CPE wordt veroorzaakt door verhoogde pulmonale capillaire hydrostatische druk die leidt tot transudatie van vloeistof in het pulmonale interstitium en de alveoli. Door de verhoogde druk in de LA neemt de pulmonale veneuze druk en de druk in de longmicrovasculatuur toe, waardoor longoedeem ontstaat.
Mechanisme van CPE
Pulmonair capillair bloed en alveolair gas worden gescheiden door het alveolair-capillair membraan, dat bestaat uit drie anatomisch verschillende lagen: (1) het capillair endotheel; (2) de interstitiële ruimte, die bindweefsel, fibroblasten en macrofagen kan bevatten; en (3) het alveolaire epitheel.
Uitwisseling van vloeistof vindt normaal plaats tussen het vasculaire bed en het interstitium. Pulmonaal oedeem treedt op wanneer de netto flux van vocht van de vasculatuur naar de interstitiële ruimte wordt verhoogd. De Starling-relatie bepaalt de vochtbalans tussen de alveoli en het vasculaire bed. De nettostroom van vloeistof over een membraan wordt bepaald door toepassing van de volgende vergelijking:
Q = K(Pcap – Pis) – l(Pcap – Pis),
waar Q de netto vloeistoffiltratie is; K is een constante die de filtratiecoëfficiënt wordt genoemd; Pcap is de capillaire hydrostatische druk, die de neiging heeft vloeistof uit het capillair te persen; Pis is de hydrostatische druk in de interstitiële vloeistof, die de neiging heeft vloeistof in het capillair te persen; l de reflectiecoëfficiënt is, die aangeeft hoe doeltreffend de capillaire wand is in het voorkomen van eiwitfiltratie; de tweede Pcap de colloïde osmotische druk van plasma is, die de neiging heeft vloeistof in het capillair te trekken; en de tweede Pis de colloïde osmotische druk in de interstitiële vloeistof is, die vloeistof uit het capillair trekt.
De netto filtratie van vloeistof kan toenemen met veranderingen in verschillende parameters van de Starling-vergelijking. CPE treedt voornamelijk op als gevolg van een gestoorde uitstroom van de LA of LV-disfunctie. Om longoedeem te ontwikkelen als gevolg van een verhoogde pulmonale capillaire druk, moet de pulmonale capillaire druk stijgen tot een niveau dat hoger is dan de osmotische druk van het plasmacolloïd. De pulmonale capillaire druk is normaal 8-12 mm Hg, en de osmotische colloïddruk is 28 mm Hg. Een hoge pulmonale capillaire wiggedruk (PCWP) is niet altijd duidelijk bij een vastgestelde CPE, omdat de capillaire druk weer normaal kan zijn wanneer de meting wordt uitgevoerd.
Lymfevaten
De lymfevaten spelen een belangrijke rol bij het handhaven van een adequate vochtbalans in de longen door oplosmiddelen, colloïden en vloeistof met een snelheid van ongeveer 10-20 ml/uur uit de interstitiële ruimte te verwijderen. Een acute stijging van de pulmonale arteriële capillaire druk (d.w.z. tot >18 mm Hg) kan de filtratie van vocht in het interstitium van de longen doen toenemen, maar de lymfatische verwijdering neemt niet dienovereenkomstig toe. Bij een chronisch verhoogde druk in het longinterstitium kan de lymfatische afvoer daarentegen oplopen tot 200 mL/h, waardoor de longen worden beschermd tegen longoedeem.
Fasen
De progressie van vochtophoping bij CPE kan worden geïdentificeerd als drie verschillende fysiologische fasen.
Fase 1
In fase 1 veroorzaakt de verhoogde druk in het LA distensie en opening van kleine longvaten. In dit stadium verslechtert de bloedgasuitwisseling niet en kan zelfs licht verbeteren.
Stadium 2
In stadium 2 verplaatsen vloeistof en colloïd zich van de longcapillairen naar het interstitium van de longen, maar een initiële toename van de lymfatische uitstroom verwijdert de vloeistof efficiënt. De voortdurende filtratie van vloeistof en opgeloste stoffen kan de afvoercapaciteit van de lymfevaten overmeesteren. In dat geval verzamelt de vloeistof zich aanvankelijk in het relatief soepele interstitiële compartiment, dat over het algemeen het perivasculaire weefsel van de grote vaten is, vooral in de afhankelijke zones.
De ophoping van vloeistof in het interstitium kan de kleine luchtwegen in gevaar brengen, wat tot milde hypoxemie leidt. De hypoxemie in dit stadium is zelden van voldoende omvang om tachypneu te stimuleren. Tachypneu in dit stadium is hoofdzakelijk het gevolg van de stimulatie van juxtapulmonale capillaire (J-type) receptoren, niet-gemyeliniseerde zenuwuiteinden die zich nabij de alveoli bevinden. Receptoren van het J-type zijn betrokken bij reflexen die de ademhaling en de hartslag moduleren.
Stadium 3
In stadium 3, wanneer de vochtfiltratie blijft toenemen en het vullen van de losse interstitiële ruimte plaatsvindt, hoopt zich vocht op in de relatief weinig elastische interstitiële ruimte. De interstitiële ruimte kan tot 500 mL vocht bevatten. Bij verdere ophopingen kruist de vloeistof het alveolaire epitheel in de alveoli, wat leidt tot alveolaire overstroming. In dit stadium zijn afwijkingen in de gasuitwisseling merkbaar, nemen de vitale capaciteit en andere ademhalingsvolumes aanzienlijk af, en wordt de hypoxemie ernstiger.
Cardiale stoornissen die zich manifesteren als CPE
Atriale uitstroomobstructie
Dit kan het gevolg zijn van mitralisstenose of, in zeldzame gevallen, van atriummyxomen, trombose van een protheseklep of een aangeboren membraan in de linkerhartboezem (bv. cor triatriatum). Mitralisstenose is meestal een gevolg van reumatische koorts, waarna het geleidelijk longoedeem kan veroorzaken. Bij acute CPE gaat mitralisstenose vaak gepaard met andere oorzaken van CPE; een voorbeeld is verminderde LV-vulling als gevolg van tachycardie bij aritmie (bv. atriumfibrilleren) of koorts.
LV systolische disfunctie
Systolische disfunctie, een veel voorkomende oorzaak van CPE, wordt gedefinieerd als verminderde myocardiale contractiliteit waardoor de cardiale output daalt. De daling van de cardiale output stimuleert de sympathische activiteit en de expansie van het bloedvolume door activering van het renine-angiotensine-aldosteronsysteem, hetgeen verslechtering van de toestand veroorzaakt doordat de vullingstijd van de LV afneemt en de capillaire hydrostatische druk toeneemt.
Chronisch LV-falen is meestal het gevolg van congestief hartfalen (CHF) of cardiomyopathie. Oorzaken van acute exacerbaties zijn onder meer de volgende:
-
Acuut myocardinfarct (MI) of ischemie
-
Patiënt houdt zich niet aan dieetrestricties (bijv. zoutrestricties)
-
Patiënt houdt zich niet aan medicatie (bijv, diuretica)
-
Erge anemie
-
Sepsis
-
Thyrotoxicosis
-
Myocarditis
-
Myocardiale toxinen (bijv, alcohol, cocaïne, chemotherapeutische middelen zoals doxorubicine , trastuzumab )
-
Chronische valvulaire ziekte, aortastenose, aortaregurgitatie, en mitralisklepinsurgitatie
LV-diastolische disfunctie
Ischemie en infarct kunnen naast systolische disfunctie ook LV-diastolische disfunctie veroorzaken. Met een vergelijkbaar mechanisme induceert myocardiale contusie systolische of diastolische disfunctie.
Diastolische disfunctie duidt op een afname van de LV diastolische distensibiliteit (compliance). Door deze verminderde compliantie is een verhoogde diastolische druk nodig om een vergelijkbaar slagvolume te bereiken. Ondanks een normale LV-contractiliteit veroorzaakt de verminderde cardiale output, in combinatie met een te hoge einddiastolische druk, een hydrostatisch longoedeem. Diastolische afwijkingen kunnen ook worden veroorzaakt door constrictieve pericarditis en tamponade.
Dysritmestoornissen
Nieuw optredend snel atriumfibrilleren en ventriculaire tachycardie kunnen verantwoordelijk zijn voor CPE.
LV-hypertrofie en cardiomyopathieën
Deze kunnen de LV-stijfheid en de einddiastolische druk verhogen, met longoedeem als gevolg van een verhoogde capillaire hydrostatische druk.
LV-volumeoverbelasting
V-volumeoverbelasting komt voor bij een verscheidenheid van cardiale en niet-cardiale aandoeningen. Cardiale aandoeningen zijn ventrikelseptumruptuur, acute of chronische aorta-insufficiëntie en acute of chronische mitralisklepinsufficiëntie. Endocarditis, aortadissectie, traumatische ruptuur, ruptuur van een aangeboren klepfenestratie en iatrogene oorzaken zijn de belangrijkste etiologieën van acute aortaregurgitatie die tot longoedeem kan leiden.
Ventrikelseptuur, aorta-insufficiëntie en mitralisregurgitatie veroorzaken verhoging van de LV-einddiastolische druk en de LA-druk, wat tot longoedeem leidt. LV-outflowobstructie, zoals veroorzaakt door aortastenose, veroorzaakt een verhoogde endiastolische vullingsdruk, een verhoogde LA-druk en een verhoogde pulmonale capillaire druk.
Enige natriumretentie kan optreden in combinatie met LV systolische disfunctie. Bij bepaalde aandoeningen, zoals primaire nieraandoeningen, kunnen natriumretentie en volume-overbelasting echter een primaire rol spelen. CPE kan optreden bij patiënten met hemodialyse-afhankelijk nierfalen, vaak als gevolg van het niet naleven van dieetbeperkingen of het niet naleven van hemodialyse-sessies.
Myocardinfarct
Een van de mechanische complicaties van MI kan het scheuren van ventrikelseptum of papillaire spier zijn. Deze mechanische complicaties verhogen de volumebelasting in acute gevallen aanzienlijk en kunnen derhalve longoedeem veroorzaken.
LV-uitstroomobstructie
Een acute obstructie van de aortaklep kan longoedeem veroorzaken. Aortastenose ten gevolge van een aangeboren afwijking, verkalking, protheseklepdisfunctie of reumatische aandoening heeft echter meestal een chronisch beloop en gaat gepaard met hemodynamische aanpassing van het hart. Deze aanpassing kan concentrische LV-hypertrofie omvatten, die op zijn beurt door LV-diastolische disfunctie longoedeem kan veroorzaken. Hypertrofische cardiomyopathie is een oorzaak van dynamische LV-uitstroomobstructie.
Een verhoogde systemische bloeddruk kan worden beschouwd als een etiologie van LV-uitstroomobstructie omdat hierdoor de systemische weerstand tegen de pompfunctie van de linkerventrikel toeneemt.