Klinische Angiologie

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Publiziert am: 21.09.2024

Erkrankungen der thorakalen und abdominellen Aorta: Epidemiologie und spezielle Pathophysiologie

Verfasst von: Norbert Weiss

Das abdominale Aortenaneurysma ist die häufigste aortale Pathologie mit einer Prävalenz von 4–8 % bei Männern über 60 Jahre, klinisch meist asymptomatisch und in der Regel progredient, was zur Ruptur führen kann. Am häufigsten sind degenerative Aortenaneurysmen, wesentlich seltener infektiöse oder inflammatorische. Thorakale Aortenaneurysmen und -dissektionen sind seltener. Risikofaktoren für die Entwicklung abdominaler Aortenaneurysmen sind das Alter und männliches Geschlecht, eine genetische Disposition oder Familienanamnese, Nikotinabusus und der diastolische Blutdruck. Bei thorakalen Aortenaneurysmen spielt die genetische Disposition eine deutlich größere Rolle. Die Pathophysiologie ist komplex und beinhaltet eine chronische Inflammation der Aortenwand, welche zur Apoptose und einer phänotypischen Veränderung von vaskulären glatten Muskelzellen und der Degeneration der extrazellulären Matrix der Aortenwand führt, was in der progredienten Dilatation mit möglicher Ruptur resultiert.

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Entitäten aortaler Pathologien
Epidemiologie
Ätiologie
Pathophysiologie des degenerativen abdominalen Aortenaneurysmas
Pathophysiologie des thorakalen Aortenaneurysmas

Entitäten aortaler Pathologien

Die vier zu unterscheidenden pathologischen Entitäten der Aorta, das Aneurysma verum, die Aortendissektion mit möglicher Ausbildung eines Postdissektionsaneurysmas, das intramurale Hämatom und das penetrierende Aortenulcus, sind in Abb. 1 schematisch dargestellt.

Epidemiologie

Das abdominale Aortenaneurysma (AAA), definiert als eine Erweiterung aller Schichten der Aortenwand (= Aneurysma verum vs. Aneurysma dissecans oder Aneurysma spurium) auf > 3 cm im transversalen Durchmesser, ist das häufigste arterielle Aneurysma.

Die bei Weitem häufigste Pathologie der Aorta ist das abdominale Aortenaneurysma (AAA). 55 % aller arteriellen Aneurysmen sind in der abdominalen Aorta lokalisiert, hiervon 95 % infrarenal. Die geschätzte Prävalenz eines AAA bei Männern über 60 Jahren ist 4–8 %, bei Frauen ist diese etwa 3-mal niedriger (0,5–1,5 %) (Mathur et al. 2016). AAA entwickeln sich in der Regel asymptomatisch. Der natürliche Verlauf ist gekennzeichnet durch eine asymptomatische Zunahme des Aortendiameters aufgrund einer multifaktoriellen Degeneration der Aortenwand, welche letztendlich zur Ruptur führen kann. Die mittlere Wachstumsrate eines AAA beträgt 3–4,5 mm/Jahr, was deutlich schneller ist als bei thorakalen Aortenaneurysmen (TAA) (Wachstumsrate bis 3 mm/Jahr bei nicht biskuspiden Aortenklappen (Lederle et al. 2000; Barkhordarian et al. 2024)). Die prophylaktische offen chirurgische oder endovaskuläre Ausschaltung von AAA < 5,5 cm Diameter im Vergleich zur Überwachung und Ausschaltung bei einem Diameter > 5,5 cm zeigte keinen Überlebensvorteil (Ulug et al. 2020). Bei „kleinen“ Aneurysmen ist die bei Weitem häufigste Todesursache ein kardiovaskuläres Ereignis (> 40 %) und selten eine Aneurysmaruptur (2 %), wie z. B. Daten der MASS Screening Studie zeigten (Ashton et al. 2002). Das kardiovaskuläre Risiko eines Patienten mit AAA ist so hoch wie das eines Patienten, der bereits ein schwerwiegendes kardiales Ereignis erlitten hat (Bath et al. 2015). Bei einem transversalen Diameter > 5,5 cm bei Männern (> 5 cm bei Frauen) dagegen steigt die Rupturrate exponentiell auf 12 % pro Jahr und nochmals deutlicher bei Diametern > 6,5 cm auf 36 % pro Jahr an, sodass bei diesen kritischen Diametern eine prophylaktische Ausschaltung empfohlen wird, wenn der Patient in einem operablen Allgemeinzustand ist (Wanhainen et al. 2024).

Isolierte Dissektionen oder intramurale Hämatome der abdominalen Aorta sind selten. Diese treten meist zusammen mit thorakalen Pathologien in Form von thorakoabdominalen Dissektionen oder intramuralen Hämatomen auf, die ihren Ausgangspunkt in der thorakalen Aorta haben (s. unten). Die Inzidenz abdominaler penetrierender Aortenulcera ist aufgrund fehlender Daten unbekannt. Zunehmend werden diese jedoch als asymptomatische Nebenbefunde im Rahmen der CT-Diagnostik aufgrund anderer Indikationen wie Tumorstaging und -nachsorge beobachtet.

Aneurysmen der thorakalen Aorta betreffen vorwiegend die Aorta ascendens. Etwa 17 % aller arteriellen Aneurysmen sind hier lokalisiert. Die Therapie dieser Aneurysmen ist eine Domäne der Herzchirurgie, weswegen auf diese Pathologie hier nicht näher eingegangen wird (Erbel et al. 2014).

Epidemiologische Daten zu Inzidenz und Prävalenz von Pathologien der deszendierenden thorakalen Aorta wie Aneurysma, Dissektionen, intramurale Hämatome und penetrierende Aortenulcera sind kaum vorhanden. Aneurysmen der deszendierenden thorakalen Aorta scheinen etwa 8 % aller arteriellen Aneurysmen auszumachen, sind also etwa 8-mal seltener als AAA, aber häufiger als alle peripheren arteriellen Aneurysmen. Die Inzidenz beträgt etwa 6–10 pro 100.000 (Erbel et al. 2014). Eine Dissektion der deszendierenden thorakalen Aorta (Aortendissektion Stanford Typ B) ist darunter die häufigste Manifestation, deren Inzidenz in der Literatur auf 3–4 pro 100.000 Personenjahre geschätzt wird (vgl. Kap. „Klinisches Bild, diagnostisches und therapeutisches Vorgehen bei Erkrankungen der thorakalen und thorakoabdominalen Aorta“). Die Inzidenz scheint zuzunehmen, möglicherweise aufgrund der Alterung der Bevölkerung und verbesserter Bildgebung. Seltener sind penetrierende Aortenulcera (PAU), die meist als Zufallsbefund detektiert werden. Bei Patienten mit symptomatischen akuten Aortensyndromen machen penetrierende Aortenulcera 2–8 % der Fälle aus und sind in 90 % der Fälle in der distalen thorakalen Aorta lokalisiert. In einer Analyse von mehr als 113.000 CT-Scans unseres Klinikums fand sich eine Prävalenz von PAU von 0,8 %, die allermeisten waren asymptomatische Zufallsbefunde (Wolk et al. 2024). Intramurale Hämatome der Aorta sind häufig mit penetrierenden Aortenulcera assoziiert und werden bei 5–20 % der Patienten mit akuten Aortensyndromen gefunden (Czerny et al. 2019).

Bis zu 25 % der Patienten mit TAA haben gleichzeitig auch ein AAA, insbesondere dann, wenn die Risikofaktoren für AAA wie Rauchen und arterielle Hypertonie vorliegen, sodass Patienten mit TAA auch auf das Vorliegen eines AAA gescreent werden sollten und umgekehrt (DeFreitas et al. 2016).

Ätiologie

In der embryonalen Entwicklung unterscheidet sich die aszendierende Aorta einschließlich des Aortenbogens und der proximalen thorakalen deszendierenden Aorta von der distalen thorakalen deszendierenden und der abdominalen Aorta in ihrem Ursprung (vgl. Kap. „Anatomie und Physiologie des arteriellen Gefäßsystems“). Die vaskulären glatten Muskelzellen der proximalen Aorta entstammen dem Neuralrohr, die der distalen Aorta dem somitischen Mesoderm. Die Grenze zwischen beiden ist eine potenzielle Erklärung der Lokalisation von speziellen aortalen Pathologien wie der Coarctatio aortae, einen unterbrochenen Aortenbogen oder dem Aneurysma des Aortenbogens. Die Unterschiede in der Embryologie und Physiologie dieser aortalen Abschnitte erklären möglicherweise auch die Disproportion zwischen thorakalen und abdominalen Aortenaneurysmen und, zusammen mit dem höheren Blutdruck in der proximalen Aorta im Vergleich zur deszendierenden Aorta, die deutlich häufig auftretenden Dissektionen in der proximalen im Vergleich zur distalen deszendierenden Aorta (Grewal et al. 2022; Pfaltzgraff et al. 2014). Dies erklärt möglicherweise auch die unterschiedliche Bedeutung von Risikofaktoren für die Entwicklung von Pathologien in den verschiedenen aortalen Segmenten. Während hoher Blutdruck und eine genetische Disposition im Bereich der Aorta ascendens, des Aortenbogens und der proximalen Aorta descendens eine herausragende Rolle spielen, ist die Entwicklung der meisten Pathologien der abdominalen Aorta, insbesondere des AAA, Folge eines chronisch degenerativen Prozesses der Aortenwand, für die Nikotinabusus und arterielle Hypertonie die wichtigsten Risikofaktoren darstellen, wobei die genetische Prädisposition zwar relevant, aber nicht auf dem hohen Niveau wie bei thorakalen Aortenpathologien ist.

Ätiologie des abdominalen Aortenaneurysmas

Die Entwicklung eines AAA ist Folge eines chronisch degenerativen Prozesses der Aortenwand, für die Nikotinabusus und arterielle Hypertonie auf dem Boden einer genetischen Disposition die wichtigsten Risikofaktoren darstellen.

Seltene Ätiologien sind infektiöse Aneurysmen, die 0,6–2 % der Fälle ausmachen, häufiger bei immundefizienten Patienten auftreten und am häufigsten von Staphylococcus areus gefolgt von Salmonella verursacht werden (Sörelius et al. 2019). Syphilitische Aneurysmen, die früher häufiger waren, spielen mittlerweile keine relevante Rolle mehr.

Inflammatorische Aneurysmen finden sich in 5–10 % aller AAA. Diese unterscheiden sich von degenerativen Aneurysmen durch eine in der CT-Diagnostik auffällig verdickte Aortenwand sowie häufig einer Fibrose, die umliegende Strukturen wie das Duodenum, die Ureteren und die V. cava inferior mit einbeziehen kann (Caradu et al. 2023). Die betroffenen Patienten scheinen jünger zu sein als bei degenerativen Aneurysmen, haben häufiger unspezifische abdominale Beschwerden und erhöhte Entzündungsmarker im Blut, ohne dass eine infektiöse Genese vorliegt, was auf einen autoimmunen Prozess hinweist (vgl. Kap. „Chronische Periaortitis“).

Risikofaktoren für degenerative abdominale Aortenaneurysmen

Alter und Geschlecht

Der wichtigste Risikofaktor für die Entwicklung eines AAA ist das Alter. Weltweit beträgt die jährliche Inzidenz von AAA bei 40- bis 44-Jährigen 0,84 pro 100.000 und steigt um das 200-Fache auf 165 pro 100.000 bei 75- bis 79-Jährigen (Sampson et al. 2014). Dies ist unabhängig vom Geschlecht, wobei die Entwicklung eines AAA bei Frauen vor der Menopause vermutlich aufgrund protektiver Östrogeneffekte gegen Hypertonie und anderer Risikofaktoren verzögert zu sein scheint (Li et al. 2013). Zwei Drittel der AAA-assoziierten Komplikationen wie Rupturen treten bei Menschen > 75 Jahren auf (Howard et al. 2015). Obwohl die Prävalenz von rupturgefährdeten AAA bei Frauen niedriger ist als bei Männern, ist deren Rupturrate 4-mal höher als bei Männern im vergleichbaren Alter und verantwortlich für ein Drittel der tödlichen AAA-Rupturen (Duncan et al. 2021). Dies liegt möglicherweise daran, dass AAA bei Frauen unterdiagnostiziert und unterbehandelt sind.

Rauchen

Rauchen ist der häufigste modifizierbare Risikofaktor, der sowohl bei Männern als auch bei Frauen mit dem AAA assoziiert ist. Die Odds Ratio zur Entwicklung eines AAA liegt zwischen 3 und 12 (Jamrozik et al. 2000; Lederle et al. 2000). Dabei ist für aktive Raucher das relative Risiko zur Entwicklung eines AAA 3-mal höher als für die Entwicklung einer koronaren oder zerebrovaskulären Erkrankung (Lederle et al. 2003). Aufhören zu rauchen, verglichen mit Weiterrauchen, reduziert das Lebenszeitrisiko eines AAA um 29 %, wie eine longitudinale Studie an mehr als 15.000 Teilnehmern über 24 Jahren gezeigt hat (Tang et al. 2016) (vgl. Kap. „Management kardiovaskulärer Risikofaktoren“).

Arterielle Hypertonie

Der intraaortale Blutdruck ist offensichtlich ein wesentlicher Faktor für Stress auf die aortale Wand, der zur Dilatation führen kann (vgl. Kap. „Pathophysiologie der Atherosklerose“). Dennoch ist die Studienlage aus zahlreichen Querschnittsuntersuchungen und Fallkontrollstudien bezüglich einer Assoziation von Blutdruck und der AAA-Inzidenz nicht eindeutig (Grimshaw et al. 1994; Vardulaki et al. 2000; Vazqzuez et al. 1998). Eine kürzliche Metaanalyse von 21 Kohortenstudien zeigte jedoch, dass eine nicht lineare Assoziation zwischen dem diastolischen Blutdruck und dem AAA-Risiko besteht. Dies weist darauf hin, dass der diastolische Blutdruck eine größere Rolle als der systolische Blutdruck bei der Entwicklung eines AAA zu spielen scheint (Kobeissi et al. 2019). Der arterielle Hypertonus ist jedoch mit dem AAA-Wachstum und der Rupturrate assoziiert, eine Zunahme des diastolischen Blutdruckes um 10 mmHg führt zu einer Zunahme der jährlichen Wachstumsrate um 0,02 cm (Bhak et al. 2015), was auch in experimentellen Modellen gezeigt werden konnte (Shiraya et al. 2006). Somit ist eine antihypertensive Therapie bei AAA-Patienten indiziert und reduziert Mortalität und Morbidität (Weiss et al. 2014) (vgl. Kap. „Management kardiovaskulärer Risikofaktoren“).

Dyslipidämie

Die Evidenz für eine Assoziation zwischen Dyslipidämie und der Prävalenz von AAA ist schwach. In kleineren Fallkontrollstudien konnte zwar eine Assoziation einer niedrigeren Prävalenz von AAA mit höheren High-Density-Lipoprotein-Konzentrationen und eine höhere Prävalenz mit höheren Low-Density-Lipoprotein (LDL)-Konzentrationen, insbesondere von Small-dense-LDL, gezeigt werden. Einen Einfluss der Dyslipidämie auf die Aneurysmarupturrate ließ sich aber nicht nachweisen (Golledge et al. 2010; Tang et al. 2016; Rizzo et al. 2009; Wanhainen et al. 2005). Eine LDL-cholesterinsenkende Therapie mit Statinen reduziert die Aneurysmawachstumsrate nur geringfügig um − 0,9 bis − 1,6 mm/Jahr (Takagi et al. 2012), hat aber einen deutlichen Einfluss auf die gesamte kardiovaskuläre Mortalität bei AAA-Patienten mit einer 43 %igen Senkung der 5-Jahres-Mortalität aufgrund kardiovaskulärer Komorbiditäten, sodass die Indikation zur intensiven LDL-cholesterinsenkenden Therapie besteht (Twine und Williams 2011; Weiss et al. 2014) (vgl. Kap. „Management kardiovaskulärer Risikofaktoren“).

Diabetes mellitus

Retrospektive epidemiologische Studien, einige prospektive Studien und größere Datenbanken assoziieren den Diabetes mellitus mit einer niedrigeren Prävalenz, geringerer Expansion und reduzierter Rupturrate an AAA (Blanchard et al. 2000; Huang et al. 2022). Zudem konnten zwei Studien zeigen, dass unter Metforminbehandlung die Wachstumsrate von AAA verringert ist (Golledge et al. 2019; Itoga et al. 2019). In experimentellen Modellen konnten der Effekt bestätigt und mögliche Wirkmechanismen identifiziert werden (Huang et al. 2022). Für andere Antidiabetika existieren noch keine klinischen Daten, aber experimentelle Hinweise auf einen möglichen günstigen Effekt.

Familienanamnese und Genetik

6–20 % der Patienten mit AAA weisen eine positive Familienanamnese hinsichtlich eines AAA auf. Das relative Risiko für erstgradig Verwandte eines AAA-Patienten selbst ein AAA zu entwickeln, ist gegenüber der Allgemeinbevölkerung verdoppelt. Bei eineiigen Zwillingen ist das Risiko sogar 71fach höher. Dies zeigt eine starke hereditäre Komponente an (Wahlgren et al. 2010; Larsson et al. 2009). Dennoch haben genomweite Assoziationsstudien nur schwache Assoziationen mit genetischen Polymorphismen – mit Ausnahme seltener hereditärer Erkrankungen wie dem Marfan- oder dem vaskulären Ehlers-Danlos-Syndrom – gezeigt (Hinterseher et al. 2011).

Ätiologie thorakaler Aortenaneurysmen und -dissektionen

Thorakale Aortenaneurysmen und -dissektionen (TAAD) haben eine häufigere und stärkere genetische Basis im Vergleich zu AAA. Diese ist oft bedingt durch autosomal dominant vererbte Genmutationen wie beim Marfan-Syndrom, beim nicht syndromalen hereditären TAAD oder beim Loeys-Dietz-Syndrom (s. unten). Mehr als 20–40 % der Patienten haben eine positive Familienanamnese (Shalhub et al. 2021). Darüber hinaus spielen ätiologisch, wie auch beim AAA, weitere kardiovaskuläre Risikofaktoren eine Rolle, wobei bei TAAD die arterielle Hypertonie einen dominanten Einfluss zu haben scheint (Pham et al. 2024).

Genetik thorakaler Aortenaneurysmen und -dissektionen

Familiäre TAAD werden mit hoher Penetranz und variablem Phänotyp meist autosomal dominant vererbt. Diese sind assoziiert mit der Aortendissektion Stanford Typ B, AAA, isolierter abdominaler Aortendissektion und Aneurysmen und Dissektionen peripherer Arterien. Am häufigsten findet sich dabei ein Marfan-Syndrom und in absteigender Häufigkeit nicht syndromale genetische TAAD, das Loeys-Dietz-Syndrom oder ein vaskuläres Ehlers-Danlos-Syndrom, wobei Letzteres sich häufiger durch extraaortale vaskuläre Komplikationen manifestiert (Arnaud et al. 2021; Weinsaft et al. 2016). Die Tab. 1 fasst die wesentlichen Charakteristika syndromaler und nicht syndromaler hereditärer TAAD zusammen.

Tab. 1

Syndromale und nicht syndromale familiäre thorakale Aortenaneurysmen- und dissektionen

Syndromales TAAD	Nicht syndromales TAAD
Klinik: Extraaortale systemische Manifestationen der Erkrankung	Klinik: Keine extraaortalen Manifestationen
Pathophysiologie: Elastin-, Fibrillin- und/oder Kollagendegradation mit Verlust der strukturellen Integrität des Gewebes = Bindegewebserkrankung	Pathophysiologie: Wie syndromal, aber geringer ausgeprägt. Funktionelle Störungen des Bindegewebes (Quervernetzung) Phänotypischer Switch von glatten Gefäßmuskelzellen in der Media vom kontraktilen zum sekretorischen Phänotyp
Genetik: Marfan-Syndrom: FBN1, vaskuläres Ehlers-Danlos-Syndrom: COL3A1, Loeys-Dietz-Syndrom: TGFβ-Signaling, TGFBR1, TGFBR2, SMAD3, TBFB2, TGFB3	Genetik: Gene, wie bei syndromalen TAAD Gene, die Bindegewebsfunktion beeinflussen: LOX Gene des kontraktilen Apparates von vaskulären glatten Muskelzellen: ACTA2, MYH11, MYLK, PRKG1
Frühes Manifestationsalter, keine anderen Risikofaktoren	Eher späteres Manifestationsalter, weitere kardiovaskulären Risikofaktoren

(Rega et al. 2023; Shalhub et al. 2021, vgl. Kap. „Genetische Aortopathien“)

Daher wird eine humangenetische Diagnostik bei Auftreten eines TAAD vor dem 60. Lebensjahr, bei positiver Familienanamnese für TAAD, peripheren oder zerebralen Aneurysmen sowie bei klinischen Zeichen eines syndromalen TAAD empfohlen (vgl. Kap. „Genetische Aortopathien“, Isselbacher et al. 2022). Dies ist sinnvoll, da in Abhängigkeit von der genetischen Basis für den betroffenen Patienten das Progressionsrisiko abgeschätzt werden kann und Nachsorgeintervalle festgelegt werden können. Zudem erlaubt die genetische Diagnostik ein Kaskadenscreening in der Verwandtschaft, um Risikopatienten zu erkennen, die einer präventiven Diagnostik und Therapie zugeführt werden können.

Inflammatorische thorakale Aortenaneurysmen

Autoinflammatorische Erkrankungen der Aorta sind relativ selten und präsentieren sich klinisch heterogen. Die häufigsten entzündlichen Erkrankungen mit aortaler Beteiligung sind die Riesenzellarteriitis, die Takayasu-Arteriitis und die Behçet-Erkrankung (vgl. Kap. „Entzündliche Erkrankungen der großen Gefäße“). Bei all diesen Erkrankungen kann sich im akuten Stadium (vor allem bei der Behçet-Erkrankung) oder im chronischen Stadium eine aneurysmatische Degeneration der Aortenwand entwickeln. So weisen Patienten mit Riesenzellarteriitis ein etwa 14-fach erhöhtes Risiko für die Entwicklung eines thorakalen Aortenaneurysma im 10-Jahres-Verlauf im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung auf (Elfishawi et al. 2024), weswegen in der Nachsorge auf die Entwicklung eines TAA geachtet werden sollte.

Traumatisch bedingte thorakale Aortenaneurysmen und -dissektionen

Trauma ist die führende Todesursache während der ersten 4 Lebensdekaden mit mehr als 250.000 Todesfällen pro Jahr in der Europäischen Union. Nach Schädel-Hirn-Traumen ist eine aortale Verletzung mit Aortenruptur und Aortendissektion die zweithäufigste Todesursache dieser Patienten. Die typische Prädilektionsstelle hierfür ist die proximale Aorta descendens am Übergang vom mobilen Aortenbogen zur fixierten Aorta descendens. Obwohl eine Aortenverletzung bei weniger als 1 % aller Verkehrsunfälle auftritt, ist sie doch ursächlich für 16 % aller traumatisch bedingten Todesfälle (Habib et al. 2023).

Ätiologie aortaler penetrierender Aortenulcera

Penetrierende Aortenulcera (PAU) treten typischerweise bei älteren Männern jenseits des 70. Lebensjahres auf, welche signifikante kardiovaskuläre Komorbiditäten und Risikofaktoren wie arterielle Hypertonie, Nikotinabusus, Hyperlipidämie und Niereninsuffizienz aufweisen. Das PAU kann als eine Manifestationsform einer aortalen Atherosklerose angesehen werden (Dev et al. 2021).

Pathophysiologie des degenerativen abdominalen Aortenaneurysmas

Strukturelle Veränderungen der Aortenwand führen zur aneurysmatischen Degeneration der Aorta. Die Pathogenese beinhaltet mehre miteinander verwobene und interagierende Mechanismen wie Inflammation, Immunzellaktivierung, Proteindegradation, zelluläre Fehlverknüpfungen, Aktivierung und Apoptose von vaskulären glatten Muskelzellen. Eine Schlüsselrolle scheint dabei die Aktivierung von Matrix-Metalloproteinasen und die Apoptose von vaskulären glatten Muskelzellen zu spielen. Die komplexen pathophysiologischen Vorgänge einschließlich ihrer molekularen Mechanismen können hier nicht vollständig dargestellt werden, weswegen hier nur einige wesentliche Komponenten herausgegriffen werden (Abb. 2).

In der Pathophysiologie des degenerativen abdominalen Aortenaneurysmas spielt die Immunzellaktivierung eine Schlüsselrolle. Dies führt zur Aktivierung und zum phänotypischen Switch sowie zur Apoptose vaskulärer glatter Muskelzellen mit der Folge einer gesteigerten Expression von Matrix-Metalloproteinasen. Hieraus resultiert eine Degradation der extrazellulären Matrix der Aortenwand mit der Folge einer progredienten Dilatation und potenziellen Ruptur.

Änderungen der anatomischen Struktur

Die gesunde Aortenwand ist dreischichtig aus Adventitia, Media und Intima aufgebaut (vgl. Kap. „Anatomie und Physiologie des arteriellen Gefäßsystems“). Dabei besteht die Adventitia vorwiegend aus Fibroblasten, welche die extrazelluläre Matrix produzieren, wodurch eine übermäßige Dehnung der Aortenwand durch die Pulswelle verhindert wird. Diese Schicht enthält zudem Gefäße (Vasa vasorum), welche die Nutrition der Gefäßwand gewährleisten. Die Media enthält glatte Muskelzellen, Elastin und Kollagen, welche die Elastizität und Kontraktilität gewährleisten. Die Intima aus Endothelzellen spielt eine wichtige Rolle im interzellulären Signaling. Sie ist beteiligt an der Expression pro- und antiinflammatorischer Zytokine, die die Immunzellaktivität modulieren, sowie von antithrombotischen und fibrinolytischen Faktoren, welche die Thrombusapposition verhindern. Die aneurysmatisch veränderte Aortenwand ist dagegen gekennzeichnet durch eine Degeneration der extrazellulären Matrix und der Lamina elastica externa, ein reduziertes Lumen der Vasa vasorum in der Adventitia, einen Verlust glatter Muskelzellen, von elastischen und kollagenen Fasern und von apoptotischen vaskulären glatten Muskelzellen und infiltrierten inflammatorischen Zellen in der Media sowie von dysfunktionellen Endothelzellen und Thrombusapposition in der Intima (Domagala et al. 2024).

Molekulare und zelluläre Mechanismen von Aneurysmaentstehung und -wachstum

Die frühesten Veränderungen der Aortenwand in der Aneurysmaentstehung ist die Infiltration von Immunzellen wie Mastzellen, Makrophagen, Neutrophilen und Lymphozyten in die Media. Dies wird getriggert durch Autoimmunität oder Infektion der Aortenwand durch Erreger wie Chlamydia pneumoniae und gefördert durch Scherkräfte und oxidativen Stress. Diese Immunzellen produzieren proinflammatorische Faktoren wie Interleukin-6 (IL-6), Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktor (GM-CSF), Monocyte Chemoattractant Protein (MCP-1), Neutrophilen-Gelatinase-assoziiertes Lipocalin (NGAL), Interferon-γ (IFN-γ) und andere, wodurch weitere inflammatorische Zellen rekrutiert und die Funktion von glatten Muskelzellen und Fibroblasten beeinflusst wird. Aktivierte vaskuläre glatte Muskelzellen (VSMC) sezernieren daraufhin initial vorwiegend Matrix-Metalloproteinase 2 (MMP-2), wodurch ein Verlust von elastischen Fasern in der Media resultiert. Fragmente der extrazellulären Matrix stimulieren die weitere Infiltration von Leukozyten in die Gefäßwand, was den Teufelskreis der Inflammation weiter unterhält (Shen et al. 2020; Domagala et al. 2024).

Im intermediären Stadium der Aneurysmaentwicklung ist zunächst eine kompensatorische Fibrose durch gesteigerte oder normale Kollagenproduktion zu beobachten.

Infiltrierte Immunzellen sezernieren Proteasen wie Chymase, Tryptase und MMPs, welche eine weitere Degradation der extrazellulären Matrix bewirken. Hierzu trägt neben der lokalen Inflammation Scherstress und oxidativer Stress bei. Dies resultiert in einer gesteigerten Expression verschiedener MMPs und in einem Ungleichgewicht zwischen MMPs und ihren Inhibitoren, was in einer Destruktion aller Matrixkomponenten resultiert. Zudem wird eine zunehmende Apoptose von VSMC beobachtet. Hierdurch dilatiert die Gefäßwand zunehmend, bis sie letztendlich rupturiert (Domagala et al. 2024).

VSMC sind ein wesentlicher Bestandteil der Media der Aortenwand. Sie haben eine 2fache Aufgabe: Kontrolle der Sekretion der extrazellulären Matrix und Regulation des Blutdruckes. Durch die Infiltration der Aortenwand durch Immunzellen wird zum einen Apoptose von VSMC induziert, u. a. vermittelt durch aus Mastzellen freigesetzte Chymase (Golledge 2019) und durch MCP-1. In den nicht apoptotischen VSMC findet zudem ein phänotypischer Wechsel statt, der die Expression der kontraktilen Proteine der Zelle inhibiert (Cao et al. 2022), angezeigt durch eine erniedrigte Expression von 22-alpha Smooth Muscle Protein. Dagegen wird ein synthetischer Phänotyp induziert, angezeigt durch die gesteigerte Expression von CD137, mit gesteigerter Expression von MMPs, die die extrazelluläre Matrix degradieren (Petsophonsakul et al. 2019).

Die extrazelluläre Matrix (ECM) der Aortenwand ist für deren biomechanische Eigenschaften verantwortlich. Die ECM füllt den Raum zwischen den Zellen, die vorwiegenden Komponenten sind Elastin und Kollagen. Elastische Fasern, die etwa 30 % des Gewichts der Aorta ausmachen, gewährleisten die Elastizität der Wand. Kollagen, dessen Fasern durch Querverbindungen vernetzt sind, gewährleistet die mechanische Stärke der Gefäßwand und kann wenig gedehnt werden. Übermäßige Dehnung von Kollagen führt zu einer irreversiblen Schädigung und einen Verlust von Stärke (Kobielarz 2020), was im Verlauf des Aneurysmawachstums eine zunehmende Rolle spielen könnte. Zudem spielt die ECM eine Rolle in der Signaltransmission in die äußere Umgebung sowie im Wachstum und der Migration von Immunzellen. Eine wesentliche Ursache der Entstehung eines AAA und dessen Wachstum ist die Degradation elastischer und kollagener Fasern durch gesteigerte Expression und Aktivität von Enzymen verschiedener Klassen wie Cysteinproteasen (Cathepsin), Serinproteasen (z. B. neutrophile Elastase) und Proteine aus der Familie der Matrix-Metalloproteinasen sowie eine Reduktion der Expression von Gewebeinhibitoren von MMPs (TIMPs) (Wang et al. 2021; Kobielarz 2020). Das Remodelling der ECM in der Aortenwand zusammen mit mechanischer Last und Deformation führt letztendlich zu zunehmender Wandinstabilität, Dilatation und Ruptur, was es durch rechtzeitige Erkennung und Therapie zu verhindern gilt.

Pathophysiologie des thorakalen Aortenaneurysmas

Obwohl das AAA und TAA sich auf unterschiedliche genetische Hintergründe manifestieren, zeigen beide Entitäten doch gemeinsame pathologische und pathophysiologische Charakteristika. Beide Typen weisen einen pathologisch dilatierten aortalen Phänotyp auf, charakterisiert durch einen Verlust von vaskulären glatten Muskelzellen, einer Infiltration von Entzündungszellen und Veränderungen in Komponenten der extrazellulären Matrix. Unterschiede bestehen dennoch in einzelnen Signalwegen der Regulation der Blutgerinnung und des Integrin-Signaling, wobei unklar bleibt, welche klinische Bedeutung dies hat (Matsumoto et al. 2014).

Literatur

Arnaud P, Morel H, Milleron O, Gouya L et al (2021) Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome. Genet Med 23:865–871PubMedPubMedCentralCrossRef

Ashton HA, Buxton MJ, Day NE et al (2002) The multicentre aneurysm screening study (MASS) into the effect of abdominal aortic aneurysm screening on mortality in men: a randomised controlled trial. Lancet 360:1531–1539PubMedCrossRef

Barkhordarian M, Tran HH, Menon A et al (2024) Innovation in pathogenesis and management of aortic aneurysma. World J Exp Med 14:91408. https://doi.org/10.5493/wjem.v14.i2.91408CrossRefPubMedPubMedCentral

Bhak RH, Wininger M, Johnson GR, Lederle FA, Aneurysm detection and management (ADAM) study Group et al (2015) Factors associated with small abdominal aortic aneurysm expansion rate. JAMA Surg 150:44–50PubMedCrossRef

Bath MF, Gokani VJ, Sidloff DA et al (2015) Systematic review of cardiovascular disease and cardiovascular death in patients with a small abdominal aortic aneurysm. Br J Surg 102:866–872PubMedCrossRef

Blanchard JF, Armenian HK, Friesen PP (2000) Risk factors for abdominal aortic aneurysm: results of a case-control study. Am J Epidemiol 151:575–583PubMedCrossRef

Cao G, Xuan X, Hu J et al (2022) How vascular smooth muscle cells phenotype switching contributes to vascular disease. Cell Commun Signal 20:180. https://doi.org/10.1186/s12964-022-00993-2CrossRefPubMedPubMedCentral

Caradu C, Ammollo RP, Dari L et al (2023) Management of inflammatory aortic aneurysms – a scoping review. Eur J Vasc Endovasc Surg 65:493–502PubMedCrossRef

Czerny M, Schmidli J, Adler S et al (2019) Editor's choice – current options and recommendations for the treatment of thoracic aortic pathologies involving the aortic arch: an expert consensus document of the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS) & the European Society for Vascular Surgery (ESVS). Eur J Vasc Endovasc Surg 57:165–198PubMedCrossRef

DeFreitas MR, Quint LE, Watcharotone K et al (2016) Evaluation for abdominal aortic aneurysms is justified in patients with thoracic aortic aneurysma. Int J Card Imaging 32:647–653CrossRef

Dev R, Gitanjali K, Anshuman D (2021) Demystifying penetrating atherosclerotic ulcer of aorta: unrealised tyrant of senile aortic changes. J Cardiovasc Thorac Res 13:1–14PubMedPubMedCentralCrossRef

Domagala D, Data K, Suzyller H et al (2024) Cellular, molecular and clinical aspects of aortic aneurysma – vascular physiology and pathophysiology. Cells 13:274. https://doi.org/10.3390/cells13030274CrossRefPubMedPubMedCentral

Duncan A, Maslen C, Gibson C et al (2021) Ultrasound screening for abdominal aortic aneurysm in high-risk women. Br J Surg 108:1192–1198PubMedPubMedCentralCrossRef

Elfishawi MM, Kaymakci MS, Achenbach JS et al (2024) Reappraisal of large artery involvement in giant cell arteritis: a population-based cohort over 70 years. RMD Open 10(1):e003775. https://doi.org/10.1136/rmdopen-2023-003775CrossRefPubMedPubMedCentral

Erbel R, Aboyans V, Boileau C et al (2014) 2014 ESC Guidelines on the diagnosis and treatment of aortic diseases: Document covering acute and chronic aortic diseases of the thoracic and abdominal aorta of the adult. The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Aortic Diseases of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J 35:2873–2926PubMedCrossRef

Golledge J, van Bockxmeer F, Jamrozik K et al (2010) Association between serum lipoproteins and abdominal aortic aneurysm. Am J Cardiol 105:1480–1484PubMedCrossRef

Golledge J, Morris DR, Pinchbeck J et al (2019) Metformin prescription is associated with a reduction in the combined incidence of surgical repair and rupture related mortality in patients with abdominal aortic aneurysm. Eur J Vasc Endovasc Surg 57:94–101PubMedCrossRef

Golledge J (2019) Abdominal aortic aneurysm: Update on pathogenesis and medical treatments. Nat Rev Cardiol 16:225–242PubMedCrossRef

Grewal N, Groot ACG, Lindeman JH et al (2022) Normal and abnormal development of the aortic valve and secending aortic wall: a comprehensive overview of the embryology and pathology of the biscupid aortic valve. Ann Cardiothorac Surg 11:38088–38088CrossRef

Grimshaw GM, Thompson JM, Hamer JD (1994) Prevalence of abdominal aortic aneurysm associated with hypertension in an urban population. J Med Screen 1:226–228PubMedCrossRef

Habib M, Lindström D, Lilly JB et al (2023) Descending thoracic aortic emergencies: past, present, and future. Semin Vasc Surg 36:139–149PubMedCrossRef

Hinterseher I, Tromp G, Kuivaniemi H (2011) Genes and abdominal aortic aneurysm. Ann Vasc Surg 25:388–412PubMedCrossRef

Howard DPJ, Banerjee A, Fairhead JF et al (2015) Population-based study of incidence of acute abdominal aortic aneurysms with projected impact of screening strategy. J Am Heart Assoc 4:e001926PubMedPubMedCentralCrossRef

Huang Z, Su H, Zhang T, Li Y (2022) Double-edged sword of diabetes mellitus for abdominal aortic aneurysm. Front endocrinol (Lausanne) 13:1095608. https://doi.org/10.3389/fendo.2022.1095608

Isselbacher EM, Preventza O, Hamilton Black J 3rd et al (2022) 2022 ACC/AHA guideline for the diagnosis and management of aortic disease: a report of the american heart association/american college of cardiology joint committee on clinical practice guidelines. Circulation 146:e334–e482. https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000001106CrossRefPubMed

Itoga NKRK, Suarez P, Ho TV et al (2019) Metformin prescription status and abdominal aortic aneurysm disease progression in the U.S. veteran population. J Vasc Surg 69:710–716PubMedCrossRef

Jamrozik K, Norman PE, Spencer CA et al (2000) Screening for abdominal aortic aneurysms: lessons from a population-based study. Med J Aust 173:345–340PubMedCrossRef

Kobeissi E, Hibino M, Pan H et al (2019) Blood pressure, hypertension, and the risk of abdominal aortic aneurysma: a systemiatic review and meta-analysis of cohort studies. Eur J Epidemiol 34:547–555PubMedPubMedCentralCrossRef

Kobielarz M (2020) Effect of collagen fibres and elastic lamellae content on the mechanical behaviour of abdominal aortic aneurysms. Acta Bioeng Biochem 22:9–21

Larsson E, Granath F, Swedenborg J, Hultgren R (2009) A population-based case-control study of the familial risk of abdominal aortic aneurysm. J Vasc Surg 49:47–50PubMedCrossRef

Lederle FA, Johnson GR, Wilson SE et al (2000) The aneurysma detection and management study screening program: validation cohort and final results. Arch Intern Med 160:1425–1430PubMedCrossRef

Lederle FA, Nelson DB, Joseph AM (2003) Smokers’s relative risk for aortic aneurysm compared with other smoking-related diseases: a systematic review. J Vasc Surg 38:329–323PubMedCrossRef

Li X, Zhao G, Zhang J et al (2013) Prevalence and trends of the abdominal aortic aneurysms epidemics in general population – a meta-analysis. PLoS One 8:e81260PubMedPubMedCentralCrossRef

Mathur A, Mohan V, Ameta D et al (2016) Aortic aneurysm. J Transl Intern Med 4:35–41CrossRef

Matsumoto K, Satoh K, Maniwa T et al (2014) Proteomic comparison between abdominal and thoracic aortic aneurysms. Int J Mol Med 33:1035–1047PubMedCrossRef

Pfaltzgraff ER, Sheltin EL, Galindo CL et al (2014) Embryonic domains of the aorta derived from diverse origins exhibit distinct properties that converge into a common phenotype in the adult. J Mol Cell Cardiol 69:88–96PubMedPubMedCentralCrossRef

Petsophonsakul P, Furmanik M, Forsythe R et al (2019) Role of vascular smooth muscle cell phenotype switching and calcification in aortic aneurysm formation. Arterioscler Thromb Vasc Biol 39:1351–1368PubMedCrossRef

Pham MHC, Sigvardsen PE, Fuchs A, et al (2024) Aortic aneurysms in a general population cohort: prevalence and risk factors in men and women. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. Apr 25:jeae103. https://doi.org/10.1093/ehjci/jeae103

Rega S, Farina F, Bouhuis S, de Donato S, Chiesa M, Poggio P, Cavallotti L, Bonalumi G, Giambuzzi I, Pompilio G, Perrucci GL (2023) Multi-omics in thoracic aortic aneurysm: the complex road to the simplification. Cell Biosci 13(1):131. https://doi.org/10.1186/s13578-023-01080-w. PMID: 37475058; PMCID: PMC10357728CrossRefPubMedPubMedCentral

Rizzo M, Krayenbühl PA, Pernice V et al (2009) LDL size and subclasses in patients with abdominal aortic aneurysm. Int J Cardiol 134:406–408PubMedCrossRef

Sampson UKDA, Norman PE, Fowkes FGR et al (2014) Estimation of global and regional incidence and prevalence of abdominal aortic aneurysms 1990 to 2010. Glob Heart 9:159–170PubMedCrossRef

Shalhub S, Wallace S, Okunbor O, Newhall K (2021) Genetic aortic disease epidemiology, management principles, and disparities in care. Semin Vasc Surg 34:79–88PubMedCrossRef

Shen YH, LeMaire SA, Webb NR et al (2020) Aortic aneurysma and dissections series. Arterioscler Thromb Vasc Biol 40:e37–e46PubMedPubMedCentralCrossRef

Shiraya S, MIwa K, Aoki M et al (2006) Hypertension accelerated experimental abdominal aortic aneurysm through upregulation nuclear factor kB and ets. Hypertension 48:628–636PubMedCrossRef

Sörelius K, Budtz-Lilly J, Mani K et al (2019) Systematic review of the management of mycotic aortic aneurysms. Eur J Vasc Endovasc Surg 58:426–435PubMedCrossRef

Takagi H, Yamamoto H, Iwata K et al (2012) ALICE (All-Literature Investigation of Cardiovascular Evidence) Group. Effects of statin therapy on abdominal aortic aneurysm growth: a meta-analysis and meta-regression of observational comparative studies. Eur J Vasc Endovasc Surg 44:287–292PubMedCrossRef

Tang W, Yao L, Roetker NS et al (2016) Lifetime risk and risk factors for abdominal aortic aneurysms in a 24-yesr prospective study: the ARIC study (atherosclerosis risk in communities). Arterioscler Thromb Vasc Biol 36:2468–2477PubMedPubMedCentralCrossRef

Twine CP, Williams IM (2011) Systematic review and meta-analysis of the effects of statin therapy on abdominal aortic aneurysms. Br J Surg 98:346–353PubMedCrossRef

Ulug P, Powell JT, Martinez MA et al (2020) Surgery for small asymptomatic abdominal aortic aneurysms. Cochrane Database Syst Rev 7(7):CD001835. https://doi.org/10.1002/14651858.CD001835.pub5CrossRefPubMed

Vardulaki KA, Walker NM, Day NE et al (2000) Quantifying the risks of hypertension, age, sex and smoking in patients with abdominal aortic aneurysma. Br J Surg 87:195–200PubMedCrossRef

Vazqzuez C, Sakalihasan N, D‘hHarcour JB et al (1998) Routine ultrasound screening for abdominal aortic aneurysm among 65- and 75-year-old med in a city of 200,000 inhabitants. Ann Vasc Surg 12:544–549CrossRef

Wahlgren CM, Larsson E, Magnusson PK et al (2010) Genetic and environmental contributions to abdominal aortic aneurysm development in a twin population. J Vasc Surg 51:3–7PubMedCrossRef

Wang H, Meng X, Guo Z (2021) Elastin structure, synthesis, regulatory mechanism and relationship with cardiovascular diseases. Front Cell Dev Biol 9:596702. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.596702. eCollection 2021CrossRefPubMedPubMedCentral

Wanhainen A, Van Herzeele I, Bastos Goncalves F, Editor's choice – European Society for Vascular Surgery (ESVS) et al (2024) Clinical practice guidelines on the management of abdominal aorto-iliac artery aneurysms. Eur J Vasc Endovasc Surg 67:192–331PubMedCrossRef

Wanhainen A, Bergqvist D, Boman K et al (2005) Risk factors associated with abdominal aortic aneurysm: a population-based study with historical and current data. J Vasc Surg 41:390–396PubMedCrossRef

Weinsaft JW, Devereux RB, Preiss LR, GENTAC Registry Investigators et al (2016) Aortic dissection in patients with genetically mediated aneurysms: incidence and predictors in the GenTAC registry. J Am Coll Cardiol 67:2744–2754PubMedPubMedCentralCrossRef

Weiss N, Rodionov RN, Mahlmann A (2014) Medical management of abdominal aortic aneurysms. Vasa 43:415–421PubMedCrossRef

Wolk S, Prange LS, Kapalla M et al (2024) Midterm survival after aortic repair versus conservative treatment in patients with penetrating aortic ulcer. Vasa 53:255–262PubMedCrossRef