Niewydolność serca to zespół, w którym serce nie jest w stanie pompować krwi w tempie proporcjonalnym do komórkowego zapotrzebowania na tlen w spoczynku lub podczas stresu. Charakteryzuje się zatrzymywaniem płynów, dusznością i zmęczeniem, w szczególności podczas wysiłku. Niewydolność serca jest rosnącym problemem zdrowia publicznego, główną przyczyną hospitalizacji i główną przyczyną śmiertelności. Choroba niedokrwienna serca jest główną przyczyną niewydolności serca1.
Przebudowa komory odnosi się do zmian w strukturze, rozmiarze i kształcie lewej komory. Innymi słowy, przebudowa komór dotyczy zmiany architektury lewej komory. Ta architektoniczna przebudowa lewej komory jest indukowana przez uraz (np. zawał mięśnia sercowego), przeciążenie ciśnieniem (np. układowe nadciśnienie tętnicze lub zwężenie zastawki aortalnej) lub przeciążenie objętościowe (np. niewydolność zastawki mitralnej). Ponieważ przebudowa komór wpływa na naprężenie ściany, ma ogromny wpływ na czynność serca i rozwój niewydolności serca.
Utrata tkanki mięśnia sercowego po ostrym zawale mięśnia sercowego powoduje zmniejszony wyrzut skurczowy oraz zwiększoną objętość i ciśnienie końcoworozkurczowe lewej komory. Mechanizm Franka-Starlinga, sugerujący, że zwiększona objętość końcoworozkurczowa powoduje wzrost ciśnienia wytwarzanego podczas skurczu, może pomóc w przywróceniu rzutu serca. Jednak równoczesne zwiększone naprężenie ściany może wywołać przerost regionalny w segmencie bez zawału, podczas gdy w obszarze zawału może wystąpić rozszerzenie i ścieńczenie. Eksperymentalne badania na zwierzętach pokazują, że przerosty komory zawału i że stopień przerostu zależy od wielkości zawału2.
Utrata tkanki mięśnia sercowego po ostrym zawale mięśnia sercowego powoduje nagły wzrost warunków obciążenia. Przebudowa po zawale następuje w warunkach przeciążenia objętościowego, ponieważ rozciągnięta i rozszerzona tkanka zawału zwiększa objętość lewej komory. Zwiększona objętość komory oznacza nie tylko zwiększone obciążenie wstępne (bierne obciążenie ściany komory pod koniec rozkurczu), ale także zwiększone obciążenie następcze (całkowite obciążenie ściany mięśnia sercowego podczas wyrzutu skurczowego). Obciążenie następcze zwiększa się, ponieważ zwiększa się promień skurczowy. W związku z tym przebudowa komorowa po zawale mięśnia sercowego charakteryzuje się mieszanymi cechami przeciążenia objętościowego i przeciążenia ciśnieniowego.
Mięsień sercowy składa się z 3 zintegrowanych komponentów: kardiomiocytów, macierzy zewnątrzkomórkowej i mikrokrążenia kapilarnego. Wszystkie 3 komponenty są zaangażowane w proces przebudowy. Metaloproteinazy macierzy wytwarzane przez komórki zapalne indukują degradację rozpórek kolagenowych międzymiocytów i poślizg kardiomiocytów. Prowadzi to do ekspansji zawału charakteryzującej się nieproporcjonalnym ścieńczeniem i poszerzeniem segmentu3 zawału. W późniejszych etapach przebudowy dochodzi do zwłóknienia śródmiąższowego, co negatywnie wpływa na właściwości rozkurczowe serca.
Przedział naczyniowy i kardiomiocytów w mięśniu sercowym powinien pozostać zrównoważony w procesie przebudowy komór, aby uniknąć niedotlenienia tkanek4,5. To, czy przerost postępuje do niewydolności serca, czy nie, może być krytycznie zależne od tej równowagi między przedziałem naczyniowym a kardiomiocytami w mięśniu sercowym.
Model stałego podwiązania lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej u myszy jest używany do badania przebudowy komór i funkcji serca po zawale mięśnia sercowego. Model ten różni się zasadniczo pod względem celów i znaczenia patofizjologicznego w porównaniu z modelem przejściowego podwiązania lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej. W tym ostatnim modelu uszkodzenia niedokrwiennego/reperfuzyjnego początkowy zakres zawału może być modulowany przez czynniki, które wpływają na ratunek mięśnia sercowego po reperfuzji6. Natomiast obszar zawału po 24 godzinach od stałego podwiązania lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej jest unieruchomiony. Na czynność serca w tym modelu będą miały wpływ 1) proces rozszerzania się zawału, gojenia się zawału i powstawania blizn; oraz 2) współistniejący rozwój poszerzenia lewej komory, przerostu mięśnia sercowego i przebudowy komór.