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Circulation splanchnique et états de
choc
Pr Pierre Asfar
Laboratoire HIFIH
Département de Réanimation Médicale
CHU-Angers

Analogy For Mixed Venous
Oxygen Saturation
Oxygen Uptake

LOADING
STATION

CaO2 = (Hb . 1,38 . SaO2) + (0,0031 . PaO2)
O2 lié

O2 dissous

Analogy For Mixed Venous
Oxygen Saturation
Oxygen Transport

TaO2 = DC . CaO2 . 10

Analogy For Mixed Venous
Oxygen Saturation

Venous O2 Transport
Tissue O2 Demand

Arterial O2 Transport

Analogy For Mixed Venous
Oxygen Saturation

A
l’équilibre
TaO2 = CO . CaO2 . 10

VO2 = CO . Hb . (SaO2 – SvO2)

TaO2 SaO
10052 mL
100%
O2.min-1

VO2 230 mL O2.min-1

EO2 25%
TvO2 = CO . CvO2 . 10
TvO2SvO
7752 mL
O2.min-1
75%

SvO2 = reflet global de l’oxygénation
tissulaire

40

« Fondamentaux »
• SvO2 = proportion d'hémoglobine transportant de l’O2
mesurée sur le sang veineux mêlé
• Reflet de la quantité d'O2 non extraite par les tissus
après satisfaction des besoins métaboliques de
l'organisme
• Deux mécanismes adaptatifs pour assurer l'adéquation
entre TaO2 et VO2
 l'augmentation de TaO2 (qui repose essentiellement sur l'élévation
du Qc)
 l'accroissement de EO2 (mécanisme tissulaire)

Les différents types de choc
VA

PAO2 140 mmHg
VO2,
VCO2

PVC
O2ER=50%

DO2
TaO2
PaO2 100 mmHg
SaO2= 98%

TvO2
PvO2= 25
SvO2= 50%

DO2

DO2

Hypoxie cellulaire, augmentation du lactate

Distribution du débit cardiaque
Qs Qtot
ml/min %
CERVEAU 840
14
CŒUR
300
5
INTESTIN 1680 28
REIN
1380 23
MUSCLE 960
16
PEAU
480
8

VO2
ml/min
52
34
83
19
57
12

OER
%
31
60
25
7
31
13

Adultes - Hb = 14 g/100 ml
D'après F. HADDY, 1985,
in "oxygen transport and utilization", New Horizon ed.

SvO2
%
69
40
75
93
69
87

Si rupture de l’équilibre=ischémie
TaO2 = CO . CaO2 . 10

VO2 = CO . Hb . (SaO2 – SvO2)

TaO2 SaO
10052 mL
100%
O2.min-1

VO2 230 mL O2.min-1

EO2 25%
TvO2 = CO . CvO2 . 10
TvO2SvO
7752 mL
O2.min-1
75%

Critical DO2
Perry et al. Am J Physiol 1982: hohe O2-Extraktion möglich, aber hohe kritische DO2!

Conséquences du choc prolongé (3)
Hypoxie Reperfusion
Ischémie

TNF α

RLO
Peroxydation lipidique
Altération protéique

Lésions vasculaires
et tissulaires

Bacteremia, LPS, Ischemia-Reperfusion

PMN
activation

O2¯

NF-κ B
activation

HO-1
activation

iNOS
activation

H2O2
OH•

NO• ↑

CO ↑

ONOO ¯
cGMP ↑

DNA single strand
breaks
PARP activation
poly-ADPribosylated
proteins

NAD+

4 ATP

Nitration

Oxidative and
peroxidative injury
Lactate ↑
ATP↓
H+ ↑

Inhibition of
mitochondrial respiration
Adapted from:
Szabó, Biochem Soc Trans 1997;25:919
Foresti & Motterlini, Free Radic Res 1999;31:459
Landry & Oliver, N Engl J Med 2001;345:588

Open
K+ATP
channels

Vasodilation
Hypotension

Organ dysfunction

Diminution
tonus vasculaire

Dépression
Hypovolémie myocardique

Diminution pression
artérielle

Altérations
métaboliques

Débit cardiaque
inadéquat
Altération microcirculation

Redistribution débits
régionaux
Diminution perfusion tissulaire
Syndrome de défaillance multiviscérale

Interaction of activated neutrophils with endothelium

ONOO-

I/R injury

NAD+
DNA

PARP
(active)

UV

repair 

H2O2
•

Alkylating agents
Ionizing radiation

NA

PARP
(inactive)

ADPR
ADPR
ADPR
ADPR
ADPR

•

ADPR

•

NAD+↓, ATP ↓

Apoptosis 

• Hyporéactivité vasculaire

Le sérum des malades septiques contient une substance
vasodilatarice mise en évidence par la réponse à la noradrénaline.
Rats aortic rings response to serum from patients in septic shock

Tension ( mg)

450

Control serum
Septic serum

400

350

Change in tension
NE

Change in tension

300

Time (min)
0

5

10

15

20

Reproduced from S.M. Hollenberg , Crit.Care.Med, 1992, 20, 993-998.

25

Réactivité vasculaire
Vasoconstricteurs
Catécholamines
Rénine Angiotensine
Cortisol
Vasopressine
Endothéline

Vasodilatateurs
Canaux KATP
Monoxyde d’azote
ADP
PARP
Volémie
Hème oxygénase
radicaux libres
PG vasodilatatrices

• Dysfonction endothéliale et anomalies de la
coagulation

Microcirculation during sepsis
and septic shock
Cardiac output and hypovolemia DIC
Endothelial cells injury
ROS
Microvascular shunting
Organ flow
redistribution
RBC and WBC
Rheological abilities
Alteration of blood
viscosity

Deformability
of RBC
Microvascular
permeability
Edema
Veinular stagnation
Vascular reactivity

Decrease in microvascular
flow and resistances

Hinshaw LB CCM 1996;24:1072-78

SDRA

Ulcères aigus
Pancréatite aiguë

Ischémie colique

CHOC

Dépression myocardique
ISA

Cholécystite aiguë

NTIA

Cytolyse hépatique

Le SDMV détermine le pronostic

Rôle particulier de la circulation
splanchnique

Hepatic artery
500 ml/min
Hepatic
Veins

Stomach
LIVER
Portal
vein

Spleen

Celiac artery
700ml/min

Pancreas
Small
Intestine
Qspl 20-25% des HZV
O2spl–Extr. 25-30%
HvSvO2 <SvO2
ShvO2 niedriger als SvO2

Superior mesenteric
Artery 700ml/min

Colon
Inferior mesenteric artery
400 ml/min

Auto-régulation du débit
splanchnique
•
•
•
•
•

Débit grêle > Débit colon
Débit muqueux grêle = 70% débit grêle
Notion d’hyperhémie fonctionnelle
Notion de recrutement vasculaire
Modifification des résistances vasculaires:
réponse métabolique (adénosine)
• Circulation splanchnique =pool sanguin

Régulation de l’hémodynamique splanchnique
Vasoconstricteurs

Vasodilatateurs

Médiateurs neurologiques
↑ Tonus sympathique (adrénergique)

↓ Tonus sympathique

↓ Tonus parasympathique (cholinergique) ↑ Tonus parasympathique
Neuropeptide Y

Substance P
Vasoactive intestinal polypeptide (VIP)
Calcitonin gene-related peptide (CGRPα)

Médiateurs humoraux circulants
Catécholamines effet α

Catécholamines effet β

Angiotensine II

Histamine

Vasopressine

Bradykinine

Sérotonine

Complément activé (C3a, C5a)

Complément activé (C5a)

Adrénomédulline

Médiateurs paracrines et autocrines
Endothéline-1

(cellules

musculaires Monoxyde d’azote

lisses)
Facteur d’activation plaquettaire

Endothelium-derived

hyperpolarizing

factor (EDHF)
Prostaglandines vasoconstrictrices (F2α) Prostaglandines

vasodilatatrices

(prostacycline)
Canaux potassiques ATP dépendants
Endotheline-1 (cellules endothéliales)
Vasodilatateurs métaboliques
↑ PO2

↓ PO2

↓ PCO2 ?

↑ PCO2

↑ pH

↓ pH
+

↓ Métabolites (K , lactate, adénosine)

↑ Métabolites

Splanchnic hemodynamics and O2
metabolism
Baseline
Spl Blood flow
Spl EO2
ml/min
Global VO2
ml/min
SplEO2/global
VO2 ratio %

2h post ETX

4h post ETX

6h post ETX

1.2 ± 0.1

2.3 ± 0.2 **

2.0 ± 0.1 *

1.6 ± 0.2

61 ± 5

100 ± 13 **

90 ± 12 *

72 ± 14

181 ± 17

232 ± 24 **

265 ± 26 *

253 ± 21

34

43

34

28

From Fong Y et al J CIin Invest 1990;85:1896

Critical DO2
Perry et al. Am J Physiol 1982: hohe O2-Extraktion möglich, aber hohe kritische DO2!

Choc septique et débit splanchnique
Q veine porte

Q artère hépatique
50

12
10

CON
ATP

40

Q pv (mL/kg/min)

8
Q ha (mL/kg/min)

*§

6
4

*

30
20
10

2

0

0
BEFORE LPS 12H LPS

24H LPS

Before LPS

12H LPS

24H LPS

*p<0.05 vs avant LPS et § p<0.05 vs CON
Asfar P et al CCM 2002;30:1826

The gut :
‘ The motor of multiple organ
dysfunction syndrome ‘ ?
Goris et al, Arch Surg 85 - Meakins et al, Arch Surg 86

Administration IV de LPS à
des volontaires sains

Production locale de
TNF

Fong A et al, JCI 1990, 85: 1896

La relation :
tractus digestif et défaillance d’organe ?
Relation significative entre hyperperméabilité intestinale
et les complications infectieuses , la défaillance d’organe

Étude clinique sur 39 patients polytraumatisés
Faries PL et al, J Trauma 1998,44:1031

1. Hyperperméabilité intestinale

Blood flow

Facteurs modulant la perméabilité intestinale
Farhadi A et al, J Gastro Hepato 2003, 18:479

1. Hyperperméabilité intestinale :
mécanismes physiopathologiques
Cytokines : TNF + IFN

Stress oxydant, inflammation, hypoxie

Bactéries

Clayrburgh DH et al, Lab Invest. 2004;
84:282-91

Farhadi A et al, J Pharmacol Exp Ther. 2006;316:1-7

Beneficial effects of selective iNOS-inhibition:
Microvascular perfusion AND Mitochondrial function
Matejovic et al, Shock 2004;21:458

Septic shock

Septic shock + L-NIL

2. Translocation bactérienne
physiopathologie
Tight Junction

Mécanismes TB
2. Flore microbienne
3. Barrière intestinale
4. Immunité locale

Le système immunitaire digestif (GALT) = 70% de la fonction
immunitaire totale
Wiest R et al, BP and Research Clinical Gastro 2003,17:397

2. Translocation bactérienne :
Altération de la barrière intestinale

Wiest R et al, BP and Research Clinical Gastro 2003,17:397

2. Translocation bactérienne et
les voies de dissémination
Rôle prédominant de la voie lymphatique/
ganglions mésentériques ou système porte

Deitch EA, Current Opin Crit Care 2001,7:92-102

3. Ischémie-reperfusion mésentérique
Interaction neutrophiles-endothélium :
Réponse inflammatoire locale, dysfonction endothéliale

Dysfonction endothéliale :
altération de la microcirculation
Sham

I-R

Kakkar K et al, Current Op Pharmacology 2004; 4:158

Wang P et al, J Trauma 1996;15:71-89

Evaluation de la microcirculation in vivo
•

OPS imaging (Cytoscan),
Tugtekin et al, ICM 2001

Tugtekin I et al ICM 2001;27:757

Tugtekin ICM 2001;27:757

Tugtekin I et al ICM 2001;27:757