Hydrauliska krafter hjälper hjärtat att fyllas

Forskare vid bland annat Karolinska Institutet och KTH har funnit att hjärtat fylls med hjälp av hydrauliska krafter, samma krafter som verkar i en grävskopa. Fynden, som presenteras i tidskriften Scientific Reports, öppnar för helt nya sätt att behandla hjärtsvikt.

Mekanismerna som leder till att hjärtats kammare fylls med blod i vilofasen, diastole, är delvis okända. Man vet sedan tidigare att proteinet titin i hjärtmuskelcellerna fungerar som en fjäder som under fyllnadsfasen frigör elastisk energi. Ny forskning vid Karolinska Institutet och KTH visar att hydrauliska krafter verkar spela en lika viktig roll för hjärtats fyllnad.

Hydraulisk kraft är den kraft som en vätska utövar på en yta och utnyttjas bland annat i grävskopor, bilbromsar och domkrafter. Kraften påverkas av blodtrycket inuti hjärtat och storleksskillnaden mellan hjärtats olika hålrum, bestående av vänster respektive höger förmak och kammare. Under diastole öppnas de så kallade AV-klaffarna mellan förmak och kammare vilket leder till att blodtrycket blir detsamma i de två hålrummen. Hjärtats geometri blir därmed avgörande för kraftens storlek.

Kraften uppstår per automatik

Hydrauliska krafter som hjälper hjärtats kammare att fyllas med blod uppstår per automatik om förmaket är mindre än kammaren. Forskarna har därför med magnetkamerateknik mätt storleken på förmak och kammare under diastole hos friska försökspersoner. Mätningarna visar att förmaket är mindre under i princip hela processen.

– Trots att detta kan verka enkelt och till synes självklart har man tidigare förbisett den hydrauliska kraftens inverkan på hjärtats fyllnadsmönster. Vår observation är spännande eftersom den öppnar för principiellt nya typer av behandlingar för hjärtsvikt där man minskar storleken på hjärtats förmak, säger Martin Ugander, som är läkare och leder en forskargrupp inom klinisk fysiologi vid Karolinska Institutet.

Störningar i fyllnadsfasen

Hjärtsvikt förekommer hos 2-3 procent av Sveriges befolkning och innebär att hjärtat inte orkar pumpa tillräckligt med blod ut i kroppen. Många patienter har störningar i fyllnadsfasen, och förstorat förmak är ett vanligt kliniskt fynd hos dessa patienter. Om förmaket blir större i relation till kammaren minskar den hydrauliska kraften och därmed hjärtats förmåga att fyllas med blod.

– Tidigare har man fokuserat mycket på kammarens funktion hos hjärtsviktspatienter. Vi tror att det kan vara betydelsefullt för diagnos och behandling att mäta storleken på både förmak och kammare för att se hur förhållandet mellan dessa ser ut, säger Elira Maksuti, forskare vid enheten för medicinsk bildteknik vid KTH och nyligen disputerad från Karolinska Institutets och KTH:s gemensamma forskarutbildning inom medicinsk teknologi.

Studien är ett tvärvetenskapligt samarbete mellan Karolinska Institutet, KTH, Lunds universitet och Washington University in St. Louis, USA. Forskningen har finansierats av Vetenskapsrådet, Hjärt-Lungfonden, Stockholms läns landsting och Karolinska Institutet.

Bild: Från vänster Martin Ugander, Michael Broomé och Elira Maksuti, alla medförfattare till artikeln i Scientific Reports. Foto: Mattias Mårtensson.

Se en film från KTH

Publikation

Hydraulic forces contribute to left ventricular diastolic filling
Maksuti E, Carlsson M, Arheden H, Kovács SJ, Broomé M, Ugander M.
Scientific Reports, online 2 mars 2017, doi: 10.1038/srep43505