Die Pathogenese der chronischen Herzinsuffizienz bei Säuglingen mit angeborenem Herzfehler und Links-Rechts-Shunt am Beispiel der klinischen Symptome Tachypnoe und Gedeihstörung
The Pathogenesis of Heart Failure in Infants with Congenital Heart Disease and Left-to-right Shunt – Analysing the clinical Symptoms Tachypnea and Failure To Thrive
by Annette Hammersen
Date of Examination:2013-01-14
Date of issue:2012-12-11
Advisor:PD Dr. Matthias Sigler
Referee:PD Dr. Matthias Sigler
Referee:PD Dr. Frank Edelmann
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Abstract
English
The clinical symptoms of heart failure in infants with congenital heart disease and left-to-right shunts are still not completely understood. Since the late 1990s the traditional hemodynamic conceptual model has been replaced by the neurohormonal model of heart failure. This new model regards neurohormonal activation as a significant factor in the pathogenesis of heart failure. Many studies have confirmed the validity of this neurohormonal model for adults with chronic heart failure. However, for infants with congenital cardiac malformations, only a few studies have been carried out, and even fewer in the domain of pathophysiology. In this study, we therefore aimed to verify the validity of the neurohormonal model of heart failure for infants amongst our own patients. For that purpose we analysed various clinical, hemodynamic and neurohormonal parameters in 70 infants with left-to-right shunts retrospectively. Our major finding is that tachypnea in the examined infants with left-to-right shunts is associated more closely with neurohormonal parameters than with traditional hemodynamic measures for the severity of heart failure. The ratio of pulmonary to systemic flows was the only pulmonary parameter showing a trend to higher values in infants with tachypnea (p = 0,07). Of the systemic parameters, a lower mean arterial pressure was the most significant predictor for the occurence of tachypnea (p = 0,004). Infants with severe tachypnea showed a substantial neurohormonal activation with high hormon levels, together with higher heart rates (HF) (p < 0,001) compared to infants without tachypnea (norepinephrine (NA): p < 0,001; plasma renin activity (PRA): p = 0,005; renin concentration: p = 0,003; aldosteron: p = 0,01). Hormon levels and heart rates correlated significantly with respiratory rates (NA: r = 0,47, p < 0,001; PRA: r = 0,65, p < 0,001; renin concentration: r = 0,50, p = 0,002; aldosteron: r = 0,37, p = 0,007; HF: r = 0,62, p< 0,001). We were not able to develop an appropriate multiple regression model that would explain the symptom `failure to thrive` with a r2-value of more than 0,37. Failure to thrive proved to be more or less independent of classic hemodynamic markers of the severity of chronic heart failure. A tendency towards higher values of norepinephrine and renin concentration, however, was seen in infants with lower gain in weight (p = 0,02 bzw. p = 0,07). Weight gain showed significant inverse correlations with levels of norepinephrine (r = -0,48, p < 0,001) and plasma renin activity (r = -0,43, p = 0,03). We can conclude that neurohormonal activation also plays a significant role in the pathogenesis of heart failure in infants with left-to-right shunts, particularly in the development of tachypnea and potentially also of failure to thrive.
Keywords: heart failure; infants; congenital heart disease; left-to-right shunt; tachypnea; failure to thrive; neurohormonal activity; pathophysiology
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Die Ursachen der
Herzinsuffizienzsymptomatik bei Säuglingen mit angeborenem
Herzfehler und Links-Rechts-Shunt sind bis heute nicht vollständig
geklärt. Das traditionelle hämodynamische Erklärungskonzept wurde
seit den späten 1990er Jahren zunehmend durch das sogenannte
„neurohumorale Herzinsuffizienzmodell“ abgelöst, das einer
neurohumoralen Aktivierung eine wichtige Rolle bei der Entstehung
der Herzinsuffizienz zuweist. Während bei Erwachsenen eine Vielzahl
an Studien das Modell bestätigt, ist die Datenlage bei Kindern
recht dünn, vor allem im Bereich der pathophysiologischen
Grundlagen. Ziel der Arbeit war es daher, die Gültigkeit des
neurohumoralen Modells für das Säuglingsalter am eigenen
Patientengut zu überprüfen. Dazu wurden bei 70 Säuglingen mit
Links-Rechts-Shunt klinische, hämodynamische und neurohumorale
Parameter retrospektiv untersucht. Ein wesentliches Ergebnis ist,
daß das Symptom Tachypnoe bei den untersuchten Säuglingen deutlich
stärker durch neurohumorale Parameter vorausgesagt wird als durch
die klassischen hämodynamischen. Von den pulmonalen Parametern wies
lediglich das Verhältnis von pulmonalem zu systemischem
Herzzeitvolumen eine Tendenz zu höheren Werten bei Tachypnoe auf (p
= 0,07). Seitens der systemischen Parameter war vor allem ein
erniedrigter mittlerer arterieller Druck prädiktiv für das
Auftreten von Tachypnoe (p = 0,004). Dagegen wiesen Säuglinge mit
schwerer Tachypnoe eine neurohumorale Aktivierung mit hohen
Hormonspiegeln auf, einhergehend mit höheren Herzfrequenzen (HF) (p
< 0,001) im Vergleich zu eupnoeischen Säuglingen (Noradrenalin
(NA): p < 0,001; Plasma-Renin-Aktivität (PRA): p = 0,005;
Reninkonzentration: p = 0,003). Die Hormonwerte und Herzfrequenzen
korrelierten positiv mit den Atemfrequenzen (NA: r = 0,47, p <
0,001; PRA: r = 0,65, p < 0,001; Reninkonzentration: r = 0,50, p
= 0,002; HF: r = 0,62, p < 0,001). Für die Gedeihstörung gelang
es nicht, ein geeignetes multiples Regressionsmodell zur Erklärung
des schlechten Gedeihens der Säuglinge zu entwickeln. Während sich
ein schlechtes Gedeihen als weitgehend unabhängig von den
klassischen hämodynamischen Markern der Schwere der
Herzinsuffizienz darstellte, zeigte sich eine Tendenz zu höheren
Noradrenalin- und Reninspiegeln bei zunehmender Gedeihstörung (p =
0,2 bzw. p = 0,07). Die Höhe der Noradrenalinspiegel und der
Plasma-Renin-Aktivität korrelierte invers mit der
Gewichtsentwicklung (NA: r = -0,48, p < 0,001; PRA: r = -0,43, p
= 0,03). Angesichts der vorliegenden Ergebnisse besteht die
Vermutung, daß die neurohumorale Aktivierung auch bei den
untersuchten Säuglingen mit Links-Rechts-Shunt eine besondere Rolle
bei der Entstehung der Herzinsuffizienzsymptomatik, insbesondere
der Tachypnoe und möglicherweise auch der Gedeihstörung,
besitzt.
Schlagwörter: Herzinsuffizienz; Säuglinge; angeborene Herzfehler; Links-Rechts-Shunt; Tachypnoe; Gedeihstörung; neurohumorale Aktivierung; Pathophysiologie