plik

109

Sportowców, u których echokardio-

logiczne dane wykazują przerost lewej

komory serca, należy poddać badaniu

celu ustalenia – czy jest to przerost

o charakterze adaptacyjnym, spo-

wodowany zwiększoną pracą serca

(przerost fizjologiczny), czy przerost

patologiczny powstały w wyniku pro-

cesów chorobowych (np. nadciśnienia

tętniczego) lub czynników toksycznych

czy też hormonalnych. U sportowców

młodych w przypadku każdego powięk-

szenia serca należy ustalić, czy jest to

przerost lewej komory serca powstały

w wyniku zewnętrznych czynników,

a więc w następstwie adaptacji serca do

zwiększonej pracy, czy rodzima kardio-

miopatia przerostowa, wywołana wro-

dzoną mutacją genetyczną, dla rozwoju

której bodźcami są wewnętrzne zmiany

w kardiomyocytach – komórkach mię-

śniowych serca. To ostatnie zaburzenie

spowodowane jest jedną z 200 mutacji

białka kurczącego mięsień serca, wy-

stępującą u jednego na 500 badanych.

Zaburzenie to jest też najczęstszą przy-

czyną nagłych zgonów sercowych mło-

dych sportowców (9).

Przerost lewej komory serca jest uważany za niezależny czynnik ryzyka zabu-

rzeń sercowo-naczyniowych, które mogą zwiększać zachorowalność, a nawet

powodować nagłe zgony sercowe. Dlatego do wyników badań echokardiogra-

ficznych, wskazujących na tego typu zaburzenie, należy przywiązywać duże

znaczenie.

Krzysztof Chrostowski

Przerost lewej komory serca

u sportowców

edycyna sportowa

„Sport Wyczynowy” 2008, nr 10-12/526-528

110

Ocena przerostu

lewej komory serca

Echokardiografia jest podstawową

metodą badania serca, pozwalającą

na ocenę wielkości jego masy, a więc

jego przerostu, zmian w budowie (tzw.

przebudowy), a także jego funkcji (1).

Wszystkie pomiary (2D) przeprowa-

dzane są w końcowej fazie rozkurczu

lewej komory (1). Obliczenia masy le-

wej komory dokonuje się według wzoru

zalecanego przez Amerykańskie Towa-

rzystwo Echokardiograficzne (American

of Society of Echocardigraphy, ASE) w

modyfikacji Devereuxa:

Masa lewej komory – LVM (Left Ven-

tricular Mass) (g) = 0,8 [1,04 (LVdD

+IVSd +PWd)

– LVdD

)]+0,6 g.

gdzie: LVdD – rozkurczowy wymiar

lewej komory (Left Ventricular Diastolic

Diameter); IVSd – rozkurczowy wymiar

przegrody międzykomorowej (Interven-

tricular Septal Diameter), PWd – roz-

kurczowy wymiar tylnej ściany lewej

komory (Posterior Wall Diastolic).

Wartości PWD >13 mm świadczą o

przeroście serca. Maksymalna wielkość

masy serca jest oceniana na 500 g (1).

Drugim ważnym kryterium w ocenie

wielkości serca jest wskaźnik mięśnio-

wy masy serca, obliczany na podstawie

stosunku masy lewej komory do pola

powierzchni ciała: Miocardial Index

Mass MIM = LKM/BSA (g/m

); BSA –

pole powierzchni ciała (Body Surface

Area) (m

) (1).

Przerost lewej komory stwierdza

się, gdy u mężczyzn wartość wskaźnika

mięśniowego masy serca przekracza

134 g/m

, zaś u kobiet 110 g/m

(12).

Wskaźnik ten może być również obli-

czany w stosunku do wzrostu badanej

osoby – LKM/m (g/m wzrostu) (Levy)

lub LKM/m

2,7

wzrostu (De Simone)

(12).

Patogeneza

przerostu lewej komory serca

Według tradycyjnej koncepcji prze-

rost serca u sportowców jest efektem

procesu adaptacji do intensywnych wy-

siłków treningowych i jako taki uznawa-

ny za objaw korzystny (5). Obserwuje się

bowiem zwiększenie masy serca (hyper-

trofię) i jego przebudowę, zwiększenie

pojemności wyrzutowej krwi, pojemno-

ści rozkurczowej serca i poprawę wy-

dolności. Wszystkie te zmiany uznawane

są za czynnościowe i mają się cofać po

zaprzestaniu uprawiania sportu (8).

W myśl tej koncepcji zakłada się, że

czynnikiem inicjującym kaskadę biolo-

gicznych procesów, prowadzących do

przerostu mięśnia sercowego, jest sygnał

mechaniczny (stres hemodynamiczny)

w następstwie zwiększenia obciążenia

wysiłkiem fizycznym (8). Wyróżnia

się dwa typy obciążeń serca – na sku-

tek wzrostu objętości i ilości krwi lub

przejściowego wzrostu ciśnienia krwi.

Sygnały związane z obciążeniami róż-

nego typu powodują odmienne reakcje

adaptacyjne serca.

Trening dynamiczny, wytrzymało-

ściowy, doprowadzający do zwiększe-

nia objętości krwi krążącej, powoduje

zwiększenie tzw. obciążenia objętościo-

wego, czyli objętości wyrzutowej serca

(volume overload), a proces kompensacji

Krzysztof Chrostowski

111

nadmiernego długotrwałego obciążenia

hemodynamicznego doprowadza do

przerostu ekscentrycznego (nazywanego

też odśrodkowym lub objętościowym)

serca z powiększeniem jamy serca, czyli

tzw. serca sportowca (ryc. 1) (8).

Podczas długotrwałych wysiłków

(treningów) siłowych dochodzi nato-

miast do okresowego (naprzemiennego)

obciążenia serca w wyniku przeciwsta-

wienia się wzrostowi oporów obwodo-

wych (tzw. afterload), podobnie jak ma

to miejsce w przewlekłym nadciśnieniu

tętniczym. Tego typu wysiłki nazywa się

obciążeniem izometrycznym. W tym

przypadku dochodzi do przerostu kon-

centrycznego (zwiększenia grubości

ścian lewej komory). Zwiększenie masy

serca w treningu siłowym powodowa-

ne jest wzrostem ciśnienia (pressure

overload), doprowadzającym do przy-

rostu komórek mięśnia (sarkomerów)

i zwiększenia masy elementów kurcz-

liwych – następuje pogrubienie mięśnia

sercowego i przerost koncentryczny

(ryc. 1) (8).

Na podstawie charakteru wysiłków

(dynamiczne lub siłowe) oraz ich inten-

Ryc. 1 Zmiany budowy serca w odpowiedzi na hemodynamiczne bodźce: wysiłków dynamicznych,

w których wzrost objętości przepływu krwi (volume overload) jest kompensowany poszerzeniem lewej

komory tzw. przerostem ekscentrycznym (objętościowym lub odśrodkowym) czyli „sercem sportowca”

( r/h=c). W przypadku wysiłkach siłowych wzrost przejściowy ciśnienia tętniczego (pressure overload)

jest wyrównywany przerostem ściany lewej komory tzw. przerost koncentryczny (lub ciśnieniowy)

(r/h<c). Dla porównania przedstawiono – prawidłową budowę serca (r/h=c).

Objaśnienie skrótów: (c) – stres hemodynamiczny; ( r) – promień jamy komory; (h) – grubość ściany

komory.

Przerost lewej komory serca u sportowców

112

sywności (małej, umiarkowanej i wy-

sokiej) powstała klasyfikacja dyscyplin

sportu. Np. kolarstwo i wioślarstwo

zaliczono do dyscyplin o wysokiej inten-

sywności wysiłków statycznych i dyna-

micznych, zaś kulturystykę – do dyscy-

plin o wysokiej intensywności wysiłków

statycznych i umiarkowanych dynamicz-

nych (6). Stąd niejednorodny obraz prze-

rostu serca u sportowców w niektórych

dyscyplinach portu.

Nie zawsze jednak zwiększonemu

obciążeniu hemodynamicznemu musi

towarzyszyć przerost mięśnia sercowego.

Serce potrafi adaptować się do wysiłków

także bez powiększania masy i przerostu

mięśnia.

Korzystne czy szkodliwe

efekty przerostu serca

Fizjologiczne efekty treningu wy-

trzymałościowego manifestują się m.in.:

zmniejszeniem obwodowych oporów

naczyniowych, wzrostem przepływu

sercowego, przy normalnym ciśnieniu

tętniczym i przeroście ekscentrycznym

serca, co można uznać za korzystne.

Jednak ostatnio przeprowadzone badania

wykazały, że bodźce fizjologiczne zwią-

zane z wysiłkami dynamicznymi czy też

siłowymi nie u wszystkich sportowców

przynoszą takie same efekty. Ponadto

wiele informacji wskazuje, że długotrwa-

ły wysiłek fizyczny, który łączy cechy

wysiłku wytrzymałościowego i siłowe-

go, może prowadzić do przerostu serca,

którego obraz jest bliski patologicznemu

(9, 13).

Z ostatnich doniesień wynika, że

u ponad 20% sportowców zawodowo

uprawiających sport przerost serca nie

zupełnie cofa się nawet po 5 latach po

zakończeniu kariery sportowej. Badania

przeprowadzone w grupie zawodowych

kolarzy (młodszych wiekiem) wykazały,

poza znacznym przerostem mięśnia lewej

komory serca, zaburzenia jej funkcji

w zapisach EKG (11).

Nowe koncepcje na temat

przerostu lewej komory serca

Najnowsze badania naukowe prze-

rostu fizjologicznego i patologiczne-

go serca odnoszą się do wskaźników

biochemicznych, molekularnych oraz

genetycznych. Eksperymenty na zwie-

rzętach wykazują, że patogeneza tych

zmian jest bardzo złożona, gdyż bierze

w nich udział wiele czynników, zarówno

pobudzających, jak i hamujących proce-

sy przerostu (5).

Badania genetyczne na szczurach

przeprowadzone przy użyciu mikrome-

tody identyfikacji poszczególnych genów

(micoarrays) w grupach z fizjologicz-

nym przerostem serca i z wyrównanym

przerostem patologicznym (5) wykazały,

że spośród około 3000 znanych genów

404 brało udział w przeroście serca.

91 genów uczestniczyło w przeroście

fizjologicznym, 159 regulowało zarówno

przerost fizjologiczny, jak i patologiczny,

zaś 154 wyłącznie przerost patologiczny.

Okazuje się więc, że na podstawie badań

genetycznych nie można różnicować

procesów przerostu serca. Nie są one

całkowicie niezależne od siebie, chociaż

zwiększona ekspresja pewnych grup

genów była charakterystyczna tylko dla

Krzysztof Chrostowski

113

fizjologicznego lub też patologicznego

procesu (5). Rycina 2 przedstawia obraz

zasadniczych grup genów charaktery-

stycznych dla przerostu fizjologicznego

i patologicznego oraz w biorących udział

w obu tych procesach (5).

Procesowi patologicznego przerostu

serca towarzyszy wzrost ekspresji ge-

nów związanych ze stanem zapalnym,

metabolizmem węglowodanów, gdyż

głównym źródłem energii staje się glu-

koliza. Obniżeniu ulega ekspresja genów

związanych z metabolizmem kwasów

tłuszczowych. Ponadto pojawiają się

geny płodowe, które w warunkach pra-

widłowych u osób dorosłych zanikają i

nie są wykrywane (5). Zwiększona eks-

presja genów apoptozy może świadczyć

o przejściu przerostu patologicznego w

stan niewydolności serca (5).

Geny regulujące przerost fizjolo-

giczny należą głównie do peptydowych

czynników wzrostu (7), insulinopodob-

nych czynników wzrostu (IGF) i na-

błonkowych czynników wzrostu, które,

wraz z fosfoinosytol 3 kinazą (PI3K)

i Akt-1, tworzą oś inicjującą dalsze

przekazywanie sygnałów zwiększają-

cych syntezę białek i przerost serca.

Akt-1 hamuje ekspresję genów apop-

tozy oraz reguluje wzrost kapilarów

naczyniowych przerosłych mięśni (po-

budza naczyniowo-nabłonkowy czynnik

wzrostu VEGF). Jednak zbyt długie

lub nadmierne pobudzenie Akt-1 może

prowadzić do procesu patologicznego

przerostu (15).

W przeroście patologicznym począ-

tek inicjujący proces sygnalizacyjny

jest związany z pobudzeniem przez

hormony – angiotensynę II, endote-

linę, adrenoreceptory α

i β

, β

oraz

noradrenalinę receptora sprzężonego

z białkiem G (GPCR) (5). Receptor ten

odgrywa istotną rolę w przekazywaniu

sygnałów przenoszonych przez angio-

Ryc. 2. Udział grup genów

w przeroście fizjologicz-

nym i patologicznym.

Przerost lewej komory serca u sportowców

114

tensynę II, która jest jednym z głów-

nych aktywatorów procesu przerostu

(3). Angiotensyna II, jak też aldosteron,

uczestniczą w przeroście patologicznym

serca (5,10). W wyniku pobudzenia

szlaku patologicznego dochodzi do

zwiększenia ekspresji genów i prze-

programowania procesów przerostu

serca (5).

MikroRNA

w patogenezie

przerostu serca

Mimo ogromnego postępu wiedzy

dotyczącej patogenezy procesów prze-

rostu serca u ludzi cały szereg pytań

nadal pozostaje bez odpowiedzi. Ostatnio

nadzieje budzą badania związane z nowo

odkrytymi związkami, tzw. mikroRNA.

Są to naturalnie występujące cząstki

RNA (składające się z około 22-25 nu-

kleotydów), regulujące proces ekspresji

genów mRNA (18). Okazało się jednak,

że indywidualny (pojedynczy) mRNA

może regulować ekspresję wielu genów

o podobnej funkcji i modulować złożony

obraz fenotypowy danej czynności lub

choroby. Jego nadmiar może też od-

grywać rolę w „paradoksalnym” zwięk-

szeniu ekspresji docelowego genu (4).

U ludzi cząsteczki mikroRNA (ich liczbę

określa się na ponad 1000) mogą odegrać

istotną rolę zarówno w fizjologii, jak

i patologii wielu chorób, m.in. w dia-

gnostyce, jak również w terapii chorób

serca związanych z przerostem i przebu-

dową lewej komory (18). Stwierdzono

bowiem, że w funkcji serca uczestniczą

mikroRNA: miR-1, miR-133 (zaburze-

nia rytmu), miR-21, miR-195 (przerost

serca) i miR-208 (kurczliwość mięśnia

serca) (14).

Badania nad rolą mikroRNA, zapo-

czątkowane około 10 lat temu, znajdują

się w okresie początkowym, większość

danych pochodzi z eksperymentów prze-

prowadzanych na zwierzętach. Można

jednak oczekiwać, że w perspektywie naj-

bliższych lat dojdzie do nowych odkryć.

Wiele wskazuje na to, że możliwości dia-

gnostyczne, jak i terapeutyczne mikroRNA

są ogromne.

Obserwacje własne

Porównawcze analizy parametrów

echokardiograficznych lewej komory

serca dotyczyły 30 kolarzy szosowych

i 40 kulturystów. Nie wykazały one

statystycznie istotnych różnic. Jednak

w dalszych badaniach stwierdzono, że

u kulturystów występują zależności pa-

rametrów echokardiograficznych serca

z poziomami aldosteronu w osoczu.

W podgrupie z przerostem lewej komory

(MiM>134 g/m

) stwierdzono staty-

stycznie częstsze występowanie alleli C

genu syntazy aldosteronu (CYP11B2)

i alleli A genu receptora angiotensyny II

(AT1R). Pośrednio może to wskazywać

na współudział układu renina – angio-

tensyna – aldosteron (3) w procesie

przerostu serca. Natomiast w podgrupie

kolarzy z przerostem lewej komory serca

nie ujawniono ani zależności z pozio-

mem aldosteronu, ani z parametrami

echokardiograficznymi, ani zwiększo-

nego udziału wybranych genów RAAS

(badania alleli). Obserwowano natomiast

statystycznie częstsze występowanie

alleli 9- receptora bradykininy BK2R,

Krzysztof Chrostowski

115

niż allele 9+ (χ2 = 6,6; p<0,009) i iloraz

szans =5,85. Polimorfizm genu kodują-

cego receptor B ludzkiej bradykininy

łączy się z powysiłkowym przerostem

serca, przy czym allele 9- mają działanie

ochronne (2,16). Dane te wskazują, że

przerost serca u kolarzy miał charakter

fizjologiczny.

Podsumowanie

W obecnej sytuacji, kiedy nie można

sporządzić wyczerpującej listy objawów

jednoznaczne świadczących o fizjolo-

gicznym czy patologicznym przeroście

lewej komory serca, i nie ma też testów,

które określałyby charakter tych zmian,

każdy przypadek przerostu serca powi-

nien być traktowany jako potencjalne

zagrożenie. Konieczna jest specjalna

długotrwała obserwacja lekarska. Istnieją

bowiem liczne dane mówiące o tym, że

w określanych warunkach przerost serca

może przekształcić się z fizjologicznego

w patologiczny.

Serce jest bardzo czułym narządem,

reagującym na różne bodźce, zarówno

fizjologiczne jak patologiczne, zmiany

przerostu i przebudowy w następstwie

powiększenia objętości kardiomyocytów.

Ten przerost może być sygnałem ostrze-

gawczym przed dalszymi zaburzeniami,

które mogą doprowadzić do poważnego

upośledzenia sprawności i do niewydol-

ności krążenia.

Intencją autora artykułu, który ze

względu na odbiorcę nie uwzględnił

wielu trudnych i skomplikowanych

aspektów zagadnienia (m.in. sygnalizacji

w przeroście fizjologicznym i patolo-

gicznym serca), było zwrócenie uwagi

na konieczność monitorowania stanu

zdrowia ludzi uprawiających sport

z objawami przerostu lewej komory

serca – ustalenia, czy zmiany te zwią-

zane są wyłącznie ze wzrostem obcią-

żeń wysiłkowych, czy z patologicznym

przerostem, który może prowadzić do

poważnych następstw zdrowotnych.

Piśmiennictwo:

1. Braksator W. et al.: Echokardiograficz-

ne zmiany w sercach sportowców w 24-

miesięcznej obserwacji – kompensacja czy

patologia. „Medycyna Sportowa” 2002; 18,

s. 417-422.

2. Brull D. et al.: Bradykinin B2BKR re-

ceptor polymorphism and left-ventricular

growth response. „Lancet” 2001; 358,

s. 1155-1156.

3. Chrostowski K. Physiological Basis of

Renin-Angiotensin-Aldosterone System

(RAAS) Functions in Sports Exercises.

“Medicina Sportiva” 2005; 9 (2), s. 45-

52.

4. Divakiaran V., Mann D. L.: The Emerging

Role of MicroRNAs in Cardiac Remo-

deling and Heart Failure. “Circulation

Research” 2008; 103, s. 1072-1083.

5. Dorn II G. W.: The Fuzzy Logic of Phy-

siological Cardiac Hypertrophy. “Hyper-

tension” 2007; 49, s. 962-970.

6. Gallagher K. M., Raven P. B., Mitchell

J. H.: Classification of Sports and the

Athlete’s Heart [w:] The Athlete and Heart

disease. Diagnosis, Evaluation & Manage-

ment. R. A. Williams Lipimcott Williams

&Wilkins. 1998, s. 9-21,

7. Kim J. E. et al.: Insulin-Like Growth Fac-

tor I Receptor Signaling is Required for

Exercise-Induced Cardiac Hypertrophy.

“Molecular Endocrinology” 2008; 22, s.

2531-2543.

8. Lorell B. H., Carabello B. A.: Left Ven-

tricular Hypertrophy. Pathogenesis, Detec-

tion, and Prognosis. “Circulation” 2000;

102, s. 470-479.

Przerost lewej komory serca u sportowców

116

9. Maron B., Pelliccia A.: The Heart of

Trained Athletes. Cardiac Remodeling and

Risks of Sports, Including Sudden Death.

“Circulation” 2006; 114, s. 1633-1644.

10. Myerson S.G et al.: Left Ventricular Hy-

pertrophy with Exercise and ACE Gene

Insertion/Delation Polymorphism. A Ran-

domized Controlled Trial With Losartan.

“Circulation” 2001; 103, s. 226-230.

11. Nishimura T. et al.: Echocardiographic

Evaluation of Long-term Effects of Exer-

cise on Left Ventricular Hypertrophy and

Function in Professional Bicyclists. “Cir-

culation” 1980; 61, s. 892.

12. Numez E. et al.: Optimal Threshold Va-

lue for Left Ventricular Hypertrophy in

Blacks. The Atherosclerosis Risk in Com-

munities Study. “Hypertension” 2005; 45,

s. 58-63.

13. Pelliccia A. et al.: The Upper Limit of

Physiologic Cardiac Hypertrophy in Hi-

ghly Trained Elite Athletes. “The New

England Journal of Medicine” 1991; 324,

s. 295-301.

14. Sayed D. et al.: MicroRNAs Play an

Essential Role in the Development of Car-

diac Hypertrophy. “Circulation Research”

2007; 100, s. 416-424.

15. Walsh K.: Akt Signaling and Growth of

the Heart. “Circulation” 2006; 113, s.

2032-2034.

16. Zuraw B.: Bradykinin in Protection against

Left-ventricular Hypertrophy. “Lancet”

2001; 358, s. 1116-1117.

Krzysztof Chrostowski