The Endocrine Heart: Natriuretic Peptides and Oxygen Metabolism in Cardiac Diseases

Abstract

Circulating natriuretic peptides are widely used as tools in the diagnosis and follow-up of cardiac diseases, and their use has been increasing throughout other medical branches. After 40 years and more than 40,000 publications, their function in healthy human adults of reproductive age appears to remain confusing—with every physiology and pharmacology textbook telling a different story. In cardiology, mechanical load upon the heart is generally regarded as the condition that regulates the synthesis and release of natriuretic peptides. The key issue in cardiology remains how mechanical activity and oxygen consumption are related, and yet no published paper has shown that mechanical load does not increase oxygen consumption, as wall tension is a major determinant of myocardial oxygen consumption. However, this relationship has been largely neglected in studies on natriuretic peptides. Based on published papers, an outline is presented of how oxygen metabolism, related to mechanical stress, could play an important role in the pathophysiology of natriuretic peptides. The natriuretic peptide system might enhance oxygen transport by causing diuresis, natriuresis, and water transfer from the intra- to extravascular space, resulting in volume contraction and hemoconcentration, thus indirectly promoting the transfer of oxygen into tissues and organs. Mechanical stress and oxygen consumption are 2 sides of the same coin. The relationship between mechanical stress and oxygen metabolism, in the particular case of natriuretic peptides, represents a new avenue for clinical studies and will better explain the results of studies that have been published previously. Résumé: Les formes circulantes de peptides natriurétiques sont des outils très utilisés dans le diagnostic et le suivi des maladies cardiaques, et leur utilisation ne cesse de croître dans toutes les autres branches de la médecine. Après 40 ans et plus de 40 000 publications, leur fonctionnement chez les humains adultes en bonne santé et en âge de reproduire semble encore confus (devant tous ces manuels de physiologie et de pharmacologie qui brossent des tableaux différents). En cardiologie, la charge mécanique sur le cœur est généralement considérée comme la condition qui régule la synthèse et la libération des peptides natriurétiques. L'enjeu principal en cardiologie reste à connaître le lien entre l'activité mécanique et la consommation d'oxygène, mais jusqu’à ce jour, aucun des articles publiés n'a montré que la charge mécanique n'augmentait pas la consommation d'oxygène, alors que la tension sur la paroi est un déterminant majeur de la consommation en oxygène du myocarde. Toutefois, dans les études sur les peptides natriurétiques, on a grandement négligé cette relation. Selon les articles publiés, une ébauche sur la façon dont le métabolisme de l'oxygène, en relation avec le stress mécanique, jouerait un rôle important dans la physiopathologie des peptides natriurétiques est présentée. Le système des peptides natriurétiques pourrait accroître le transport en oxygène en provoquant la diurèse, la natriurèse et le transfert d'eau de l'espace intravasculaire à l'espace extravasculaire, qui entraînerait une contraction du volume et une hémoconcentration et, par conséquent, favoriserait indirectement le transfert d'oxygène dans les tissus et les organes. Le stress mécanique et la consommation en oxygène sont les deux côtés de la médaille. La relation entre le stress mécanique et le métabolisme de l'oxygène, particulièrement des peptides natriurétiques, représente la nouvelle avenue des études cliniques et permettra de mieux expliquer les résultats des études publiées antérieurement.