UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE. Academiejaar FYSIOLOGISCHE HARTHYPERTROFIE BIJ HET PAARD. door

UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar 2002 – 2003

FYSIOLOGISCHE HARTHYPERTROFIE BIJ HET PAARD door Bart HALSBERGHE

Promotor: Prof. Stanislas Sys Copromotor: Dr. Gunther Van Loon

Scriptie voorgedragen tot het behalen van het diploma van dierenarts

AUTEURSRECHT De auteur en de promotor geven de toelating dit afstudeerwerk voor consultatie beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit dit afstudeerwerk.

1

WOORD VOORAF Graag zou ik mijn promotor Prof. S. Sys en copromotor Dr. G. van Loon bedanken voor hun vele tips en tijd die ze besteed hebben in het realiseren van deze scriptie. Tevens zou ik mijn ouders willen bedanken die het mogelijk gemaakt hebben deze studies te verwezenlijken en voor hun steun tijdens deze lange studie. Ook wil ik mijn vriendin bedanken voor haar begrip en steun tijdens de examenperiodes.

2

INHOUDSOPGAVE SAMENVATTING INLEIDING I. LITERATUURSTUDIE 1. anatomie, histologie en fysiologie van het hart 1.1. anatomie 1.2. histologie 1.2.1. het epicardium 1.2.2. het myocardium 1.2.3. het endocardium 1.3. fysiologie 1.3.1. het geleidingssysteem 1.3.2. coronaire bloedvaten 1.3.2.1. algemeen 1.3.2.2. factoren die de coronaire bloedvloei bepalen 1.3.2.3. de coronaire reserve 1.3.2.4. verdeling van de coronaire bloedvloei 1.3.3. bindweefsel 1.3.4. de contractie van het hart 1.3.4.1. excitatie – contractie koppeling 1.3.4.2. relaxatie 1.3.4.3. regeling van de contractiekracht 1.3.5. compensatiemechanismen die er voor zorgen dat het hart zich kan aanpassen aan fysiologische en fysische stimuli 2. harthypertrofie 2.1. definitie harthypertrofie 2.2. de verschillende soorten harthypertrofieën met hun oorsprong en verloop 2.2.1. fysiologische harthypertrofie 2.2.1.1. oorsprong 2.2.1.2. soorten a) duurtraining

3

b) krachttraining c) combinatie van kracht en uithouding 2.2.1.3. verloop 2.2.1.4. typische morfologische en fysiologische kenmerken 2.2.2. pathologische harthypertrofie 2.2.2.1. oorsprong 2.2.2.2. soorten en verloop a) compensatoire harthypertrofie b) cardiomyopathie 2.2.2.3. typische morfologische en fysiologische kenmerken 3. methoden om fysiologische harthypertrofie te meten 3.1. elektrocardiografie ( ECG ) 3.1.1. de werking van de ECG 3.1.2. problemen 3.1.3. indexen 3.2. magnetocardiografie ( MCG ) 3.2.1. werking 3.2.2. indexen 3.2.3. besluit 3.3. echocardiografie 3.3.1. de werking van de echocardiograaf 3.3.2. normaal waarden 3.3.3. indexen van harthypertrofie 3.4. myocardweefsel doppler echografie 4. methoden om pathologische harthypertrofie van fysiologische harthypertrofie te onderscheiden 4.1. echocardiografie 4.2. transmitrale flow echocardiografie 4.3. myocardweefsel doppler echografie 4.4. ultrasone weefsel karakterisatie 4.4.1. werking 4.4.2. indexen

4

II. CONCLUSIE

III. LITERATUURLIJST

5

SAMENVATTING Het paard heeft in vergelijking met andere diersoorten een groot hart. De massa van het paardenhart per eenheid LG is 6.8g/kg ( 0.68% van het LG ) tot 9g/kg bij elite paarden, terwijl dit bij de mens slechts 5.9g/kg is. Het hartgewicht kan tevens toenemen t.g.v. training tot ongeveer 11g/kg. Fysiologische harthypertrofie ontstaat t.g.v. een complex geheel van mechanismen die nog niet volledig opgehelderd zijn. De calcium verwerking en daaraan gekoppelde contractiliteit zou echter een centrale rol spelen in het hypertrofisch programma d.w.z. ontwikkeling tot fysiologische of pathologische hypertrofie. De graad van fysiologische harthypertrofie kan het best gemeten worden aan de hand van echocardiografie. Hierbij is de beste index de LVMI ( linker ventriculaire massa index ) waarbij de LV massa het best berekend wordt aan de hand van de formule van O’ Callaghan ( IVS s + IVS d + LVFW s + LVFW d / 4 met IVS s : left ventricular septal thickness at endsystole; IVS d : left ventricular septal thickness at end-diastole; LVFW s : left ventricular free wall thickness at end-systole; LVFW d : left ventricular free wall thickness at end-diastole en met een correlatie coëfficiënt van 0.827 t.o.v. de LV massa bij autopsie ) omdat de wanddikte in grote mate de massa bepaald en bijgevolg het gebruik van de inwendige diameter in mathematische formules geen verbetering brengt in de schatting van de werkelijke LV massa. Een andere goeie index is de LVID d ( left ventricular inernal diamter at end-diastole ) samen met de MWT ( mean wall thickness ) waarbij men ze nooit afzonderlijk mag bekijken maar steeds in relatie tot elkaar aan de hand van de RWT ( relative wall thickness ). Omdat FS% ( percentage fractional shortening of the left ventricle ), EF ( ejection fraction ) en FAC% ( percentage fractional area change ) een maat zijn voor de contractiliteit en een wijziging in contractiliteit aan de basis ligt in het ontstaan van fysiologische of pathologische harthypertrofie, lijken deze indexen veelbelovend, verder onderzoek moet echter nog verricht worden om bepaalde invloeden zoals het soort training en daaraan gekoppelde hartbelasting, de contractiliteit en de hartfrequentie op deze indexen uit te schakelen bij meting. De VO 2 max ( maximale zuurstof opname ) en de hartgrootte zijn belangrijke parameters in het voorspellen van de prestatie van een paard. De VO 2 max of aërobe capaciteit wordt beïnvloed door tal van factoren: spier mitochondriale enzym concentratie, spier capillariteit, pulmonaire alveolaire-capillaire uitwisseling en centrale cardiovasculaire limieten. Deze laatste beïnvloedt de zuurstof toevoer door onder andere het HD ( hartdebiet ) en dus speelt de hartgrootte een rol. Het paard is echter de atleet bij uitstek en tal van andere cardiovasculaire mechanismen behalve hartgrootte kunnen de VO 2 max beïnvloeden zoals: toename van rode bloedcellen door miltcontractie, grote variatie in hartfrequentie, toename van het plasmavolume, toename van de bloeddruk, regeling van de bloedvoorziening naar de organen. Hieruit volgt dat het gebruik van de hartgrootte alleen als index voor prestatie geen juist beeld zal geven en dat een geheel van factoren moet bekeken worden vooraleer we een uitspraak kunnen doen over de prestatie.

6

INLEIDING De paarden worden in drie grote groepen ingedeeld: de volbloeden, de koudbloeden en de warmbloeden of halfbloeden. Deze benamingen hebben niets te maken met hun lichaamstemperatuur maar wel met hun afstamming, lichaamsbouw en karakter (Anonymous 2003). De volbloeden ( thoroughbred ) zijn afkomstig uit de woestijn van het noorden van Afrika en hebben een vurig temperament. Ze worden onderverdeeld in de Arabische en de Engelse volbloeden (Anonymous 2003). Ze zijn gefokt om hun snelheid en moed en worden dan ook veelvuldig gebruikt in uithoudingsdisciplines zoals steeple, endurance en military. Ze zijn bijgevolg gezegend met een groot hart, respectievelijk 9g/kg ( ongeveer 4-5kg ) voor Engelse volbloeden en 7.6g/kg voor Arabische volbloeden (Marlin en Nankervis 1999). De koudbloeden ( draught-horses ) stammen af van het noordelijke Europese bospaard, het toendrapaard en steppepaard die leefden in de koude streken. Ze hebben een rustig karakter en zijn meestal massief gebouwd. Daardoor zijn het goede werkpaarden (Anonymous 2003). Hun hart is duidelijk minder groot t.o.v. het lichaamsgewicht, namelijk 6.2g/kg (Marlin en Nankervis 1999). De warmbloeden of halfbloeden ( standardbred ) zijn een kruising tussen de volbloeden en de koudbloeden. Ze hebben de fijne bouw, temperament en snelheid geërfd van de volbloeden. Ze zijn echter iets rustiger en krachtiger t.g.v. de kruising met de koudbloeden (Anonymous 2003). Door hun combinatie van kracht en snelheid worden ze vooral gebruikt in jumping, dressuur en drafsport. Verschillende factoren beïnvloeden het vermogen en de capaciteit van de aërobe skeletspieractiviteit (Astrand en Rodahl 1986). Een optimale prestatie hangt af van zowel het respiratoir stelsel ( longen ), het circulatie stelsel ( hart en bloed ) en het musculoskeletaal systeem . Als een van deze drie elementen ondermaats is zal de prestatie te wensen overlaten ook al zijn de andere twee elementen uitmuntend. Wij bespreken hier enkel de rol van het hart in dit complex geheel en meer bepaald de fysiologische harthypertrofie. Het is immers al lang bekend dat succesvolle paarden een groter hart hebben. ( Dit geldt enkel voor endurance paarden ( duur ) en niet voor sprinters ( kracht ) die meedoen in wedstrijden korter dan twee mijl ( 3.2km. ). ) (Young 2003). Echter de grootte van het hart is niet alleen genetisch bepaald maar kan ook toenemen t.g.v. training ( fysiologische harthypertrofie ) (Marlin en Nankervis 1999). In hetgeen volgt zullen we eerst de structuur en de werking van het hart bespreken om op deze manier een inzicht te krijgen in de factoren die beïnvloed worden door training. Belangrijke elementen hierin zijn de coronaire bloedvloei, de contractiliteit en hemodynamische en neurohormonale compensatiemechanismen op fysiologische en fysische stimuli. Vervolgens kijken we hoe fysiologische en pathologische harthypertrofie ontstaat en wat de verschillen zijn tussen deze twee harthypertrofieën. Eens we dit begrijpen kunnen we over gaan tot het diagnostiseren van fysiologische harthypertrofie en kijken of we aan de hand van de gevonden parameters een uitspraak kunnen doen over het prestatievermogen van het paard.

7

I. LITERATUURSTUDIE 1. anatomie, histologie en fysiologie van het hart 1.1. anatomie van het hart ( mens en paard ) Het hart bestaat uit vier compartimenten (Fig. 1): het rechter atrium ( RA ), het linker atrium ( LA ), het rechter ventrikel ( RV ) en het linker ventrikel ( LV ). Het RA ontvangt bloed uit de vena cava caudalis en cranialis en wordt gescheiden van het rechter ventrikel door de tricuspidaal klep ( verbonden door de chordae tendineae met de papillaire spieren ). Het LA ontvangt bloed uit de venae Pulmonales en wordt gescheiden van het linker ventrikel door de mitralis klep ( verbonden door de chordae tendineae met de papillaire spieren ). Het RV heeft een dunne wand die zich gedeeltelijk rond de dikkere wand van het linker ventrikel wikkelt en stuwt het bloed in de arteria Pulmonalis. Het RV en de a. Pulmonalis zijn afgescheiden van elkaar door een semilunaire kep. Het LV heeft een dikke wand en stuwt het bloed in de aorta. Het LV en de aorta zijn tevens afgescheiden door een semilunaire klep (Klabunde 1999b2002b)

Fig. 1: De anatomie van het hart en de bloedvloei doorheen het hart (Marlin en Nankervis 1999).

1.2. histologie van het hart ( mens en paard ) De hartwand is opgebouwd uit drie delen: het epicardium, het myocardium en het endocardium. 1.2.1. het epicardium Het epicardium vormt de buitenste laag en bestaat uit (Kolchanov 1997-2003): 1. het mesothelium met basaal membraan ( bovenste laag ) 2. bindweefsel, zenuwen, coronaire bloedvaten en vet ( onderste laag )

8

1.2.2. het myocardium Het myocardium vormt de middelste laag en bestaat uit ( Kolchanov 1997-2003 ): 1. myocyten en sarcomeren De myocyten liggen gerangschikt in bundels met veelvuldige vertakkingen en liggen in nauw contact met elkaar d.m.v. een intercalaire schijf . T.h.v. deze intercalaire schijf zijn de celmembranen van twee aangrenzende hartspiercellen intens ineengestrengeld en verbonden d.m.v. gap junctions en desmosomen (Prentice Hall 1999-2000). De myocyt zelf bestaat uit (Tabel 1) (Burvenich 1999): - 1 of 2 centrale kernen - Het sarcoplasmatisch reticulum ( SR ): Dit is ingedeeld in twee functionele compartimenten: (i) de terminale cisternae, dit zijn blaasvormige verwijdingen van het SR, die men aantreft in zowel de nabijheid van T-tubuli als vlak onder de plasmamembraan. (ii) een netwerk rondom de myofibrillen (Bernd 2001-2002). - T-tubuli: T-tubuli zijn instulpingen van de plasmamembraan naar de diepte van de cel. Deze staan op hun verloop in nauw contact met terminale cisternae (Bernd 20012002). - Bundels van myofibrillen die myofilamenten bevatten: De myofibril bestaat uit herhalende microanatomische eenheden, de sarcomeren. De sarcomeer is de regio van myofilamentstructuren tussen twee Z-lijnen (Klabunde 1999e-2002e). Tabel 1: enkele verschillen tussen gladde spier, hartspier en skeletspier ( Silbernagl 1981)

motorsiche eindplaat vezels mitochondriën celkern/vezel sarcomeren

Gladde spier geen fusiform, kort weinig 1 weinig

Hartspier

Skeletspier

geen

ja cilindrisch, lang weinig veel ja, max. lengte 3.65µm geen sterk ontwikkeld veel nee ( heeft zenuwprikkel nodig ) trapsgewijs ja bij maximum van de kracht/lengte curve

syncytium sarcoplasmatisch reticulum ATPase pacemaker

Ja ( bruggen ) weinig ontwikkeld

vertakt veel 1 ja, max. lengte 2.6µm ja ( functioneel s. ) matig ontwikkeld

weinig ja ( langzaam )

gemiddeld ja ( snel )

prikkelantwoord tetaniseerbaar arbeidsgebied

trapsgewijs ja kracht/lengte curve is variabel

alles of niets nee bij de stijging van de kracht:lengte curve

De sarcomeer is opgebouwd uit dikke en dunne filamenten, myosine en actine (Fig. 2). De dikke filamenten bestaan uit meerdere moleculen myosine. Iedere myosinemolecule is opgebouwd uit twee zware ( MHC ) en twee paar lichte ketens ( MLC ) die aan het uiteinde twee hoofdjes vormen. De dunne filamenten zijn opgebouwd uit twee strengen a helixen bestaande uit actine moleculen met daartussen het tropomyosine ( een touwvormig proteine ) met daaraan bevestigd het troponine complex bestaande uit drie subunits: troponine T ( cTn-T ) dat vasthecht

9

aan het tropomyosine, troponine C ( cTn-C ) en troponine I ( cTn-I ) (Swynghedauw 1990a).

Fig. 2: De sarcomeer structuur (swynghedauw 1990a).

De aanwezigheid van sarcomeren geeft aan de hartspier een dwarsgestreepte uitzicht. Electronenmicroscopisch bestaat het sarcomeer uit (Fig. 2): een donkere band of A-band ( anisotroop ) die hoofdzakelijk dikke filamenten bevat, een lichte band of I-band ( isotroop ) die uitsluitend dunne filamenten bevat. In de A-band hebben we een lichtere H-band waar geen dunne filamenten aanwezig zijn met daarin een donkere lijn de M-lijn waar er brugvorming is tussen de aangrenzende dikke filamenten. In de I-band loopt een donkere lijn de Z-lijn waar de dunne filamenten met elkaar verbonden zijn (Swynghedauw 1990a). 2. coronaire bloedvaten 3. zenuwen 4. bindweefsel 1.2.3. het endocardium Het endocardium vormt de binnenste membraan van het hart en bestaat uit drie lagen (Kolchanov 1997-2003): 1. de subendocardiale laag: bestaat uit los bindweefsel, die een verbinding vormt met het myocardium, waarin de automatische hartspiercellen liggen. De automatische hartspiercellen zijn grotendeels gerangschikt in groepen ( sinusknoop en atrioventriculaire knoop ( AV-knoop ) of knoop van Tawara ) en banen ( bundel van His en Purkinje vezels ) maar liggen ook solitair door het hart heen (Kroneman 1980). Deze intramurale geleiding is vooral bij het paard, dat een zeer uitgebreid Purkinjenetwerk in de atria en ventrikels bezit, zeer complex. Het Purkinjenetwerk t.h.v. de ventrikels vormt één dens en diffuus netwerk over beide ventrikels. Het spreidt zich niet enkel subendocardiaal maar ook in het myocardium tot bijna tegen het

10

epicardium. De bundel van His verbindt het Purkinjenetwerk met de AV-knoop. Ook t.h.v. het rechter atrium bevindt er zich een Purkinjenetwerk maar enkel subendocardiaal en niet in verbinding met de AV-knoop, noch met de sinusknoop (Meyling en Ter Borg 1957). 2. de middelste laag: bestaat uit bindweefsel, elastische vezels en gladde spiercellen. 3. de binnenste laag: bestaat uit bindweefsel en endothelium met basaalmembraan. Uitstulpingen van het endocardium vormen tevens de hartkleppen bestaande uit bindweefsel en endothelium (Kolchanov 1997-2003). 1.3. fysiologie van het hart 1.3.1. het geleidingssysteem ( mens en paard ) De automatische hartspiercellen hebben een instabiele rustmembraanpotentiaal te wijten aan een periodische toename in Na + of Ca 2+ permeabiliteit of afname in K + permeabiliteit van hun membraan. Wanneer een drempelwaarde overschreden wordt ontstaat een actiepotentiaal ( AP ). Het spanningsverschil verloopt daarbij van –90mV via +20mV weer naar –90mV (Fig. 3) (Kroneman 1980).

Fig. 3 (Kroneman 1980): (1): AP van niet-automatische hartspiercel; (2): AP van automatische hartspiercel. 0: depolarisatie; 1:kortstondige top; 2:plateau; 3: repolarisatie; 4: hyperpolarisatie

De aanwezigheid van gap junctions laat toe dat een actiepotentiaal zich op regeneratieve basis snel kan verplaatsen over de intercalaire schijf van één cel naar een andere cel zonder dat er een chemisch signaal van de ene cel naar de andere moet uitgezonden worden ( in tegenstelling tot een synaps ). Het gevolg is dat het hart samentrekt als een uniforme spier. Dit is mogelijk doordat de gap junctions toelaten dat ionen en kleine moleculen ( M r kleiner dan 1000 dalton ) zich verplaatsen van één cel naar een andere cel. De gap junction creëert dus een directe elektrische verbinding tussen twee spiercellen. De gap junctions helpen

11

bovendien de positie van de aangrenzende cellen te stabiliseren en de drie-dimensionale structuur van het weefsel te behouden (Bernd 2001-2002). Het hart volgt de pacemaker die de hoogste ontladingsfrequentie heeft, ongeacht waar die pacemaker ligt. Normaal gezien is dit de sinusknoop (Kroneman 1980). Voor de impulsgeleiding kan men twee niveaus onderscheiden (Kroneman 1980): • De geleiding via de spiercellen: Hierbij wordt de impuls niet langs specifieke banen, maar van cel tot cel via gap junctions in het omgevende myocard voorgeleid. In het algemeen verloopt deze geleiding traag. • De geleiding via het specifiek geleidingssysteem: enerzijds van de boezems naar de kamers en omgekeerd en anderzijds vanuit boezems en kamers in het myocard. 1.3.2. de coronaire bloedvloei ( mens en pony ) 1.3.2.1. algemeen Het hart is een debiet afhankelijk orgaan met betrekking tot de bloedvoorziening. D.w.z. dat in rust reeds een optimale zuurstof extractie plaats vindt en dat tijdens arbeid de toegenomen zuurstof behoefte enkel kan voldaan worden door toename van het debiet (Burvenich 19992000). 1.3.2.2. factoren die de coronaire bloedvloei bepalen De coronaire bloedvloei wordt bepaald door de wet van Poiseuille, die zegt dat de bloedvloei doorheen een buis ( Q ) evenredig is met het drukverschil over de buis ( ?P ) en de straal van de buis tot de vierde macht ( r 4 ) en omgekeerde evenredig is met de lengte van de buis ( l ) en de viscositeit van de vloeistof ( ? ): Q = ?P * p r 4 / 8 ?l waarbij 8 ?l / p r 4 gelijk is aan de weerstand ( R ) (Burvenich 1999-2000). De weerstand bestaat enerzijds uit een intravasculaire weerstand en anderzijds uit een extravasculaire weerstand. • De tonus van de coronaire arteriolen ( intravasculaire weerstand ) wordt hoofdzakelijk bepaald door lokale factoren: - pO 2 daling => vasodilatatie ( VD ) - pCO 2 stijging => VD - pH daling => VD - weefselhormonen: histamine => VD Serotonine => vasoconstrictie ( VC ) Kinines => VD Prostaglandine E en prostacycline =>VD Prostaglandine F en tromboxaan => VC - temperatuur stijging => VD - adenosine => VD •

De extravasculaire weerstand ontstaat t.g.v. het mechanisch effect van het myocard rond de coronair vaten tijdens systole.

12

1.3.2.3. de coronaire reserve Het basale niveau van de coronaire bloedvloei stijgt proportioneel met de myocardiale massa. Daarom wordt informatie over coronaire bloedvloei best uitgedrukt in functie van de coronaire reserve (Swynghedauw 1990b). De coronaire reserve is het verschil tussen coronaire bloedvloei bij maximale coronaire vasodilatatie en de coronaire bloedvloei in rust ( basale coronaire bloedvloei ) (Swynghedauw 1990b). Eigenschappen (Swynghedauw 1990b): • Wanneer de myocardiale zuurstof vraag constant is, zullen veranderingen in de coronaire perfusie druk van 50 tot 120mmHg niet leiden tot een verandering in coronaire bloedvloei (Fig. 4). • Wanneer de coronaire vasodilatatie maximaal is, is de coronaire bloedvloei lineaire functie van perfusie druk (fig. 4) en totale oppervlakte van de coronaire microcirculatie. • De coronaire reserve is zwakker in het subendocardium van de ventriculaire wand (Fig. 4) ( zie verder ).

Fig. 4 (Swynghedauw1990b): coronaire reserve bij de mens bij een normaal hart ( N ) en bij een pathologische harthypertrofie ( Hyp ). (A): coronaire bloedvloei in absolute waarden, (B) coronaire bloedvloei geïndexeerd voor myocardiale massa. (C): coronaire bloedvloei in subendocardium ( Endo ) en subepicardium ( Epi ); B = basis; VD = vasodilatatie.

1.3.2.4. verdeling van de coronaire bloedvloei •

De bloedvloei in rust: De subendocardiale regio’s van de ventrikel wanden en de linkerzijde van het interventriculair septum zijn bevoordeeld (Physick-Sheard 1985): - linker ventrikel: 89ml/min/100g - interventriculair septum: 86ml/min/100g - rechter ventrikel : 46ml/min/100g

13

•

De bloedvloei tijdens arbeid:

- De bloedvloei neemt toe in alle gebieden van het myocardium. Voor wat betreft de ventrikels is dit een toename van 81.4+/-7.48 tot 521+/-30.38ml/min/100g (verzesvoudiging). De procentuele toename naar de rechter ventrikel is veel groter dan deze naar de andere gebieden van het myocardium. Deze verhouding verloopt ongeveer parallel met de toename in ventriculaire arbeid. De LV arbeid verhoogt met een factor zes, de RV arbeid met een factor twaalf. Deze veranderingen gaan gepaard met een veel grotere proportionele daling in coronaire weerstand in de RV, wat wijst op een significante hogere coronaire reserve in de RV. Men moet hierbij wel opmerken dat de coronaire bloedvloei als een percentage van de cardiale output niet significant verandert tijdens arbeid ( +/- 3.5% ) (Physick-Sheard 1985). Volgens v. Engelhardt (1977) nam de ventriculaire arbeid tijdens inspanning slechts toe met een factor vier voor het rechter ventrikel en een factor drie en een half voor de linker ventrikel, dit is dus een duidelijk verschil (v. Engelhardt 1977). - De verdeling van de bloedvloei langs de ventriculaire wand verandert: De subendocardiale bloedvloei stijgt minder dan de subepicardiale bloedvloei met als gevolg een daling van de verhouding subendocardiale/subepicardiale bloedvloei (Physick-Sheard 1985). - Uit proeven blijkt dat de bloedvloei naar het myocardium geen limiterende factor is voor maximale prestatie (Physick-sheard 1985). 1.3.3. het bindweefsel ( mens ) In het interstitium liggen de fibroblasten. Dit zijn multipotentiele cellen die het mRNA voor type1 en type3 collageen te synthetiseren bezitten. Zoals endotheelcellen en vasculaire gladde spiercellen zijn fibroblasten in staat om terug in de celcyclus te stappen en bijgevolg mitose en hyperplasie te ondergaan. ( dit in tegenstelling tot myocyten die volledig gedifferentieerd zijn en bijgevolg niet prolifereren. ( wel hypertrofie d.w.z. toename in lengte en breedte van de cel ) ) ( Weber en Brilla 1991). Bij de geboorte is de verhouding van collageen in rechter en linker ventrikel gelijk en bestaat het voor één derde uit type3. De regressie van de rechter zijde en de toename van de LV massa gedurende de neonatale periode leidt tot een hogere collageen concentratie in de RV ( 30% ) dan in de LV ( 2-4% ) in volwassen stadium en daarenboven bestaat het nu uit 75% type1 ( sterker en minder uitrekbaar dan type3 ) ( Weber en Brilla 1991). De functie van het collageen bestaat erin de myocyten uitlijning te behouden, energie op te slaan gedurende de systole die daarna helpt bij de verlenging van de sarcomeren bij relaxatie en vroege diastolische vulling en tenslotte is collageen verantwoordelijk voor de architectuur ( o.a. wanddikte ) van het myocardium (Weber en Brilla 1991). Een toename in de collageen volume fractie ( = de proportie van het myocardium in beslag genomen door collageen ) kan onder verschillende morfologische vormen ( Weber en Brilla 1991): - Interstitiële fibrose: Er is toename van collageen in de intermusculaire ruimte. Dit veroorzaakt abnormaliteiten in de compliantie en de pompfunctie van het hart ( ventriculaire dysfunctie, eerst gedurende de diastole, later gedurende de systole ). - Perivasculaire fibrose: Er is opstapeling van collageen in de adventitia van de coronaire arteries en arteriolen. Dit verhoogt de coronaire weerstand en vermindert hun vasodilatorische reserve. - Reparatieve fibrose: Er is littekenvorming t.g.v. myocyten necrose - Plexiforme fibrose: Men ziet gekronkelde collageen vezels in associatie met wanordelijke spiervezels.

14

1.3.4. de contractie van het hart ( mens en paard ) 1.3.4.1. excitatie-contractie koppeling In vivo worden de myocardcellen geactiveerd door een elektrische prikkel ( AP ) die normalerwijze in de sinusknoop ontstaat en zich via gap junctions op regeneratieve wijze over het volledig myocard verspreidt. Als gevolg van deze depolarisering zal de myocardcel samentrekken. De koppeling tussen elektrische activering en contractie berust op een stijging van de intracellulaire Ca 2+ concentratie. De contractiele activiteit van de hartspier is afhankelijk van de aanwezigheid van extracellulair Ca 2+ . Ca 2+ influx gebeurt via spanningsafhankelijke L type Ca 2+ kanalen ( DHP ( dihydroxyproline ) receptor, a1C ). Depolarisatie activeert deze kanalen waardoor er Ca 2+ vanuit extracellulair midden in de cel binnenstroomt. Dit leidt tot een gelokaliseerde verhoging van de Ca 2+ concentratie in een zone juist onder de plasmamembraan waar ook de terminale cisternae van het SR gelegen zijn. Deze lokale verhoging van de Ca 2+ concentratie fungeert als een prikkel voor Ca 2+ vrijstelling uit het SR via calcium gevoelige ryanodine type 2 receptoren gelegen in de terminale cisternae ( Activering van de ryanodine receptor hangt af van zowel de amplitude als de snelheid van de Ca 2+ stijging en een grotere Ca 2+ influx leidt tot een betere vulling van het SR waardoor er meer Ca 2+ vrijgezet kan worden ). Als gevolg hiervan stijgt de cytosolaire Ca 2+ concentratie in de volledige cel en kan de contractiele cyclus starten. Dit mechanisme staat bekend als de “calcium induced calcium release” ( CICR ) (Bernd 20012002). De contractiele cyclus verloopt als volgt (Fig. 5): Ca 2+ bindt aan cTn-C waardoor er een conformatie wijziging optreedt in het troponine complex zodat cTn-I verwijderd wordt van de myosine bindingsplaats op actine en daardoor het actinefilament beschikbaar komt voor de myosine hoofdjes. Ter hoogte van deze hoofdjes bevindt zich het myosine ATPase ( een enzym dat ATP hydrolyseert, nodig voor de actine-myosine brugvorming ). Eens de brugvorming tot stand gekomen, schuiven de actine filamenten over de myosine filamenten ( de lengte van de A-band blijft onveranderd, terwijl de lengte van de I-band verkleint ) (Klabunde 1999e-2002e; Swynghedauw 1990a). Een chemische en fysische interactie tussen actine en myosine veroorzaakt dus verkorting van de sarcomeer en dus myocyten contractie.

15

Fig. 5 (Bernd 2001-2002): excitatie-contractie koppeling in het hart: contractie

1.3.4.2. relaxatie Relaxatie vereist een daling van de cytoplasmatische Ca 2+ concentratie tot een rustwaarde van ongeveer 10 −7 M waarbij de Ca 2+ ionen van het troponine C loskomen (Bernd 2001-2002). Twee mechanismen dragen bij tot de Ca 2+ daling ( Fig. 6 ) (Bernd 2001-2002): - Opname van calcium in het SR: de SR Ca 2+ pomp ( type SERCA2a ), die in het longitudinaal deel van het SR gelegen is, transporteert calcium van het cytosol naar het lumen van het SR. Deze opname vergt energie. De SR Ca 2+ pomp speelt eigenlijk een dubbele rol in de contractie-relaxatie cyclus : (i) door de cytosolaire Ca 2+ concentratie te verlagen draagt zij bij tot de relaxatie. Hoe actiever de pomp, des te sneller Ca 2+ daalt. (ii) door het SR terug op te laden bepaalt zij ook de vullingstoestand van het SR waardoor zij de grootte van de Ca 2+ transiënt bij de daaropvolgende prikkel medebepaalt. De activering van de SR Ca 2+ pomp wordt gemoduleerd via fosfolamban, een SR membraan proteïne dat met de SR Ca 2+ pomp interageert. Gedefosforyleerd fosfolamban inhibeert de Ca 2+ pomp en fosforylering van fosfolamban door cAMP afhankelijk proteïne kinase ( PKA ) heft deze onderdrukking op. Daarnaast wordt de Ca 2+ pomp ook direct gefosforyleerd door het Ca 2+ /calmoduline gestimuleerde proteïne kinase met een activering van de pomp als gevolg. -

Calcium extrusie: een enorm belangrijk mechanisme is de activering van de Na + / Ca 2+ uitwisselaar ( NCX ). De Na + / Ca 2+ uitwisselaar is een transport proteïne dat in

16

de plasmamembraan gelegen is en dat 3 Na + ionen voor 1 Ca 2+ ion uitwisselt. Afhankelijk van de membraan potentiaal en de intracellulaire Na + en Ca 2+ concentraties werkt de uitwisselaar ofwel in Na + influx/Ca 2+ efflux wijze ofwel in Na + efflux/Ca 2+ influx wijze ( in het laatste geval wanneer de Na + / K + pomp geremd wordt ). Tenslotte is er ook de plasmamembraan Ca 2+ pomp ( PMCA type ). Deze pomp transporteert Ca 2+ op een ATP-afhankelijke wijze naar de extracellulaire ruimte. De activiteit van de plasmamembraan Ca 2+ pomp wordt door het Ca 2+ /calmoduline complex gestimuleerd.

Fig. 6 (Bernd 2001-2002): excitatie-contractie koppeling in het hart: relaxatie

1.3.4.3. regeling van de contractiekracht De contractiekracht van de hartspier wordt bepaald door (Bernd 2001-2002; Bristow 1998): • De intrinsieke functie: dit is de myocardiale contractie en relaxatie van het hart in de afwezigheid van extrinsieke factoren zoals neurotransmittors, hormonen, … . • De gemoduleerde of extrinsieke functie: dit zijn de compensatoire mechanismen die er voor zorgen dat het hart zich snel kan aanpassen aan fysiologische en fysische stimuli. Er treedt bijgevolg een stimulatie of inhibitie op van de contractiliteit door inwerking van endogene bioactieve componenten zoals neurotransmittors, cytokines, autocriene en paracriene substanties en hormonen.

17

1. sarcomeerlengte of Frank Starling mechanisme ( intrinsieke functie ) De maximale actieve spanning komt overeen met een sarcomeerlengte van 2.2µm en deze kan niet overschreden worden onder fysiologische omstandigheden, dit in tegenstelling tot de skeletspier, t.g.v. een grotere stijfheid van de hartspier (Klabunde 1999f-2002f).

Fig. 7 (Berne en Levy 1998): lengte-spannings gedrag van de sarcomeren. Filament interactie en actieve spanning zijn afhankelijk van de sarcomeerlengte.

18

Fig. 8 (Silbernagl 1981): lengte spanningscurve

Fig. 9 (Klabunde 1999f-2002f): De kracht-snelheid relatie: hoe groter de afterload, hoe trager de snelheid van contractie en hoe groter de preload, hoe groter de snelheid van contractie voor een gegeven afterload.

Uit de figuren (Fig. 7, 8 en 9) kunnen we afleiden dat hoe groter de beginlengte, des te sneller en des te meer de spier kan inkorten voor één zelfde nabelasting of afterload ( de weerstand waartegen het bloed moet worden weggepompt ). Een grotere beginlengte resulteert dus in een krachtigere en snellere contractie (Klabunde 1999j-2002j). M.a.w., wanneer de veneuze retour toeneemt, zal de ventriculaire vulling en dus de voorbelasting of preload ( de lengte van de sarcomeren juist voor de isovolumetrische contractie of de wandspanning bij einddiastolisch volume ) en het eind-diastolisch volume toenemen met als gevolg toename van de contractiekracht die toelaat het slagvolume ( SV ) te verhogen.. Dit noemt men het Frank Starling mechanisme (Fig. 10) (Klabunde 1999c-2002c). 19

Fig. 10 (Klabunde 1999c-2002c): Het Frank-Starling mechanisme ( mens ).

Op de figuur kunnen we zien dat indien de diastolische druk reeds hoog is, het SV weinig toe neemt ten koste van een onevenredige toename van de wandspanning. 2. inotropie of contractiliteit Het begrip contractiliteit kan het best geïllustreerd worden aan de hand van een spannings ( druk )-volumelus en eind-systolische druk ( P )-volume ( V ) relatie ( ESPVR ) (Fig. 11) (Suga 1994; De Rick 1999).

Fig. 11 (Suga 1994): schematische tekening van druk ( P )-volume ( V ) lussen en de eind-systolische P-V relatie ( ESPVR ) in normale ( A ) en verhoogde contractiliteit status ( B ). De helling van de ESPVR rechte is E max . E max is grotendeels onafhankelijk van de preload en de afterload. De ESPVR rechte snijdt de X-as in een positief volume punt V 0 .

20

E max is gedefinieerd als de eind systolische maximale elastantie ( E = 1 / compliantie ( C ) ) van de ventrikel en duidt de helling van de lineaire eind-systolische P-V relatie aan. De eindsystolische P-V lijn snijdt de horizontale as in het punt V0 , dat positief is. De elastantie of rekbaarheid is een maat voor de stijfheid. Hoe groter de elastantie, hoe groter de stijfheid. De elastantie wordt uitgedrukt als de verandering in druk t.o.v. de verandering in volume(Suga 1994). De compliantie wordt gedefinieerd als de relatie tussen volume verandering en druk verandering of m.a.w. het gemak waarmee een verandering in druk een verandering in volume veroorzaakt ( ?V / ?P ) (Klabunde 1999k-2002k). Wanneer in een normaal hart de ventriculaire contractiliteit toeneemt, wordt de ESPVR steiler en E max groter, maar V 0 blijft ongewijzigd (Suga 1994). Daalt de contractiliteit, dan neemt E max af en wordt V 0 eventueel ook naar rechts verschoven. Dit zien we bij hartfalen (Suga 1994; De Rick 1999). Inotropie is afhankelijk van de Ca 2+ influx tijdens de AP, de vrijstelling van Ca 2+ uit het SR en de gevoeligheid van cTn-C voor Ca 2+ (Klabunde 1999d-2002d). M.a.w. de inotropie is afhankelijk van de hoeveelheid calcium aanwezig t.h.v. de myofilamenten alsook de duur ervan (Burvenich 1999-2000).Deze mechanismen worden beïnvloed door: a) fysiologische mechanismen • Het autonoom zenuwstelsel (Burvenich1999-2000; Eckert 1997): In de hypothalamus bevinden zich twee centra met invloed op het hart die informatie krijgen via baroreceptoren en chemoreceptoren over nodige aanpassingen aan de werking van het hart. - cardio inhibitoren centrum ( CIC ): Het CIC stimuleert de n. vagus ( parasympaticus ) wat leidt tot een verhoogde afgifte van de neurotransmitter acetylcholine. Acetylcholine vertraagt de diastolische depolarisatie in de pacemakercellen ( sinusknoop en AV-knoop ) met als gevolg: inhibitie van de hartfrequentie en contractiliteit van de atria. - Cardio activerend centrum ( CAC ): Het CAC stimuleert de n. sympaticus wat leidt tot een verhoogde afgifte van de neurotransmitter noradrenaline met als gevolg: toename van de hartfrequentie en contractiliteit van de atria en de ventrikels. Het sympatisch systeem heeft ook een indirect stimulerend effect op de contractiliteit. Het stimuleert de afgifte van het hormoon adrenaline door het bijniermerg ( zie verder ). • De hartfrequentie ( HF ) (Burvenich 1999-2000): - Bij toename van de frequentie wanneer de beginfrequentie zeer laag is, is er een afname van de contractiekracht. - Bij toename van de frequentie wanneer de beginfrequentie middelmatig is, is er een toename van de contractiekracht. - Bij toename van de frequentie wanneer de beginfrequentie hoog is, is er een afname van de contractiekracht. • Catecholamines ( adrenaline en noradrenaline ): De catecholamines worden vrijgesteld uit het bijniermerg tijdens arbeid, tijdens noodtoestanden ( angst, pijn, hitte ,koude, agressie, … ) en via de hypothalamus. Er zijn twee types adrenerge receptoren, a en ß. T.h.v. het hart hebben we vooral ß-receptor die bij activatie zorgen voor verhoogde contractiliteit en verhoogde hartfrequentie (Burvenich 1999-2000). • De afterload (Klabunde 1999a-2002a): Een toename in de afterload veroorzaakt een toename in inotropie via een mechanisme dat nog niet heel duidelijk is.

21

b) farmaca (Bernd 2001-2002): •

•

Stoffen die de contractiliteit stimuleren ( positieve inotropica ): ß-adreno-receptor agonisten ( adrenaline, dopamine, dobutamine, isoproterenol ), inhibitie van Na + / K + ATPase ( digitalis en andere cardiale glycosiden ), remmers van het fosfodiesterase enzyme ( milrinone ), … . Stoffen die de contractiliteit verlagen ( negatieve inotropica ): Ca 2+ kanaal blokkers, ßblokkers.

c) pathologische omstandigheden Hypoxie en acidose zijn beiden negatief inotroop.

1.3.5. compensatiemechanismen die er voor zorgen dat het hart zich kan aanpassen aan fysiologische en fysische stimuli ( extrinsieke of gemoduleerde functie ) ( mens en paard ) Deze compensatoire mechanismen stabiliseren de myocardiale prestatie voor een korte tijd door verhoging hartfrequentie, contractiliteit, volume expansie en hypertrofie . Maar continu chronisch gebruik van deze compensatoire mechanismen om het falende hart te ondersteunen heeft ook een nadelig effect. Enkele van deze factoren zullen we hier uitvoerig bespreken de andere worden kort weergegeven in tabel 2 (Tabel 2) (Bristow 1998). Tabel 2 (Bristow 1998): mechanismen betrokken in progressieve myocardiale dysfunctie en remodellering

Mechanisme adrenergische systeem

Compensatoire effect HF stijgt, contractiliteit stijgt

angiotensineII endotheline

volume expansie, hypertrofie hypertrofie

TNF-a

hypertrofie

cellulaire stretching

volume expansie, hypertrofie

Nadelig effect toxisch effect op myocyten, apoptosis, groei en remodellering gewijzigde genen expressie groei en remodellering, gewijzigde genen expressie apoptosis, ontsteking, groei en remodellering, gewijzigde genen expressie, metalloproteinase activiteit apoptosis, groei en remodellering, gewijzigde genen expressie

1. hemodynamische compensatiemechanismen •

Het Frank Starling mechanisme ( cellulaire stretching ) (Klabunde 1999c-2002c): zie eerder. ð Bij hartfalen is de einddiastolische druk verhoogd en treedt er door dilatatie overrekking van de spiercellen op (Walma et al. 1995).

•

Toename van het bloedvolume: Het paard is in staat om zijn bloedvolume te verhogen van 40 l bij rust tot 50 l bij inspanning door een combinatie van enerzijds extra bloedcellen uit de milt vrij te laten ( niet bij de mens ) en anderzijds door herverdeling van de vloeistoffen in het lichaam ( zie verder ) (Marlin en Nankervis 1999 ). 22

•

Myocardiale hypertrofie: Haemodynamische overbelasting is het primair mechanisme achter myocardiale hypertrofie (Pellicia 1996).

2. neurohormonale compensatiemechanismen • Activatie van sympathisch zenuwstelsel (Eckert 1997): zie eerder. ð Bij hartfalen neemt evenwel het aantal en de gevoeligheid van de cardiale ß-adrenerge receptoren af. Bij inspanning ( van een patiënt met hartfalen ) neemt de hartfrequentie minder of soms buitenproportioneel toe waardoor het hartdebiet onvoldoende stijgt en de pompfunctie tekort schiet. De aadrenerge gevoeligheid in de perifere vaten neemt daarentegen toe waardoor vasoconstrictie optreedt. Dit resulteert in toename perifere weerstand en toename van het volumeaanbod aan het hart. • Het renine-angiotensine-aldosteron systeem ( RAAS ) (Walma et al. 1995): - Vermindering van de renale perfusie, ß1-adrenerge stimulatie en afname van de Na + concentratie stimuleren via een aantal stappen, waarbij onder andere het angiotensine converting enzyme ( ACE ) noodzakelijk is, de vorming van angiotensineII en aldosteron. AngiotensineII veroorzaakt een toename in perifere weerstand, stimuleert de afgifte van ADH ( vasopressine ) dat op zijn beurt de waterreabsorptie onafhankelijk van natrium stimuleert en een vasoconstrictief effect heeft. Aldosteron veroorzaakt een toename van de waterreabsorptie door excretie van kalium en reabsorptie van natrium. De toename van het circulerend volume en de perifere weerstand wordt geantagoneerd door het atrium natriuretische peptide ( ANP ). Rekking van het atrium veroorzaakt afgifte van ANP en stimuleert de atriale baroreceptoren. ANP remt de afgifte en werking van noradrenaline, renine en ADH. Het inhibeert de sympathische activiteit evenals de atriale baroreceptoren. Verder heeft ANP een vaatverwijdend en natriuretisch effect. Bij langdurig bestaan van de atriale rek verliest dit regulatiemechanisme grotendeels zijn effect. -

• •

Omdat LV hypertrofie niet altijd gepaard gaat met toename in de collageen volume fractie, ondanks vergelijkbare druk of volume overbelasting, veroorzaken niet-hemodynamische factoren zoals circulerende hormonen waarschijnlijk een groei stimulus voor cardiale fibroblasten. Verhoogd plasma aldosteron veroorzaakt perivasculaire en interstitiële fibrose van het myocardium en angiotensineII kan bijdragen tot de bindweefsel vorming door inductie van myocard necrose. Een directe rol van angiotensineII gemedieerde fibroblast proliferatie en myocardiale collageen synthese kan niet uitgesloten worden (Weber en Brilla 1991).

Catecholamines (Klabunde 1999d-2002d): ( zie eerder ). Catecholamines zouden ook een gedeeltelijk effect hebben in het ontstaan van myocardiale hypertrofie (Pellicia 1996). Endotheline (Levin 1995): Er zijn drie soorten endotheline, geproduceerd in verschillende weefsels, waar ze werken als modulator in de vasomotor tonus, cel proliferatie en hormoon productie: - endotheline-1: Endotheline-1 wordt geproduceerd in endotheelcellen en vasculaire gladde spiercellen o.i.v. een stimulus zoals hypoxie, ischemie, stress. Het wordt verwijderd via de longen. Een hele reeks van groeifactoren en proteïnen moduleren de transcriptie van het endotheline-1 gen en eveneens de translatie van het endotheline-1 mRNA.

23

Er zijn twee types endotheline receptoren: type A heeft een tien maal grotere bindingsaffiniteit voor endotheline-1 dan voor endotheline-3 en komt uitsluitend tot expressie op de vasculaire gladde spiercellen en de cardiale myocyten. Binding veroorzaakt vasoconstrictie, celproliferatie en wijziging in ionenuitwisseling. Type B heeft dezelfde affiniteit voor endotheline-1 als endotheline-3 en komt hoofdzakelijk tot expressie op de endotheelcellen en in een kleine hoeveelheid op de vasculaire gladde spiercellen. Binding veroorzaakt vasodilatatie en wijziging in ionenuitwisseling. Stimulatie van endotholine-1 productie kan een invloed hebben op verschillende vasoactieve peptiden en groeifactoren (Fig. 12), bijvoorbeeld angiotensineII. Angiotensine II stimuleert harthypertrofie. Inhibitie van angiotensineII gestimuleerde endotheline-1 productie of actie kan harthypertrofie t.g.v. angiotensineII voorkomen. Daartegenover kan endotheline-1 de omzetting van angiotensineI naar angiotensineII stimuleren. Endotheline-1 kan de moleculaire en cellulaire veranderingen die leiden tot harthypertrofie induceren door het initiëren van een groeiprogramma ( c-fos en egr-1 genen ), reactivatie embryonale genen en stimuleren van de myosine lichte ketens in georganiseerde contractiele eenheden. Endotheline-1 speelt tevens een belangrijke rol in de reperfusiestoornissen na een hartinfarct.

Fig. 12 (Levin 1995): De invloed van endotheline-1 op de verschillende organen.

-

-

endotheline-2: Endotheline-2 wordt hoofdzakelijk geproduceerd in de nieren en de ingewanden en kleine hoeveelheden worden geproduceerd in het myocardium, de placenta en de uterus. endotheline-3: Endotheline-3 circuleert in het plasma maar zijn oorsprong is nog onbekend.

24

2. harthypertrofie 2.1. definitie hypertrofie Hypertrofie met uitzondering van de idiopathische vorm, kan aanzien worden als een reactie op een functionele stress t.h..v. het betreffende orgaan of t.h.v. een bepaalde celgroep in het orgaan. Hypertrofie wordt daarom meestal geïnterpreteerd als een adaptatie proces dat het betreffende orgaan toestaat zijn functie te blijven vervullen onder zwaardere omstandigheden (Jacob et al. 1991). Harthypertrofie is een lang termijn resultaat van toenemende eiwitsynthese in een overbelast hart. Daartegenover is de degradatie van eiwitten ook verhoogd maar de balans blijft in het voordeel van de synthese (Swynghedauw 1990d). 2.2. de verschillende soorten harthypertrofieën met hun oorsprong en verloop Vanuit morfologisch standpunt is hypertrofische remodelling van het myocardium ofwel homogeen ofwel heterogeen. In het eerste geval is er een proportionele groei van hartspiercellen enerzijds en endotheelcellen, vasculaire gladde spiercellen en fibroblasten anderzijds. In het tweede geval is er een disproportionele groei. Wanneer de homogeniteit van de myocardiale structuur wordt behouden, spreekt men van adaptieve of fysiologische harthypertrofie. Daartegenover veroorzaakt een heterogeniteit in myocardiale structuur door disproportionele groei van niet-hartspiercellen een pathologische harthypertrofie (Weber en Brilla 1991). 2.2.1. fysiologische harthypertrofie 2.2.1.1. oorsprong In het ontstaan van fysiologische harthypertrofie spelen hormonale en mechanische factoren een rol. Voornamelijk deze laatste zijn van belang (Pelliccia 1996). De hormonen en hun receptoren die een rol spelen zijn: - catecholamines ( bij de mens ) (Swynghedauw 1990d). - calcineurin ( bij de rat ) (Booth et al. 2002) - IGF-1 ( bij de rat ) (Booth et al. 2002) - Adrenomedulline ( bij de rat ): Er is een significante verlaagde expressie van het adrenomedulline mRNA in het hart in groepen met fysiologische harthypertrofie,

25

in vergelijking met groepen met pathologische harthypertrofie en de controle groep (Iemitsu et al. 2001). - ß1-adrenerge receptor ( bij de rat ): De expressie van het ß1-drenerge receptor mRNA in het hart is significant hoger in groepen met harthypertrofie dan in de controlegroep (Iemitsu et al. 2001). - TGF-1( bij de rat ): Er is een 100% verhoogde selectieve expressie van het TGF-1 mRNA zonder wijziging in TGF-3, fibronectine, precollageen-1 en prepro-ANP mRNA’s in de groep met fysiologische harthypertrofie (Booth et al. 2002). De mechanische factoren die een rol spelen zijn (Fig. 13):

Fig. 13 (Swynghedauw 1990d): mogelijke groeisignalen in het ontstaan van veranderingen van de expressie van het genoom van het hart door mechanische overbelasting.

-

cellulaire stretching ( bij de mens ) (Swynghedauw 1990d) mechanische activatie en/ of isometrische spanning ( bij mens en rat ) (Fig.14): Hierin speelt calcium een belangrijke rol. Een afwijkende calcium verwerking blijkt een centrale rol te spelen in het hypertrofisch programma, d.w.z. ontwikkeling tot pathologische of fysiologische hypertrofie (Chien en Olson 2002). ð Groei van het hart gedurende normale postnatale ontwikkeling en in respons tot arbeid leidt tot hypertrofie waarbij de contractiliteit verbetert en de piek systolisch intracellulair Ca 2+ en de tijd nodig voor daling na systole vermindert. Er is tevens een stijging van myocardiale SERCA-2 en fosfolamban, maar geen gewijzigde Na + / Ca 2+ uitwisseling. D.w.z. dat verhoogde myofilament Ca 2+ gevoeligheid het dominant effect is voor verhoogde myocyten contractiliteit ( de ATPase activiteit van contractiele proteinen, de calcium binding en de opname door SR is verhoogd ) (Malhotra et al. 1981; Smith et al.; Chien en Olson 2002).

26

Fig. 14 (Chien en Olson 2002): cytokines zouden mogelijks hematopoëtische stamcellen aantrekken naar plaatsen van hartbeschadiging. Deze cellen ontwikkelen vervolgens tot hartspiercel via een mechanisme dat nog niet geweten is. Gedurende deze ontwikkeling geeft het epicardium een aanzet tot proliferatie van de hartspiercel precursor. De cardiomyocyten worden echter irreversibel onttrokken uit de celcyclus na de geboorte, maar volwassen myocardiale cellen kunnen reageren op stress signalen wat resulteert in de ontwikkeling van pathologische hypertrofie of myocardiale cellen reageren op normale groeisignalen wat resulteert in de ontwikkeling van fysiologische hypertrofie.

2.2.1.2. soorten Bij fysiologische harthypertrofie maken we een onderscheidt tussen twee grote strekkingen, een excentrische harthypertrofie t.g.v. duurtraining en een concentrische harthypertrofie t.g.v. krachttraining. Het type training heeft dus een duidelijke invloed op de groeieffecten op het hart. Het verschil in hartvergroting tussen duurtraining en krachttraining wordt veroorzaakt door een verschillende blootstelling aan intracardiale druk en volume (Mills et al 1997). De wet van Laplace brengt hierin verduidelijking: T= Pr/2h ( met T= wandspanning; P= intraventriculaire druk; r = straal van de ventrikel; h=wanddikte ) ð de wet van Laplace kunnen we ook schrijven als (Klabunde 1999l-2002l): T ∝ P*r ⇓ als we de ventrikel beschouwen als een bol dan is het volume (V) = 4/3 p * r³ en dus r ∝ 3 V T ∝ P* 3 V ð deze relatie zegt dat een 100% toename in ventriculair volume (V) de wandspanning met slechts 26% zal verhogen, in tegenstelling daarmee, zal een 100% toename van de intraventriculaire druk (P) de wandspanning met 100% verhogen. Dus wandspanning is veel gevoeliger aan een druk toename dan aan een volume toename en de toename in wanddikte als compensatie zal dan ook veel groter zijn bij een druk toename (Klabunde 1999l-2002l).

27

a) duurtraining Een training die een langdurige verhoging van het hartdebiet ( HD = SV ( slagvolume ) * HF (hartfrequentie) ) veroorzaakt met minimale veranderingen in arteriële bloeddruk, wat het geval is bij duurtraining, veroorzaakt toename van de diastolische belasting en stimuleert compensatoire toename in einddiastolisch volume. De relatieve wanddikte blijft normaal t.g.v. een kleine toename in wanddikte om de verhouding t.o.v. de systolische druk te behouden. De toename in eind diastolisch volume blijft meestal binnen de normale limieten. De verhouding hartgewicht/lichaamsgewicht neemt toe (Mills et al. 1997 ; Huonker 1996). b) krachttraining Bij krachtatleten zien we een vergrote ventrikel wanddikte zonder significante toename in eind diastolisch volume. Deze wand verdikking ontstaat als respons op een verhoogde systolische bloeddruk geproduceerd door weerstand tijdens spiercontractie. Er treedt een symmetrische hypertrofie op met septum verdikking. De verhouding hartgewicht/lichaamsgewicht blijft gelijk ( zowel hartspierhypertrofie als skeletspierhypertrofie ) (Mills et al. 1997). c) combinatie van kracht en uithouding Het paard valt tussen deze twee extremen en is dus een combinatie van een kracht en duur atleet (Colan 1992). 2.2.1.3. verloop ( mens ) De haemodynamische overbelasting tijdens training is één van de belangrijkste factoren die leiden tot het ontstaan van fysiologische harthypertrofie. We hebben reeds gezien dat t.g.v. een fysiologische stimulus ( zuurstof tekort ) en fysische stimulus ( training ) er compensatiemechanismen optreden die er voor zorgen dat het hart kan voldoen aan de verhoogde vraag. Bij duurtraining is er een verhoogde vraag van bloed ( zuurstof ) naar de spieren. Het hartdebiet ( cardiac output ) moet dus verhoogd worden om aan deze vraag te voldoen. Het gevolg is een volume overbelasting. Bij krachttraining leidt spiercontractie ( extravasculaire weerstand ) en toename van de thorax druk gedurende het valsalva manoeuvre ( uitademingsinspanning bij gesloten glottis en neus ) tot een stijging van de bloeddruk. Het hart moet tegen deze verhoogde druk bloed wegpompen terwijl het hartdebiet gelijk moet blijven of lichtjes verhoogd moet worden. Het gevolg is een druk overbelasting (Pellicia 1996). Om aan deze verhoogde vraag te voldoen wordt via verschillende mechanismen de contractiliteit van de hartspier verhoogd ( zie eerder ). Een verhoging van de contractiliteit verschuift o.a. de isovolumetrische maxima en wijzigt het eind-systolisch volume ( ESV ). Daardoor kan het hart werken tegen een verhoogde druk en/of een verhoogd SV uitdrijven (Fig. 11) (Silbernagl 1981). Het hartdebiet ( HD ) is gelijk aan het slagvolume ( SV ) maal de hartfrequentie ( HF ), waarbij het SV gelijk is aan het eind-diastolisch volume ( EDV ) min het eind-systolisch volume ( ESV ) of m.a.w. de ejectie fractie ( EF ) maal het EDV ( met EF = ( EDV –ESV ) / EDV ). Verschillende mechanismen kunnen het hartdebiet verhogen, enerzijds door toename van het SV anderzijds door toename van de HF (Burvenich 1999-2000).

28

1. Toename SV door toename ventriculair EDV Het ventriculair eind-diastolisch volume neemt toe door: • toename van de veneuze retour ( preload ) t.g.v.: - Skeletspieractiviteit: veroorzaakt leegdrukken van venen en stuwt het bloed naar het hart. - Activatie sympaticus: veroorzaakt vasoconstrictie ( zie eerder ). • toename van de ventriculaire compliantie: hierin speelt de hoeveelheid calcium in het cytosol een rol, deze bepaalt de relaxatie ( zie vroeger ). •

atriale systole t.g.v.: - activatie sympaticus : Dit veroorzaakt een toename van de contractiliteit van de atria ( zie eerder ).

2. Toename SV door toename EF De ejectie fractie wordt bepaald door: • De inotropie: Deze wordt bepaald door verschillende factoren die we reeds eerder besproken hebben. Toename van de inotropie verhoogt bijgevolg de ejectie fractie. • de afterload: Activatie van de sympaticus leidt tot verhoogde perifere weerstand ( zie eerder ). Verhoogde perifere weerstand leidt tot verminderde ejectie fractie. 3. toename HF Toename van de HF ontstaat door activatie van de sympaticus en inwerking van catecholamines ( zie eerder ). 2.2.1.4. typische morfologische en fysiologische kenmerken De algemene morfologie (Swynghedauw 1990b): - Er is een harmonieuze toename in contractiele elementen, mitochondriën en collageen. - De capillaire densiteit en diffusie afstand blijft gelijk door ofwel nieuwvorming van capillairen ofwel toename in diameter en lengte van de capillairen (Fig. 15).

29

Fig. 15 (Swynghedauw 1990b): Coronaire microcirculatie wijziging t.g.v. harthypertrofie.

- De morfologische veranderingen verdwijnen wanneer niet meer getraind wordt (Kindermann et al. 2002). De algemene fysiologie (Swynghedauw 1990b): - Er is een normale of verhoogde contractiliteit, waarbij de myosine ATPase activiteit en de snelheid van contractie normaal of verhoogd zijn. - De coronaire reserve blijft gelijk. - Er is een groter slagvolume en lagere hartfrequentie. - De hart vergroting en myocardiale hypertrofie ontstaan zonder linker ventrikel systolische of diastolische malfunctie (Sharma et al. 2002). 2.2.2. pathologische harthypertrofie 2.2.2.1. oorsprong Pathologische harthypertrofie kan eveneens ontstaan door enerzijds hormonale veranderingen en anderzijds mechanische veranderingen (Swynghedauw 1990b). De hormonen en hun receptoren die een rol spelen in het ontstaan van pathologische harthypertrofie zijn:

30

-

non-adrenerge hormonen ( bij mens en hond ): onder andere toename van het thyroid hormoon. (Swynghedauw 1990b). - Catecholamines ( bij de mens ) (Swynghedauw 1990b). - a1-agonisten ( bij de mens ): Ze stimuleren de expressie van de oncogenen c-myc en c-fos en stimuleren de expressie van de celgroei. (Swynghedauw 1990b). - endotheline ( bij de rat ): De expressie van het endotheline mRNA in het hart is significant hoger in de groep met pathologische harthypertrofie in vergelijking met de groep met fysiologische harthypertrofie en de controle groep (Iemitsu et al. 2001). - angiotensineII en aldosteron ( bij de mens en rat ): De expressie van het angiotensine-converterend enzyme mRNA in het hart is significant hoger in de groep met pathologische harthypertrofie in vergelijking met de groep met fysiologische harthypertrofie en de controle groep (Iemitsu et al. 2001). - hersen natriuretisch peptide ( bij de rat ): De expressie van hersen natriuretisch peptide mRNA in het hart is significant hoger in de groep met pathologische harthypertrofie in vergelijking met de groep met fysiologische harthypertrofie en de controle groep (Iemitsu et al. 2001). - ß1-adrenerge receptor ( bij de rat ): De expressie van het ß1-drenerge receptor mRNA in het hart is significant hoger in groepen met harthypertrofie dan in de controlegroep (Iemitsu et al. 2001). - ß1-adrenerge receptor kinase ( bij de rat ): Expressie van ß1-adrenerge receptor kinase mRNA, dat de ß1-adrenerge receptor inhibeert, in het hart is significant hoger in de groep met pathologische harthypertrofie da in de groep met fysiologische harthypertrofie en de controlegroep (Iemitsu et al. 2001). - TGF-3, fibronectine, precollageen-1 en prepro-ANP ( bij de rat ): De expressie van TGF-3, fibronectine, precollageen-1 en prepro-ANP mRNA’s is significant verhoogd bij de groep met pathologische harthypertrofie in vergelijking met de groep met fysiologische harthypertrofie (Booth et al. 2002). De mechanische veranderingen die een rol spelen in het ontstaan van pathologische harthypertrofie (Fig. 13): - cellulaire stretching ( bij de mens ) (Swynghedauw 1990b). - mechanische activiteit en/of isometrische spanning (Fig. 14) ( bij de mens en de rat ): zie eerder. ð hypertrofie in respons tot pathologische stimuli is vergezeld door activatie van het foetale genen programma, wat leidt tot vermindering in contractiliteit en calcium verwerking ( de ATPase activiteit van de contractiele proteinen, de calcium binding en de opname door het SR is verminderd ) (Malhotra et al. 1981; Smith et al. 2002; Chien en Olson 2002). - thermodynamisch onevenwicht ( bij de mens ): De ontwikkeling van het mechanische apparaat wordt belangrijker dan de vasculaire voorziening. Er ontstaat bijgevolg een relatieve ischemie. Dit onevenwicht is niet alleen verantwoordelijk voor het ontstaan van de uiteindelijke hartinsufficiëntie maar speelt ook een rol in het initiëren van de harthypertrofie (Swynghedauw 1990b).

31

2.2.2.2. soorten en verloop Verschillende indelingen zijn mogelijk naargelang auteur of doel van het onderzoek. Wij delen ze in in twee grote groepen: de compensatoire harthypertrofie en de cardiomyopathie. a) compensatoire harthypertrofie T.g.v. een chronische overbelasting van het hart door abnormaliteiten aan hart of bloedvaten treedt een compensatiemechanisme op die eerst verbetering brengt maar ten slotte kan leiden tot hartfalen (Fig. 16) ( Klabunde 1999h-2002h; Walsh 2001).

Fig. 16 (Walsh 2001): compensatoire harthypertrofie t.g.v. druk of volume overbelasting.

a1) volume of diastolische overbelasting: vb. mitralis insufficiëntie, aorta insufficiëntie (Swynghedauw 1990c). • morfologie ( bij de mens en de rat ): Het hart reageert door nieuwe sarcomeren toe te voegen in serie met de bestaande sarcomeren ( cel elongatie en reductie van het aantal myofibrillen ). Er ontstaat bijgevolg ventrikeldilatatie terwijl de normale sarcomeerlengte behouden blijft. De wanddikte vergroot evenredig met de toename van de radius van de kamer ( excentrische hypertrofie ) (Fig. 16 en Fig. 17)(Klabunde 1999h2002h).

32

Fig. 17 (Swynghedauw 1990c): Volume overbelasting: aorta insufficiëntie gedurende acht dagen bij de rat. Sarcomeren vermenigvuldiging in serie, wat leidt tot myofibrillaire elongatie.

•

verloop: T.g.v. een klepinsufficiëntie treedt regurgitatie van bloed op waardoor het effectief hartdebiet daalt t.g.v. daling SV. Om het effectief hartdebiet op peil te houden zal het SV moeten opgedreven worden. Een aantal compensatiemechanismen (zie eerder) treden hierbij in gang die in het begin gunstig zijn maar uiteindelijk ongunstig. De compensatiemechanismen veroorzaken een verhoging van het eind-diastolisch volume (positief effect), in een poging het slagvolume op te drijven. Dit gaat echter ten koste van de voorbelasting of preload ( negatief effect ), die toeneemt (De Rick 1999). Het gevolg van de toegenomen voorbelasting is een stijging van de linker atriale druk wat leidt tot (De Rick 1999): - linker atrium dilatatie - stijging pulmonaire druk: Het gevolg is longstuwing en oedeem die uiteindelijk leiden tot rechter hartinsufficiëntie. Geleidelijk aan neemt de contractiliteit meer en meer af (Fig. 11) ( zie ESPVR eerder ) en wordt de toestand uiteindelijk fataal.

a2) druk of systolische overbelasting: vb aorta stenose, systemische arteriele hypertensie (Swynghedauw 1990a). •

morfologie ( bij de mens en de rat ): Het hart reageert door nieuwe sarcomeren toe te voegen parallel met de bestaande sarcomeren ( cel verbreding ) => de wanddikte vergroot terwijl de radius van de kamer normaal blijft ( concentrische hypertrofie ) (Fig. 16 en Fig. 18) (Klabunde 1999h-2002h).

33

Fig. 18 (Swynghedauw 1990c): Druk overbelasting: aorta stenose gedurende acht dagen in de rat. Subsarcolemmale myofilamenten liggen parallel en loodrecht t.o.v. de bestaande myofibrillen.

•

verloop: T.g.v. een verhoogde weerstand in de bloedvaten neemt de nabelasting of afterload toe, met als gevolg een daling van het hartdebiet t.g.v. een daling in SV. De daling in SV kan verklaard worden door een vermindering in snelheid van contractie ( Fig. 9 ) terwijl de tijd voor elektrische en mechanische systole onveranderd blijft, met als gevolg een daling van de ejectie fractie en een stijging van het ventriculair eindsystolisch volume (Klabunde 1999a-2002a). Om het SV op peil te houden, treden een aantal compensatiemechanismen ( zie eerder ) in gang die in het begin gunstig zijn maar uiteindelijk ongunstig. De compensatiemechanismen veroorzaken een verhoging van het eind-diastolisch volume ( positief effect ), in een poging het slagvolume op te drijven, dit gaat echter ten koste van de voorbelasting of preload ( negatief effect ), die toeneemt (De Rick 1999). Het gevolg van de toegenomen voorbelasting is een stijging van de linker atriale druk wat leidt tot (De Rick 1999): - linker atrium dilatatie - stijging pulmonaire druk: Het gevolg is longstuwing en oedeem die uiteindelijk leiden tot rechter hartinsufficiëntie.

34

Geleidelijk aan neemt de contractiliteit meer en meer af (Fig. 11) ( zie ESPVR eerder ) en wordt de toestand uiteindelijk fataal. b) Cardiomyopathie Cardiomyopathie wordt gedefinieerd als alle idiopathische hartaandoeningen die gepaard gaan met hartdilatatie of harthypertrofie. Ze worden onderverdeeld in drie categorieën (Ducatelle 1999): b1) primaire cardiomyopathie = cardiomyopathie tgv. elastose of fibrose van het myocard, waardoor dit sterk in dikte toeneemt. = hypertrofische cardiomyopathie gekenmerkt door LV hypertrofie zonder druk of volume overbelasting, kleine LV inwendige diameter en verhoogd LV ejectie fractie. b2) restrictieve cardiomyopathie = cardiomyopathie die leidt tot vermindering van de vulling van de kamers. b3) secundaire cardiomyopathie = specifieke hartziekte t.g.v. ziekten als myocarditis, ernstige anemie, hyper- en hypothyroïdie, intoxicaties, metabole stoornissen,… •

morfologie: Hypertrofische cardiomyopathie is een concentrische hypertrofie omdat het myocardiale cytoskelet intact blijft en dilatatie verhindert. ( daartegenover is bij de andere cardiomyopathieën het cytoskelet gebrekkig en kan dus dilatatie niet verhinderen ) (Marian 2000). Er is een toename van de extracellulaire ruimte en een toename van het sarcoplasmatisch reticulum, deze laatste als compensatoire respons op een verminderd calcium transport (Ducatelle 1999).

•

verloop (Marian 2000): Er is een primair verminderde contractiliteit van de hartspiercellen, met als gevolg een toename van de cel stress wat leidt tot verhoogde expressie van stress-gevoelige trofische en mitotische factoren zoals insuline-like growth factor 1 ( IGF-1 ), transforming growth factor beta 1 ( TGF-ß1 ) en angiotensineII . Deze factoren veroorzaken myocyten hypertrofie en wanorde, verhoogde interstitiële collageen synthese, mediale verdikking van de intramurale coronaire arteries en andere klinische en pathologische manifestaties van hypertrofische cardiomyopathie die uiteindelijk leiden tot hartinsufficiëntie. De verschillen tussen individuen in de expressie van de trofische en mitotische factoren, verklaren de variabiliteit en diversiteit van de klinische en pathologische fenotypes in hypertrofische cardiomyopathie. Verminderde relaxatie van de hartspiercellen wordt ook gezien maar is secundair t.g.v. myocardiale hypertrofie en fibrose.

2.2.2.3. typische morfologische en fysiologische kenmerken De algemene morfologie (Swynghedauw 1990c): - In de eerste fase zien we tekenen van actieve eiwitsynthese nl. verschijning van nuclei met dedensificatie van chromatine, de nucleoli worden groter en het golgiapparaat, dat normaal zwak ontwikkeld is, hypertrofieert. Het SR ontwikkelt, ribosomen en vrije helicoide polyribosomen worden talrijker en er is multiplicatie van de Z-banden. In de tweede fase zien we compensatoire hypertrofie, de myocyten worden groter, de verhouding mitochondriaal volume /myofibrillair volume verkleint en er is dilatatie van het T-systeem ( adaptatie aan grotere contractiele massa ). In de derde fase treedt er hartinsufficiëntie op. Er is vermindering

35

van het myofibrillair volume, de cel wordt helderder en het SR neemt een groot volume in. Men spreekt van hypotrofische myofibrilen. - De capillaire densiteit vermindert en de diffusie afstand vergroot door stijging van de weefseldruk of verhoging van de vasculaire toon. Er is tevens een daling van de relatieve grootte van het capillair lumen t.g.v. verdikking van de vasculaire wand of afwezigheid of onvoldoende groei van capillairen (Fig. 15). De algemene fysiologie (Swynghedauw 1990c): - De myosine ATPase activiteit en snelheid van contractie is verminderd. - Er is een verminderde coronaire reserve. - Er is een kleiner slagvolume en snellere hartfrequentie. - De contractiliteit is verminderd.

36

3. methoden om fysiologische harthypertrofie te meten 3.1. elektrocardiografie ( ECG ) De ECG bij het paard wordt in de praktijk enkel gebruikt om de hartfrequentie en het hartritme na te gaan (Marlin en Nankervis 1999). Verschillende mensen hebben echter geprobeerd om met behulp van de ECG een uitspraak te doen over de hartgrootte en de eventueel daaraan gecorreleerde prestatiemogelijkheden van het paard. Deze bevindingen worden echter sterk in twijfel getrokken en met de komst van de echografie hebben we een veel beter middel in huis om de hartgrootte te meten. 3.1.1. de werking van de ECG a) het apparaat Een apparaat dat men kan gebruiken is bijvoorbeeld de driekanaals elektrocardiograaf. Er zijn echter tal van verschillende toestellen op de markt onder andere ook vijfkanaals echocardiografen (Vibe-Petersen en Nielsen 1980). b) de plaatsing van de elektroden Vroeger plaatste men de elektroden zoals dit bij de mens gedaan werd: - de drie standaard been afleidingen volgens Einthoven (Fregin 1985; Silbernagl 1981): De elektrodes worden geplaatst juist onder het ellebooggewricht van elk voorbeen ( 15cm onder olecranon ) en distaal of lateraal van het linker kniegewricht van het achterbeen. Men bekomt hiermee volgende afleidingen: • rechter voorbeen ( negatieve elektrode ) en linker voorbeen ( positieve elektrode ) ( afleiding I ) • rechter voorbeen ( negatieve elektrode ) en linker achterbeen ( positieve elektrode ) ( afleiding II ) • linker voorbeen ( negatieve elektrode ) en linker achterbeen ( positieve elektrode ) ( afleiding III ) - de aV afleiding of verhoogde unipolaire been afleidingen volgens Goldberger (Fregin 1985; Silbernagl 1981): Bij deze afleidingen worden de elektroden van twee extremiteiten aaneengeschakeld en staan als afleidingselektrode tegenover de derde, differente elektrode. De afleidingen zijn genoemd naar de betrokken differente elektrode: • aVR ( tegenover het rechter voorbeen ) • aVL ( tegenover het linker voorbeen ) • aVF ( tegenover het linker achterbeen ) - de unipolaire borst afleiding of V afleiding volgens Wilson + extra borstwandelektroden: Bij het paard kan de indifferente elektrode op drie manieren worden geplaatst: rechts 3-5cm boven een horizontale lijn door het hoogste punt vaan het olecranon en achter de achterrand van de triceps brachii ( afleiding CT1 ), links op dezelfde hoogte als een horizontale lijn door het hoogste punt van het olecranon en achter de triceps brachii ( afleiding CT 2 ), links 8cm boven de CV6LL of CT 2 elektrode ( afleiding CT 3 ). Vervolgens worden er vijf klipjes aangebracht: links t.h.v. de zesde rib op dezelfde hoogte als een horizontale lijn getrokken door het hoogste punt van het olecranon, achter de triceps brachii ( CV6LL of V 2 ( left lower ) ), links t.h.v. de zesde rib onmiddellijk boven CV6LL op dezelfde hoogte als een

37

horizontale getrokken door het schoudergewricht ( CV6LU of V 4 ( left upper ) ), over de ruggenwervels, vertikaal boven CV6LL, t.h.v. de dorsale processus spinosus van de zevende ruggenwervel ( V10 ), rechts t.h.v. de zesde rib op dezelfde hoogte als een horizontale lijn getrokken door het hoogste punt van het olecranon, achter de triceps brachii ( CV6RL of V 1 ( right lower ) ) en rechts t.h.v. de zesde rib op dezelfde hoogte als een horizontale getrokken door het schoudergewricht ( CV6RU of V r 4 ( right upper ) ) (Fregin 1985; Silbernagl 1981). Omdat deze elektroden posities belangrijke nadelen hebben gebruikt men tegenwoordig een eenvoudiger concept. Men gebruikt hiervoor drie elektroden ( één afleiding ), waarbij voor het verkrijgen van de equivalente afleiding I bij de mens, men de negatieve elektrode op de hals of op de schoft plaatst en de positieve elektrode op het sternum of een ander punt gelegen onder de verticale hoogte van het hart. De referentie elektrode plaatst men in een veld gelegen tussen deze twee elektroden (Marlin en Nankervis 1999). c) de positie van het dier De positie van het dier is enkel van belang wanneer de elektroden geplaatst worden op de benen. Dan staan de benen best parallel t.o.v. elkaar en loodrecht t.o.v. de lengte-as van de romp (Fregin 1985). d) de configuratie van de golven De configuratie van de golven wordt beïnvloed door verschillende factoren: - De richting en relatieve grote van de variaties in de elektrische activiteit gedurende de hartcyclus (Fregin 1985). Deze krachten worden bepaald door de Purkinje vezels. Als we het QRS van mens en paard vergelijken lijkt het QRS van het paard op zijn kop te staan. De reden hiervan is dat bij het paard het netwerk van Purkinje vezels heel uitgebreid is en diep penetreert in het myocardium. Dat heeft als gevolg dat wanneer de elektrische impuls zich verspreidt over de ventrikels de meerderheid van het myocardium terzelfdertijd depolariseert, met uitzondering van het basale deel van het interventriculair septum ( tussen LV en RV aan de basis van het hart ). Dus terwijl we bij de mens zien dat de depolarisatie golf zich verspreidt over de ventrikels van basis naar apex ( positieve R-golf bij de mens ), is deze golf bij het paard afwezig. De enige depolarisatie golf die gezien wordt bij het paard is deze die zich verplaatst in de tegenovergestelde richting en daarom zich voordoet als een negatieve golf i.p.v. een positieve golf (Marlin en Nankervis 1999). - Wijzigingen in activatie van het autonoom zenuwstelsel (Fregin 1985). - De positie van het dier. Deze heeft bij elekroden op de benen voornamelijk een invloed op de QRS-vorm en de T-golf richting (Kroneman 1980). - De anatomische locatie en configuratie van het hart (Kroneman 1980). - De vorm van de thorax (Fregin 1985). - De elektrische geleiding van de weefsels tussen elektroden en hart (Fregin 1985). - De plaats van de elektroden (Marlin en Nankervis 1999).

38

e) de normaal waarden van een ECG Het electrocardiogram bestaat uit een P-golf, een QRS-complex en een T-golf (Fig. 19) (Cherlet 2001-2002).

Fig. 19 (Cherlet 2001-2002): Het elektrocardiogram van het paard.

De P-golf is de weerspiegeling van de atriale depolarisatie. De P-golf bij paarden in rust is meestal bifasisch. De P 1 -golf is vrij labiel, ze wordt beïnvloed door variaties in autonoom zenuwstelsel activiteit. De P 2 -golf daartegenover is stabieler (Fregin 1985). Algemeen kan gesteld worden dat de P 1 -golf de depolarisatie van het rechter atrium is en de P 2 -golf de depolarisatie van het linker atrium (Cherlet 2001-2002). De P-golf is een uitwijking van enkele millivolt, de gemiddelde duur is 0.12-0.14s. ( bij HF 30 ) (Marlin en Nankervis 1999) en ze duurt meestal niet langer dan 0.16s (Cherlet 20012002). Het PR-segment is de weergave van de atrioventriculaire geleiding en duurt bij het paard minder dan 0.5s (Cherlet 2001-2002). Het QRS-complex is de ventriculaire depolarisatie. De gemiddelde duur van het QRScomplex is 0.10-0.15s. ( bij HF 30 ) (Marlin en Nankervis 1999) en zou vooral afhankelijk zijn van het gewicht en de grootte van het hart (Cherlet 2001-2002). Het QT-interval moet bij het paard minder dan 0.60s zijn (Cherlet 2001-2002). De T-golf is de ventriculaire repolarisatie. Ze is vrij labiel en wordt o.a. beïnvloed door training (Evans en Polglaze 1994; Cherlet 2001-2002). 3.1.2. Problemen Tegenwoordig is er nog geen gestandaardiseerde opnametechniek bij het paard. Dit samen met het complex Purkinjevezelnetwerk bij het paard laten niet toe om het ECG als diagnostisch hulpmiddel te gebruiken bij andere zaken ( zoals harthypertrofie ) dan het meten van de hartfrequentie en het herkennen van hartritmestoornissen (Kroneman 1980).

39

a) standaardisatie Zoals eerder al aangehaald is de configuratie van de golven afhankelijk van verschillende factoren en dringt er zich een standaardisatie van de opnametechniek op om resultaten met elkaar te kunnen vergelijken. Het zou bovendien nuttig zijn om de gevonden resultaten te vergelijken met de resultaten van het pathomorfologisch onderzoek (Kroneman 1980). b) uitgebreid Purkinjevezelnetwerk: De impulsgeleiding via dit netwerk is beduidend sneller dan de impulsgeleiding via de niet automatische hartcellen. Hierdoor is de depolarisatietijd ( duur van QRS ) van het zeer grote paardenhart ( t.o.v. die van het kleinere hart van mens en hond ) kort (Kroneman 1980). Complete analyse van meer dan één synchroon geregistreerde afleiding toont aan dat de door meting verkregen waarden voor de duur van de verschillende intervallen waaruit het ECG bestaat niet geheel exact zijn. Het blijkt dat de depolarisatie van het atrium en de ventrikels langer duurt dan is gemeten (Kroneman 1980). Er kan zich, vooral in de ventrikels, een gelijktijdige activiteit van de hartspiercellen op diverse lokalisaties ontwikkelen (Kroneman 1980). 3.1.3. Indexen Hier beschrijven we voor de volledigheid enkele indexen die door sommige onderzoekers naar voor zijn gebracht om aan de hand daarvan een uitspraak te doen over de hartgrootte. Deze publicaties werden echter door velen tegengesproken. a) hart score theorie ( volgens Steel en Steward ) De hart score is het rekenkundig gemiddelde van de QRS-complexen ( QRS-duur ) in elk van de drie standaard been afleidingen, waarbij ieder QRS-complex gemeten wordt tot het dichtste 10 ms ( 0,25mm bij papiersnelheid van 25mm/s ) (Steward 1981). Het doel is aan de hand van de hart score een uitspraak te doen over de prestatiemogelijkheden van het paard. Hierbij worden niet twee paarden vergeleken met elkaar maar wordt wel elk paard afzonderlijk vergeleken tegenover een standaard ( populatiegemiddelde ( volbloeden en warmbloeden ) van 111ms. +/- 8ms ( 95% confidentie interval ). Een individuele hart score >119 is hoog, een individuele hart score < 103 is klein (Steward 1980). Er zijn verschillende correlaties vastgesteld met parameters die betrekking hebben op de prestatie van het paard: - Er is een significante correlatie tussen hart score en aëroob vermogen (Steward 1981). - Er is een correlatie tussen hart score en hart gewicht: r=0.92, p<0.01 ( met hart scores van 86 tot 146 en hart gewichten tussen 1.9 en 6.1kg ) en het verschil in hart score nodig om een verschil in hart gewicht tussen twee individuen aan te tonen is 13ms. De QRS-duur varieert met het hartgewicht volgens de volgende vergelijking: QRS-duur ( ms ) = 10 * 3 hartgewicht (g ) (Steel et al.,1977). - Er is een significante correlatie tussen hart score en km tijd vooral bij paarden van 4jaar of ouder ( p<0.001 ) en minder bij 2 en 3 jaar oude paarden ( p<0.05 ) (Nielsen en Vibe-Petersen 1980).

40

Ook een geslachtsvariatie is aanwezig, wat overig bij vele indexen het geval is. De gemiddelde hart score bij merries is 106.9+/- 0.71 en bij hengsten 111.1+/- 0.66. Het verschil tussen de geslachten ( 4.2ms. ) is significant ( p<0.01 ) (Steward 1981). Met betrekking tot de overerving van de hart score is er een erfelijkheidsgraad van 0.4. De regressiecoëfficiënten zijn het hoogst van moeder op zoon en het laagst van vader op dochter en met vader op zoon en moeder op dochter ongeveer gelijk en ertussen (Steel et al. 1977). Als besluit kunnen we stellen dat vroeger, volgens Steel in 1963, de redenering was dat een paard met een hoge hart score, dat is, een groot ventriculair myocardium, een hartreserve bezit die van cruciaal belang is voor zijn kwaliteit als race paard. Dat kan het gevolg zijn van een grotere myocardiale kracht en contractiliteit en van een groter EDV, resulterend in een groot SV. Nu echter blijft het gebruik van de hartscore om de prestatie te voorspellen controversieel nadat er meerdere studies werden uitgevoerd met verschillende resultaten. Dit is waarschijnlijk omdat er meerdere factoren zijn die bijdragen tot prestatie naast de hartgrootte. Hoewel de hartscore misschien kan gebruikt worden om de hartgrootte te bepalen, geeft ze echter geen informatie over het slagvolume. Bij de mens en de hond wordt eveneens een toename van de QRS-duur geassocieerd met een toegenomen LV massa (Okin et al. 1994; Constable 2000). Echter de lage gevoeligheid van deze test limiteren het gebruik van de ECG als diagnostisch middel. De oorzaak van een verlengd QRS-duur bij LV hypertrofie wordt gezocht in een toename van de afstand tot de gespecialiseerde geleidingsweefsels ( wat bij het paard met zijn uitgebreid Purkinje netwerk twijfelachtig is ), verminderde geleidingssnelheid in het hypertrofisch myocardium of veranderingen in activatie sequentie en relatieve geleiding van fibreuze intra- en extracellulaire ruimte ( bij Pathologische harthypertrofie ) (Okin et al. 1994). b) veranderingen in de T-golf Het voordeel van de evaluatie van de T-golf amplitude t.o.v. de QRS amplitude is dat de Tgolf amplitude minder beïnvloed wordt door de afstand van het hart tot de thorax wand (Karvonen et al. 2002). De vroegere veronderstelling dat abnormale T-golven geassocieerd zijn met slechte prestaties is niet meer houdbaar (King et al. 1994). De hoge T-golven amplitude in de borst afleidingen, zijn namelijk een normale reactie t.g.v. training in sommige paarden en moeten daarom aanzien worden als een normale hart adaptatie t.g.v. weerstandstraining en/of intensieve training (Evans en Polglaze 1994). Bijgevolg kunnen T-golven een adaptatie reflecteren die bijdraagt tot een goeie prestatie, zoals bijvoorbeeld harthypertrofie. Dit kan bij de mens verklaard worden door het feit dat t.g.v. de harthypertrofie de duur van de actiepotentiaal in de sub-endocardiale myocyten gelijk blijft of verkort, terwijl de duur van de actiepotentiaal in midden-myocardiaal en sub-epicardiale myocyten verlengd is. Deze ongelijke duur in actiepotentiaal kan aanleiding geven tot abnormale T-golven (Hart). Training geïnduceerde veranderingen in vagale en sympatische activiteit kan de T-golf transformaties verklaren ( T-golven zijn gevoelig voor veranderingen in hartfrequentie ( Tgolven worden positief in de borst afleidingen wanneer de hartfrequentie toeneemt ) ) De correlatie tussen T-golf metingen en prestatie is zwak en niet hoog genoeg om een voorspelbare waarde te hebben (Evans en Polglaze 1994).

41

c) andere indexen Bij de mens heeft men aan de hand van een twaalfkanaals ECG gezocht naar andere indexen met een grotere gevoeligheid ( sensitiviteit ) voor LV massa. Deze zijn gebaseerd op het feit dat hypertrofie van de myocyten een toename in de QRS amplitude veroorzaakt. Men moet hierbij echter opmerken dat de LV massa wel een belangrijke maar niet de enige determinant van de QRS amplitude is. De QRS-amplitude wordt immers ook beïnvloed door anatomische factoren ( afstand van hart tot thorax wand ) en extracardiale factoren ( leeftijd, geslacht, lichaamsgewicht, longziekte ) (Karvonen et al. 2002). - De tijd ( s )-spanning ( mV ) integraal van het QRS-complex: Dit leidde tot minder vals negatieve resultaten maar tot meer vals positieve resultaten (Okin et al. 1994). - De Sokolow-Lyon index: SV1 + RV 5 / V 6 (Karvonen et al. 2002). - De Cornell spanning: SV3 + RaVL (Schillaci et al. 1994; Karvonen et al. 2002). - Het Cornell spanning-tijd product: QRS duur * geslacht gecorrigeerde Cornell spanning (Karvonen et al. 2002). Bij de mens en de hond is er een toename van de R-golf amplitude in respons op myocardiale hypertrofie (Constable 2000; Karvonen et al 2002). Bij de hond is een verlenging van het QT-interval eveneens geassocieerd met hartvergroting, maar ook andere factoren kunnen het QT-interval verlengen zoals veranderingen in HF, autonome zenuwstelsel activiteit, elektrolyten concentratie en farmaca (Constable 2000). 3.2. magnetocardiografie ( MCG ) ( bij de mens ) 3.2.1. werking De myocardiale ionen stroom veroorzaakt niet alleen een spanningsverschil t.h.v. het lichaamsoppervlak maar veroorzaakt ook een zwak magnetisch veld. Dit magnetisch veld kan in kaart worden gebracht via magnetocardiografie (Karvonen et al. 2002). Het voordeel t.o.v. het ECG ( die het elektrisch veld meet ) is dat het MCG ( die het magnetisch veld meet ) minder beïnvloed wordt door het tussenliggend thorax weefsel (Karvonen et al. 2002). 3.2.2. indexen a) QRS oppervlakte ( QRS integraal ) De QRS oppervlakte kwantifieert de hartactiviteit gedurende de ventriculaire depolarisatie en onderscheidt een gehypertrofieerd hart t.o.v. een normaal hart (Fig. 20) (Karvonen et al. 2002).

42

Fig. 20 (Karvonen et al. 2002): De berekening van de QRS-complex en T-golf oppervlakten in elk MCG kanaal.

b) T-golf oppervlakte ( T-golf integraal ) Deze index detecteert veranderingen in het MCG signaal, veroorzaakt door LV hypertrofie, gedurende ventriculaire repolarisatie en vertoont een goeie correlatie met de LV massa (Karvonen et al. 2002).

c) QRS-T oppervlakte ( QRS-T integraal ) Dit is de combinatie van de eerste twee indexen en wordt verkregen door de T-golf oppervlakte af te trekken van de QRS oppervlakte (Karvonen et al. 2002). d) QRS-T hoek De QRS-T hoek is het verschil in oriëntatie van de gemiddelde magnetische veld kaarten van enerzijds het QRS-complex en anderzijds de T-golf (Fig.21) (Karvonen et al. 2002).

Fig. 21 (Karvonen et al. 2002): Magnetische veld kaarten van het QRS-complex (a) en de T-golf (b). Volle lijnen duiden een magnetische flux richting borstwand aan, terwijl stippellijnen een magnetische flux weg van de borstwand aanduiden. Meting van de MCG QRS-T hoek (c).

43

3.2.3. besluit Het MCG QRS-integraal, het QRS-T integraal en de QRS-T hoek zijn geassocieerd met LV hypertrofie en het MCG T-golf integraal, QRS-T integraal en de QRS-T hoek zijn gecorreleerd met de LV massa en met zowel de interventriculaire septum wanddikte als met de parietale wanddikte (Karvonen et al. 2002). 3.3. echocardiografie De karakteristieke bewegingen van het hart laten toe de kwantitatieve hartanatomie en functie te evalueren aan de hand van een echocardiograaf. 3.3.1. de werking van de echocardiograaf In tegenstelling tot de ECG zijn er voor de echocardiografie wel gestandaardiseerde methoden beschreven voor het onderzoek van het paarden hart (Long 1992; Patteson 1995). Een lage frequentie transducer, 2.2-3 MHz is geschikt voor het in beeld brengen van het volwassen paarden hart. De frequentie staat in direct verband met de resolutie van het beeld en daarom zal de transducer met de hoogste frequentie die nog voldoende penetratie van het weefsel toelaat gebruikt worden. Het is dus steeds afwegen tussen enerzijds voldoende penetratie en anderzijds het verkrijgen van een helder beeld. Bij een volwassen paard laat een beelddiepte van 30cm toe het volledige hart te visualiseren van de rechter thorax zijde. De meeste echocardiografen hebben echter maar een maximum beelddiepte van 24cm. Een ECG zorgt voor een tijdsreferentie. (Bonagura et al. 1985; Long 1992). Er zijn drie systemen, de twee-dimensionele echocardiografie, de M-mode en de Doppler ( zie verder ). Het twee-dimensionele echocardiografisch beeld heeft een diepte ( Y-as ) en een breedte ( X-as ) maar geeft geen dikte weer. Hij wordt gebruikt bij de meting van LV inwendige oppervlakte ( LVA ), LV myocardiale oppervlakte ( MyoA ), diameter van de aorta ( AOD ), diameter van de a. Pulmonalis ( PAD ) en diameter van het linker atrium ( LAD ) (Bonagura et al. 1985; Patteson et al. 1995). De M-mode toont de beweging van het hart ( de diepte t.o.v. de transducer ) ( Y-as ) in de tijd ( X-as ). Hij wordt gebruikt voor de meting van LV inwendige diameter ( LVID ), interventriculaire septum dikte ( IVS of IVST ) en LV vrije ( achterste ) wanddikte ( LVFT of PWT ) (Bonagura et al. 1985; Patteson et al. 1995). Een echocardiografisch onderzoek begint met het scheren van de haren caudaal van de triceps spieren, het reinigen met alcohol links en rechts, dit om de kwaliteit van het beeld te verbeteren en het aanbrengen van gel (Long 1992). Bij het nemen van de beelden staat het paard vierkant of met een been lichtjes naar voor. De twee referentie beelden verkregen van de rechter hemithorax zijn (Long 1992):

44

-

Een lang-as beeld of 4-kamer beeld met de twee atria en de twee ventrikels en de atrio-ventriculaire kleppen (Fig. 22). Dit beeld wordt verkregen door de transducer loodrecht op de thoraxwand te houden in de vierde of vijfde intercostaalruimte juist boven het olecranon met het index teken op de transducer ( duidt de hoek aan van waaruit het beeld genomen wordt ) in de 12 uur positie ( 0° )

Fig. 22 (Long 1992): rechter parasternaal lang-as referentie beeld.

45

-

Een kort-as beeld met een doorsnede van de linker ventrikel t.h.v. de chordae tendineae. Dit beeld wordt verkregen door de transducer over 90° te draaien in tegenwijzerzin vanuit het lange-as referentie beeld (Fig. 23). Een M-mode beeld kan verkregen worden vanuit dit beeld om LVID, LVFW en IVS te meten.

Fig. 23 (Long1992): M-mode genomen van het rechter parasternaal kort-as referentie beeld t.h.v. de chordae tendineae.

46

De twee referentie beelden verkregen van de linker hemithorax zijn (Long 1992): - een lang-as beeld waarbij de transducer loodrecht op de thoraxwand geplaatst wordt, caudaal van het olecranon en dorsaal van de apicale impuls, met de index merker in de 12 uur positie ( 0° ) (Fig. 24)

Fig. 24 (Long 1992): linker parasternaal lang-as referentie beeld.

47

-

een kort-as beeld met een doorsnede van de linker ventrikel t.h.v. de chordae tympanie. Dit wordt verkregen door de transducer 90° in wijzerzin te draaien vertrekkende van de lang-as referentie (Fig. 25). Een M-mode beeld kan verkregen worden vanuit dit beeld om de LVID, LVFW en IVS te meten. De meting is echter minder betrouwbaar dan de meting vanuit de rechter hemithorax en wordt dan ook enkel toegepast als vanuit rechts geen volledig hartbeeld kan verkregen worden.

Fig. 25 (Long 1992): linker parasternaal kort-as referentie beeld t.h.v. de chordae tendineae.

3.3.2. normaal waarden (Tabel 3) Bij de hond werd reeds aangetoond dat echocardiografische metingen beïnvloed worden door het ras, het lichaamsgewicht, de leeftijd en de graad van training. Bij het paard zien we eveneens dat de echocardiografische metingen toenemen met een toename in lichaamsgewicht maar wanneer we echter de verschillende rassen apart beschouwen is er binnen het ras weinig of geen lineaire correlatie tussen de metingen en het lichaamsgewicht (Slater en Herrtage 1995). Het ras heeft wel een invloed op de meetresultaten. De gemiddelden verkregen voor de volbloeden en de warmbloeden apart zijn superieur aan deze van de gemiddelden van alle paardenrassen tezamen. Wat ons doet veronderstellen dat deze een groter hart hebben. Er is tevens een verschil tussen volbloeden en warmbloeden. Deze verschillende resultaten bewijzen dat het effect van training en het ras een invloed hebben op het hart. De volbloed is een paard geselecteerd voor zijn bekwaamheid in

48

uithouding. Dat doet ons veronderstellen dat het een krachtig hart heeft dat toelaat het organisme voldoende te voeden in overeenstemming met zijn behoeften. En bijgevolg zijn zijn hartkamers relatief gedilateerd ( ventriculaire diameter in overeenstemming met deze bij de grote paarden. ) en zijn wanden relatief gehypertrofieerd ( septale en parietale wanddikte superieur aan deze van de grote paarden ) (Lescure en Tamzali 1984). Tabel 3: Normaal waarden van echocardiografische metingen. LVID d : LV eind-diastolische inwendige diameter; LVID s : LV eind-systolische inwendige diameter; LVFW d : LV eind-diastolische vrije ( achterste ) wanddikte; PWT d : pariëtale eind-diastolische wanddikte; LVFW s : LV eind-systolische vrij wanddikte; IVS d : eind-diastolische interventriculaire wanddikte; IVS s : eind-systolische interventriculaire wanddikte; FS%: fractionele verkorting; FAC%: fractionele oppervlakte verandering.

Metingen ( gemiddelden )

Long K.J. ( 1992 Patteson M.W. ( ). Volbloeden en 1995 ). kruisingen Volbloeden ( 7.7j )

LVID d

11.9

11.9

Slater J.D. ( 1995 ). Gemiddelde van verschillende paardenrassen ( 7j ) 11.2

LVID s

7.6

7.5

7.3

LVFW d of PWT d LVFW s of PWT s

2.2.

2.3

2.5

3.7

3.9

3.8

IVS d of IVST d

3.0

2.9

2.8

IVS s of IVST s FS% FAC%

4.4 36.4

4.2 37.4 59.5

4.6 35.1

Young L.E. ( 1999 ) volbloeden ( 2j )

11.4

40

3.3.3. indexen van harthypertrofie a) hartgewicht/lichaamsgewicht ( HG/LG ) ( bij de rat ) Verschillende studies bij de rat werden uitgevoerd om het verband tussen training en HG/LG na te gaan. De HG/LG index is dan ook één van de meest gebruikte indexen. Verschillende opmerkingen moeten echter gemaakt worden vooraleer deze index betekenisvol is (Perrault en Turcotte 1994): - Het gebruik van fractioneel gewicht om veranderingen in het gewicht van een orgaan aan te duiden, impliceert dat de respons van het gewicht van een orgaan proportioneel is met dat van het lichaamsgewicht. Deze veronderstelling kan juist zijn wanneer de massa van het geselecteerde orgaan groot is, dus een significante portie van de totale massa voorstelt, maar niet wanneer het geselecteerde orgaan klein is. - Veranderingen in lichaamssamenstelling treden op bij de getrainde individuen en niet bij de controle groep. Deze veranderingen favoriseren eerder het behoud van mager vlees ten koste van verlies van vet, hoewel beide componenten verminderen.

49

-

Dus een verhoging in de HG/LG verhouding kan t.g.v. een daling van het lichaamsgewicht zijn. Gedurende de training blijven de dieren groeien ook na bereiken van de volwassenheid De aard van de training speelt een rol. Er zijn namelijk verschillen op haemodynamisch vlak, op thermoregulatorisch vlak, in stresstoestand en in trainingsmodaliteit.

Bij het paard werd een soortgelijk onderzoek uitgevoerd door Kubo et al. (1974). b) linker ventrikel massa en linker ventrikel massa index ( LVMI ) De LVMI is gelijk aan de LV massa / lichaamsoppervlakte. Er zijn verschillende methoden om de LV massa te schatten. Wanneer men de M-mode gebruikt om de LV massa te bepalen kan men de metingen uitvoeren op twee manieren: de standaard conventie of de Penn conventie. Bij de standaard meting wordt de rechter en linker septale endocardiale echo dikte bij de IVST gerekend en wordt de achterstewand endocardiale echo dikte bij de PWT gerekend. Bij de Penn conventie wordt rechter en linker septale endocardiale echo dikte niet bij de IVST gerekend en wordt de achterstewand endocardiale echo dikte niet bij de PWT gerekend. Linker septale endocardiale echo dikte en achterstewand endocardiale echo dikte worden dus bij de LVID gerekend (Devereux en Reichek 1977( mens )). Bij de berekening van de LV massa kunnen we het best gebruik maken van de wanddikte volgens O’Callaghan M.W. 1985 (paard), terwijl anderen gebruik maken van de diameter (Popp et al 1971 (mens), Feigenbauw 1986 (mens)) of van de oppervlakte (Lord en Croft 990 (paard)). Bij het gebruik van de diameter en de oppervlakte moet opgemerkt worden dat de berekening van het LV volume af hangt van de gebruikte geometrie voor de ventrikel: ovaal, circulair, vierkant (Perrault en Turcotte 1994). Bij de mens blijkt het vierkant het beste de geometrie van het hart te benaderen, bij het paard is dit de ellips vorm (Lord en Croft 1990). Bij de mens werden de meest accurate correlaties tussen echo en autopsie verkregen bij diastole maar bij het paard kon er weinig verschil gevonden worden tussen diastole en systole wanneer men gebruik maakte van de wanddikte, echter wanneer men gebruik maakt van de diameter zijn diastolische metingen beter dan systolische. Formules om de LV massa te berekenen bij mens en paard met de M-mode zijn: - IVS s + IVS d + LVFW s + LVFW d / 4 (O’Callaghan 1985) - 1.05 ( LVEXT 3 ( 7/LVEXT + 2.4 ) - LVINT 3 ( 7/LVINT + 2.4 ) ) met LVEXT de LV uitwendige diameter en LVINT de LV inwendige diameter (Bahler et al. 1977) - 1.04 ( ( LVINT + IVS + LVFW ) 3 - LVINT 3 ) – 13.6 (Woythaler et al. 1983; Devereux en Reichek 1977) Dit is tevens de formule die aanbevolen wordt door de Amerikaanse vereniging van echocardiografie ( ASE ) maar omdat deze de standaard conventie gebruikt i.p.v. de Penn conventie, vindt er vaak een overschatting plaats t.o.v. het gewicht bij autopsie daarom wordt dit resultaat nog gecorrigeerd: LV massa ( g ) = 0.8 * ( LV massa ) + 0.6 (Devereux Ret al. 1986, Elhendy et al. 2003 (mens) ) of maakt men gebruik van de formule 0.77 ( ( LVINT + IVS + LVFW ) 3 - LVINT 3 ) + 2.4 (Woythaler et al. 1983) - 1.05 ( LVEXT 3 - LVINT 3 ) met 1.05 het specifiek soortelijk gewicht van het hart (Popp et al. 1971) - LV massa = 1.05 ( totaal LV volume – inwendig LV volume ) (Feigenbauw 1986) - …

50

Bij het paard vond Young (1999) een toename van de LV massa t.g.v. training. Zij gebruikte hierbij de formule volgens Devereux en Reichek (1977): LV massa ( g ) = 1.04 ( ( IVS d + LVID d + LVFW d ) 3 - ( LVID d ) 3 ) – 13.6 met IVS d de interventriculaire septum dikte bij eind-diastole, LVID d de LV inwendige diameter bij eind-diastole en LVFW d de LV vrij wand ( achterste wand ) dikte bij eind-diastole en de metingen gebeurden volgens de Penn conventie en volgens de vierkante geometrie (Young 1999). Er moet wel opgemerkt worden dat bij de mens een toename in LVMI geen verplichte adaptatie is geassocieerd met weerstandstraining ( kracht ), noch met duurtraining (Haykowsky et al. 2002). c) linker ventrikel eind-diastolische inwendige diameter ( LVID d ) en gemiddelde linker ventrikel wanddikte ( LVWD ) of mean myocardial thickness ( MMT ) of mean wall thickness ( MWT ) ( bij mens en paard ) De MMT kan gelijk gesteld worden aan PWT maar een betere benadering is dat de MMT gelijk is aan ( PWT + IVST )/2 (Lord en Croft 1990) Bij de mens zien we het volgende: Getrainde volwassen atleten hebben een groter absoluut MMT in vergelijking met niet atleten. Enkel een klein deel van de atleten heeft een MMT die de bovenste limiet overschrijdt en dan altijd gepaard gaande met een hartkamer vergroting en normale mitralis instroom-snelheidscurve (Sharma et al. 2002). Daarenboven hebben endurance atleten een groter LVID d . Meer nog, een verwijding van alle vier de hartkamers. Bij krachtatleten daarentegen blijft het LVID d onveranderd (Kindermann et al. 2002). Ook hier moeten enkele opmerkingen gemaakt worden ( bij de mens ): - LVID d wordt beïnvloed door de hartfrequentie ( HF ). De bradycardie die optreedt bij getrainde individuen veroorzaakt een stijging van het LVID d (Perrault en Turcotte 1994). - Chronische hypervolemie t.g.v. duurtraining ( stijging circulerende erythrocyten en proteïnen ) veroorzaakt stijging van LVID d (Perrault en Turcotte 1994). - Wanneer deze twee indexen gecorrigeerd worden voor de lichaamsoppervlakte, blijken ze niet sportspecifiek te zijn (Perrault en Turcotte 1994). De LVID d index en de MMT index kunnen we combineren tot één index, de relatieve wanddikte, dat is de relatie tussen wanddikte en LVID d ( = 2 * einddiastolische achterwanddikte / LVinwendige diameter ) (Haykowsky et al. 2002). Deze is bij duuratleten in vergelijking met normotensieve ongetrainde individuen onveranderd. Bij krachtatleten kan deze in sommige gevallen verhoogd zijn (Kindermann et al. 2002). Young (1999) vond dat bij het paard zowel de MMT, de LVID d als de relatieve wanddikte ( RWT ) toegenomen waren (Tabel 4). Hierbij werd de RWT berekend volgens de formule ( LVFW d + IVS d ) / LVID d . Dit toont aan dat het effect van training bij paarden, in tegenstelling tot bij de mens valt tussen de twee extremen, namelijk duurtraining of krachttraining (Young 1999). Hier moet echter opgemerkt worden dat de RWT toeneemt, dit

51

in tegenstelling tot de mens waar het beschouwd wordt als een mogelijk teken van pathologische harthypertrofie. Tabel 4: het effect van steeple training op hartdimensies en systolische functie in 2 jaar oude volbloeden, gemeten met M-mode echocardiografie.

metingen LVID d MWT RWT EF FS% LV massa ( g )

Voor training 11.38

Na training ( 8 weken ) 12.16

2.4 0.4 0.76 40 2866

2.7 0.45 0.67 31 3783

d) FS%, EF en FAC% Deze drie parameters zijn een index van de myocardiale functie en dus onrechtstreeks van fysiologische harthypertrofie. Hierbij is de FS% gelijk aan ( ( LVID d - LVID s ) / LVID d ) * 100 en de FAC% gelijk aan ( ( LVA d - LVA s ) / LVA d ) * 100 (Patteson1995; Young 1999). Het is algemeen aanvaard bij de mens dat deze toenemen bij de meeste trainingsvormen. Er zijn echter strijdende rapporten omtrent deze indexen, waarschijnlijk t.g.v. sportspecifieke veranderingen in afterload en preload gedurende inspannning, gecompliceeerd door andere invloeden op deze indexen wanneer ze gemeten worden bij de atleet in rust (Colan 1992). Young (1999) vond bij het paard een afname van de EF en het FS% (Tabel 7), terwijl Patteson (1993) een toename vond. Aangezien de tegenstrijdige resultaten zowel bij de mens als het paard is verder onderzoek van deze indexen vereist om een uitspraak te kunnen doen over het effect van training op deze indexen en hun relatie tot harthypertrofie. 3.4. myocardweefsel doppler echografie De myocardweefsel doppler echografie laat toe de snelheid van contractie van het myocard te meten. Bij de mens zien we dat er een significante stijging is van de epicardiale vroegdiastolische snelheid bij atleten in vergelijking met niet atleten, voor de rest zijn de andere parameters normaal (Derumeaux et al. 1999).

52

4. methoden om pathologische harthypertrofie te onderscheiden van fysiologische harthypertrofie 4.1. echocardiografie Bij het paard kunnen een aantal principes gebruikt worden om cardiomegalie ( pathologische harthypertrofie ) te identificeren (Bonagura et al. 1985): - De gevonden waarden vergelijken met referentie waarden voor LV en LA. - De M-mode linker atrium / aorta verhouding bekijken: < 0.8 bij normaal paard >= 1.0 suggereert linker atrium vergroting - Een paradoxale septumbeweging suggereert rechter ventrikel volume overbelasting. - Een kwalitatieve vergelijking van RV en LV en van RA en LA kan helpen bij het identificeren van rechter hartvergroting ( linker hartstructuren zijn normaal groter in M-mode en 2-DE rechter kant, lange en korte as beelden ). - Cardiomegalie gaat meestal gepaard met valvulaire of myocardiale lesies of een intracardiale shunt. Het beste criterium om fysiologische harthypertrofie van pathologische harthypertrofie te onderscheiden bij de mens is de relatieve wanddikte, dat is de relatie tussen wanddikte en LVID d ( = 2 * einddiastolische achterwanddikte / LVinwendige diameter ) (Haykowsky et al. 2002). Deze is bij duuratleten in vergelijking met normotensieve ongetrainde individuen onveranderd. Bij krachtatleten kan deze in sommige gevallen verhoogd zijn (Kindermann et al. 2002). Hypertrofische cardiomyopathy moet overwogen worden wanneer MMT de boven limiet overschrijdt, zonder dat deze gepaard gaat met LV dilatatie. De hypertrofie is heterogeen en asymmetrisch en beslaat vooral het interventriculair septum. Tevens krijgen we een progressieve systolische dysfunctie met reductie in functionele capaciteit en een diastolische dysfunctie met abnormale LV vulling. ( abnormale ECG is een voorbode van linkerventrikelhypertrofie in hypertrofische cardiomyopathie ) (Kindermann et al. 2002). Bij compensatoire drukoverbelasting overschrijdt de MMT duidelijk de bovenste limieten en is de relatieve wanddikte verhoogd. Tevens is een geïsoleerde vergroting van het LA een vroege manifestatie van een hoge druk. En later zien we ook een vergroting van de LV, een gestoorde diastolische en systolische functie (Kindermann et al. 2002). Bij het maken van de differentiaal diagnose blijft de sportanamnese belangrijk: cardiale aanpassingen t.g.v. (duur)training zijn maar te zien na een meerjarige regelmatige en intensive training en een bepaling van de max. zuurstof opname / kg LG is een objectieve parameter van de aërobe capaciteit die bij zo’n vergelijking onontbeerlijk is. Fysiologische harthypertrofie verdwijnt na inactiviteit en erfelijke hartafwijkingen in de familie moeten bekeken worden (Kindermann et al. 2002). 4.2. ransmitrale flow doppler echocardiografie Bij de mens worden een aantal parameters nagegaan om pathologische harthypertrofie te diagnosticeren. Normale waarden van deze parameters sluiten echter geen pathologische harthypertrofie uit want 50% van de patiënten met hypertrofische cardiomyopathie hebben een normale diastolische functie (Derumeaux et al. 1999).

53

a) E/A verhouding De verhouding E/A is gelijk aan de verhouding van de maximale snelheid van het bloed tijdens vroege diastolische vulling ( V v of E ) en de maximale snelheid van het bloed tijdens de late diastolische vulling ( Vl of A ) (Derumeaux et al. 1999). De verhouding E/A is verlaagd bij hypertrofische cardiomyopathie t.g.v. een daling van E en een stijging van A (Derumeaux et al. 1999). De verhouding E/A tussen getrainde en normale individuen is vergelijkbaar (Derumeaux et al. 1999). b) isovolumetrische relaxatie tijd Deze is normaal bij de atleten maar kan eventueel verstoord zijn bij krachtatleten, meer bepaald tijdens inspanning en is verlengd bij hypertrofische cardiomyopathie (Derumeaux et al. 1999). 4.3. myocardweefsel doppler echografie Het hypertrofisch proces is verschillend tussen fysiologische harthypertrofie en hypertrofische cardiomyopathie. In het eerste geval hebben we cellulaire hypertrofie met behoud van myocard architectuur, verantwoordelijk voor een normale functie. Terwijl in het tweede geval de cellulaire desorganisatie en de fibrose verantwoordelijk is voor een gewijzigde functie, in het bijzonder gedurende relaxatie. Deze functiewijzigingen kunnen we meten (Derumeaux et al. 1999). a) snelheid van contractie van het myocard Bij hypertrofische cardiomyopathie is de vroeg-diastolische snelheid significant verlaagd maar de laat-diastolische en systolische snelheid blijft normaal (Derumeaux et al. 1999). b) snelheidsgradiënt van myocardiale contractie Deze is duidelijk verlaagd bij hypertrofische cardiomyopathie wat betreft de vroegdiastolische snelheid (Derumeaux et al. 1999). 4.4. ultrasone weefsel karakterisatie 4.4.1. werking Deze techniek is gebaseerd op het principe dat een interactie van ultrasone golven ( geluidsgolven ) met normaal weefsel resulteert in weerkaatste ultrasone signalen met verschillende karakteristieken die vatbaar zijn voor kwantificering, waardoor de weefselstructuur en zijn functionele eigenschappen bepaald kunnen worden. En deze metingen verschillen van de ultrasone interactie met abnormaal weefsel (Tamarisa et al. 2001). Wanneer ultrasone golven in interactie gaan met een grens tussen gebieden met een verschillende acoustische impedantie, worden de geluidsgolven gereflecteerd. Als de invallende golflengte kleiner is dan de dimensie van de grens, worden de reflecties zichtbaar als pieken ( wat het geval is bij de endocardiale en epicardiale grenzen ). Wanneer de invallende golflengte groter is dan de dimensie van de grens, wordt de reflectie zichtbaar als 54

diffuse scattering, die multidirectioneel is en eventueel weerkaatst wordt ( backscatter ( achtergrondstrooiing ) ) ( wat het geval is bij het myocardium ) (Tamarisa et al. 2001). Een ander begrip dat veelvuldig gebruikt wordt is geïntegreerde-myocardiale backscatter, dit is de totale energie in het teruggekeerde signaal van het myocardium over de bandbreedte van de transducer (Tamarisa et al. 2001). De parameters die de myocardiale acoustische eigenschappen bepalen zijn (Tamarisa et al. 2001): - grootte - vorm - concentratie van het weefsel De myocardiale weefselelementen verantwoordelijk voor backscatter zijn (Tamarisa et al. 2001): - sarcomeren - bloedvaten - myocyten - ? De omvang van de myocardiale backscatter en de weefsel hydroxyproline inhoud die de hoeveelheid collageen weergeeft zijn sterk gecorreleerd met als gevolg dat de hoeveelheid collageen van het weefsel een significante determinant is van myocardiale weefsel ultrasone scattering (Tamarisa et al. 2001). 4.4.2. indexen Een belangrijke index is de geïntegreerde-myocardiaal backscatter als een percentage van de pericardiale reflectie. Bij de mens wordt deze index gebruikt om pathologische harthypertrofie aan te tonen. Er is geen verschil tussen atleten en niet-atleten met betrekking tot de achterwand en het septum. Dit wijst erop dat er geen significante fibreuze weefselafzetting en afwezigheid van gedesorganiseerd hartcelweefsel is, ondanks significante hypertrofie. Pathologische harthypertrofie daarentegen vertegenwoordigt het eind van het spectrum, wat overeenstemt met abnormaliteiten in myocardiale weefsel scattering eigenschappen ( toename backscatter ). Dit ontstaat t.g.v. een wijziging in myocyt grootte, reductie van de capillaire densiteit, afzetting van fibreus weefsel, wijziging in de eiwitsamenstelling, apoptosis,… Bij pathologische harthypertrofie kan men nog verder een onderscheid maken aan de hand van de half backscatter ( enkel de backscatter veroorzaakt door de endocardiale grens of de epicardiale grens wordt gemeten ).De endocardiale half backscatter waarden zijn namelijk groter dan deze van de epicardiale half backscatter waarden van de wand bij hypertrofische cardiomyopathie en dit is niet het geval bij compensatoire harthypertrofie (Tamarisa et al. 2001). Een histologisch onderzoek kan de diagnose bevestigen. Er is namelijk een positieve correlatie tussen de collageen fractie bepaald door histologisch onderzoek en de weefsel echografische parameters die het uitzicht van het morfologisch histogram bepalen (Tamarisa et al. 2001).

55

II. CONCLUSIE Fysiologische harthypertrofie ontstaat t.g.v. een complex geheel van mechanismen die nog niet volledig opgehelderd zijn. De calcium verwerking en daaraan gekoppelde contractiliteit zou echter een centrale rol spelen in het hypertrofisch programma. De graad van fysiologische harthypertrofie kan het best gemeten worden aan de hand van echocardiografie. Hierbij is de beste index de LVMI waarbij de LV massa het best berekend wordt aan de hand van de formule van O’ Callaghan (1985) ( IVS s + IVS d + LVFW s + LVFW d / 4 met een correlatie coëfficiënt van 0.827 t.o.v. de LV massa bij autopsie ) omdat de wanddikte in grote mate de massa bepaalt en bijgevolg het gebruik van de inwendige diameter in mathematische formules geen verbetering brengt in de schatting van de werkelijke LV massa. Een andere goeie index is de LVID d samen met de MWT waarbij men ze nooit afzonderlijk mag bekijken maar steeds in relatie tot elkaar aan de hand van de RWT. Omdat FS%, EF en FAC% een maat zijn voor de contractiliteit en een wijziging in contractiliteit aan de basis ligt in het ontstaan van fysiologische of hypertrofische harthypertrofie, lijken deze indexen veelbelovend. Verder onderzoek moet echter nog verricht worden om bepaalde invloeden zoals het soort training en daaraan gekoppelde hartbelasting, de contractiliteit en de hartfrequentie op deze indexen uit te schakelen bij meting. De VO 2 max en de hartgrootte zijn belangrijke parameters in het voorspellen van de prestatie van een paard. De VO 2 max uitgedrukt in functie van het LG is ongeveer 140-200ml/kg/min bij een elite racepaard ( bij de mens 70ml/kg/min ) (Young 2002). De VO 2 max of aërobe capaciteit wordt beïnvloed door tal van factoren: spier mytochondriale enzym concentratie, spier capillariteit, pulmonaire alveolaire-capillaire uitwisseling en centrale cardiovasculaire limieten. Deze laatste beïnvloedt de zuurstof toevoer door onder andere het HD en dus speelt de hartgrootte een rol. Het paard heeft in vergelijking met andere diersoorten een groot hart. De massa van het paardenhart per eenheid LG is 6.8g/kg ( 0.68% van het LG ) tot 9g/kg bij elite paarden in vergelijking met de mens 5.9g/kg. Het hartgewicht kan tevens toenemen tot 11g/kg t.g.v. training. De hartgrootte bepaalt voornamelijk het SV (Marlin en Nankervis 1999). Het paard is echter de atleet bij uitstek en tal van andere cardiovasculaire mechanismen behalve hartgrootte kunnen de VO 2 max beïnvloeden (Perrault en Turcotte1994): - Een grote stapelmilt: De massa van de milt per eenheid LG is groter dan bij andere zoogdieren en deze is in staat door de RBC reserve in de milt de haematocriet ( HCT ) en bijgevolg de zuurstof voorziening te verdubbelen tijdens arbeid (Young 2002). De HCT in rust is 0.28-0.45 l/l en tijdens arbeid kan deze toenemen tot 0.65-0.70l/l (Marlin en Nankervis ). De HCT neemt ook toe t.g.v. training. - De HF: Deze kan variëren van 25 – 240 slagen per minuut en bepaalt voornamelijk het HD (Young 2002). De algemene regel is, hoe groter het dier, hoe lager de HF in rust en hoe lager de maximale HF, dit is echter niet van toepassing bij het paard die zijn HF met een factor 10 kan verhogen ( bij de mens is dit slechts 4 maal ). De HF kan zich bovendien zeer snel aanpassen. Wanneer de HF toeneemt zal de diastolische vullingstijd verkorten terwijl de systolische contractie tijd behouden wordt (Marlin en Nankervis 1999). Ten gevolge van training is de rust en maximale HF lager. - De regeling van de bloedvoorziening naar de organen tijdens arbeid: Het paard is in staat om tijdens arbeid ook de bloedvloei doorheen de huid te reduceren, dit in tegenstelling tot de mens (Marlin en Nankervis 1999). - Toename van het bloedvolume: Het bloedvolume bij een renpaard is gemiddeld 109.6ml/kg (Decuypere 2002). Het paard is in staat zijn bloedvolume op te drijven

56

-

-

-

van 40 l in rust naar 50 l tijdens arbeid door een combinatie van miltcontractie en herverdeling van de vloeistoffen, dit in tegenstelling tot de mens (Marlin en Nankervis 1999). Het SV: Dit is voor een paard van 500kg ongeveer 1.3 l en kan met 50% toenemen tijdens arbeid (Marlin en Nankervis 1999). De bloeddruk: De arteriele bloeddruk in rust is 120/80mmHg en deze kan toenemen tot 200/120mmHg tijdens arbeid. De gemiddelde pulmonaire bloeddruk in rust is 1530mmHg en deze kan toenemen tot 100mmHg tijdens arbeid. Deze zeer hoge pulmonaire druk zou het LA helpen bij het vullen van de LV bij hoge HF. Dus de hoge pulmoniaire druk zou noodzakelijk zijn voor een hoog HD en VO 2 max (Marlin en Nankervis 1999). Het plasmavolume: Het plasmavolume in rust is 50-60ml/kg in warmbloeden tot 75ml/kg in volbloeden. Training gedurende twee weken resulteert in een toename van het plasmavolume met 29.1% (Marlin en Nankervis 1999). Het HD: Het HD in rust is 25 l/min en kan stijgen tot 300 l/min gedurende arbeid bij elite paarden. Als we normaliseren voor het LG dan zien we dat dit 0.7 l/min/kg is bij het paard in vergelijking met 0.35 l/min/kg bij de mens (Marlin en Nankervis 1999).

Uit dit alles blijkt dat het gebruik van de hartgrootte alleen als index voor prestatie geen juist beeld zal geven en dat een geheel van factoren moet bekeken worden vooraleer we een uitspraak kunnen doen over de prestatie. Hierbij moet dan nog opgemerkt worden dat de mate waarin de factoren een rol spelen verschilt van paard tot paard.

57

III. LITERATUURLIJST

1. Anonymous ( 2003 ). Wat betekent volbloed, warmbloed, koudbloed of halfbloed. HOPPA magazine 2. Astrand O. en Rodahl K. ( 1986 ). Textbook of work physiology/physiological bases of exercise. McGrawHill 3. Bahler et al. ( 1977 ). Correlation of electrocardiography and echocardiography in derermination of left ventricular wall thickness : Study of apparently normal subjects. Am.J.Cardiol. 39, p.189-195 4. Bernd N. ( 2001-2002 ). Cursus Algemene Celfysiologie. Instituut voor moleculaire celbiologie, Leuven. Internetreferentie: http://perswww.kuleuven.ac.be 5. Berne R.M. en Levy M.N. ( 1998 ). Physiology. Mosby 4th edition, p.278 6. Bonagura J.D. et al. ( 1985 ). Echocardiography. The veterinary clinics of north America : equine practice 1(2),p.311-333 7. Booth F.W., Chakiavarthy M.V., Spangenburg E.E. ( 2002 ). Exercise and gene expression physiological regulation of the human genome through phsysical activity. J.Physiol-London S43(2), p.399-411 8. Bristow M.R. ( 1998 ). Why does the myocardium fail? Insights from basic science. Lancet 352(suppl.1), p.814-828 9. Burvenich C. ( 1999 – 2000 ). Cursus Fysiologie. Faculteit Diergeneeskunde, Gent 10. Chien K.R en Olson E.N. ( 2002 ). Converting Pathways and Principles in Heart Development and Disease: CV@CSH. cell:110(2), p.153-162 11. Colan S.D. ( 1992 ). Mechanics of left ventricular systolic and diastolic function in physiologic hypertrophy of the athlete heart. Cardiol.Clin. 10, p.227-240 12. Constable P.D. et al. ( 2000 ). Effect of endurance training on standard and signal – averaged electrocardiograms of sled dogs. AJVR 61(5), p.582-587 13. Decuypere E. ( 2002 ). Cursus vergelijkende fysiologie van de huisdieren. Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Wetenschappen, Leuven. Internetreferentie: http://www.agr.kuleuven.ac.be 14. De Rick A. ( 1999 ). Cursus Kleine Huisdieren. Faculteit Diergeneeskunde, Gent 15. Derumeaux G. et al. ( 1999 ). Différenciation entre l’hypertrophie physiologique du sportif et l’hypertrophie des cardiomyopathies hypertrophiques primitives intérêt du doppler couleur tissulaire. archives de maladies du Coeur et des vaisseaux 92(2), p.201-209

58

16. Devereux R.B. et al. ( 1986 ). Echocardiographic assessment of left ventricular hypertrophy: Comparison to necropsy findings. AM.J.Cardiol. 57(6), p.450-458 17. Devereux R.B. en Reichek N. ( 1977 ). Echocardiographic determination of left ventricular mass in man : anatomic validation of the method. Circulation 55(4), p.613618 18. Ducatelle R. ( 1999 ). Cursus Pathologie. Faculteit Diergeneeskunde, Gent 19. Eckert ( 1997 ). Animal Physiology. 20. Elhendy A., Modesto K.M., Mahoney D.W. et al. ( 2003 ). Prediction of Mortality in Patients With Left ventricular Hypertrophy by Clinical, Exercise Stress, and echocardiographic Data. Journal of the American College of Cardiology 41(1), p.129134 21. v. Engelhardt W. ( 1977 ). Cardiovascular effect of exercise and training in horses. Adv.vet.sci.comp.med. 21, p.173-205 22. Evans DL. en Polglaze KE. ( 1994 ). Relationship between electrocardiographic findings, racing performance and training in Standardbred horses. Australian veterinary Journal 71(11), p.375-378 23. Fregin G.F. ( 1985 ). Electrocardiography. The veterinary clinics of north America: equine practice 1(2), p.421-432 24. Hart G.. cellular mechanisms in cardiac hypertrophy. http://www.archway.ac.uk 25. Haykowsky M.J., Dressendorfer R., Taylor D. et al. ( 2002 ). Resistance Training and Cardiac Hypertrophy unravelling the Training Effect. sports Med. 32(13), p.837-849 26. Huonker M. et al. ( 1996 ). Assessement of left ventricular dimensions and functions in athletes and sedentary subject at rest and during exercise using echocardiography, Doppler sonography andradionuclide ventriculography. Int.J.Sports Med. 17 ( suppl3 ), p.s173-s179 27. Iemitsu M., Miyauchi T., Maeda S. et al. ( 2001 ). Physiological cardiac hypertrophy induce different molecular phenotypes in the rat. Am.J.Physiol.Reg. I281(6), p.R2029R2036 28. Jacob R., Brändle M., Dierberger B. et al. ( 1991 ). Functional consequences of cardiac hypertrophy and dilatation. Basic-res-cardiol. 86(suppl1), p.113-130 29. Karvonen M., Oikarinen L., Takala P. et al. ( 2002 ). Magnetiocardiographic indices of left ventricular hypertrophy. Journal of Hypertension 20, p.2285-2292

59

30. Kindermann W. et al. ( 2002 ). Kann eine linksventikuläre pathologische Hypertrophie bei arterieller Hypertonie von einer physiologischen Hypertrophie durch Sport unterscheiden werden?. DMW 127(5), p.224-227 31. King CM. et al. ( 1994 ). Significance for exercise capacity of some electrocardiographic findings in racehorses. Australian veterinary Journal 71(7), p.200-202 32. Klabunde R. E. ( 1999a-2002a ). Afterload. Internetreferentie : http://cvphysiology.com 33. Klabunde R. E. ( 1999b-2002b ). Cardiac Anatomie. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 34. Klabunde R. E. ( 1999c-2002c ). Frank-Starling Mechanism. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 35. Klabunde R. E. ( 1999d-2002d ). Inotropie. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 36. Klabunde R. E. ( 1999e-2002e ). Myocytes and Sarcomeres. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 37. Klabunde R. E. ( 1999f-2002f ). Length-Tension Relationship for Cardiac Muscle ( effect of Preload ). Internetreferentie: http://cvphysiology.com 38. Klabunde R. E. ( 1999g-2002g ). Preload. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 39. Klabunde R. E. ( 1999h-2002h ). Ventricular hypertrophy. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 40. Klabunde R. E. ( 1999i-2002i ). Ventricular Pressure-Volume Relationship. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 41. Klabunde R. E. ( 1999j-2002j ). Force-Velocity relationship. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 42. Klabunde R. E. ( 1999k-2002k ). Compliance. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 43. Klabunde R. E. ( 1999l-2002l ). Determinants of myocardial oxygen consumption. Internetreferentie: http://cvphysiology.com 44. Kolchanov N.A. ( 1997-2003 ). Heart. Instituut of cutology and genetics, Novosibusk Russia. Internetreferentie: http://wwwmgs.bionet.nsc.ru 45. Kroneman J. ( 1980 ). De diagnositsche betekenis van het elektrocardiogram bij het paard. diergeneeskundig tijdschrift105(23), p.1019-1025

60

46. Kubo K., Senta T. en Sugimito O. ( 1974 ). Relationship between training and heart in the thouroughbred racehorse. Experimental reports of equine Health Laboratory 11, p.87-93 47. Lescure F. en Tamzali Y. ( 1984 ). Valeurs de référence en électrocardiographie T M chez le cheval de sport. Rev.Med.Vet. 135(7), p.405-418 48. Levin E.R. ( 1995 ). Endothelins. The new England journal of medicine 333(6), p.356365 49. Long K.J. ( 1992 ). Standardised imaging technique for guided M-mode and Doppler echocardiography in the horse. Equine Vet.J. 24, p.226-235 50. Lord P.F. en Croft M.A. ( 1990 ). Accuracy of formulae for caculating left ventrivular volumes of the equine heart. Exercise physiology ( suppl.9 ), p.53-59 51. Malhotra A. et al. ( 1981 ). Contractile proteins and sarcoplasmatic reticulum in physiologic cardiac hypertrophy. Am.J.Physiol. 241, p.h263-h267 52. Marian A.J. ( 2000 ). Pathogenesis of diverse clinical and pathological phenotypes in hypertrophic cardiomyopathy. Lancet:355 53. Marlin D. en Nankervis K. ( 1999 ). Equine exercise physiology 54. Meyling H.A en Ter Borg H. ( 1957 ). The conducting system of the heart in hoofed animals. Cornell Veterinarian 47, p.420-455 55. Mills J.D., Moore G.E., Thompson P.D. ( 1997 ).the athletes heart. clinics in sports medicine:16(4), p.727-728 56. Nielsen K. en Vibe-Petersen G. ( 1980 ). Relationship between QRS-duration ( heart score ) and racing performance in trotters. Equine Vet. J. 12(2), p.81-84 57. O’Callaghan M.W. ( 1985 ). Comparison of echocardiographic and autopsy measurements of cardiac dimensions in the horse. Equine veterinary journal 17(5), p.361-368 58. Okin P.M., Roman M.J. Devereux R.B. et al. ( 1994 ). Electrocardiographic Diagosis of Left Ventricular Hypertrophy by the Time-Voltage Integral of the QRS Complex. Journal of the American College of Cardiology 23(1), p.133-139 59. Patteson et al. ( 1995 ). Echocardiographic measurements of cardiac dimensions and indices of cadiac function in normal adult Thoroughbred horses. Equine Vet.J. ( suppl.19 ), p.18-27 60. Pellicia A.( 1996 ). Determinants of Morphologic Cardiac Adaptation in Elite Athletes: The Role of Athletic Training and Constitutional Factors. Int.J.Sports Med. 17, p. S157-S163

61

61. Perrault H. en Turcotte R.A. ( 1994 ). Exercise Induced cardiac Hypertrophy fact or fallacy?. sports Med. 17(5), p.288-308 62. Physick-Sheard P.W. ( 1985 ). Cardiovascular response to Exercise and Training in the horse. Vet.Clin. of north America : equine practice 1(2) p.383-417 63. Popp et al. ( 1971 ). Ultrasonic studies for the early detecton of acute cardiac rejection. Transplantation 11, p.543-550 64. Prentice Hall, Inc.( 1999-2000 ). Cardiac muscle tissue. Internetreferentie: http://cwx.prenhall.com 65. Schillaci G., verdecchia P., Borgioni C. et al. ( 1994 ). Improved electrocardiography diagnosis of left-ventricular hypertrophy. AM.J.Cardiol. 74(7), p.714-719 66. Sharma S., Marson B.J., Whyte G. et al. ( 2002 ). Physiologic Limits of Left ventricular Hypertrophy in Elite Junior Athletes : Relevance to differential diagnosis of Athlete’s Heart and Hypertrophic Cardiomyopathy. Journal of American College of Cardiology 40(8), p.1431-1435 67. Slater J.D. en Herrtage M.E. ( 1995 ). Echocardiographic measurments of cardiac dimensions in normal ponies and horses. Equine vet.j. suppl.19, p.28-32 68. Silbernagl S. ( 1981 ). Sesam atlas van de fysiologie. Westland nv 69. Smith G., Wistûffl U., Currie S. et al. ( 2002 ). Effect of endurance training on excitation contraction coupling in isolated cardiac myocytes from the rat. Institute of Biochemistry and Life science, University of Glasgow. Internetreferentie: http://www.archway.ac.uk 70. Steel J.D., Belharz R.G., Steward G.A. et al. ( 1977 ). The inheritance of heart score in racehorse. Australian Veterinary Journal 53, p.306-309 71. Steward G.A. ( 1980 ). the use of electrocardiography to estimate heart weight and predict performance in the racehorse. Australian Veterinary Journal 56, p.557-559 72. Steward G.A. ( 1981 ). The heart score theory in the racehorse. Australian Veterinary Journal 57, p.422-428 73. Suga H. ( 1994 ). Paul Dudley White International Lecture: Cardiac Performance as Viewed Through the Pressure-Volume Window. Jpn Heart J 35, p.263-280 74. Swynghedauw B. ( 1990a ). The biochemistry and moleculair biology of the cardiac sarcomere. Research in Cardiac hypertrophy and failure, p.105-135 75. Swynghedauw B. ( 1990b ). The coronairy circulation: clinical data. Research in Cardiac hypertrophy and failure, p.547-566

62

76. Swynghedauw B. ( 1990c ). Myocardial morphology in cardiac hypertrophy and failure: electron microscopy and experimental data. Research in Cardiac hypertrophy and failure, p.251-266 77. Swynghedauw B. ( 1990d ). The origins of cardiac hypertrophy. Research in Cardiac hypertrophy and failure, p.23-39 78. Tamarisa P.K. et al. ( 2001 ). Ultrasonic Tissue Characterization: Review of an Approach to Assess Hypertrophic Myocardium. echocardiography : a journal of CV Ultrasound and Allied Tech. 18(7), p.593-597 79. Vibe-Petersen G. en Nielsen K. ( 1980 ). Electrocardiography in the horse ( A report of findings in 138 horses. Nord.Vet.Med. 32, p.105-121 80. Walma E.P., Bakx H.C.A., Beselink R.A.M. et al. ( 1995 ). NGH-Standaard hartfalen. Huisarts wet 38, p.471-487. Internetreferentie: http://nhg.artsennet.nl 81. Walsh R.A. ( 2001 ). Signalling Circuitry in Heart Failure: Lessons from Mice to Men. Japanese Circulation Society. Internetreferentie: http://www.j-circ.or.jp 82. Weber K.T. en Brilla C.G. ( 1991 ). Pathological Hypertrophy and Cardiac Interstitium. Fibrosis and Renin-Angiotensin-Aldosteron System. Circulation 83(6), p.1849-1865 83. Woythaler J.N., Singer S.L., Kwan O.L. et al. ( 1983 ). Accuracy of echocardiography versus electrocardiography in detecting left-ventricular hypertrophy – comparison with postmortem mass measurements. J.AM.Coll.Cardiol. 2(2), p.305-311 84. Young L.E. ( 1999 ). Cardiac response to training in 2-year-old thouroughbreds: an echocardiographic study. Equine Veterinary Journal 30( suppl. ), p.195-198 85. Young L.E. ( 2003 ). Big hearted horses are first past the post. New Scientist. Internetreferentie: http://www.newscientist.com 86. Young L.E. ( 2002 ). Equine athletes. The equine athlete’s and racing success. University college London. Internetreferentie: http://www.archway.ac.uk

63