심부전:개요 - 정의/병태생리/원인/분류

심부전에 대한 개념, 병태생리를 이해하기 위해서 앞서 정상 심장 생리에 대해서 살펴보았습니다.

정상 심장 생리를 이해하면 심부전의 개념이나 병태생리도 쉽게 이해할 수 있습니다.

심부전이란?

대한심장학회

심장의 구조적 혹은 기능적 이상으로 말초 기관에 필요한 만큼의 산소를 전달하지 못하는 상태
심장의 기능적 혹은 구조적 이상으로 심실의 혈액 충만 혹은 심실의 혈액 박출에 이상이 발생하여 울혈 혹은 피로 등으로 발현하는 임상증후군

미국심부전학회지침(ACC/AHA)

심실이 혈액을 충만시키거나 구출해내는 데 장애를 초래하는 임상 증후군

유럽심장학회 지침

심장의 구조적 또는 기능적 이상으로 수축기능이 감소하거나 심장 내 압력이 상승하여 조직에 혈액이 제대로 공급되지 못하며 전형적인 증상(호흡곤란, 발목부종, 피로감)과 징후(경정맥압 상승, 폐 수포음, 말초부종)가 동반되는 질환

심부전의 병태생리

심장의 수축 및 확장에 관여하는 펌프 기능장애
심실비후 또는 확장을 특징으로 하는 심근의 재형성
여러 신경호르몬, 사이토카인, 신경조절 장애 등

	과거	현재(1980년 이후)
병태생리	혈역학적 가설	index event 후 좌심실 재형성이 발생하여 진행하는 질환 심근 에너지 대사의 이상, 유전자 발현의 변화, 세포골격의 이상, 심비후와 관련된 신호전달계의 이상, 세포고사, 세포외 간질의 변화, 좌심실의 재형성, 신경호르몬-cytokine계의 활성화를 통한 신경호르몬 가설
치료전략	심근 내 cAMP 농도를 올려 심근수축력을 강화시킨다.	cytokine, endothelin 및 MMP를 억제하거나 natriuretic peptide의 분비 증가 혹은 파괴 억제를 시키는 등의 과도한 cytokine 및 신경호르몬계의 활성을 막는다.

심부전의 병인(Pathogenesis of heart failure with a depressed ejection fraction)

특정 사건(Index event; MI 등)에 의해 펌프기능이 저하(EF 감소)될 경우, 교감신경계, 레닌-안지오텐신 계 및 사이토카인 계를 포함한 다양한 보상 기전(compensatory mechanism)이 작동한다.

초기 단기간 동안에는 이런 보상기전들을 통해 심혈관 기능이 정상 범위 상태로 회복되어 환자가 증상을 느끼지 않을 수 있으나 시간이 경과함에 따라 지속적인 보상기전의 활성화는 이차적인 표적장기 손상을 일으키며 심실 내에서 좌심실 재형성 과정을 악화시켜 궁극적으로 심장이 보상부전(decompensation)에 빠지게 된다

심부전의 발생과정

Index event

→

구조적 리모델링/질병의 진행

→

심부전의 임상증상

Acute myocardial

infarction

Gene mutation or

mutations

Acute inflammation

Onset of hypertension

Valvular heart disease

Others

Myocyte hypertrophy

Fibrosis, chamber dilation

Collagen strut dissolution

Cell dropout (apoptosis)

Cell necrosis

Neuroednocrine activation

Cytokine release

Increased wall stress

Chamber dysfunction

Salt and water

retention

Congestion, edema

Low cardiac output

Diastolic dysfunction

Increasing symptoms

이제 심부전과 연관된 보상 기전을 하나씩 알아보자.

좌심실 재형성

좌심실 재형성이 심부전을 야기하고 진행시키는 주범
심장의 손상이나 또는 동시에 비정상적인 혈역학적 부하 상황 후에 좌심실 질량, 용적, 형태, 심장의 구성에 나타나는 일련의 변화를 의미

신경호르몬계(Neurohormonal system)의 변화(활성화)

심부전 환자에서 심박출량의 감소는 압력수용체에서 인식되어 CNS의 vasomotor center에 전달된다.
교감신경이 활성화되고 뇌하수체에서 AVP 유리가 촉진된다.
교감신경계에 의해 RAAS가 활성화되어 renin과 angiotensin II, 그리고 aldosterone의 분비가 활성화된다.
이러한 신경호르몬 기전들은 혈압을 유지함으로써 주요 장기로의 perfusion을 유지시켜 단기적으로는 심근 손상의 혈역학적 장애에 적응할 수 있으나, 진행된 심부전에서는 이러한 신경호르몬 기전들이 심장과 말초 장기의 이차적 변화와 과도한 염분 및 수분 축적에 기여한다.

교감신경계 활성화: 혈중 NE↑↑

초기에는 HR과 심근 수축력을 증가시켜서 CO 증가
말기에는 afterload↑(∵ 말초혈관수축), 부정맥, 직접적 심독성 (에너지 소비 증가, Ca 2+ overload에 의한 심근세포 손상)로 CO 감소

레닌-안지오텐신-알도스테론계(Renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS) 활성화

혈중 및 심근조직내 angiotensin II의 농도 ↑ → 심실의 후부하 상승, 심근세포의 비후, 세포고사, 간질의 섬유화, 심장과 혈관의 재형성, 알도스테론의 분비↑
알도스테론: 심장의 재형성, 섬유아세포의 증식, collagen의 침착 → 심실/혈관의 경직성 유발 → 심실충만↓, 동맥 유순도↓

내피세포 의존성 혈관활성화 물질 (endothelium-derived vasoactive substances)

신호전달물질(Angiotensin II, norepinephrine, AVP, IL-1 등) → endothelin A 수용체 활성화 → endothelin 분비↑① → 혈관수축 → 심근허혈

① 혈중 endothelin의 농도는 심부전의 예후인자로 작용하며 endothelin growth pathway는 병적인 심실의 재형성 에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.

Proinflammatory cytokines

• proinflammatory cytokine(TNF-α, IL-1, IL-6 등) 과발현

• 심기능과 신경호르몬-cytokine계의 상호작용:심근손상으로 인한 심기능 장애 → 신경호르몬계/cytokine 활성화

급성 심부전인 경우:유익한 반응으로 작용
만성적인 경우:심실 재형성, 섬유화, 심근 비후, 세포고사 등 → 추가적인 심근 손상/심기능 저하

펩타이드: ANP/BNP

ANP/BNP → 혈관확장, 염분 배설 촉진, 레닌과 알도스테론의 분비 감소 → 이로운 효과(counterregulatory effect)(→신경호르몬계와는 다른 작용)
vasopeptidase 억제제: neutralendopeptidase 억제제 + ACE 억제제

확장기(이완기) 기능장애

확장기능 장애는 단독으로 발생할 수 있으며 혹은 심부전 환자에서 수축기능 장애와 함께 일어날 수 있다.
좌심실의 이완은 여러 요소들에 의해 조절되고 있는데 이러한 요소들의 다양한 변화들이 이완 기능에 영향을 미치게 된다.

이완 기능장애는 심근 허혈, 심근 비대, 빈맥, abnormal calcium flux 등으로 인한 심실의 재구도(ventricular remodeling)에 의해 유발될 수 있다①.

① 연령이 증가함에 따라 심근 허혈, 심근 비대, 고혈압, 근접 콜라겐 침착(interstitial collagen deposition) 등의 증가로 이완기능 장애를 일으킬 가능성이 많아지므로 고령으로 갈수록 이완 기능장애의 유병률이 높아진다.

심근 이완은 ATP 의존성 과정으로 SERCA2A에 의한 세포질 칼슘의 SR 내 로의 흡수와 sarcolemmal 펌프에 의한 칼슘 배출에 의해 조절 된다.
- 허혈(ATP 농도가 감소) → 이완 과정이 방해되어 심근 이완이 느려진다 → 초기 충만(early filling)이 지연되고 감소
심근의 비후나 섬유화 → 좌심실의 탄성 감소 → 좌심실 충만 지연 → 확장기말 좌심실 압력증가①

① 섬박수가 증가하면 확장기 충만시간이 상대적으로 더 짧아지게 되고 특히 탄성이 떨어진 좌심실인 경우 좌심실 충만압이 상승된다.

좌심실 확장기말 압력↑ → 폐모세혈관압↑ → 호흡곤란

심근 비대 → 심근의 경직도↑, 심근 크기↑ → 확장기 심부전 유발

심부전의 원인

유발 요인: 거의 모든 심장질환에서 발생할 수 있음(심장질환의 종착역!)	±	악화 요인
허혈심장질환(m/c, 60~75%) → 예방 가능함 심근병증(cardiomyopathy) 기타: congenital, valvular, hypertensive heart disease → 교정 가능함		감염(infection): pulmonary congestion 상태는 감염에 취약하다. 부정맥(arrhythmia) 빈맥: 이완기 시간(diastolic period) 감소 → ventricular filling time↓, coronary a. 혈류↓ 서맥: 심박수가 낮아 CO 유지 위해 SV를 늘리는 데에 한계 AV dissociation, A. Fib: atrial kick의 소실로 preload가 감소 Physical, dietary, fluid, environmental, emotional excess Myocardial infarction: 원인 요인이면서 동시에 악화 요인 Pulmonary embolism: PCWP가 상승해 심실 기능 감소 Thytotoxicosis/pregnancy/anemia: 산소공급 유지를 위해 심장에 과부하 Aggravation of HTN Myocarditis(rheumatic, viral 등), infective endocarditis, MR/TR 악화 그 외: 심부전 약제 중단, 심부전 악화 약제 (CCB, BB, NSAIDs, class I 항부정맥제)
▼
심부전

심부전의 분류

1. 만성심부전(Chronic heart failure) vs. 급성심부전(Acute heart failure)

만성심부전(Chronic heart failure)	급성심부전(Acute heart failure)
심부전의 가장 흔한 형태로 심부전 증상이 비교적 안정적으로 지속되는 상태	심부전이 급성으로 처음 발생한 경우 혹은 만성 심부전이 급성 악화를 보이는 경우 폐울혈, 말초 부종, 말초 관류 부전을 동반 원인에 따라 다양한 임상상 다양한 형태: 고혈압성 급성 심부전, 폐부종, 심인성 쇽, 고박출성 심부전, 우심부전

심부전 형태에 따른 임상 발현 상태

	급성심부전	보상부전 만성심부전(decompendated chronic HF)	안정형 만성심부전(stable chronic HF)
증상의 중증도	중증	중증	경증 혹은 중등증
폐울혈	흔함	흔함	드묾
말초부종	드묾	흔함	경증
체중증가	거의 없거나 경미	많이 증가	흔하게 변동
신체 총용적	변화없거나 경미한 증가	많이 증가	중등도 증가
심비대	드묾	대부분	흔함
좌심실 수축기능	다양하게 저하 (확장기능 장애가 중요)	저하	심하게 저하
심실벽 스트레스	상승	매우 상승	다양하게 상승
교감신경계 활성	매우	매우	다양 (경미 ~ 매우)
RAA	활성	급성 이상	매우 다양
BNP	대부분 < 100pg/mL	800~1200 pg/mL	200~500 pg/mL
급성 허혈	흔함	가끔	드묾
고혈압성 위기	흔함	가끔	드묾
교정가능 병변 (관동맥병변, 급성승모판부전)	흔함	가끔	가끔

“박출률 저하 심부전(heart failure with reduced ejection fraction, HFrEF) vs. “박출률 보존 심부전(heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF)”

좌심실 구혈률을 기준으로 한 분류이다.

과거

좌심실 구혈률이 저하된 심부전

좌심실 수축 기능이 정상인 심부전

“수축기 심부전(systolic heart failure)”

“확장기 심부전(diastolic heart failure)”

과거에 심부전은 수축기능이 저하된 수축기 심부전(systolic heart failure), 수축기능은 정상이고 확장기능의 장애가 원인인 확장기 심부전(diastolic heart failure)으로 구분하였다.

박출률은 좌심실의 수축기능을 측정하는 지표로 사용되어 일반적으로 좌심실 박출률이 떨어진 경우를 수축기 심부전으로 분류하였다.

수축성 심부전과 확장기 심부전(수축기능이 보존된 심부전)의 감별

	수축성(systolic) 심부전	확장기(diastolic) 심부전
심장의 크기	크고 확장되어 있음	좌심실이 작고 동심성 비후
혈압	정상 또는 낮음	고혈압
호발 연령층	다양, 남성에게 많음	노인, 여성에서 많음
구혈률	낮음	정상 또는 증가
청진소견	제 3심음	제 4 심음
심초음파 소견	좌심실 수축 및 확장기능 장애	좌심실 확장기능 장애
치료법	잘 확립되어 있음	확립되어 있지 않음
예후	불량	수축성 심부전보다는 양호
심근허혈	일부에서 중요	흔함

▼ 박출률이 떨어진 경우라도 확장기장애가 동반되는 경우가 많고 박출률만으로 수축기 장애를 모두 표현할 수 없다. 수축기/확장기 심부전이라는 용어 대신에 박출률 감소/보존 심부전이라는 용어를 사용하고 있다.

현재

좌심실 박출률이 저하된 심부전

좌심실 박출률이 정상 범위로 보존된 심부전

박출률 감소 심부전(Heart failure with reduced Ejection fraction, HFrEF)

박출률보존 심부전(Heart Failure with preserved EF, HFpEF)

좌심실 박출률이 35-40% 이하
좌심실 수축기능 장애를 동반하는 형태로 상당수에서는 확장기능 장애 동반
약물에 의한 생존 기간 연장 효과가 잘 입증되어 있다.

좌심실 박출률 50% 이상
심부전의 증상과 징후를 가지고 있으면서 안정시 좌심실 구혈율 (수축기능)이 정상 범위로 보존된 상태
젊은 여성에서 드물고 노인, 여성에서 흔하고 수축기 고혈압과 섬유화를 동반한 심근 비후가 확장기능 장애의 주요 원인
생존 기간을 연장시킨 약물이 아직 없다.

박출률 40-49%에 해당하는 경우

ACCF/AHA 가이드라인	2016 ESC 가이드라인①
경계형(LVEF 41~49%) 심부전: 예후가 박출률 보존형과 비슷 개선형(LVEF＞40%) 심부전: 박출률 감소/보존 심부전보다 예후가 좋은 것으로 보고되었으나 바이오마커 이상 소견이 동반되어 여전히 심부전위험이 높은 것으로 알려져 있다.	HFmrEF(HF with mid-range ejection fraction)라는 새로운 용어가 등장 BNP가 상승되며 적어도 증상(symptoms)이나 징후(signs)가 있고 심장의 구조 이상(LVH and/or LAE)이 동반된 경우

① 다른 그룹과 별개의 임상 양상이나 치료 효과를 나타내므로 병태생리 및 치료에 대한 연구들이 적극적으로 이루어져야 한다.

요즘에는 확장기 심부전이라는 용어보다는 구혈률이 보전된 심부전(heartfailure with preserved ejection fraction, HFpEF)라는 용어가 널리 사용되고 있습니다. 일반적으로 임상에서 가장 많이 쓰이는 수축기능 지표는 좌심구혈률이기 때문에 구혈률이 떨어져 있지 않으면서 생긴 심부전이라는 의미를 강조하기 위한 것으로 볼 수 있습니다.

확장기 심부전의 병태생리는 아직 불명확하지만 확장기능(diastolic dysfunction)의 저하, 즉 심실의 이완(relaxation) 혹은 충만(filling)의 이상으로 확장기 좌심실압이 상승하는 것이 주된 기전으로 알려져 있습니다. 좌심실이 충분히 이완하지 못하면 좌심실 안으로 혈액이 충분히 들어오지 못한 채로 심장이 펌프질을 하므로 심부전 양상을 보일 수 있는 것입니다.

확장기 심부전은 수축기능은 다 정상이라는 뜻을 함축하고 있으나 실제 이 환자들에서 이완기능 뿐 아니라 구혈률로는 나타나지 않는 다른 수축기능이 저하되어 있는 경우(예를 들어 심실 장축 운동능 longitudinal strain의 저하)가 있을 수 있고 그 외에 심실과 대동맥의 경직도 증가, 폐동맥 고혈압, 혈관 내피세포 기능저하 등 다중적인 병태 생리가 심부전 발생에 기여하는 것으로 알려져 있습니다. 특히 고령, 고혈압, 당뇨, 비만, 신기능 부전 등의 심혈관 위험인자가 동반되어 있는 비율이 높은 것으로 알려졌습니다.

보상된 심부전Compensated heart failure vs. 보상부전 심부전 Uncompensated heart failure

보상된(대상) 심부전Compensated heart failure	보상부전(비대상) 심부전 Uncompensated heart failure
심실확장기말 욕정이나 압력이 증가되어 있고 구혈율이 저하되어 있는 등 심장기능의 장애가 있더라도 치료나 다른 보상 기전을 통해 심부전 증상이 해소된 상태	심장기능 장애가 있어서 치료를 했음에도 불구하고 말초 및 폐울혈에 의한 증상과 징후가 남아있는 상태

Right-sided vs. Left-sided

Right-sided HF

Left-sided HF

정의

RV dysfunction에 의한 심부전

Systemic venous congestion

LV dysfunction에 의한 심부전

Pulmonary venous congestion

Backward vs. forward HF

Backward HF	Forward HF
LV filling↓ → LA pr.↑ → pul. v. pr.↑ → RV pr.↑ → SVR↑ → systemic/pulmonary edema, salt/water retention	심장이 혈액을 제대로 짜내주지 못해서 동맥 혈액량이 줄게 되고 그에 따라 신혈류가 감소하여 salt/water retention, RAAS activation
주로 acute HF에서 발생	주로 chronic HF에서 발생

우측심장계통이나 좌측 심장계통에 문제가 발생할 경우 앞뒤에 모두 영향을 주게 됩니다. Backword HF에는 뒤쪽에 영향을 주는 것이고 Forward HF는 앞쪽으로 영향을 주는 것으로 생각하시면 됩니다.

Low output vs. High output HF

Low output HF

High output HF

대부분 안정 시 CO가 정상의 lower limit 정도로 유지

예: IHD, HTN, DCMP, valvular dz., pericardial dz.

CO가 정상 범위의 upper limit 혹은 증가

예: 전신혈관저항이 감소하는 상황(thyrotoxicosis, chronic anemia, pregnancy, AV fistula, Paget’s disease 등)

참고자료

대한심장학회 심부전연구회. 만성 심부전 진료지침. 2016
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Yancy CW, Jessup M, Bozkurt B, et al. 2016 ACC/AHA/HFSA Focused Update on New Pharmacological Therapy for Heart Failure: An Update of the 2013 ACCF/AHA Guideline for the Management of Heart Failure: A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines and the Heart Failure Society of America. J Am Coll Cardiol 2016;68(13):1476–88.
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