Biokimia kardiovaskuler mengeksplorasi mekanisme molekuler yang mendasari aterosklerosis, hipertensi, gagal jantung, dan infark miokard. Memahami mekanisme ini penting untuk mengembangkan strategi pencegahan dan terapi.
Aterosklerosis
Aterosklerosis adalah penyakit inflamasi kronis dinding arteri, dimulai oleh disfungsi endotel dan didorong oleh akumulasi lipid dan respons imun. Proses dimulai ketika partikel LDL menembus endotel dan terperangkap di ruang subendotel dengan mengikat proteoglikan. LDL yang tertahan mengalami oksidasi oleh spesies oksigen reaktif yang diproduksi oleh sel endotel dan makrofag.
LDL teroksidasi mengaktifkan endotel, menginduksi ekspresi molekul adhesi seperti VCAM-1 dan ICAM-1 yang merekrut monosit yang bersirkulasi. Monosit berdiferensiasi menjadi makrofag, yang mengambil LDL teroksidasi melalui reseptor pemulung seperti SR-A dan CD36. Tidak seperti penyerapan yang dimediasi reseptor LDL, reseptor pemulung tidak diatur turun oleh akumulasi kolesterol, menyebabkan pembentukan sel busa. Sel busa terakumulasi di intima, membentuk bercak lemak, lesi aterosklerotik paling awal.
Progresi Plak
Sel busa memproduksi sitokin inflamasi termasuk IL-1-beta dan TNF-alpha, merekrut lebih banyak sel imun dan mendorong proliferasi sel otot polos serta migrasi dari media ke intima. Sel otot polos mensintesis matriks ekstraseluler, menciptakan tutup fibrosa di atas inti kaya lipid. Plak lanjut mengandung inti nekrotik dari sel busa mati dan debris seluler, dengan tutup fibrosa tipis yang rentan ruptur.
Ruptur plak mengekspos material trombogenik, memicu aktivasi platelet dan koagulasi, yang mengarah pada trombosis akut. Infark miokard atau stroke terjadi ketika trombus menyumbat lumen pembuluh. Plak rentan ditandai oleh inti nekrotik besar, tutup fibrosa tipis, dan infiltrasi sel inflamasi padat.
Faktor Risiko Biokimia
Kolesterol LDL terkait secara kausal dengan aterosklerosis. Setiap penurunan 1 mmol/L LDL mengurangi kejadian kardiovaskuler sekitar 20%. Partikel LDL kecil dan padat sangat aterogenik karena menembus endotel lebih mudah dan lebih rentan terhadap oksidasi. Kolesterol HDL dianggap protektif karena memediasi transpor kolesterol balik dan memiliki sifat anti-inflamasi dan antioksidan.
Lipoprotein A adalah partikel mirip LDL dengan apolipoprotein A tambahan yang ditentukan secara genetik dan secara independen memprediksi risiko kardiovaskuler. Trigliserida tinggi terkait dengan peningkatan risiko, sebagian melalui lipoprotein sisa. Kadar homosistein dapat dimodifikasi oleh suplementasi vitamin B, tetapi uji klinis tidak menunjukkan manfaat kardiovaskuler dari penurunan homosistein.
Infark Miokard
Infark miokard akut akibat iskemia miokard berkepanjangan, menyebabkan cedera ireversibel dan kematian sel. Hilangnya oksigen dan nutrisi mengganggu fosforilasi oksidatif, menghabiskan ATP dan menyebabkan krisis metabolisme. Glikolisis anaerobik menghasilkan laktat, menyebabkan asidosis intraseluler yang menghambat fungsi kontraktil.
Homeostasis kalsium terganggu. ATP berkurang mengganggu reuptake kalsium oleh retikulum sarkoplasma, dan asidosis mengurangi sensitivitas kalsium miofilamen. Influx kalsium tak terkendali mengaktifkan protease dan fosfolipase, merusak struktur seluler. Pembukaan pori transisi permeabilitas mitokondria melepaskan sitokrom c, memicu apoptosis. Reperfusi, meskipun diperlukan untuk penyelamatan jaringan, menyebabkan cedera tambahan melalui stres oksidatif dan kelebihan kalsium.
Biomarker Jantung
Troponin jantung I dan T adalah biomarker yang lebih disukai untuk diagnosis infark miokard. Mereka dilepaskan dari miosit yang rusak dalam 3 hingga 6 jam dan tetap meningkat selama 7 hingga 14 hari. Tes troponin sensitivitas tinggi mendeteksi konsentrasi sangat rendah dan meningkatkan diagnosis dini. Kreatin kinase-MB adalah penanda alternatif, dan peptida natriuretik seperti BNP dan NT-proBNP adalah penanda gagal jantung.
Gagal Jantung
Gagal jantung adalah sindrom klinis di mana jantung tidak dapat memompa cukup darah untuk memenuhi kebutuhan metabolisme. Perubahan biokimia termasuk aktivasi sistem saraf simpatis dan sistem renin-angiotensin-aldosteron, yang awalnya berkompensasi tetapi menjadi maladaptif. Norepinefrin meningkatkan denyut jantung dan kontraktilitas tetapi juga menyebabkan hipertrofi miosit dan apoptosis. Angiotensin II menyebabkan vasokonstriksi, retensi natrium, dan fibrosis miokard. Aldosteron mendorong fibrosis dan kelainan elektrolit.
Target Obat
Statin menghambat HMG-CoA reduktase, menurunkan LDL dan mengurangi kejadian kardiovaskuler. Mereka juga memiliki efek pleiotropik termasuk perbaikan fungsi endotel dan pengurangan peradangan. Obat antiplatelet seperti aspirin secara ireversibel menghambat siklooksigenase-1, mengurangi produksi tromboksan A2 dan agregasi platelet. Inhibitor P2Y12 seperti klopidogrel memblokir aktivasi platelet yang diinduksi ADP. Inhibitor ACE dan penghambat reseptor angiotensin mengurangi morbiditas dan mortalitas pada gagal jantung dan hipertensi.
