Tętniak aorty brzusznej (AAA) to trwałe, miejscowe poszerzenie lub wybrzuszenie aorty brzusznej większe niż 30 mm lub przekraczające o 50% prawidłową średnicę aorty. Większość AAA dotyczy podnerkowego odcinka aorty, proksymalnie do jej rozwidlenia na tętnice biodrowe wspólne.
Powszechność bezobjawowych AAA waha się między 4% a 8%, i jest sześciokrotnie wyższa u mężczyzn niż u kobiet. Roczna częstość występowania nowych rozpoznań wynosi 0,4-0,7% w populacjach zachodnich, co odpowiada około 2,5-6,5 AAA na 1000 osobo-lat. W populacjach azjatyckich częstość ta jest około 10 razy mniejsza. Wiek ma również istotny wpływ na częstość występowania, a ryzyko wzrasta o 40% co 5 lat po 65 roku życia. Badanie modelowania predykcyjnego sugeruje obecność ponad miliona osób w Stanach Zjednoczonych z AAA .
Mechanizmy leżące u podstaw rozwoju i progresji AAA są prawdopodobnie wieloczynnikowe i zarówno nabyte czynniki ryzyka, jak i tło genetyczne odgrywają role.
Palenie jest uznawane za najsilniejszą zmienną związaną z AAA, a czas trwania palenia jest nawet ważniejszy niż liczba papierosów wypalanych dziennie. Drugim najważniejszym czynnikiem ryzyka jest pozytywny wywiad rodzinny. Badania bliźniąt sugerują, że odsetek wariancji przypisywanej efektom genetycznym może wynosić nawet 70%, a posiadanie chorego krewnego pierwszego stopnia wiąże się z około dwukrotnym wzrostem ryzyka rozwoju AAA u danej osoby. Chociaż dziedziczność w znacznym stopniu przyczynia się do rozwoju AAA, jest on genetycznie złożony i prawdopodobnie zaangażowane są w niego geny podatności, a nie mutacje pojedynczych genów. Zidentyfikowano asocjacje genetyczne, które mogą zapewnić wgląd w patogenezę AAA, ale wykorzystanie wariantów genetycznych nadal nie weszło do praktyki klinicznej w celu identyfikacji osób zagrożonych.
Zidentyfikowano również czynniki związane z pęknięciem AAA. Maksymalna średnica AAA jest najbardziej akceptowanym predyktorem: szacowane roczne ryzyko pęknięcia jest mniejsze niż 1% dla AAA o średnicy 50 mm i stopniowo wzrasta wraz z powiększaniem się rozmiaru do 30% i więcej dla średnicy AAA powyżej 80 mm . Innymi czynnikami istotnie zwiększającymi ryzyko pęknięcia są: tempo wzrostu AAA, płeć żeńska i palenie tytoniu. Wysokie ciśnienie krwi może dodatkowo mieć niezależny wpływ poprzez hemodynamiczne efekty na ścianę aorty.
W bieżącym wydaniu Journal of Internal Medicine, dr Langenskiöld i współpracownicy stwierdzili, że wyższy poziom neutrofilów i limfocytów w surowicy był związany z obecnością wykrytego ultrasonograficznie AAA niezależnie od statusu palenia i innych potencjalnych czynników ryzyka wśród 65-letnich mężczyzn biorących udział w programie przesiewowym dla AAA w Szwecji . Wyniki te rozszerzają koncepcję, że AAA mogą być ogniskową reprezentacją choroby systemowej i dostarczają użytecznych spostrzeżeń dotyczących patofizjologii leżącej u jej podstaw.
Główne procesy zaangażowane w rozwój zwyrodnieniowych AAA obejmują zapalenie, stres oksydacyjny, proteolizę i biomechaniczny stres ściany. Złożona i zaaranżowana seria dynamicznych zdarzeń prowadzi do utraty integralności strukturalnej i poszerzenia wszystkich warstw ściany aorty w wyniku apoptozy komórek mięśni gładkich, redukcji elastyny i kompensacyjnego odkładania kolagenu (ryc. 1).
Cechą charakterystyczną powstawania AAA jest intensywna odpowiedź zapalna. Infiltracja neutrofilów i makrofagów jest stałym patologicznym odkryciem i ważnym składnikiem ciągłego stanu zapalnego w AAA. Komórki te odgrywają kluczową rolę w produkcji cytokin i chemokin, jak również w usuwaniu resztek komórkowych. Makrofagi mogą również bezpośrednio wpływać na funkcję komórek mięśni gładkich. Zarówno limfocyty B, jak i T występują stosunkowo licznie w tkankach tętniaka i wykazano, że ich pozbawienie zmniejsza częstość występowania AAA w modelach zwierzęcych. Istnieją jednak dodatkowe warstwy złożoności, ponieważ różne podtypy limfocytów mogą pełnić przeciwstawne role, a brak równowagi między fenotypami pro- i przeciwzapalnymi może decydować o postępie choroby. Zgodnie z tym, u osób z bezobjawowym AAA zaobserwowano wyższy poziom zapalnych komórek T helper, podczas gdy limfocyty T regulatorowe działały ochronnie poprzez wydzielanie cytokin przeciwzapalnych o działaniu stabilizującym, takich jak interleukina-10 i transformujący czynnik wzrostu-β. W badaniach epidemiologicznych wyższa całkowita liczba białych krwinek była związana z ultrasonograficznym wykrywaniem bezobjawowego AAA i incydentalną hospitalizacją z powodu AAA, a podwyższone poziomy białka C-reaktywnego o wysokiej czułości i innych biomarkerów zapalnych zostały wykazane u pacjentów z AAA.
Matrix metalloproteinases (MMPs) reprezentują wszechobecną superrodzinę strukturalnie powiązanych cynkowo-zależnych endopeptydaz, które są zdolne do degradacji każdego składnika macierzy zewnątrzkomórkowej, a tym samym przyczyniają się do przebudowy naczyń krwionośnych. Są one obecne w warunkach fizjologicznych w ścianie naczyń, ale w tkance AAA ulegają wyraźnej nadekspresji. Dysproporcja w aktywności MMP i ich inhibitorów sprzyja degradacji białek strukturalnych i jest odpowiedzialna za zmniejszoną ilość elastyny, kolagenu i glikozaminoglikanów w tkance tętniaka.
Infiltrujące komórki odpornościowe, głównie makrofagi i neutrofile, mogą wytwarzać duże ilości reaktywnych form tlenu (ROS) i kwasu podchlorawego poprzez aktywność mieloperoksydazy i oksydazy fosforanu dinukleotydu nikotynamidu adeninowego, które nakładają stres oksydacyjny i powodują uszkodzenia komórek i tkanek. Komórki mięśni gładkich mogą również przyczyniać się do generowania ROS w odpowiedzi na stymulację przez stres pulsacyjny, czynnik martwicy nowotworów lub angiotensynę. Innymi źródłami ROS są indukowana syntaza tlenku azotu, cyklooksygenaza, oksydaza ksantynowa i metabolizm mitochondrialny. Dysregulacja systemów antyoksydacyjnych współwystępuje i zwiększa lokalne i ogólnoustrojowe poziomy ROS. Co znamienne, ekspresja enzymów odpowiedzialnych za eliminację ROS, takich jak katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa, peroksydaza glutationowa i reduktaza glutationowa, jest obniżona w tkance AAA w modelach zwierzęcych oraz w surowicy i krążących komórkach wielojądrowych uzyskanych od pacjentów z AAA. Patologiczne skutki nadmiaru ROS, wynikające z braku równowagi w ich wytwarzaniu i usuwaniu, obejmują indukcję genów prozapalnych, apoptozę oraz zwiększoną ekspresję i aktywację MMPs.
Zależność przyczynowa między układem renina-angiotensyna a powstawaniem AAA została również wykazana, ponieważ angiotensyna-II może promować wiele z opisanych powyżej mechanizmów komórkowych.
W ostatnich dekadach dokonał się ogromny postęp w zrozumieniu patobiologii AAA. Brak jakiejkolwiek specyficznej, mechanistycznie opartej strategii terapeutycznej podkreśla jednak, że nasza wiedza jest daleka od kompletności i wiele eksperymentalnych i klinicznych prac musi zostać wykonanych. Luka translacyjna pomiędzy bogactwem sukcesów przedklinicznych a niepowodzeniami klinicznymi sugeruje, że dostępne modele zwierzęce mogą być tylko częściowo reprezentatywne dla procesów zachodzących u ludzi, a niezidentyfikowane czynniki krytyczne muszą być nadal odkrywane. Odpowiedzi na te pytania i sprostanie niezaspokojonym potrzebom klinicznym będą wymagały współpracy między dyscyplinami w celu zintegrowania informacji z badań epidemiologicznych, genetycznych, genomicznych, biologii molekularnej i bioinżynierii w warunkach eksperymentalnych i ludzkich. Biorąc pod uwagę heterogeniczność tych zmiennych, ich wzajemne interakcje i rosnący przyrost dostępnych danych, sztuczna inteligencja jest kandydatem do przyczynienia się do przyszłych postępów w tej dziedzinie. W związku z tym należy promować wymianę doświadczeń między środowiskami nauk przyrodniczych i informatycznych. Rozwój wieloczynnikowych algorytmów obejmujących sygnatury molekularne, komórkowe i obrazowe może być pomocny w identyfikacji grup pacjentów o wysokim ryzyku rozwoju i wzrostu AAA, przewidywaniu pęknięcia i rozwarstwienia AAA, a ostatecznie kierowaniu podejmowaniem decyzji klinicznych w zależności od pacjenta.