Blood rheology alterations in cardiovascular disease

Abstract

This thesis deals with the haemorheological aspects of cardiovascular diseases.



The resistance of blood to flow is determined by the rheological properties of blood as well as by organic stenoses and regulatory tonus changes in the vessels. Three idiopathic cardiovascular diseases with a reduced ability to increase blood flow in response to demand were studied. Blood rheology was impaired in a way which could contribute to the reduced coronary blood flow reserve and the myocardial perfusion disturbances in syndrome X (paper I) and in idiopathic dilated cardiomyopathy (paper II). In primary pulmonary hypertension (paper III) the severly increased blood viscosity was estimated to have increased pulmonary vascular resistance to about 140-150% of what it would have been with normal blood viscosity.



Furthermore, the blood haemoglobin concentration at the time of percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA) was associated with the risk of subsequent symptomatic restenosis, which occured in 24.8 % of the patients with median haemoglobin concentration above the median 144 g/l but in only 9.3 % of the patients below the median (paper V). Like in earlier studies, restenosis was more common in men, but multivariate analysis indicates that the higher haemoglobin concentrations in men rather than the male gender per se is associated with an increased restenosis risk. The blood haemoglobin concentration correlates well with the blood viscosity (paper IV). Impaired blood rheology is a characteristic feature also of several other restenosis risk factors, e.g. diabetes mellitus, continued smoking, and unstable angina. It may thus be speculated that altered blood rheology could be of importance in the restenosis process.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Blodflödet i ett kärl påverkas inte bara av eventuella förträngningar i kärlet utan även av hur visköst, d v s hur trögflytande, blodet är. Ett alldagligt exempel på detta är att det är svårare att klämma sirap, som är en högviskös vätska, ur en flaska än att hälla vatten ur samma flaska. Blodet har dessutom egenskapen att vara skjuvförtunnande (tixotropt), d v s viskositeten sjunker ju snabbare blodet strömmar. Detta är en egenskap blodet delar med exempelvis modern målarfärg, som blir allt mera lättflytande ju snabbare penseln stryker ut den. För att mäta viskositeten hos en skjuvförtunnande vätska måste man således även kunna kontrollera hur snabba rörelserna i vätskan är i mätögonblicket. Detta kan man göra exempelvis i en rotationsviskometer. Vi har använt en rotationsviskometer av Couettetyp, där man fyller vätskan, d v s i vårt fall blodet, i en roterande "burk", i vars centrum man sedan för ner en cylinderformad mätkropp (Figur 2, sid 11). Genom att variera rotationshastigheten på burken uppnås olika rörelsehastigheter i vätskan, och den kraft med vilken vätskan försöker rotera mätcylindern, är ett mått på hur viskös vätskan är.



Blodets viskositet beror huvudsakligen på fyra faktorer: viskositeten hos blodplasman, andelen röda blodkroppar i blodet (hematokriten), deformerbarheten hos de röda blodkropparna samt de röda blodkropparnas benägenhet att klumpa ihop (aggregera). De röda blodkropparnas aggregation och deformerbarhet påverkar dessutom deras passage genom kapillärerna. Diametern hos en kapillär är klart mindre än diametern hos en röd blodkropp. Aggregat av röda blodkroppar måste därför splittras innan blodkroppen kan passera kapillären, och under själva passagen måste den röda blodkroppen dessutom deformeras från "skivform" till "paraplyform".



I delarbetena I - III studerades tre olika hjärt-kärl-sjukdomar, vars orsaker bara är fragmentariskt kända. Syndroma X (delarbete I) är ett ovanligt tillstånd med typisk kärlkramp trots att man inte ser några förträngningar vid kontraströntgen av kranskärlen. Man har ändå i upprepade undersökningar visat att patienter med syndroma X inte kan öka blodflödet i kranskärlen i tillräcklig omfattning (reducerad koronar flödesreserv). Idiopatisk dilaterad kardiomyopati (delarbete II) är en annan hjärtsjukdom, vars prognos ofta är allvarlig och kan leda till hjärttransplantation. Hos dessa patienter är hjärtsvikt huvudsymtomet, medan kärlkramp är mera ovanligt. Inte heller patienter med dilaterad kardiomyopati kan öka blodflödet i kranskärlen i normal omfattning, men det är oklart i vad mån detta kan bidra till patienternas sjukdom. Hos en ras av hamster, som spontant utvecklar en liknande sjukdom, har man dock visat att orsaken är en genomblödningsstörning i hjärtmuskeln. Både vid syndroma X och vid dilaterad kardiomyopati fann vi att blodets viskositet var förhöjd på ett sätt som torde bidra till att försämra blodflödet i kranskärlen.



Primär pulmonell hypertension (delarbete III) är den tredje icke-atherosklerotiska hjärt-kärl-sjukdom som studerats i denna avhandling. Vid denna sjukdom är flödesmotståndet kraftigt ökat i lungpulsådern. Av våra sju patienter med denna sjukdom avled en innan vi ens hunnit ta blodprover, och ytterligare tre avled inom fyra månader. Utan lungtransplantation är prognosen utomordentligt dålig, och leder hos många patienter till döden inom några år. Blodviskositeten hos våra patienter med primär pulmonell hypertension var kraftigt förhöjd, och beräknas ha ökat motståndet i lungcirkulationen till ca 140 - 150 % av vad den borde varit vid normal blodviskositet.



Blodets viskositet sammanhänger med dess hemoglobinkoncentration ("blodvärdet"). Detta samband studerades i delarbete IV. Hos friska individer var korrelationskoefficienten 0,966 - 0,816, beroende på skjuvningshastighet, vilket kan översättas som att 93 - 67 % av skillnaderna i blodviskositet kan hänföras till skillnader i hemoglobinkoncentration. Hos hjärt-kärl-sjuka var sambandet svagare, vilket sannolikt beror på större variationer i plasmaviskositet och i de röda blodkropparnas aggregation och deformerbarhet. Hemoglobinkoncentrationen påverkar dock blodets viskositet i betydande omfattning även hos sjuka individer.



I delarbete V påvisades ett samband mellan blodets hemoglobinkoncentration före ballongvidgning av kranskärl, och risken för att patienten skulle behöva återkomma för förnyad åtgärd därför att det återkommit en förträngning på det vidgade stället (symtomgivande restenos). Patienterna indelades efter hemoglobinkoncentrationens s k medianvärde i två lika stora grupper. Hos patienterna med hemoglobinkoncentrationer 144 g/l var risken för symtomgivande återfall 24,8 %, men hos patienterna med hemoglobinkoncentrationer 144 g/l endast 9,3 %. Den procentuella skillnaden är så stor att vi anser den vara kliniskt betydelsefull. Män har tidigare ansetts löpa högre risk för återfall efter ballongvidgning jämfört med kvinnor. Även i vårt material fanns en viss könsskillnad, men utvidgad statistisk analys talar snarast för att könet i sig inte spelar någon roll. Den ökade återfallsrisken hos män kan däremot sammanhänga med att män har högre hemoglobinkoncentrationer jämfört med kvinnor.



Ökad blodviskositet är ett karaktäristiskt drag även vid andra tillstånd som anses predisponera för återfall efter ballongvidgningar, t ex diabetes mellitus, instabil kärlkramp och fortsatt rökning. Möjligen kan därför blodviskositet vara en ännu bättre, men tekniskt mycket mera svårmätt, markör för patientens restenosrisk.



Vid en aktuell datorbaserad litteraturgenomgång har vi inte kunnat finna några ytterligare arbeten, som beskriver sambandet mellan hemoglobinkoncentrationen och återfallsrisken efter ballongvidgning av kranskärl eller den ökade blodviskositeten vid primär pulmonell hypertension. Fynden vid idiopatisk dilaterad kardiomyopati, som publicerades första gången 1991, har däremot verifierats i ett annat material, och våra resultat vid syndroma X överensstämmer med flertalet publicerade material.

• author: Gustavsson, Carl Gunnar
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Docent Emanuelsson, Håkan, Kardiologdivisionen, Sahlgrenska sjukhuset, Göteborg
• publishing date: 1996
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Cardiac and Cardiovascular Systems
• keywords: Kardiovaskulära systemet, Cardiovascular system, erythr, microcirculation, haematocrit, haemoglobin, plasma viscosity, haemorheology, blood viscosity, recurrence, percutaneous transluminal coronary angioplasty, coronary disease, angina pectoris, pulmonary hypertension, Syndrome X, dilated cardiomyopathy
• pages: 73 pages
• defense location: Föreläsningssal 5, Centralblocket, Universitetssjukhuset, Lund
• defense date: 1996-04-18 13:00:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MECA--3--SE
• ISBN: 91-628-1969-0
• language: English
• LU publication?: no
• id: e0eac01a-4788-4b4f-91ac-ca18a05794d9 (old id 28275)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:08:50
• date last changed: 2018-11-21 21:02:57