Search

Cardiogenic shock (CS) is a state of hypotension and systemic hypoperfusion caused by cardiac dysfunction. CS is the most severe form of acute heart failure and the leading cause of death among patients hospitalized for acute coronary syndrome (ACS), which is the most common etiology of CS. Prolonged hypotension activates neurohormonal compensatory mechanisms and triggers inflammatory responses. CS often leads to multi-organ failure and has a poor prognosis (short-term mortality > 40%). The most important treatment strategy in ACS-related CS is immediate revascularization, usually with percutaneous coronary intervention. CS patients are typically managed in intensive care units and require vasoactive medication, ventilatory support, and sometimes mechanical circulatory support. Patient selection for the most aggressive therapies with possible complications and limited availability requires risk assessment in the initial stage of CS, before organ failure has become irreversible. The aim of this thesis was to evaluate easily available prognostic factors, including mental state evaluation and biomarkers of stress response and inflammation, in the early phase of CS. Data were from the CardShock study, a multinational, prospective, observational cohort of 219 CS patients with both ACS and non-ACS etiologies of CS. Patient recruitment was conducted between 2010 and 2012. Study I investigated baseline blood glucose levels and their relation to clinical picture and prognosis in CS. Hyperglycemia is a common phenomenon among critically ill patients. However, it is unclear whether hyperglycemia is fully adaptive and physiological or harmful during acute illness. In this CS population, blood glucose levels were distributed rather equally between the groups of normoglycemia (4.0-7.9 mmol/L), and mild (8.0-11.9 mmol/L), moderate (12.0-15.9 mmol/L) and severe (> 16 mmol/L) hyperglycemia. Hypoglycemia (< 4.0 mmol/L) was rare. Severe hyperglycemia was associated with acidosis and hyperlactatemia, reflecting profound hypoperfusion. Mortality was highest (60%) among CS patients with severe hyperglycemia or hypoglycemia, whereas patients with normoglycemia had the best prognosis (26% mortality). Moreover, severe hyperglycemia was independently associated with increased mortality. The prognostic value of baseline blood glucose level was less pronounced in patients with known diabetes. Study II evaluated the prevalence and prognostic significance of altered mental status (AMS) at the time of CS detection, and the associations of AMS to biochemistry and hemodynamic parameters. AMS is among the diagnostic criteria for CS as one of the clinical manifestations of end-organ hypoperfusion. Two-thirds of these CS patients presented with AMS at the time of shock detection as a sign of cerebral hypoperfusion. AMS was associated with lower systolic blood pressure and lower left ventricular ejection fraction, acidosis, hyperlactatemia, and hyperglycemia. Of these, acidosis was independently associated with AMS. Moreover, AMS was associated with more than two-fold short-term mortality compared with normal mental status. Study III examined the levels of growth differentiation factor 15 (GDF-15), a stress-responsive protein belonging to the transforming growth factor-β cytokine superfamily, in CS. The expression of GDF-15 is induced in many tissues and cell types in response to acute or chronic stressors. In this CS population, GDF-15 levels were very high already at the time of shock detection. High GDF-15 levels were associated with acidosis, hyperlactatemia, and biomarkers of cardiac, renal, and hepatic dysfunction. Moreover, high GDF-15 levels were independently associated with increased mortality. In addition, the kinetics of GDF-15 were different between survivors and non-survivors during the first days of shock. GDF-15 levels decreased among survivors as a positive response to treatment, whereas GDF-15 levels remained high or even increased among patients who subsequently died. For early risk stratification in CS, a GDF-1512h cut-off of 7000 ng/l was identified and found to provide incremental value to validated clinical risk scores. Study IV analyzed the levels and kinetics of inflammatory markers in CS, including C-reactive protein (CRP), interleukin 6 (IL-6), and procalcitonin (PCT). Inflammatory response with subsequent vasodilation is thought to play an important role in the complex pathophysiology of CS. Inflammatory marker levels were considerably elevated during the first days of shock. PCT peaked at 24 hours, while CRP continued to rise until 48 to 72 hours. High PCT and IL-6 levels were closely associated with acidosis, hyperlactatemia, and clinical findings of systemic hypoperfusion. In addition, high levels of PCT and IL-6 were associated with poor prognosis. During the first days of CS, high inflammatory marker levels seemed to reflect shock severity rather than infectious complications. In conclusion, patients in the early phase of CS present with various clinical and biochemical findings that reflect disturbed homeostasis, including hyperglycemia and AMS. In addition, high levels of GDF-15 and inflammatory markers are detected in CS, indicating organ dysfunction and profound circulatory failure. These should be regarded as warning signs of severe hypoperfusion and poor outcome and should be considered in early risk assessment. Sydänperäinen shokki on äkillisen sydämen vajaatoiminnan vaikein muoto, jossa sydämen pumppaustoiminnan häiriö johtaa voimakkaaseen verenpaineen laskuun ja verenkierron vajaukseen. Sydänperäisen shokin yleisin syy on sepelvaltimotautikohtaukseen liittyvä sydänlihasvaurio, joka aiheuttaa noin 80% tapauksista. Verenpaineen lasku johtaa elimistössä neurohormonaalisten järjestelmien sekä tulehdusvasteen aktivoitumiseen ja usein monielinvaurioon. Sydänperäisen shokin ennuste on huono, sillä jopa puolet potilaista menehtyy sairaalahoidon aikana. Sydänperäinen shokki onkin yleisin kuolinsyy sepelvaltimotautikohtauksen vuoksi sairaalahoitoon joutuneilla potilailla. Tärkein hoitomuoto sepelvaltimotautikohtaukseen liittyvässä shokissa on välitön ahtautuneen sepelvaltimon avaaminen, useimmiten pallolaajennuksella. Potilaat vaativat tyypillisesti tehohoitoa, verenkiertoa tukevaa lääkitystä sekä hengityksen ja toisinaan myös verenkierron tukemista koneellisesti. Edellä mainitut hoitomuodot ovat raskaita, sisältävät huomattavia komplikaatioriskejä ja kuluttavat paljon terveydenhuollon voimavaroja. Näin ollen intensiivisimmät hoidot tulisi rajata potilaille, jotka niistä todennäköisimmin hyötyvät, ja hoito aloittaa välittömästi ennen pysyvien elinvaurioiden kehittymistä. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia sydänperäisen shokin alkuvaiheessa todettavia, helposti saatavilla olevia ennustetekijöitä kuten verikokeissa ja potilaan kliinisessä tutkimuksessa havaittavia poikkeavuuksia. Väitöskirjan aineisto on peräisin 219 potilaan CardShock-tutkimuksesta, joka on eurooppalainen etenevä, havainnoiva monikeskustutkimus. Potilasaineisto kerättiin vuosina 2010-2012. Osatyössä I tutkittiin sydänperäiseen shokkiin sairastuneiden potilaiden alkuvaiheen verensokeritasoja ja niiden yhteyttä ennusteeseen. Koholla oleva verensokeritaso eli hyperglykemia on yleinen ilmiö vaikeasti sairailla potilailla. On kuitenkin epäselvää, onko verensokeritason nousu pääosin tarkoituksenmukainen ja fysiologinen ilmiö vai onko se itsessään haitallista äkillisen sairastumisen yhteydessä. Tässä potilasaineistossa verensokeritasot olivat jakautuneet suhteellisen tasaisesti normaalin verensokerin (4.0-7.9 mmol/L) sekä lievän (8.0-11.9 mmol/L), keskivaikean (12.0-15.9 mmol/L) ja vaikean (> 16 mmol/L) hyperglykemian välillä, kun taas matala verensokeri (< 4.0 mmol/L) oli harvinaista. Vaikea hyperglykemia oli yhteydessä veren matalaan pH-arvoon sekä kohonneeseen laktaattipitoisuuteen kuvastaen kudosten hapenpuutetta ja verenkierron vajausta. Kuolleisuus oli suurinta (60%) niillä potilailla, joiden tulovaiheen verensokeri oli joko hyvin korkea tai poikkeuksellisen matala. Vaikea hyperglykemia oli itsenäinen kuolleisuuden riskitekijä. Sen sijaan aiemmin todettu diabetes vähensi verensokerin ennustearvoa sydänperäisessä shokissa. Osatyössä II tarkasteltiin sydänperäisen shokin alkuvaiheessa todetun poikkeavan tajunnantason merkitystä ja ennustevaikutusta. Kahdella kolmasosalla potilaista oli shokin toteamisvaiheessa poikkeava tajunnantaso oireena merkittävästä verenkierron vajauksesta. Poikkeava tajunnantaso oli yhteydessä matalaan verenpaineeseen, voimakkaasti alentuneeseen sydämen pumppaustoimintaan, veren matalaan pH-arvoon sekä kohonneisiin laktaatti- ja verensokeripitoisuuksiin. Näistä tekijöistä poikkeavaan tajunnantasoon oli itsenäisesti yhteydessä vain matala pH. Poikkeavaan tajunnantasoon liittyi yli kaksinkertainen kuolemanriski verrattuna niihin potilaisiin, joiden tajunnantaso säilyi normaalina shokista huolimatta. Osatyössä III määritettiin GDF-15-nimisen proteiinin pitoisuuksia veressä sydänperäisen shokin ensipäivinä ja niiden yhteyttä ennusteeseen. GDF-15:n tarkat vaikutukset elimistössä ovat vielä osittain epäselviä, mutta sen eritys lisääntyy monissa kudoksissa vasteena äkillisiin ja pitkäaikaisiin sairauksiin. Tutkimus osoitti, että GDF-15-tasot ovat hyvin korkeita jo sydänperäisen shokin toteamishetkellä. Korkeaan GDF-15-pitoisuuteen liittyi veren matala pH-arvo, kohonnut laktaattiarvo sekä sydämen, munuaisten ja maksan toimintahäiriöitä kuvastavia muutoksia verikokeissa. Korkea GDF-15-pitoisuus oli yhteydessä lisääntyneeseen kuolleisuuteen, ja erityisen suuri kuolemanriski oli potilailla, joiden GDF-15-pitoisuus nousi hoidosta huolimatta. Sen sijaan GDF-15-tason lasku kuvasti suotuisaa vastetta hoitoon ja hyvää ennustetta. Osatyössä IV tutkittiin tulehdusvastetta kuvastavien biomerkkiaineiden pitoisuuksia veressä sydänperäisen shokin alkuvaiheessa. Elimistön voimakkaan tulehdusreaktion ajatellaan olevan tärkeä tekijä sydänperäisen shokin kehittymisessä. Tutkimuksessa havaittiin, että tulehdusmerkkiaineet olivat selvästi koholla shokin ensipäivinä. Prokalsitoniini (PCT) saavutti huippuarvonsa 24 tunnin kohdalla, kun taas C-reaktiivinen proteiini (CRP) nousi 48-72 tuntiin asti. Korkeat PCT- ja interleukiini 6 (IL-6) -pitoisuudet liittyivät tiiviisti veren matalaan pH-arvoon ja kohonneeseen laktaattiarvoon sekä verenkierron vajausta kuvastaviin kliinisiin löydöksiin. Sen lisäksi korkeat PCT- ja IL-6-pitoisuudet ennustivat kuolleisuutta. Kokonaisuudessaan kohonneet tulehdusmerkkiaineet kuvastivat enemmänkin shokin vaikeusastetta kuin infektioita. Yhteenvetona voidaan todeta, että sydänperäiseen shokkiin sairastuneilla potilailla on monia elimistön tasapainotilan vakavaa häiriintymistä kuvaavia löydöksiä, kuten muutoksia verensokeritasossa tai tajunnassa. Voimakkaasti koholla olevat GDF-15- sekä tulehdusmerkkiainepitoisuudet kuvastavat vaikeaa verenkierron vajausta ja suurta kuolemanriskiä. Näitä löydöksiä voidaan hyödyntää riskiarviossa jo sydänperäisen shokin alkuvaiheessa.