 Vzniklý NO tak prohlubuje hypotenzi
0 Laktacidóza —> hypotenze (laktát - prognostický faktor)
2) Hypoxie myokardu <->snížení kontraktility
0 Snížení perfúze myokardu vede k |CO, což dále snižuje koronárni průtok
0 Myokard nebenefituje z posunu saturační křivky hemoglobinu - extrakce kyslíku z krve je už fyziologicky na maximu
3) Hypoperfúze mozku <-> ^aktivity sympatiku
0 Snížení perfúze vazomotorického centra vede nejdříve k hyperaktivitě SNS, která je však vystřídána jeho útlumem
0 To vede k j perfúze mozku
Další „bludné kruhy" v patogenezi šo
* SIRS (systémový zánět) *DIC (systémová aktivace koagulace)
Vicious cycle of shock
Decreased cardiac Qu^ut^
1 Venous M&labolic intracellular! Coronary return    acidosis   fluid loss perfusion
'DrcrKssd tissue perfusion
Parenchyma] ceil injury
CeHular / aggregation
\ Endothelial acfivetioa" niicrocJrculatory damage
Sauros! truniíarili FC, Andersen D K, ftillierTR, Dunn DL, HunbeťJG, Matthew B, Pollodi RE: Schválila Principles of ffiíng-eryi S4ŕt SJiHon i http ://:hvi,a tress medicine, ca in
Copyright © Ths McGraw-Hill Conripanias^ [nc All rights reserved.
Syndrom systémové zánětlivé odpovědi (SIRS)
• Systémová aktivace imunitních mechanismů
• Příčiny:
° infekce (sepse)
° šok z neinfekčních příčin (difúzni poškození tkání při hypoxii)
° inkompatibilní transfúze
° radiační syndrom (zejm. GIT forma)
Diseminovaná intravaskulární koagulopatie (DIC)
• Systémová expozice trombinu
• 2 fáze:
1) Tvorba mikrotrombů (s lokální ischémií)
2) Vyčerpání koagulačních faktorů a orgánové krvácení
• Důsledek poškození cévní výstelky
• Navíc zpomalení toku krve (urychluje koagulační reakce)
• Zvláště častá u septického šoku
Známky šoku (orientační)
• systolickýTK < 90 mmHg
• středníTK < 65 mmHg
• laktát > 4 mmol/l
• diuréza < 0,5 ml/kg/h
• nekonstantně:
°  Cl (= CO/povrch těla) < 1,8 (ne septický šok)
°  TF > 100/min (ne šok při bradykardii, neurogenní šok)
Formy šoku
a) Hypovolemický šok („suchý a studený") - snížení cirkulujícího volumu a preloadu
b) Distribuční („teplý") šok - snížení rezistence a afterloadu, CO může být zvýšený
c) Kardiogenní („vlhký") šok - snížení CO při poruše funkce srdce, městnání
d) Obštrukční šok - snížení preloadu jedné z komor při normovolémii a následné snížení CO + městnání -patofyziologie obdobná kardiogennímu šoku
(ale městnání je omezeno na polovinu oběhu)
Křivky srdeční a cévní funkce u šoku
Q [dm3.min"']
P [mmHg] v pravé síni
Type of shock	CO	SVR	PWP	CVP
Hypovolemic	1	T	1	i
Cardiogenic	i	T	T	T
Distributive	T	41	4	1
• Hypovolemický šok: kompenzace vazokonstrikcí a kardiálními mechanismy (ale: CO je limitován žilním návratem)
• Distribuční šok: kompenzace zejm. kardiálními mechanismy (vazokonstrikce zpravidla není možná)
• Kardiogenní (a obštrukční) šok: kompenzace vazokonstrikcí
„Zájmy" srdce a perfundovaných tkání
Hypovolemický šok - \|/ preload Distribuční šok - \|/ afterload
Z hlediska srdce jsou \|/ preload a \|/ afterload výhodné, z hlediska dodávky energie klíčovým orgánům mohou být spojeny s oběhovým selháním (šokové stavy) - kauzalita je ovšem mimosrdeční inzult -> \|/ preload nebo \|/ afterload (nebo i obojí - polytraumata)
0 Ale: srdce musí zajišťovat perfúzi i samo sobě
Srdeční příčiny šoku
0 4/ inotropie
0 4/ lusitropie
0 4/TF
Svalová práce srdce - P-V diagram:
diagram u pravé komory
P-V diagram v závislosti na preload a afterloadu
Endsystolická P-V
Enddiastolická P-V křivka
Inotropie a lusitropie
ť inotropie („stažlivost") srdce -posouvá endsystolickou P-V křivku nahoru
ť lusitropie („roztažitelnost") srdce -posouvá enddiastolickou P-V křivku dolů
° i relaxace je ATP-dependentní- odčerpání cytosolového Ca2+
4/ inotropie či lusitropie zmenšuje plochu P-V diagramu (tj. snižuje se srdeční práce - následuje kompenzace RAAS a sympatikem spojená se zvýšením preloadu a afterloadu)
Decreased / inotropy
kompenzace
Limit Frank-Starlingova mechanismu (klesá aktivní síla stahu)
0 50 ľ 100 150 200 250 Period of n 11 in g   Left ventricular volume (ml)
Pasivní kontrakce elastickými vlákny - klesá schopnost relaxace
Hypovolemický šok - příčiny
• Akutní krvácení
• Popáleniny, traumata
• Rychlý vznik ascitu
• Akutní pankreatitida
• Těžká dehydratace
0 Zvracení, průjmy
° Excesivní diuréza (např. diabetes insipid
Akutní ztráta krve
• Oběhové změny (STK < 100 mmHg,TF > 100/min) při ztrátě 15% cirkulujícího volumu, šok u 30% cirkulujícího volumu
• Bezprostředními prioritami udržení tkáňové perfúze (krystaloidy, koloidy) a zástava krvácení (pokud možno), poté krevní náhrady (erytrocyty + plasma + trombocyty)
Distribuční šok - příčiny
Anafylaktický šok ^Anafylaktoidní šok
° Účast mediátorů žírnych buněk, ale bez IgE ° Např. hadí jedy, rad i o kontrastní látky
Septický šok
° Účast bakteriálních lipopolysacharidů ° Bakteriální toxiny
° IL-1 ,TNF-a - stimulují tvorbu PGE2 a NO
Neurogenní šok
° Vazodilatace v důsledku poruchy vazomotorického centra nebo jeho drah
Rozvoj anafylaktické reakce
• SensibilizaceTh a B lymfocytů a produkce IgE
• Opsonizace bazofilů a mastocytů
° vazba IgE na FcsR (I a II)
• IgE-zprostředkovaná degranulace žírnych buněk a bazofilů po opakovaném kontaktu s alergenem
° uvolnění mediátorů
primární (uskladněné) - HISTAMIN (zejména H, receptory) sekundární (tvořené) - PG, LTA, PAF, bradykinin, cytokiny,...
° efekty
vazodilatace, kontrakce SMC (vč. bronchokonstrikce), Tpermeability kapilár, chemotaxe, tsekrece hlenu, agregace destiček
Anafylaktická a anafylaktoidní reakce
Anafylaxe
-severe, systemic and potentially life-threatening reaction, usually after parenteral exposition to an allergen
° medication, food, insects, allergen extractions, latex ° signs:
mucous membrane, derm: erythema, exanthema, pruritus, oedema
resp. trakt: bronchokonstrikce, rýma, kýchání, nosní obstrukce, dráždění ke kašli, pocit cizího tělesa v hrdle
GIT: zvracení, kolika, nucení na stolici, průjem
KV systém: palpitace, tachykardie, hypotenze, arytmie
urogenitální systém: inkontinence moče
CNS: poruchy vědomí, křeče
° anafylaktoidní reakce:
Účast mediátorů žírných buněk, ale bez IgE
IgG, imunokomplexy, anafylatoxiny (C3a, C5a), myorelaxancia, opiáty, kontrastní látky, hadí jedy...
SIRS a sepse
sepsis s teps
SEPSIS
2 SIRS +
Confirmed or suspected infection
SEPSIS
Sepsis +
Signs of End Organ Damage
Hypotension
(SBP <90)
Lactate >4 mmol
Severe Sepsis with persistent:
Signs oi End Organ Damage
Hypotension (SBP <90)
Lactate >4 mmol
Slides Courtesy of CurtisMerritt, D.O.
https: //upl oad .wi ki media, o rg/wi ki pedia/ co mmons/ a/a d/Se psis_Ste ps.png
ardiogenní šok - příčiny
Infarkt myokardu Arytmie
Chlopenní vady (např. ruptúra papilárních svalů)
pekompenzace selhání při dilatační kardiomyopatii, restriktivní kardiomyopatii, amyloidóze...
Přetížení srdce katecholaminy („tako-tsubo syndrom" Ikinéza hrotu + hyperkinéza báze)
Ruptúra komorového septa
Obštrukční šok - napr. srdeční tamponáda, masivní plieni embólie, disekce aorty
Akutní srdeční selhání „dozadu" - RTG
Plieni edém
Bilaterální fluidothorax
Orgánové komplikace při šoku
Plíce I ARDS
• Játra
° nekróza hepatocytů
• GIT
° stresový vřed
° nekrotické poškození střevní sliznice —> sepse
• Ledviny
° akutní renální selhání při konstrikci arteria afferens ° akutní tubulární nekróza při ischemii
Syndrom dechové tísně dospělých (ARDS -„šoková plíce")
■feledek zánětlivého poškození plíce při SIRS, plicních infekcích, aspiraci žal. šťávy, tonutí
Exsudativní fáze (v řádu hodin): uvolnění cytokinů, infiltrace leukocyty, plieni edém, destrukce pneumocytů typu I
Proliferativní fáze: fibróza, t mrtvý prostor, proliferace pneumocytů typu II
Reparativní fáze: l zánět, l edém, přetrvává fibróza, většinou trvalá plicní restrikce
Normal Alveolus
Alveolar air space
Type I »II
i   ľ-.!! "Í!...
basomont membrane
tnicrciiiium
injured Alveolus during the Acute Phase
PrpTain-ricti edema fluid
Slouching of bronchial epithelium
Neqiglic or apopttlk: 1ype t cell
Red cell
Intact type II call
Endothelial cell
Endothelial basement membrane
hasamun! membráno Hyaline membrane Migrating neutrophil
/edematous interstiTium
Redcefl
Swollen, injured endothelial cells
Fibrabiast
Fibroblast "teulropliil
Multiorgánová dysfunkce (MODS)
• Porucha funkce více orgánů najednou (plíce, játra, GIT, ledviny, mozek, srdce)
• Může se rozvinout i s odstupem (v řádu dní až týdnů)
• Hypermetabolismus, katabolický stres
• Může předcházet i následovat SIRS (primární vs. sekundární MODS)
• Dysfunkce —► selhání
Přetrvávající MODS jako adaptace?
• 4/ mitochondrií ve tkáních
• 4.T3
• Analogie hibernujícího myokardu (zde i \|/ kontraktilního aparátu a energetické spotřeby)
• Genová exprese jako u hibernujících zvířat
• Později možná úprava funkce
Obecné zásady terapie
• Léčba základní příčiny
• Pozitivně inotropní látky, vazopresory (např. katecholaminy - ale: u obstrukce výtoku ze srdečních dutin mohou situaci zhoršit)
• Koloidní roztoky, krystaloidní roztoky (ale: u kardiogenního šoku možnost vzniku edému)
• °2
• i.v. kortikoidy (anafylaxe, SIRS?)
• ATB (septický šok)
• Mechanická podpora oběhu (kardiogenní šok)
• Protišoková poloha (?)
Krystaloidní x koloidní roztoky
• Krystaloidy - roztoky iontů (nejlépe normochloremické)
° Nejsou alergenní, neovlivňují koagulaci
• Koloidy - vysokomolekulárni látky (hydroxyethylškrob, želatina, albumin)
° Distribuce tekutin více do intravaskulárního prostoru
Ale méně, než je teoreticky očekáváno -poškozený glykokalyx - určující pro reabsorpci vody
Classic Starling equation
9
t
Colloid osmotic pressure
{
Revised Starling equation
t
O
Colloid osmotic pressure
subglytoralyx space (g) Endothelium
Mechanická podpora oběhu
A B CD
ECMO: Kaplan-Meierovy krivky
1.0
0.8- —
I 0.6
>
0.4
CO
02
00
Log rank P < .001
^— Cardiogenic — • Septic
1___
i —
L _
I-1-1-r~
0 3 6 9
7sT~     15        16        2'        24        27     ~~30
Days from ECMO Implantation
www.jtcvs.org/article/S0022-5223( 18)30906-1 /fulltext
Trendelenburgova („protišoková") poloha
5-30° Zilní návrat Po kolapsu Dlouhodobě neefektivní Zavedení centrálního žilního katétru (podání oběhové podpory) Zhoršuje plicní ventilaci Cave
kardiogenní šok, krvácení, t ICP