Download Shock - xenia.sote.hu!

Shock Syndrome
(Hypoperfusion Syndrome)
Molnár Miklós
Semmelweis University Institute of
Pathophysiology
2001
Shock- a rude unhinging of the machinery of life.
Samuel Gross, 1872
First LeDran (1773) used this term (Fr. choc) to describe the
clinical characteristics of patients after severe gunshot trauma.
Definition
The term shock is used to describe complex
pathophysiologic syndrome(s) arising from
any multitude of causes. Shock usually
results from a critical impairment of blood
flow to vital organs and tissues and/or the
ability of those tissues to utilize essential
nutrients. The common denominator in all
forms of shock is microcirculatory
insufficiency
Common Cause of Shock 1.
Hypovolemic shock
 Hemorrhage
 Fluid loss
 Gastrointestinal (e.g. vomiting, diarrhea)
 Urinary (e.g. hyperglycemia, diabetes insipidus,
diuretic therapy, postobstructive diuresis)
 Skin (e.g. burn)
 Internal sequestration (e.g. ascites)
Common Cause of Shock 2.
Cardiogenic shock
 Myocardial failure




 Left ventricular (e.g. ischemia, infarction, cardiomyopathy)
 Right ventricular (e.g. infarction, pulmonary hypertension,
cor pulmonale)
Arrhythmiák
Valvular regurgitation or stenosis
Ventricular septal rupture or free-wall rupture
Obstructive lesions
 myxoma, pulmonary embolus, pricardial tamponade
Common Cause of Shock 3.
Distributive shock
 Septic shock
 Neurogenic shock (e.g. severe central nervous system
depression, spinal cord injury)
 Anaphylaxis
 Adrenal cortical failure
Pathophysiology of Shock
Tissue hypoxia
Activation of protective mechanisms
 Negative feed back mechanisms
Failure of the protective mechanisms
 Positive feed back mechanisms
 Over activation of the immune system
Multiple Organ Failure
Major Hemodynamic Determinants of
Tissue Perfusion
Systemic arterial pressure
Arterial Pressure=Cardiac Output x Total Vascular Resistance
Organ vascular resistance
Nutritional microcirculatory patency
Major Hemodynamic Determinants of
Tissue Perfusion
Systemic arterial pressure
 Total vascular resistance
 Total arteriolar resistance, vascular muscle tone
 tissue metabolites
 neurohumoral factors
 toxins
 Blood viscosity
 Cardiac output
 Heart rate (brady- and tachyarrhythmias)
 Stroke volume
 preload (cardiac filling pressure and volume)
 total circulating blood volume
 distribution of blood volume
 atrial contraction
 diastolic filling time (heart rate)
 Inotropic state
 total functioning ventricular muscle mass
 intrinsic (myocardial) control mechanism
 extrinsic (noncardial) neurocirculatory control mechanisms
 myocardial perfusion
 myocardial oxygen demand
 physiologic/pharmacologic depressant
 humoral agents
 Afterload
 Aortic diastolic pressure
 Ventricular size
Organ vascular resistance
 Occlusive vascular disease
 Local arteriolar and venular resistance
 Neurogenic factors
 Humoral factors
 Local autoregulation
Nutritional microcirculatory patency




Precapillary sphincter tone
Postcapillary venular tone
Intracapillary aggregation of blood components
Capillary endothelial integrity
Preload
Contractile state
Afterload
Stroke volume
Total circulating blood volume
Distribution of blood volume
Aortic root diastolic pressure
body position
intrapericardial pressure
intrathorachal pressure
venous tone
systemic vascular resistance
arterial viscoelasticity
aortic root blood volume
Impedance
Atrial Cotraction
CONTRACTILE STATE
Functioning ventricular
muscle mass
absolute mass
oxygenisation
Intrinsic/extrinsic neurohumoral
mechanisms
sympathetic nervous system
sympathoadrenal axis
circulating catecholamines
parasympathetic nervous system
Ventricular size
Depressants
hypoxia
acidosis
alkalosis
drugs
other circulating myocardial
depressant factors
Pathophysiology of shock
Stage I.
Pathogenesis
Low Cardiac
Output or Vasodilatation
Stage II.
Decreased perfusion
Major End-Organ
Dysfunction
Compensated
hypotension
Microcirculatory
Failure
Endothelial Damage
Decompensated
hypotension
Potentially reversibile
shock
Stage III.
?
Cellular membrane
Injury
Cellular
Death
Irreverzibile shock
Compensatory Mechanisms
(negative feedback mechanisms)
Baroreceptor reflexes
Chemoreceptor reflexes
Cerebral ischemia
Reabsorption of tissue fluids
Endogenous vasoconstrictors
Renal conservation of water
Microcirculation and Transcapillary
Exchange
Constriction of arteries and arterioles
Constriction of venues and venules
Capillary permeability and oncotic
pressure  edema
Exchange of Filtration-Reabsorption
Hemoconcentratio
Decrease of the Blood Volume
Stop of the Axial flow
 rotation of red blood cells
 blood sludging
 Increased postcapillary resistance
 Increased filtration
Effect of Long Lasting Hypoperfusion
of Tissues
Accumulation of metabolites
 lactic acid, vasodilators
Decreased Peripheral resistance
 cerebral ischemia, cardiac ischemia - failure
Positive feedback mechanisms
Decompensatory mechanisms
(positive feedback mechanisms)
Cardiac failure
Acidosis
Central nervous system depression
Alteration of blood clotting
Reticuloendothelial system
Cellular Membrane Integrity
Cellular Membran Injury
 Hypoxia
 Toxins, bacteriums, foreigner particles
Activation of Complement System
PLA2
 arachidonic acid
 COX1/COX2
 LTB4, PGE2, TXA2, PGF1 (primary mediators)
Mediators in Shock
Amins (histamine, serotonine)
Lipids
 Eicosanoids, PAF
Proteolytic Cascade
 Kinin-kallikrein
 Complement system (C3a, C5a)
 Clotting factors (XIII, vW)
 Plasminogen - plasmin
Mediators in Shock 2.
Cytokines
 Interleukins





 IL-1, …. IL-15 … ILn
Tumor Necrosis Factor (TNF a,b)
Kolónia stimuláló faktorok (GCSF)
Growth Factors (FGF, TGF b)
Interferons (IF a, b, g)
Other polypeptides (fibronectin, chemokines)
Free Radicals
 O2-, NO, lipid-, protein peroxides
Roles of Primary Mediators
Activation of endothelial cells
 mediators (NO, ONOO-)
Activation of granulocytes
 free radicals
 lysosomal enzymes (myeloperoxidase, elastase)
 migration
 further activation
 new mediator release (IL, TNF, PAF stb.)
 inflammation
Decreased Cardiac Output
Decreased arterial pressure
Decreased systemic blood flow
Decreased cardiac
nutrition
Decreased nutrition
of tissues
Intravascular clotting
Decreased nutrition
Of brain
Decreased nutrition
of vascular system
Tissue ischemia
Decreased vasomotor
activity
Increased capillary
permeability
Release of
toxins
Vascular
dilatation
Decreased
Blood volume
Venous pooling
Cardiac depression
Decreased venous return
Hypovolaemic Shock
Hemorrhage
 Trauma, surgery, aneurysm rupture
 Hemothorax, hematoma
 Haemophylia, anticoagulants, thrombolytics
Exessive Fluid Loss from GI Tract
 Vomiting, diarrhea -- especially infants and children
Urinary Tract Fluid Losses
 Diabetes insipidus, diabetes mellitus, salt-wasting disorders,
adrenocortical insufficiency, diuretics
Fluid Loss from the Skin
 Excessive burn, skin inflammation (generalized exfoliative
dermatitis)
Internal Sequestration of Fluid
 Loss of volume into the interstitial space or body cavities.
Chronic liver disease, acute pancreatitis, angioedema.
Cardiac Output
Effect of Hypovolaemia on
Cardiac Output
Preload
Course of Arterial Pressure in Dogs
after Different Degrees of Acute Hemorrhage
I.
100
II.
III.
Arterial pressure
(% of control)
80
IV.
60
V.
40
VI.
20
0
0
60
120
180
Time(min)
240
300
360
Effect of Hemorrhage on Cardiac
Output and Arterial Pressure
Cardiac Output and
Arterial Pressure (% of normal)
100
Arterial Pressure
50
Cardiac Output
0
0
20
40
% of Total Blood Removed
50
Compensatoris Mechanisms
in Hypovolemic Shock
Baroreceptor Reflexes
Cerebral Ischemia
b1-receptors
 Increasing heart rate
and cardiac output
b2-receptors
 metabolism
a-receptors
 vasoconstrictio (kidney,
splanchnic area, muscle,
adipose tissue)
Renin-Angiotensin-System
ADH/Vasopressin
Consequences
Almost normal cerebral and cardial
circulation (70-90 mmHg)
Circulation of other organs decrease -TPR
 Skin - pale
 Kidney - decreased diuresis
 Muscle - weakness
Cardiogenic Shock
Impaired Pump
Function
Myocardial Infarction
Asthma cardiale
Severe Acidosis
Barbiturat intoxication
Toxins of Septic Shock
Valvular regurgitation
or stenosis
Septal Rupture
Pericardial tamponade
Pneumothorax
Embolism
Cardiac Output
Cardigenic shock
Preload
Hyperdinemic shock
Septiko-toxic shock
Normovolemia
Normotension
Decreased TPR (generalized vasodilatation)
Increased Cardiac Output (2-3 fold)
Redness, fever
Increased Heart rate
Hyperdinamic shock
Accumulation of lactic acid
Changes in amino acid metabolism
 tyrosine - octopamine inhibits the a-receptors
Increased production of NO
 cytokines, endotoxin - iNOS
Relative oxygen deficits -- cardiac failure
Cardiac Output
Distributive shock
Preload
Reperfusion
Hypoxia
 large artery (a femoralis, a mesenterica sup.)
Reperfusion
 liberation of mediators
Reperfusion Injury
Severe hypoxia/anoxia
 Tissue injury (endothel cells etc.)
Early reperfusion: No reflow (capillaries);
Reflow paradox (postcapillar venules)
Late reperfusion
 Inflammation
Delayed Consequences of Reperfusion
Inflammatoric reactions
 Local
 Diffuse
Compensatoric mechanisms
 Apoptosis
 Tendency for regeneration
Delayed Consequences of Reperfusion
Hemorrhagic Necrosis
 Hemorrhage
 Fluid loss
Causes of Tissue demage
Ca2+ influx
Enzyme activation (PLA2, XOR, iNOS stb.)
Free radicals (XO, XD)
Primary mediators
 Histamine, eicozanoids, NO, peptides, Etc.
Cell-cell interaction
 Endothel layer –PMN mediator release
Septico-toxic shock
Hyperemic Stage
 Inpaired utilization of oxygen
Bacterial sepsis
 Endotoxin, severe burn, necrotic tissue
demage
Anaphyxis
Sensitized individual exposed to antigen
triggers an IgE-mediated activation of mast
cells.
Decreased sympatetic inervation of vasculature
 Drugs (penicillin), food (eggs, white nuts, seafood)
Direct smooth muscle relaxation
 endotoxin
 endotoxin induced cytokine release
Trauma
multiple
Direct Tissue
Demage
Hemorrhage
Infection
Hypovolemic
shock
Inflammation
hypoxia
Sepsis
Inflammation
Tissue injury
Inflammation
A máj szerepe a sokkban 1.
A hepatocytákra hatnak: NO, immunsejtek,
hormonok stb.
Fokozott aminósav kínálat (alanin, glutamin)
Fokozott tejsav-, piroszőlősav kínálat
Ammónia-nitrogén -- karbamid szint
emelkedik
Csökken a fenilalanin és a tirozin felvétele,
a leuciné nem változik (leu/tyr, leu/phe)
A máj szerepe a sokkban 2.
Hyperglykaemia
 glukoneogenezis
 tejsav, piroszőlősav, alanin
Kezdetben fontos tápanyag, később azonban a
túlműködést és a baktériumok szaporodását segítik
elő
A máj szerepe a sokkban 3.
Akut fázis fehérjék




fokozott aminosav kínálat
IL-1, IL-6, TNF
Kuppfer sejtek (RES)
egyéb
C-reaktív protein
 gyulladást serkentése
 granulocyta migráció
fokozása
 phagocyták kitapadása
 komplement aktiváció
a1-antitripszin
 antiproteolítikus
Cöruloplazmin, a2 makroglobulin, transzferin
 szabadgyökfogók,
antiproteázok
A máj szerepe a sokkban 4.
Alvadási rendszer
Komplement rendszer
Fibrinolítikus rendszer
A fibrinogén szint traumás és szeptikus sokkban a
folyamat súlyosságát jelzi.
Az izomszövet reakciója sokkban
Hemodinamikai szerep (A testtömeg 30-40%)
Anyagcsere termékek
A filtráció nő -- vértérfogat csökken
Citokinek (TNF, IL-1, IL-6 és GIF)
 A TNF gátolja a piruvát dehidrogenázt
 glukóz felvétele nő, csökken a glukóz oxidációja
 piroszőlősav-, tejsav leadás nő
 fehérjék fokozott lebontása (leucin) -- ketonsavak
 piroszőlősav + aminócsoport: alanin
A plazma alanin koncentrációja nő
Az endokrin rendszer szerepe sokkban
Adrenalin -- vércukorszit emelkedés
Kortizol -- fokozott fehérjebontás
Inzulin és a glukagon mennyisége nő
 (a keringésbe kerülő citokinek miatt)
A lipidanyagcsere változásai sokkban
Fokozott tejsav, piruvát, alanin,
ketonsavak TCA ciklus acetil-KoA
Inzulin -- malonil-KoA -- zsírsavszintézis
-- lipidek felépülése
Izomban: zsírsavégetés, glukóz
oxidációja helyett
A tüdő kóros elváltozása sokkban
Immunválaszok túlaktiválódása
Adult Respiratory Distress Syndroma (ARDS) a
MOF részeként
 70%-os mortalitás
 alveoláris folyadékgyülem
 tromboxán, endotoxinok, az aktiválódott immunsejtek növelik a
kapilláris membrán permeábilitását
 fehérje lép ki -- ozmotikus gradiens csökken
 alveolus membrán epitel sejtjei károsodnak
 romlik a gázcsere (diffúziós út nő, légzőfelület csökken, AV söntök
megnyílnak)
arteriás pO2 csökken -- Légzési elégtelenség
A bél mint sokk szerv
Direkt károsodás (perforáció, vérzés)
Hypoxia következtében nö a permeabilitás (az epithel
sejtek O2 igénye nagy)
Bélbaktériumok a vérbe, nyirokba kerülnek -endotoxin (LPS)
Myocardialis Depressing Factor (MDF)
 a hypoxiás hasnyálmirigyből
Keringési redisztribúció, centralizáció
Reperfúzió
Nagy felület a felszívódásra
 Terápiás lehetőség: béltartalom eltávolítása, antibiotikum
A zsírszövet szerepe a sokkban
Elhízott emberekben a sokk nagyobb arányban fatális
Kardiális állapot
A keringés centralizációja miatt stop flow
Anaerob metabolizmus
Sejtpusztulás -- tejsav, proteázok
Reperfúziós károsodás: a nagy tömeg miatt
sok mediátor és aktív immunsejt szabadul fel.
ARDS veszélye nagyobb
A vese kóros elváltozásai sokkban
A vese másodlagos sokk szerv, a MOF
részeként
 vazokonstrikció
 koncentrálóképesség beszűkül
 vizelet mennyisége csökken (ADH, aldoszteron)
 tubuláris nekrózis, anuria, uraemia -dializis
Terápiás tennivalók
Korai diagnózis
Monitorozás
 (EKG, AP, PTF, Fr, CVP, vérgáz, pH, percdiurézis)
 elektrolitok, vércukor, plazmafehérjék, aminósavak,
tejsav
Primer ok megszüntetése
A szervek oxigén ellátásának biztosítása (60-70 Hgmm
közel normál pO2
Antibiotikumok
Szteroidok