Bookshelf

Clinical Significance

Sleep-Disordered Breathing

Tutkimukset obstruktiivista uniapneaa (OSA) sairastavien potilaiden ventilaatiovasteesta osoittavat, että kaulavaltimot reagoivat vastikään diagnosoitujen potilaiden kohdalla eri tavalla kuin potilaiden kohdalla, joilla on jo pitkään ollut oireilua. Äskettäin diagnosoitujen potilaiden ventilaatiovaste hypoksiaan on lisääntynyt verrattuna kontrollihenkilöihin, mikä osoittaa, että kemoreseptorien herkkyys on suurempi näillä potilailla ja voi olla yksi syy tämän häiriön seurauksiin. Kemoreseptorien kohonnut herkkyys aiheuttaa lisääntynyttä sympaattista liikettä, joka johtaa verenpaineeseen OSA-potilailla. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että glomektomian läpikäyneille uniapneapotilaille ei kehittynyt verenpainetautia. Tämä suuntaus ei säily potilailla, joilla on ollut pitkään uniapnea. Vuosikausia jatkuneen hengityshäiriön jälkeen kaulavaltimorunko herkistyy hypoksialle, mikä johtaa masentuneeseen hypoksiseen ventilaatiovasteeseen. Pitkään jatkunutta OSA:ta sairastavilla potilailla havaittu heikentynyt vaste hypoksiaan saattaa selittää näillä potilailla havaitun lepohyperkapnian.

Kongestiivinen sydämen vajaatoiminta

Kongestiivisessa sydämen vajaatoiminnassa (CHF, congestive heart failure) potilailla esiintyy unihäiriöisen hengityksen tapaan lisääntynyttä ventilaatiovastetta hypoksiaan. CHF-potilailla esiintyy myös jaksottaista hengitystä, lisääntynyttä sympaattista tonusta ja hyperkapniaa. Kliinisesti merkittävää on näiden potilaiden vaste hyperoksiaan. Hyperoksiajaksot johtavat CHF-potilaiden hengityksen epävakauteen, koska hyperoksia heikentää kaulavaltimoiden toimintaa. Karotisrungon herkistymisen mekanismi CHF-potilailla näyttää olevan typpioksidisyntaasien alasäätelyn kautta. Normaalisti typpioksidi toimii karotisrungon aktiivisuutta estävästi.

Hypertensio

Hypertensio aiheuttaa samanlaisia vaikutuksia karotisrunkoon lisäämällä herkkyyttä hypoksialle ja lisäämällä sympaattista tonusta. Verenpainetaudin vaikutus kaulavaltimoon on kuitenkin erilainen riippuen verenpainetaudin tyypistä. Essentiaalinen hypertensio lisää kaulavaltimon vastetta hypoksiaan ja lisää sympaattista tonusta. Munuaissyistä johtuva hypertensio ei näytä vaikuttavan kaulavaltimon herkkyyteen. Tutkimukset, joissa on arvioitu kaulavaltimoiden suhteellista kokoa verenpainetaudin yhteydessä, ovat osoittaneet, että kaulavaltimot ovat suurentuneet essentiaalisessa hypertensiossa mutta eivät munuaisperäisessä hypertensiossa. Analyysi verenpainetaudin vaikutuksista kaulavaltimoissa esiintyviin katekoliamiineihin on osoittanut katekoliamiinien lisääntyvän kaulavaltimoissa essentiaalisessa verenpainetaudissa.

Krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus (COPD) ja hypoksiset tautitilat

Kaulavaltimolla on säätelevä rooli akuutissa ja kroonisessa hypoksiatilassa. Akuutissa vaiheessa kaulavaltimon glomussolujen havaitsema hapen osapaineen muutos laukaisee hengityselimistön hyperventilaatioon ja hiilidioksidipitoisuuden pienentämiseen. Tästä aiheutuva hengitysalkaloosi käynnistää sitten munuaiset toimimaan emäksisen pH:n puskurina ja pidättämään bikarbonaattia. Kroonisen hypoksian fysiologisten tilojen ja fysiologisen korkealle akklimatisoitumisen aikana kaulavaltimon glomus-soluissa tapahtuu hyperplasiaa ja hypertrofiaa heikentyneen epäherkkyyden vuoksi hypoksisia tiloja kohtaan. Tämän heikentyneen herkkyyden hypoksiaa kohtaan keuhkoahtaumatautia sairastavilla potilailla ja toisessa tautiin liittyvässä kroonisen hypoksiaan liittyvässä tilassa oletetaan vaikuttavan osaltaan heidän kliiniseen heikentymiseensä.

Karotisrungon vaste suureen korkeuteen

Karotisrungoilla on olennainen rooli korkealla tapahtuvassa ventilaation akklimatisoitumisessa; tällä tarkoitetaan hengitystaajuuden nopeutumista kasvavissa korkeuksissa. Kun yksilö nousee korkeammalle, ilman happipitoisuus vähenee, mikä johtaa elimistössä hypoksiseen ajoon. Karotidirungon tehtävänä on aistia tämä hapen väheneminen ja vuorostaan lisätä hengitysvoimaa. Glomus-solujen liikakasvua esiintyy kroonisen hypoksian jälkeen, mikä viittaa myös kaulavaltimoiden elinten ratkaisevaan rooliin akklimatisoitumisessa suuriin korkeuksiin. Useat seikat vaikuttavat kaulavaltimoiden herkkyyden lisääntymiseen kroonisen hypoksian aikana, mukaan lukien ionimuutokset glomussoluissa, kakkoslähettimien vapautuminen, kaulavaltimoiden dopaminergisen eston väheneminen ja endoteliinipitoisuuden lisääntyminen.

Raskausaika

Raskausaika johtaa pitkittyneeseen fysiologiseen tilaan, jossa on kohonnut ventilaatio. Raskaana olevilla naisilla on myös lisääntynyt ventilaatiovaste hypoksiaan ja hyperkapniaan. Tämä lisääntynyt herkkyys ilmenee raskausviikon 20 jälkeen, mikä vastaa lisääntyviä progesteroni- ja estradiolipitoisuuksia. Tutkimukset osoittavat, että muilla kuin raskaana olevilla naisilla, joita hoidetaan progesteronilla ja estrogeenilla, herkkyys hypoksiaan on lisääntynyt. Nämä havainnot viittaavat siihen, että raskauden aikana kaulavaltimoon kohdistuu hormonaalinen vaikutus, joka johtaa lisääntyneeseen ventilaatiovasteeseen hypoksiaan.

Sudden Infant Death Syndrome (SIDS)

SIDS:n patogeneesin epäillään liittyvän perifeerisiin kemoreseptoreihin tai kaulavaltimoihin. SIDS:n tiedetään olevan tärkein imeväiskuolleisuuden syy. Tutkimukset ovat osoittaneet, että näiden kemoreseptorien olennainen kasvu ja kehitys tapahtuu alle vuoden iässä, joka on myös kriittinen riski SIDS:lle. Epäillään, että hypoksia, ennenaikaisuus, tulehdus ja geneettiset tekijät, jotka ovat tunnettuja SIDS:n riskitekijöitä, vaikuttavat myös keskeisten ja perifeeristen kemoreseptoreiden toimintaan ja kehityskykyyn. Erityisesti plastisuuden väheneminen ja neurokemialliset muutokset, joita tapahtuu kaulavaltimossa, voivat vaikuttaa SIDS:n patogeneesiin. Koska ennenaikaisuus on merkittävä riskitekijä, näillä lapsilla on perifeeristen valtimoiden kemoreseptoreiden hyposensitiivisyys- ja yliherkkyysvaurioita, mikä voi tarjota biologisen selityksen tälle erityiselle potilasryhmälle, joka on altis SIDS:lle. Solutasolla kaulavaltimon glomus-solukudoksen määrässä on muutoksia SIDS-uhreilla. Altistuminen tupakansavulle, päihteiden väärinkäytölle ja hypokseemisille tiloille vaikuttaa kaulavaltimorungon toiminnallisuuteen, mikä tukee sitä, että perifeeristen valtimoiden kemoreseptoreilla on merkitystä SIDS:n kehittymisessä.

Karotis-sinus-syndrooma

Tapausselostuksessa kerrottiin 46-vuotiaasta naisesta, jolla oli karotis-sinus-syndroomaan liittyviä oireita, joihin liittyi synkopee-episodeja. Johtopäätöksenä oli, että 24 tunnin Holter-monitorin avulla sydämentahdistin oli aiheellinen synkooppien estämiseksi, jotka liittyivät diagnoosilöydöksiin merkittävistä yöllisistä sydämentykytyksistä. Kaularangan tietokonetomografiatutkimuksen jälkeen potilaalla todettiin kaulavaltimon kasvain, joka oli todennäköisesti aiheuttanut synkopeen ja kaulavaltimon sivuontelon yliherkkyyden. Kaulavaltimon kasvaimen poiston jälkeen potilaan oireet hävisivät.

Karotisrungon paraganglioomat

Paraganglioomat ovat harvinaisia, hypervaskulaarisia kasvaimia, jotka ovat yleensä hyvänlaatuisia ja peräisin kaulavaltimosta. Aiemmin näistä kasvaimista käytettiin kirjallisuudessa myös nimityksiä karotisrungon kasvaimet, glomuskasvaimet, ei-kromaffiinikasvaimet ja kemodektoomat. Näitä kasvaimia esiintyy yleisimmin naisilla, ja ne ovat peräisin kaulavaltimon runko-osan paraganglionisoluista, ja ne muodostavat jopa 6-70 prosenttia kaikista pään ja kaulan paraganglioomista. Näiden kasvainten sanotaan olevan enimmäkseen hyvänlaatuisia, mutta 6-12,5 %:ssa tapauksista on havaittu pahanlaatuisuuden piirteitä.

• Kirurginen harkinta – Nämä hitaasti kasvavat neuroendokriiniset kasvaimet aiheuttavat kirurgisen haasteen, koska ne ovat lähellä sisäisiä ja ulkoisia kaulavaltimoita, sisäistä kaulalaskimoa ja alempia kallohermoja. Näiden kasvainten kliininen merkitys on ensiarvoisen tärkeä, koska kemoterapia ja sädehoito eivät ole mahdollisia hoitomuotoja.
• Karotisrungon paraganglioomien bruttotutkimus – Patologi tulkitsee bruttonäytteissä yleensä seuraavat ominaisuudet: usein esiintyvät nekroosialueet, verenvuoto ja iatrogeeniset artefaktit.
• Karotisrungon paraganglioomien histopatologinen tulkinta – Yleensä paraganglioomat näyttävät hyvin ympyröityneiltä, ja niissä on usein kuitumainen pseudokapseli. Harvoin histopatologisessa tutkimuksessa nähdään luun infiltraatioalueita, joihin liittyy usein laajoja fibroosia sisältäviä alueita. Itse kasvainta ympäröivät myelinoidut gangliorakenteet. Kun arvioidaan kasvainsolujen morfologiaa, Prasad et al. raportoivat kasvainsolujen koon olevan tyypillinen ”zellballen”-kuvio, joka kuvaa paksuudeltaan vaihtelevien neuroepiteelilevyjen verkkomaista verkostoitunutta verkkoa rikkaan mikrovaskulaarisen kerrostuman keskellä.
• Paragangliooman kliiniset näkökohdat – Näiden harvinaisten neuroendokriinisten kasvainten sanotaan olevan invasiivisia, mutta kuitenkin indolentteja ja jäävät joskus huomaamatta lihavilla henkilöillä. Näitä kasvaimia kuvataan sykkiviksi, ja niiden keskimääräinen kasvuvauhti on 0,83 mm vuodessa. Kaularangan kasvaimet ovat harvoin katekoliamiinia erittäviä kasvaimia, kuten feokromosytooma. Jos kuitenkin oireita, kuten takykardiaa ja/tai verenpainetautia, esiintyy potilaalla, jolla on tunnettu paragangliooma tai jolla on tällainen sukuhistoria, virtsan katekoliamiiniseulonta voi olla perusteltua. Jos kasvain suurenee mediaalisesti, turvotus voi aiheuttaa kallohermojen IX, X ja XII toimintakyvyttömyyttä, mikä voi johtaa kliinisiin oireisiin, kuten nielemisvaikeuksiin, äänen käheyteen ja vierasesineen tuntemukseen nielurisassa. Jos kasvain kasvaa koskemaan sympaattista ketjua, kliinisenä seurauksena voi olla ptoosi, miosis ja anhydroosi.

  • Ensimmäisessä tapausselostuksessa oli kyse 17-vuotiaasta tytöstä, jolla oli yhdeksän kuukauden ajan asteittain lisääntyvä turvotus kaulassaan. Tutkimuksessa vasemmassa etukolmiossa tuntui 2 x 3 cm kokoinen, kiinteä, sykkivä turvotus. Massan tietokonetomografiakuvaus (CT) viittasi kaularangan kasvaimeen, ja virtsan katekoliamiinit olivat negatiivisia. Massa leikattiin kokonaan pois.

Kaulavaltimorunko terapeuttisena kohteena

Kaulavaltimorunkojen tunnettu toiminnallinen rooli perifeerisinä kemoreseptoreina on kyky muuttaa ventilaatiovastetta hypoksiaan liittyvissä tiloissa. Uudemmat tutkimukset osoittavat kuitenkin, että kaulavaltimot toimivat myös havaitsemaan muutoksia ja reagoimaan tavalla, joka muuttaa sympaattista tonusta ihmisillä, ja niillä voi olla mahdollisia terapeuttisia vaikutuksia sympaattisen hermoston välittämiin sairauksiin. Karotisrunkojen deaktivoinnin harkitseminen uutena terapeuttisena lähestymistapana on jo tapahtunut eläinmalleissa. Sairaustiloissa, joissa esiintyy perifeeristä kemoreseptorien yliherkkyyttä, kuten verenpainetauti ja sydämen vajaatoiminta, teoriana on, että kohdennettu karotisrungon säätely ja deaktivointi voi olla potentiaalinen uusi hoitomuoto. Ihmiskokeissa kaulavaltimorungon katkaisu näyttää olevan tehokas hoitovaihtoehto. Kuitenkin vain tietyllä potilasjoukolla: niillä potilailla, joilla on ollut suurempi lähtötilanteen yliherkkyys, suurempi hengitystaajuus ja joille on tehty oikeanpuoleinen toimenpide.