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Topic: Exercise in Chronic Disease: Cardiopulmonary and Metabolic.
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Chap te r 1 3 Acu te C oro n ary S yn dro m es: Unsta b le A ngin a P ecto ris a n d Acu te M yoca rd ia l I n fa rctio n Ray W . S quir e s, P hD , M AAC VPR, F AC SM , F AH A T he b urd en o f d is e ase s o f t h e c ard io vasc u la r s y ste m o n o ur s o cie ty i s h orre n dous. S in ce 1 900, c ard io vasc u la r d is e ase s ( C V Ds), su ch a s c o ro nary h eart d is e ase , s tr o ke, h eart f a ilu re , a n d h yperte n sio n, h av e b een t h e l e ad in g c au se o f d eath i n t h e U nite d Sta te s e v ery y ear w ith t h e e x cep tio n o f 1 918, t h e y ear o f t h e g re at i n flu en za e p id em ic ( 1 ). I n 2 013, C V Ds c au se d 5 4% o f a ll death s i n t h e U nite d S ta te s ( 1 28 d eath s p er 1 00,0 00 p ers o ns), 2 ,2 00 d eath s e ach d ay , a n a v era g e o f 1 d eath e v ery 4 0 s e co nds (2 ). I t i s t h e m ost c o m mon c au se o f d eath f o r b oth m en a n d w om en ( 2 , 3 ). A ppro xim ate ly 5 0% o f a ll c ard io vasc u la r d eath s a re a r e su lt o f c o ro nary h eart d is e ase ( C H D) ( 2 ). For 2 013, C H D c au se d a t o ta l o f 3 70,2 13 d eath s a n d a cco unte d f o r 1 o ut o f e v ery 7 d eath s. A cu te c o ro nary s y ndro m es ( m yocard ia l i n fa rc tio n, u nsta b le a n gin a p ecto ris , a n d s o m e f o rm s o f s u dden c ard ia c d eath ), f o rm s o f C H D, a re a lm ost a lw ay s t h e r e su lt of c o ro nary a rte ry a th ero sc le ro sis a n d s u bse q uen t t h ro m bosis . E ach y ear 5 50,0 00 A m eric an s w ill s u ffe r a n ew m yocard ia l i n fa rc tio n, an d 2 00,0 00 w ill s u ffe r a r e cu rre n t m yocard ia l i n fa rc tio n. S ile n t ( p ain le ss) m yocard ia l i n fa rc tio n w ill o ccu r i n 1 60,0 00 p ers o ns per y ear. E very 4 2 s s o m eo ne i n t h e U nite d S ta te s s u ffe rs a m yocard ia l i n fa rc tio n. T he a v era g e a g e a t t h e f ir s t m yocard ia l in fa rc tio n i s 6 5 y r f o r m en a n d 7 2 y r f o r w om en . T he n um ber o f A m eric an s w ho u nderw en t p erc u ta n eo us c o ro nary i n te rv en tio n (c o ro nary a n gio pla sty , s te n tin g, o r b oth ) o r c o ro nary b ypass g ra ft s u rg ery f o r t r e atm en t o f C H D i n 2 010 w as 9 54,0 00 a n d 3 97,0 00, re sp ectiv ely ( 2 ). A ppro xim ate ly 1 6,3 00,0 00 A m eric an s h av e a h is to ry o f m yocard ia l i n fa rc tio n, a n d 9 ,0 00,0 00 e x perie n ce a n gin a pecto ris ( c h est p ain ). E stim ate d t o ta l c o sts f o r C H D w ere $ 207.3 b illio n f o r 2 013 ( 2 ). T his c h ap te r p ro vid es i n fo rm atio n r e g ard in g t h e f o llo w in g t o pic s: 444 1 . The d is e ase p ro cess o f a th ero sc le ro sis a n d t h ro m bosis 2 . Myocard ia l b lo od f lo w a n d i s c h em ia : a n gin a p ecto ris 3 . Acu te c o ro nary s y ndro m es: d efin itio n, a cu te m yocard ia l i n fa rc tio n, clin ic al a sse ssm en t, d ia g nosis , c la ssif ic atio n b y E C G , man ag em en t str a te g ie s, p ote n tia l c o m plic atio ns, r ig ht v en tr ic u la r i n fa rc tio n 4 . Facto rs a sso cia te d w ith p oor p ro gnosis 5 . Str e ss t e stin g a fte r a cu te m yocard ia l i n fa rc tio n 6 . Exerc is e t r a in in g a n d c ard ia c r e h ab ilita tio n f o r a cu te c o ro nary sy ndro m es Path op hysio lo gy The p ath olo gy o f a cu te c o ro nary s y ndro m es i s c o m ple x ; i t i n volv es t h e dev elo pm en t o f a th ero sc le ro tic l e sio ns i n t h e w alls of t h e c o ro nary a rte rie s with s u bse q uen t t h ro m bosis f o rm atio n r e su ltin g i n a n a b ru pt d ecre ase i n vesse l b lo od f lo w . Ath ero sc le ro sis a n d T hro m bosis Ath ero sc le ro sis i s a d is e ase p ro cess t h at m ay r e su lt i n b lo od-flo w l im itin g le sio ns i n t h e e p ic ard ia l c o ro nary , c aro tid , i lia c, an d f e m ora l a rte rie s, a s well a s t h e a o rta . S om e a rte rie s a re r e sis ta n t t o a th ero sc le ro sis ( b ra ch ia l, in te rn al t h ora cic , i n tr a m yocard ia l) fo r u nknow n r e aso ns ( 4 ). T he p ro cesse s of a th ero sc le ro sis a n d t h ro m bosis a re i n te rre la te d , a n d t h e t e rm ath ero th ro m bosis h as b een a d opte d b y s o m e i n vestig ato rs t o e m phasiz e th is p oin t ( 4 ). The N orm al A rte ry The c h an nel f o r t h e f lo w o f b lo od w ith in t h e a rte ry i s t h e lu m en . T he i n ner, sin gle -c ell l a y er o f t h e a rte ry i s t h e en doth eliu m . T he e n doth eliu m p la y s a critic al r o le i n m ain ta in in g v aso m otio n ( th e d eg re e o f v aso co nstr ic tio n) an d r e g ula tin g h em osta sis (b ala n cin g p ro – a n d a n tith ro m botic p ro pertie s). When i n ta ct, t h e e n doth eliu m p ro duces n itr ic o xid e, a v aso dila to r, a n d su bsta n ces su ch a s p la sm in ogen t h at i n hib it t h ro m bosis f o rm atio n. V ario us re cep to rs , s u ch a s t h ose f o r l o w -d en sity l ip opro te in a n d g ro w th fa cto rs , a re lo cate d o n t h e e n doth elia l c ells ( 5 ). U nder n orm al c ir c u m sta n ces, t h e en doth eliu m p ro te cts a g ain st t h e d ev elo pm en t of a th ero th ro m bosis , b ut 445 when d am ag ed i t p la y s a c en tr a l r o le i n t h e d ev elo pm en t o f t h e d is e ase ( 5 ). Undern eath t h e e n doth elia l b ase m en t m em bra n e i s t h e in tim a , c o nsis tin g of a t h in l a y er o f c o nnectiv e t is su e w ith a n o ccasio nal s m ooth m usc le c ell. The l e sio ns o f a th ero sc le ro sis f o rm in t h e i n tim a ( 5 ). The med ia c o nta in s m ost o f t h e s m ooth m usc le c ells o f t h e a rte ria l w all, i n ad ditio n t o e la stic c o nnectiv e t is su e, a n d i s l o cate d u ndern eath th e i n tim a betw een t h e i n te rn al a n d e x te rn al e la stic l a m in ae. T he s m ooth m usc le c ells main ta in a rte ria l t o ne ( p artia l v aso co nstr ic tio n). Sm ooth m usc le c ells h av e re cep to rs f o r l o w -d en sity l ip opro te in , i n su lin , a n d g ro w th f a cto rs . W hen ap pro pria te ly s tim ula te d , sm ooth m usc le c ells a re c ap ab le o f f u nctio nin g as s y nth etic t is su e, p ro ducin g c o nnectiv e t is su e ( 6 ). The o ute rm ost l a y er o f t h e a rte ria l w all i s t h e adven titia , c o nsis tin g o f co nnectiv e t is su e ( c o lla g en , e la stin ), f ib ro bla sts ( c ells c ap ab le o f sy nth esiz in g c o nnectiv e t is su e), a n d a f e w s m ooth m usc le c ells . T his t is su e is h ig hly v asc u la riz ed ( its b lo od s u pply i s p ro vid ed b y s m all v esse ls c alle d th e v asa vaso ru m ) a n d p ro vid es t h e m ed ia a n d i n tim a w ith o xygen a n d nutr ie n ts ( 5 ). Ath ero gen esis Our u nders ta n din g o f t h e d ev elo pm en t a n d p ro gre ssio n o f a th ero sc le ro sis (a th ero gen esis ) i s i n co m ple te . H ow ev er, i t i s c le ar th at en doth elia l i n ju ry re su ltin g i n en doth elia l d ysfu nctio n a n d a s u bse q uen t in fla m mato ry re sp onse p la y c ritic al r o le s ( 7 ). T he d is e ase p ro cess m ay b eg in i n ch ild hood a n d p ro gre ss f o r d ecad es b efo re a c lin ic al e v en t o ccu rs . The r a te of p ro gre ssio n o f a th ero sc le ro sis m ay n ot b e c o nsis te n t o ver t im e a n d im possib le t o p re d ic t. Under n orm al c o nditio ns, t h e e n doth eliu m m ay e x perie n ce p erio dic min im al a m ounts o f i n ju ry . I n t h ese s itu atio ns, t h e i n here n t re p air pro cesse s o f t h e e n doth eliu m a re a d eq uate t o r e sto re n orm al f u nctio n. How ev er, c h ro nic , e x cessiv e i n ju ry t o e n doth elia l cells i n itia tin g t h e pro cess o f a th ero gen esis m ay r e su lt f ro m m ultip le c au se s, s u ch a s t h e fo llo w in g ( 6 , 7 , 8 , 9 , 1 0, 1 1, 12, 1 3): Tobacco s m oke a n d o th er c h em ic al i r rita n ts f ro m t o bacco Low -d en sity l ip opro te in c h ole ste ro l ( L D L-C ) Hyperte n sio n 446 Gly cate d s u bsta n ces r e su ltin g f ro m h yperg ly cem ia a n d d ia b ete s mellitu s Pla sm a h om ocy ste in e In fe ctio us a g en ts ( e .g ., Chla m yd ia pneu m onia e , h erp es v ir u se s) Endoth elia l d ysfu nctio n m ay r e su lt f ro m t h ese p ote n tia lly i n ju rio us f a cto rs , le ad in g t o t h e f o llo w in g a b norm alitie s c h ara cte ris tic of a n i n fla m mato ry re sp onse : 1 . In cre ase d a d hesiv en ess r e su ltin g i n p la te le t d ep ositio n, m onocy te ad hesio n 2 . In cre ase d p erm eab ility t o l ip opro te in s a n d o th er s u bsta n ces i n t h e blo od 3 . Im pair e d v aso dila tio n, i n cre ase d v aso sp asm Pla te le ts a d here t o t h e d am ag ed e n doth eliu m ( p la te le t a g gre g atio n), f o rm sm all b lo od c lo ts o n t h e v esse l w all ( m ura l t h ro m bi) , an d r e le ase g ro w th fa cto rs a n d v aso co nstr ic to r s u bsta n ces, s u ch a s t h ro m boxan e A 2 ( 5 , 6 ). These c h an ges i n dic ate a s w itc h in e n doth elia l f u nctio n f a v orin g a pro th ro m botic , v aso co nstr ic tiv e s ta te . Monocy te s, a t y pe o f w hite b lo od c ell, a ls o a d here t o t h e i n ju re d en doth eliu m a n d m ig ra te i n to t h e i n tim a. L D L-C e n te rs t h e arte ria l w all an d u nderg oes t h e p ro cess o f o xid atio n. M onocy te s a ccu m ula te L D L-C , au gm en tin g t h e o xid atio n p ro cess, a n d b eco m e tr a n sfo rm ed i n to a dis tin ctly d if fe re n t t y pe o f c ell, t h e m acro phag e ( 5 , 7 ). Gro w th f a cto rs e x pre sse d b y p la te le ts , m onocy te s, a n d d am ag ed en doth eliu m r e su lt i n g ro w th a n d p ro lif e ra tio n ( in cre ase i n cell n um bers an d c ell s iz e) o f c erta in t y pes o f c ells ( m ito gen ic e ffe ct) a s w ell a s t h e mig ra tio n o f c ells i n to t h e a re a o f in ju ry ( c h em ota ctic e ffe ct) ( 5 , 7 ). I n re sp onse t o t h e g ro w th f a cto rs , s m ooth m usc le c ells a n d f ib ro bla sts (u ndif fe re n tia te d co nnectiv e t is su e c ells t h at c an s y nth esiz e f ib ro us t is su e) mig ra te f ro m t h e m ed ia t o t h e i n tim a. S m ooth m usc le p ro gen ito r cells f ro m bone m arro w a ls o m ig ra te t o t h e i n tim a ( 1 4). S om e o f t h ese c ells , i n ad ditio n t o m onocy te s, a ccu m ula te c h ole ste ro l, fo rm in g f o am c ells t h at may r e le ase t h eir c h ole ste ro l i n to t h e e x tr a cellu la r s p ace, g iv in g r is e t o fa tty s tr e ak s, t h e e arlie st vis u ally d ete cta b le ( y ello w m acro sc o pic ap peara n ce) l e sio n o f a th ero sc le ro sis ( 1 1, 1 5). I m mune s y ste m c ells , T ly m phocy te s, are a ls o p re se n t i n f a tty s tr e ak s a n d a re p art o f t h e in fla m mato ry s ta te i n t h e a rte ria l w all ( 1 6). 447 With c o ntin ued m ig ra tio n, p ro lif e ra tio n, a n d g ro w th o f t is su e, t h e l e sio n pro gre sse s i n c o m ple x ity a n d s iz e a n d b eco m es a fib ro m usc u la r p la q ue (1 5). T he c o m positio n o f t h e p la q ue n ow i n clu des a f ib ro us c ap , co nnectiv e t is su e e x tr a cellu la r m atr ix , lip id s, i n fla m mato ry c ells s u ch a s macro phag es a n d T l y m phocy te s, s m ooth m usc le c ells , t h ro m bus, a n d calc iu m . T he t y pic al pla q ue i s f ir m i n t e x tu re a n d p ale g ra y i n c o lo r, a n d i t may c o nta in a y ello w c h ole ste ro l c o re . As t h e i n tim al l e sio ns o f a th ero sc le ro sis p ro gre ss a n d t h ic k en t h e v esse l wall, a c o m pen sa to ry o utw ard e x pan sio n o f t h e v esse l occu rs ( to a p oin t) an d l u m en s iz e r e m ain s u nch an ged . T his i s c alle d a rte ria l r e m odelin g an d may b e e ffe ctiv e i n c o m pen sa tin g f o r p la q ues w hose b ulk m ay r e p re se n t up t o 4 0% o f t h e v esse l d ia m ete r ( 1 7). W ith c o ntin ued pro gre ssio n i n pla q ue b ulk , t h e a re a o f t h e l u m en d ecre ase s, w hic h m ay u ltim ate ly r e su lt in a r e d uctio n i n b lo od f lo w . The p ro gre ssio n o f t h e s iz e a n d v olu m e o f a th ero sc le ro tic l e sio ns i s h ig hly varia b le . S om e l e sio ns a p pear r e la tiv ely s ta b le over m an y y ears , o th er pla q ues m ay s lo w ly p ro gre ss i n s iz e, w hile s till o th er a re as o f ath ero sc le ro sis m ay e n la rg e v ery r a p id ly (6 ). T he s lo w ly p ro gre ssin g pla q ues a re t h ought t o g ra d ually i n te rn aliz e m onocy te s a n d l ip id s, w hile ra p id ly p ro gre ssin g l e sio ns in co rp ora te t h ro m bus i n to t h e p la q ue ( 4 ). L ocal str e sso rs ( e .g ., f ro m t u rb ule n t b lo od f lo w o r v aso co nstr ic tio n) o r c h em ic al fa cto rs ( e n zy m es s u ch a s m eta llo pro te in ase s t h at w eak en t h e f ib ro us c ap ) with in t h e l e sio n m ay r e su lt i n p la q ue r u ptu re o r fis su rin g of t h e f ib ro us cap , e x posin g t h e i n te rn al c o nte n ts o f t h e p la q ue t o t h e b lo od ( 6 , 1 8). Vario us a m ounts o f t h ro m bus f o rm i n re sp onse t o t h is p ro th ro m botic en vir o nm en t a n d m ay b e i n co rp ora te d i n to t h e p la q ue. T he s c en ario o f pla q ue r u ptu re , s u bse q uen t th ro m bus f o rm atio n, a n d i n co rp ora tio n i n to t h e arte ria l w all m ay r e p eate d ly o ccu r, g iv in g a l a y ere d a p peara n ce t o t h e le sio n an d r e su ltin g i n r a p id p ro gre ssio n i n t h e s iz e o f t h e p la q ue. T hese le sio ns, w hic h i n clu de o rg an iz ed t h ro m bus, a re c alle d ad van ced ath ero sc le ro tic p la q ues. Ath ero sc le ro sis a ffe cts a rte rie s i n a n e x tr e m ely d if fu se m an ner, w ith occasio nal d is c re te , l o caliz ed a re as o f m ore p ro nounced narro w in g o f t h e vesse l l u m en ( 1 9). S ele ctiv e c o ro nary a n gio gra p hy i s t h e g old s ta n dard (b est a v aila b le t e st) f o r d ete rm in atio n of t h e s e v erity o f c o ro nary l e sio ns. How ev er, b ase d o n c o m paris o ns o f a n gio gra p hic a n d a u to psy f in din gs, with t h e e x cep tio n of c o m ple te o cclu sio n o f t h e v esse l i n q uestio n ( 1 00% ste n osis ), t h e d eg re e o f s te n osis i s g re atly u ndere stim ate d b y a n gio gra p hy 448 becau se o f t h e d if fu se n atu re o f t h e d is e ase p ro cess ( 2 0). O bstr u ctiv e co ro nary l e sio ns ( s e v ere e n ough t o r e d uce b lo od f lo w ) occu r m ost fre q uen tly i n t h e f ir s t 4 t o 5 c m o f t h e e p ic ard ia l c o ro nary a rte rie s, alth ough m ore d is ta l d is e ase m ay a ls o b e se en . O bstr u ctiv e l e sio ns a t t h e orig in ( o stia l l e sio ns) o f t h e l e ft m ain a n d r ig ht m ain c o ro nary a rte rie s m ay als o o ccu r. For r e aso ns n ot f u lly u nders to od, w om en g en era lly l a g 5 t o 2 0 yr b eh in d m en i n t h e e x te n t a n d s e v erity o f c o ro nary a th ero sc le ro sis (2 1). Ris k F acto rs f o r A th ero sc le ro sis Ris k f a cto rs a re a sso cia te d w ith a n i n cre ase d l ik elih ood t h at ath ero sc le ro sis w ill d ev elo p o ver t im e. S uch f a cto rs h av e b een id en tif ie d on t h e b asis o f o bse rv atio nal s tu die s e v alu atin g c o m mon c h ara cte ris tic s o f pers o ns w ith t h e d is e ase ( 2 2, 2 3). P ossib le mech an is m s o f a th ero gen ic effe ct h av e b een i d en tif ie d f o r s o m e r is k f a cto rs . T he e ffe cts o f r e d ucin g th e s e v erity o f s o m e ris k f a cto rs , e sp ecia lly L D L-C , h av e b een dem onstr a te d t o r e d uce p ro gre ssio n o f t h e d is e ase . P re d ic tin g w heth er a n in div id ual patie n t w ill o r w ill n ot d ev elo p a th ero sc le ro sis b ase d o n t h e pre se n ce a n d s e v erity o f r is k f a cto rs i s v ery i m pre cis e , h ow ev er. Less t h an half o f f u tu re c ard io vasc u la r e v en ts c an b e p re d ic te d u sin g c o nven tio nal ris k f a cto rs ( 2 4): Tobacco u se Dyslip id em ia , e sp ecia lly e le v ate d L D L-C a n d l o w l e v els o f h ig h- den sity l ip opro te in c h ole ste ro l ( H DL-C ) Hyperte n sio n Sed en ta ry l if e sty le Obesity Dia b ete s m ellitu s Meta b olic s y ndro m e ( a c o m bin atio n o f c o nven tio nal r is k f a cto rs asso cia te d w ith o besity a n d i n su lin r e sis ta n ce) Fam ily h is to ry o f p re m atu re c o ro nary d is e ase ( m ale f ir s t- d eg re e re la tiv es < 55 y r o f a g e, f e m ale f ir s t- d eg re e r e la tiv es < 65 yr o f a g e) Male s e x Obstr u ctiv e s le ep a p nea Psy ch oso cia l f a cto rs , s u ch a s d ep re ssio n, a n xie ty , s o cia l i s o la tio n, co ro nary p ro ne p ers o nality ( ty pe A ), l o w er s o cio eco nom ic sta tu s, a n d ch ro nic l if e s tr e sso rs Less w ell- e sta b lis h ed r is k f a cto rs , t e rm ed e m erg in g r is k f a cto rs , a re b ein g 449 in vestig ate d , i n clu din g t h e f o llo w in g ( 2 4, 2 5, 26): Ele v ate d p la sm a h om ocy ste in e, a n i n te rm ed ia ry i n t h e m eta b olis m o f th e e sse n tia l a m in o a cid m eth io nin e Fib rin ogen , a p ro te in f a cto r i n t h e b lo od c o ag ula tio n c asc ad e Lip opro te in (a ) LD L p artic le c o ncen tr a tio n Hig h-s e n sitiv e C -re activ e p ro te in , a m ark er f o r s y ste m ic in fla m matio n Myoca rd ia l B lo od F lo w , M eta b olis m , a n d I sc h em ia Norm al c o ntr a ctio n a n d r e la x atio n o f c ard ia c m yocy te s r e q uir e s t h e pre se n ce o f a d eq uate a m ounts o f a d en osin e t r ip hosp hate (A TP; a h ig h- en erg y p hosp hate m ole cu le ) i n t h e m yocard iu m . T he h eart i s a h ig hly aero bic o rg an w ith a n e x te n siv e c ir c u la to ry sy ste m a n d a b undan t mito ch ondria ( 2 7). Fig ure 1 3.1 i llu str a te s t h e e p ic ard ia l c o ro nary a rte rie s. The c o ro nary a rte ria l s y ste m i n clu des e p ic ard ia l a rte rie s t h at b if u rc ate i n to in tr a m yocard ia l a n d e n dom yocard ia l b ra n ch es. A t r e st, c o ro nary b lo od flo w a v era g es 6 0 t o 9 0 m L ?m in -1 ?1 00 g -1 o f m yocard iu m a n d m ay in cre ase f iv e- t o s ix fo ld d urin g e x erc is e ( 2 8). U nder u su al c o nditio ns, t h e heart r e g en era te s A TP a ero bic ally , an d m yocard ia l c ells a re n ot w ell ad ap te d t o a n aero bic e n erg y p ro ductio n. A t r e st, m yocard ia l o xygen upta k e i s a p pro xim ate ly 8 t o 1 0 m L p er 1 00 g o f t is su e p er m in ute . D urin g in te n se e x erc is e , t h e o xygen r e q uir e m en t m ay i n cre ase b y 2 00% t o 3 00% (2 9). The m yocard iu m e x tr a cts n early a ll i ts o xygen f ro m t h e c ap illa ry blo od f lo w ( u nlik e s k ele ta l m usc le ), a n d c o ro nary b lo od f lo w must b e clo se ly r e g ula te d t o t h e n eed s o f t h e m yocard iu m f o r o xygen ( 3 0). W ith a n in cre ase i n m yocard ia l w ork , o xygen d em an d in cre ase s, a n d c o ro nary blo od f lo w m ust a ls o i n cre ase t o p ro vid e t h e n ecessa ry a m ount o f o xygen . 450 Fig u re 1 3.1 The e p ic ard ia l c o ro nary a rte rie s. (a ) A nte rio r v ie w . (b ) Poste rio r v ie w . B la ck s e g m en ts a re p rim e s ite s f o r t h e d ev elo pm en t o f o bstr u ctiv e a th ero sc le ro tic p la q ues. A o = a o rta ; I V C = i n fe rio r v en a c av a; SV C = s u perio r v en a c av a; P A = p ulm onary a rte ry . Rep rin te d b y p erm is sio n f ro m J .T . L ie , P ath olo gy o f C oro nary A rte ry D is e ase , i n Card io lo gy: Fundam en ta ls a nd P ra ctic e, 2 nd e d ., e d ite d b y E .R . G iu lia n i e t a l. ( C hic ag o: M osb y Y earb ook, 1991). B lo od f lo w t h ro ugh a n y r e g io nal c ir c u la tio n, i n clu din g t h e c o ro nary s y ste m , i s d ete rm in ed b y t h e b lo od p re ssu re a n d t h e v asc u la r re sis ta n ce ( 3 0). D urin g s y sto le , i n tr a m yocard ia l p re ssu re i s i n cre ase d ( a s i s v asc u la r r e sis ta n ce) a n d t h e i n tr a m ura l v esse ls are c o m pre sse d . T here fo re , m ost c o ro nary b lo od f lo w o ccu rs d urin g d ia sto le , w hen i n tr a m yocard ia l p re ssu re i s l o w er ( lo w er vasc u la r r e sis ta n ce). B efo re a d ecre ase i n f lo w c an b e m easu re d d is ta l t o a n arro w ed , a th ero sc le ro tic c o ro nary a rte ry s e g m en t, a s u bsta n tia l r e d uctio n in v esse l l u m in al d ia m ete r m ust o ccu r. W hen p la q ue b ulk r e d uces t h e l u m in al c ro ss- s e ctio nal a re a b y 7 5% o r m ore , f lo w i s r e d uced under r e stin g c o nditio ns ( a h em odynam ic ally s ig nif ic an t l e sio n) ( 2 8). B ey ond t h is a m ount o f c ritic al s te n osis , f u rth er s m all decre ase s i n c ro ss-s e ctio nal a re a o f t h e v esse l r e su lt i n l a rg e r e d uctio ns i n f lo w . A r e d uctio n i n t h e l u m en d ia m ete r m ay b e c au se d b y s e v era l f a cto rs ( 3 1, 3 2): Sig nif ic an t a th ero sc le ro tic p la q ue Vaso sp asm w ith out u nderly in g p la q ue Vaso sp asm s u perim pose d o ver a p la q ue 451 Thro m bus a sso cia te d w ith p la q ue r u ptu re Coro nary v aso sp asm m ay r e su lt f ro m s e v era l f a cto rs , s u ch a s e n doth elia l dysfu nctio n, s y m path etic n erv ous s y ste m a ctiv atio n (e .g ., v aso sp asm re su ltin g f ro m e x posu re t o v ery c o ld a m bie n t t e m pera tu re s), a n d blo odborn e s u bsta n ces s u ch a s e p in ep hin e (3 3). Myocard ia l i s c h em ia r e su lts w hen m yocard ia l b lo od f lo w i s i n ad eq uate t o pro vid e t h e r e q uir e d a m ounts o f o xygen f o r A TP r e g en era tio n (o xygen su pply < o xygen d em an d) ( 2 7, 2 8). I s c h em ia m ay r e su lt i n p ro gre ssiv e ab norm alitie s i n c ard ia c f u nctio n, t e rm ed t h e is c h em ic c asc ad e (3 4). T he fir s t a b norm ality i s s tif fe n in g o f t h e l e ft v en tr ic le , w hic h i m pair s d ia sto lic fillin g o f t h e h eart ( d ia sto lic d ysfu nctio n). Seco nd, s y sto lic e m pty in g o f t h e le ft v en tr ic le b eco m es i m pair e d ( s y sto lic d ysfu nctio n). L ocaliz ed a re as o f th e m yocard iu m dev elo p a b norm al c o ntr a ctio n p atte rn s s u ch a s hypokin esis ( re d uced s y sto lic c o ntr a ctio n). Left v en tr ic u la r e je ctio n fr a ctio n ( L V EF) m ay d ecre ase . T hir d , e le ctr o card io gra p hic a b norm alitie s asso cia te d w ith a lte re d r e p ola riz atio n ( S T -s e g m en t c h an ges, T w av e in vers io n) o r a rrh yth m ia s m ay o ccu r. F in ally , s y m pto m s o f a n gin a p ecto ris may d ev elo p. Angin a p ecto ris i s t r a n sie n t r e fe rre d c ard ia c p ain r e su ltin g f ro m myocard ia l i s c h em ia ( 3 5). A m in ority o f p atie n ts w ith s u bsta n tia l am ounts of i s c h em ia d o n ot r e p ort p ain ( s ile n t i s c h em ia ). T he p ain o f a n gin a m ay b e lo cate d i n t h e s u bste rn al r e g io n, j a w , neck , o r a rm s, a lth ough p ain m ay als o o ccu r i n t h e e p ig astr iu m a n d i n te rs c ap ula r r e g io ns. I t i s u su ally desc rib ed a s a f e elin g of p re ssu re , h eav in ess, f u lln ess, s q ueezin g, b urn in g, ach in g, o r c h okin g. T he p ain m ay v ary i n i n te n sity a n d m ay r a d ia te . The patie n t m ay e x perie n ce d ysp nea ( a n gin al e q uiv ale n t) , i f t h e i s c h em ia re su lts i n i n cre ase d l e ft v en tr ic u la r e n d-d ia sto lic pre ssu re a n d i n cre ase d pulm onary v asc u la r p re ssu re . Typic al a n gin a i s p ro voked b y e x ertio n, em otio ns, c o ld a n d h eat e x posu re , m eals , a n d s e x ual i n te rc o urs e ; a n d i s re lie v ed b y re st, n itr o gly cerin , o r b oth . A ty pic al a n gin a i n volv es s im ila r sy m pto m s b ut h as f e atu re s t h at s e t i t a p art f ro m t y pic al a n gin a, su ch a s n o re la tio nsh ip w ith e x ertio n. S ta b le a n gin a i s r e p ro ducib le a n d p re d ic ta b le i n onse t, s e v erity , a n d m ean s o f r e lie f. Unsta b le a n gin a is d efin ed a s n ew onse t o f t y pic al a n gin a; i n cre asin g f re q uen cy , i n te n sity , o r d ura tio n o f pre v io usly s ta b le a n gin a; o r a n gin a th at o ccu rs a t r e st o r i n t h e f ir s t f e w day s a fte r a cu te m yocard ia l i n fa rc tio n. If a n e p is o de o f i s c h em ia i s b rie f, t h e c o ntr a ctile a b norm alitie s d esc rib ed 452 pre v io usly a re q uic k ly r e v ers ib le . B rie f p ostis c h em ic le ft v en tr ic u la r dysfu nctio n i s c alle d s tu nned m yocard iu m (3 6). C hro nic , s u bsta n tia l, nonle th al i s c h em ia m ay r e su lt i n p ro lo nged b ut r e v ers ib le l e ft v en tr ic u la r dysfu nctio n c alle d hib ern atin g m yocard iu m . M yocy te s r e m ain v ia b le b ut ex hib it d ep re sse d c o ntr a ctile f u nctio n. E lim in atio n o f c h ro nic i s c h em ia with r e v asc u la riz atio n r e su lts i n a g ra d ual r e tu rn o f n orm al c o ntr a ctile fu nctio n, a lth ough r e so lu tio n m ay r e q uir e u p t o a year ( 3 7). P ro lo nged , se v ere i s c h em ia r e su lts i n m yocy te n ecro sis ( ir re v ers ib le d am ag e, myocard ia l i n fa rc tio n). Defin it io n o f A cu te C oro n ary S yn dro m es Unsta b le a n gin a p ecto ris , a cu te m yocard ia l i n fa rc tio n, a n d s o m e i n sta n ces of s u dden c ard ia c d eath c o m pris e t h e a cu te c o ro nary sy ndro m es (A CS) (4 ). T he u nderly in g m ech an is m r e su ltin g i n t h ese s y ndro m es i s ath ero sc le ro tic p la q ue e ro sio n, r u ptu re , o r o th er t y pe of p la q ue d is ru ptio n re su ltin g i n t h ro m bus f o rm atio n a n d p ossib ly v aso co nstr ic tio n, w ith su bse q uen t v esse l o cclu sio n a n d a cu te myocard ia l i s c h em ia . The t y pe o f a cu te c o ro nary s y ndro m e t h at o ccu rs i s r e la te d t o t h e d ura tio n of v esse l o cclu sio n. U nsta b le a n gin a i s p ro bab ly th e r e su lt o f t r a n sie n t vesse l o cclu sio n ( < 10 m in ) f o llo w ed b y s p onta n eo us th ro m boly sis ( c lo t dis so lu tio n) a n d v aso re la x atio n. V esse l o cclu sio n p ers is tin g f o r m ore t h an 60 m in r e su lts i n a cu te m yocard ia l i n fa rc tio n. Is c h em ia r e su ltin g f ro m ath ero th ro m botic v esse l o cclu sio n m ay t r ig ger v en tr ic u la r t a ch ycard ia o r ven tr ic u la r f ib rilla tio n an d s u dden c ard ia c d eath ( 4 ). Why d o s o m e p la q ues r u ptu re a n d t h ro m bose ? A ppro xim ate ly t w o-th ir d s of p atie n ts w ith A CS h av e h ig h-ris k o r v uln era b le a th ero sc le ro tic le sio ns with t h in f ib ro us c ap s o verly in g a l ip id -ric h c o re w ith a n a b undan ce o f macro phag es ( 4 ). I n fla m matio n m ed ia te d b y vario us c y to kin es, i n clu din g pro te ase s a n d t u m or n ecro sis f a cto r, e ro des t h e p la q ue f ro m w ith in . T he physic al f o rc es a ssis tin g with p la q ue d is ru ptio n i n clu de i n cre ase d b lo od pre ssu re o r h eart r a te , l o cal v aso co nstr ic tio n, a n d n ic o tin e o r i m mune co m ple x es. Afte r p la q ue r u ptu re , c ir c u la tin g b lo od p la te le ts c o m e i n d ir e ct co nta ct w ith t h e t h ro m bogen ic i n te rn al e n vir o nm en t o f t h e pla q ue, re su ltin g i n c lo t f o rm atio n ( 3 8). Angio gra p hic s tu die s h av e d em onstr a te d t h at m ost o f t h ese r u ptu re -p ro ne le sio ns a re l e ss t h an 5 0% o cclu siv e b efo re t h ey b eco m e dis ru pte d (3 9). This e x pla in s w hy m an y p atie n ts w ho e x perie n ce a n A CS d o n ot h av e 453 warn in g s y m pto m s. H ow ev er, a n gio gra p hic ally s e v ere co ro nary ath ero sc le ro sis d oes i n cre ase t h e l ik elih ood o f a c o ro nary e v en t b y s e rv in g as a m ark er f o r t h e p re se n ce o f e x te n siv e dis e ase , i n clu din g r u ptu re -p ro ne le sio ns. A uto psy s tu die s h av e a ls o d em onstr a te d t h at m an y p atie n ts h av e dis ru pte d p la q ues but n o h is to ry o f a n A CS. T hus, n ot a ll p la q ue d is ru ptio n re su lts i n c lin ic al e v en ts . I n a p pro xim ate ly o ne-th ir d o f c ase s, an A CS re su lts f ro m o nly s u perfic ia l e ro sio n o f a s e v ere ly s te n otic a n d f ib ro tic pla q ue, w ith c lo t f o rm atio n d ue t o a h yperth ro m botic sta te c au se d b y fa cto rs s u ch a s s m okin g, h yperg ly cem ia , o r e le v ate d L D L-C ( 4 ). Acu te M yoca rd ia l I n fa rctio n Acu te m yocard ia l i n fa rc tio n i s t h e n ecro sis ( d eath ) o f c ard ia c m yocy te s re su ltin g f ro m p ro lo nged i s c h em ia c au se d b y c o m ple te vesse l o cclu sio n (4 0). T he k ey e v en t i n d is tin guis h in g r e v ers ib le f ro m i r re v ers ib le (in fa rc tio n) i s c h em ia i s d is ru ptio n o f th e m yocy te m em bra n e ( a l e th al ev en t) . T he m yocy te c an not r e co ver i f m em bra n e d is ru ptio n o ccu rs a n d cy to pla sm ic c o nte n ts s p ill in to t h e c ir c u la tio n. In s o m e p atie n ts , a p re cip ita tin g e v en t, o r t r ig ger, f o r t h e m yocard ia l in fa rc tio n m ay b e d ete rm in ed , s u ch a s p hysic al e x ertio n, em otio nal s tr e ss, or a n ger ( 4 1, 4 2). I t m ay a ls o o ccu r i n t h e s e ttin g o f s u rg ery a sso cia te d with s u bsta n tia l l o ss o f b lo od. There i s e v id en ce f o r c ir c ad ia n v aria tio n, with s lig htly m ore m yocard ia l i n fa rc tio ns o ccu rrin g i n t h e e arly m orn in g hours th an a t o th er t im es, s u ggestin g a r o le f o r s y m path etic n erv ous s y ste m activ atio n a s a t r ig ger ( 4 0, 4 2). Clin ic a l A sse ssm en t When a p atie n t p re se n ts t o a m ed ic al f a cility a n d t h ere i s s u sp ic io n o f ACS, t h e f o llo w in g a sse ssm en t i s w arra n te d . His to ry o f s y m pto m s: S ym pto m s o f m yocard ia l i n fa rc tio n i n clu de ch est p ain o r o th er a n gin al s e n sa tio ns, g astr o in te stin al u pse t, dysp nea, sw eatin g, a n xie ty , o r s y nco pe. I t m ay b e p ain le ss ( s ile n t m yocard ia l in fa rc tio n) i n a p pro xim ate ly 2 5% o f c ase s ( 4 3). Pain i s o fte n s e v ere , but a ll i n te n sitie s o f d is c o m fo rt m ay b e e x perie n ced . E ld erly p atie n ts re p ort m ore d ysp nea, w hile w om en are m ore l ik ely t o r e p ort a ty pic al sy m pto m s, s u ch a s s h ould er, m id dle b ack , o r e p ig astr ic p ain ; f a tig ue; 454 an d g en era l w eak ness (4 4). Physic al e x am in atio n: P atie n ts w ith A CS m ay d em onstr a te t h e fo llo w in g f in din gs o n p hysic al e x am in atio n ( 4 5): Systo lic h ypote n sio n Dia p hore sis Sin us t a ch ycard ia Tach ypnea New m urm ur o f m itr a l r e g urg ita tio n Thir d , f o urth h eart s o unds Pulm on ary r a le s Ele ctr o card io gra m : T he E C G m ay s h ow S T -s e g m en t e le v atio n o r nonsp ecif ic S T -T w av e a b norm alitie s ( s e e E C G C la ssif ic atio n o f Myocard ia l I n fa rc tio n). Chest r a d io gra p h: T his i s u se fu l f o r p atie n ts w ith e v id en ce o f hem odynam ic i n sta b ility o r p ulm onary e d em a. Lab ora to ry r e su lts : T he b io m ark er c ard ia c t r o ponin ( c T n) i s m easu re d tw ic e, 6 t o 1 2 h a p art. A n E C G i s p erfo rm ed o n a d m is sio n an d re p eate d s e ria lly , a s n eed ed . A b lo od l ip id p ro file s h ould b e o bta in ed with in 2 4 h o f s y m pto m o nse t. Dia gn osis o f A cu te M yoca rd ia l I n fa rctio n The d ia g nosis o f m yocard ia l i n fa rc tio n i s b ase d o n t h e p re se n ce o f ele v ate d c ard ia c n ecro sis b io m ark ers p lu s a t l e ast o ne ad ditio nal f a cto r (4 6): Sym pto m s o f i s c h em ia EC G e v id en ce o f m yocard ia l i s c h em ia ( S T -s e g m en t e le v atio n o r dep re ssio n, o r n ew l e
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