Was verursacht eine Aortenstenose?

In den letzten 30 Jahren hat sich die Ätiologie von Aortenklappendefekten verändert. Während die Prävalenz postrheumatischer Aortenklappenschäden von 30 auf 18 % und die Häufigkeit chirurgischer Korrekturen der bikuspiden Aortenklappe von 37 auf 33 % zurückgegangen ist, wurde ein Anstieg der kalzifizierten Aortenstenose von 30 auf 46 % beobachtet, insbesondere bei Personen über 65 Jahren.

Angeborene Aortenstenose

Zu den angeborenen Fehlbildungen der Aortenklappe können gehören: einspitzige, zweispitzige oder dreispitzige Klappen oder das Vorhandensein eines gewölbten Zwerchfells.

Eine einspitzige Klappe verursacht bereits im Säuglingsalter eine schwere Obstruktion und ist bei Kindern unter einem Jahr die Todesursache.

Eine Stenose der angeborenen Bikuspidalklappe führt zu Turbulenzen im Blutfluss und traumatisiert die Klappensegel. Dies führt in der Folge zu Fibrose, erhöhter Steifheit und Verkalkung der Klappensegel und bei Erwachsenen zu einer Verengung der Aortenöffnung.

Charakteristisch für eine angeborene Fehlbildung der Trikuspidalklappe sind ungleich große Klappensegel mit Anzeichen einer Verschmelzung an den Kommissuren, während ein turbulenter Blutfluss aufgrund eines mittelschweren angeborenen Defekts zu einer Fibrose und schließlich zu Verkalkung und Aortenstenose führen kann.

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Erworbene Aortenstenose

Eine rheumatische Aortenstenose entsteht als Folge eines Entzündungsprozesses, der mit der Fusion von Kommissuren, der Vaskularisierung der Klappensegel und des Faserrings einhergeht und zur Entwicklung einer marginalen Fibrose führt. Anschließend treten Verkalkungen auf beiden Oberflächen (ventrikulär und aortisch) der Klappensegel auf, und die Öffnung der Aortenklappe verkleinert sich und nimmt eine runde oder dreieckige Form an. Rheumatische Klappenschäden sind sowohl durch eine Aortenstenose als auch durch eine Regurgitation gekennzeichnet. Weitere Anzeichen des rheumatischen Prozesses werden häufig am Herzen diagnostiziert, insbesondere eine Schädigung der Mitralklappe.

Die bei älteren Patienten auftretende Kalzifizierung der Aortenstenose (CAS) ist sowohl auf mechanischen Klappenverschleiß als auch auf eine langfristige Entzündung mit Infiltration der Klappensegel durch Makrophagen und T-Lymphozyten zurückzuführen. Die nachfolgende Ablagerung von Calciumpyrophosphatkristallen im Faserring führt zu einer Verengung der Aortenöffnung und einer Ausbreitung auf die Klappensegel. Zu den häufigsten Ursachen der Entzündungsreaktion zählen oxidiertes LPG (analog zur Arteriosklerose) und Infektionserreger (Chlamydia pneumoniae), die als Auslöser der „Verletzungsreaktion“ dienen und primäre „Kalzifizierungsnester“ bilden können. Unter dem Einfluss der Aktivierung von Osteogenesemarkern (konstitutionell ausgedrückt) und des Kollagenumbaus in den Klappensegeln der Aortenklappe erlangen Myofibroblasten osteoblastische Funktionen. Eine weitere Quelle der Osteogenese vom endochondralen Typ können pluripotente mesenchymale Zellen sein, die im Blutkreislauf zirkulieren und durch Schäden in der Endothelschicht in die Dicke der Aortenklappensegel eindringen. Unter diesen Bedingungen dienen Makrophagen und T-Lymphozyten als Faktoren der neoosteoklastischen Resorption. Weitere Regulatoren der ablaufenden Prozesse sind Vitamin D, Parathormon und der Zustand des Knochenstoffwechsels, die sich im Alter erheblich verändern und zu Vitamin-D-Mangel, Hyperparathyreoidismus und Osteoporose führen. All dies trägt zur Bildung von reifem Knochengewebe mit Mikrofrakturen, funktionierendem Knochenmark und Anzeichen von Knochenumbau in der Dicke der Aortenklappensegel bei, was uns erlaubt, die Verkalkung der Aortenklappe bei Patienten mit CAS als einen regenerativen und nicht als einen degenerativen Prozess zu betrachten.

Weitere Ursachen einer kalzifizierten Aortenstenose sind Erkrankungen, die mit einer systemischen Störung des Kalziumstoffwechsels einhergehen, insbesondere Morbus Paget (Knochenform), chronisches Nierenversagen im Endstadium und Alkaptonurie.

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Pathophysiologie der Aortenstenose

Als Reaktion auf mechanische Obstruktion, Blutausstoß und Anstieg der systolischen Spannung der linken Ventrikelwand entwickelt sich deren konzentrische Hypertrophie, die einen zusätzlichen Druckgradienten an der Aortenklappe erzeugt, ohne das Herzzeitvolumen zu reduzieren, die linke Ventrikelhöhle zu erweitern und nicht von klinischen Symptomen begleitet zu werden. Im Laufe der Zeit kommt es aufgrund der heterogenen Natur hypertrophierter Myozyten und der zunehmenden Schwere der mechanischen Obstruktion zu einem Linksherzversagen, das durch die Erweiterung der Kammern der linken Herzabschnitte und die Entwicklung einer venösen Stauung im Lungenkreislauf verursacht wird. In den späten Stadien der Erkrankung nehmen Herzzeitvolumen, Schlagvolumen und dementsprechend der Druckgradient ab.

Patienten mit Aortenstenose zeichnen sich durch eine negative Korrelation zwischen systolischer Wandspannung und Ejektionsfraktion (EF) aus, was bei manchen Patienten aufgrund einer „unkoordinierten Nachlast“ zu einer reflektorischen Abnahme der Ejektionsfraktion führt. In anderen Fällen ist die Ursache für die Abnahme der EF eine verminderte Kontraktilität des linken Ventrikels. Somit tragen erhöhte Nachlast und veränderte Kontraktilität zur Verschlechterung der systolischen Funktion des linken Ventrikels bei.

Neben dem für viele Herzerkrankungen charakteristischen Anstieg des Kollagengehalts im Myokard geht die Aortenstenose mit einer Veränderung der Querstreifung einher, die zu einer Zunahme der Myokardmasse, einer Zunahme der diastolischen Steifheit und einer Verletzung der diastolischen Funktion führt, wodurch ein höherer intrakavitärer Druck zur vollständigen Füllung der linken Ventrikelkammern erforderlich ist. Klinisch ist dies bei Patienten mit Aortenstenose mit der plötzlichen Entwicklung von Lungenödem-Episoden ohne offensichtliche provozierende Faktoren verbunden.

Weitere Merkmale der Myokardstruktur bei Patienten mit schwerer Aortenstenose:

• ungewöhnlich große Zellkerne;
• Verlust von Myofibrillen;
• mitochondriale Cluster;
• das Vorhandensein zytoplasmatischer Regionen in Zellen ohne kontraktile Elemente;
• Proliferation von Fibroblasten und Kollagenfasern im Interstitium.

Ischämie

Bei Patienten mit Aortenstenose sind im Gegensatz zu Patienten ohne Herzerkrankung die absoluten Werte des Koronarblutflusses erhöht, können aber nach Neuberechnung auf die Masse des hypertrophierten linken Ventrikels als normal angesehen werden. Ein weiteres Fortschreiten der linksventrikulären Hypertrophie kann bei Patienten mit kritischer Aortenstenose zu einer Beeinträchtigung der myokardialen Sauerstoffversorgung führen, selbst wenn keine signifikanten Veränderungen der Koronararterien vorliegen. Das Substrat der Myokardischämie bei Aortenstenose ist, wie bei anderen Herzerkrankungen, ein Ungleichgewicht zwischen Sauerstoffverbrauch und der Fähigkeit, ihn abzugeben.

Der Anstieg des myokardialen Sauerstoffbedarfs ist auf Folgendes zurückzuführen:

• eine Zunahme der Myokardmasse aufgrund einer linksventrikulären Hypertrophie;
• erhöhte systolische Spannung der linken Ventrikelwand;
• Verlängerung der Zeit, die das Blut benötigt, um aus der linken Herzkammer ausgestoßen zu werden.

Eine beeinträchtigte Sauerstoffzufuhr durch die Koronararterien wird verursacht durch:

• Überdruck, der die Koronararterien von außen komprimiert, gegenüber dem Perfusionsdruck in den Koronargefäßen;
• Verkürzung der Diastole.

Weitere Faktoren, die die linksventrikuläre Myokardperfusion reduzieren:

• relative Abnahme der Kapillardichte;
• ein Anstieg des enddiastolischen Drucks im linken Ventrikelraum, was zu einer Abnahme des Perfusionsdrucks in den Koronararterien führt.