التقييمات الديناميكية لاحتياطي تدفق الشريان التاجي بعد إعادة تروية نقص تروية عضلة القلب في الفئران
Summary
يصف هذا البروتوكول رؤية معدلة للمحور الطويل شبه القصي لتحديد موقع سريع ودقيق للشريان النازل الأمامي الأيسر. تم تصميم هذا النهج ليكون أبسط وأكثر سهولة في الاستخدام مع تسهيل فحص التغيرات الديناميكية في احتياطي تدفق الشريان التاجي بعد نقص تروية عضلة القلب في الفئران.
Abstract
بعد نقص تروية القلب ، غالبا ما يكون هناك تروية عضلة القلب غير كافية ، حتى لو تم استعادة التدفق بنجاح وبشكل كامل في الشريان المنبع. تعزى هذه الظاهرة ، المعروفة باسم “ظاهرة عدم إعادة التدفق” ، إلى خلل الأوعية الدموية الدقيقة التاجية وارتبطت بنتائج سريرية سيئة. في الممارسة السريرية ، كثيرا ما يستخدم انخفاض احتياطي تدفق الشريان التاجي (CFR) كمؤشر لمرض الشريان التاجي. يتم تعريف CFR على أنه نسبة سرعة تدفق الذروة التي تسببها العوامل الدوائية أو الأيضية إلى سرعة تدفق الراحة.
ركز هذا البروتوكول على تقييم التغيرات الديناميكية في CFR قبل وبعد نقص التروية (IR) باستخدام قياسات دوبلر بموجة النبض. في هذه الدراسة ، أظهرت الفئران الطبيعية القدرة على زيادة سرعة الذروة لتدفق الدم التاجي حتى مرتين أعلى من قيم الراحة تحت تحفيز الأيزوفلوران. ومع ذلك ، بعد نقص التروية ، انخفض معدل إماتة الحالات عند 1 ساعة بشكل ملحوظ مقارنة بخط الأساس قبل العملية. بمرور الوقت ، أظهر CFR انتعاشا تدريجيا ، لكنه ظل أقل من المستوى الطبيعي. على الرغم من الحفاظ على الوظيفة الانقباضية ، فإن الكشف المبكر عن خلل الأوعية الدموية الدقيقة أمر بالغ الأهمية ، ويمكن أن يساعد إنشاء دليل عملي الأطباء في هذه المهمة ، مع تسهيل دراسة تطور أمراض القلب والأوعية الدموية بمرور الوقت.
Introduction
يقف مرض القلب التاجي كأحد الأسباب الرئيسية للوفيات في جميع أنحاء العالم1. حتى عندما يتم إعادة فتح الشريان التاجي الجاني من خلال التدخل التاجي الأولي عن طريق الجلد (PCI) بعد نقص تروية القلب ، غالبا ما يظل التروية الوعائية الدقيقة التاجية متناقصا. بالإضافة إلى ذلك ، لا يوجد ضمان لإعادة التروية في الشعيرات الدموية المصب التي تغذي عضلة القلب1. ترتبط هذه الظاهرة ، المعروفة باسم “ظاهرة عدم إعادة التدفق” ، بالتقدم السريري وسوء التشخيص. وبالتالي ، فإن تحقيق إعادة تدفق الأوعية الدموية الدقيقة الكافية بعد علاج إعادة التروية الناجح يصبح أمرا بالغ الأهمية لإنقاذ عضلة القلب. وبالتالي ، فإن التقييم المبكر لوظيفة الأوعية الدموية الدقيقة بعد إعادة التوعي أمر بالغ الأهمية للممارسات السريرية.
يمكن استخدام تقنيات مختلفة ، مثل سلك توجيه درجة الحرارة / الضغط داخل الشريان التاجي الغازي إلى مؤشر مقاومة الأوعية الدموية الدقيقة (IMR) ومقاومة الأوعية الدموية الدقيقة المفرطة (HMR) ، والرنين المغناطيسي القلبي الوعائي غير الجراحي (CMR) ، والتصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد (SPECT) ، والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) ، لتقييم وظيفة الأوعية الدموية الدقيقة2. ومع ذلك ، فإن هذه الطرق إما غازية أو شبه غازية ومكلفة وغالبا ما تكون غير متاحة بسهولة ، مما يحد من فائدتها السريرية. من ناحية أخرى ، فإن تقييم احتياطي التدفق التاجي (CFR) عن طريق تخطيط صدى القلب دوبلر عبر الصدر يقدم نهجا غير جراحي وبسيط نسبيا وفعال من حيث التكلفة دون تعريض المرضى للإشعاع المؤين ، كما هو موضح في طرق أخرى3.
على الرغم من أن الدراسات السابقة قد استخدمت تخطيط صدى القلب دوبلر عبر الصدر لقياس CFR في الفئران والجرذان ، إلا أن التحديات لا تزال تواجه المشغلين لتحديد الزوايا المعقدة بين المنصة والفئران والمسبار. يتغلب هذا البروتوكول على هذه المشكلة من خلال توفير طريقة أسهل لتحديد موقع الشريان التاجي النازل الأمامي الأيسر (LAD) وقياس CFR بسرعة باستخدام عرض المحور الطويل شبه القصي المعدل (PLAX).
علاوة على ذلك ، أظهر CFR الذي تم الحصول عليه في الشريان المرتبط باحتشاء (IRA) البعيد عن آفة الجاني ارتباطا قويا بحالة التروية التي تم تقييمها بواسطة تخطيط صدى القلب بتباين عضلة القلب (MCE) 4. كما تم تحديده كعلامة تنبؤية للحياة واستعادة وظيفة البطين الأيسر (LV) بعد احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI)5. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء CFR كعلامة موثوقة للوفيات الناجمة عن جميع الأسباب والنتائج القلبية الوعائية السلبية 6,7. وصفت التقارير السابقة استخدام تخطيط صدى القلب لتقييم CFR في نماذج الفئران من احتشاء عضلة القلب8. ومع ذلك ، لم يتم دراسة CFR في المرحلة المبكرة من نقص التروية بدقة. لذلك ، توفر هذه الدراسة قيمة مرجعية لتشخيص الخلل الوظيفي في الأوعية الدموية الدقيقة وتقييم التأثير العلاجي لنقص التروية من خلال الاختبارات الديناميكية في الفئران بالأشعة تحت الحمراء في المرحلة المبكرة من إعادة التروية.
Protocol
Representative Results
Discussion
تقدم هذه الدراسة بروتوكولا يستخدم وجهة نظر معدلة للمحور الطويل شبه القصي لتقييم CFR ديناميكيا بعد نقص التروية. تشير النتائج الرئيسية إلى انخفاض كبير في CFR في الفئران IR ، مع الانخفاض الأكثر وضوحا لوحظ في 1 ساعة بعد إعادة التروية. ومع ذلك ، لم تتأثر وظيفة القلب في غضون 48 ساعة.
يعمل CFR كمؤشر لإمداد الدم بعضلة القلب ، ويقدم نهجا غير جراحي لتقييم كل من تضيق الشريان التاجي والدورة الدموية للأوعية الدموية الدقيقة التاجية. أظهرت الدراسات السريرية أن قيم CFR المنخفضة ترتبط بأسوأ التكهنات14،15،16 ، وقد تم تحديد قيمة قطع CFR البالغة 1.75 على أنها مثالية لتقسيم المخاطرإلى طبقات 14. أظهر تحليل تلوي حديث كذلك أن خطر الوفاة يزيد بنسبة 16٪ لكل انخفاض بمقدار 0.1 وحدة في معدل إماتة الحالات ، مما يشير إلى أن معدل إماتة الحالات يمثل سلسلة متصلة من المخاطر ، مع انخفاض المستويات التي تهيئ المرضى للنتائج السريرية الأسوأ17. في هذه الدراسة ، أظهر CFR اتجاها للزيادة مع تمديد وقت إعادة التروية ولكنه ظل أقل مما كان عليه قبل الإجراء ، مع التأكيد على أهمية مراقبة المرضى ليس فقط فور فتح الوعاء الجاني من خلال PCI ولكن أيضا عند 48 ساعة. علاوة على ذلك ، يعمل CFR كمقياس لضعف الأوعية الدموية الدقيقة التاجية ، حيث يدمج التأثيرات الديناميكية الدموية لمرض الأوعية الدموية البؤري والمنتشر والأوعية الصغيرة على نضح أنسجة عضلة القلب18. لذلك ، CFR هي تقنية حاسمة غير جراحية لتشخيص أمراض الأوعية الدموية الدقيقة التاجية. نظرا لأن CFR على LAD هو مؤشر قوي ومستقل للوفيات 6,7 ، تهدف هذه الدراسة إلى توفير قيم مرجعية للقرارات السريرية. علاوة على ذلك ، يمكن أن يقلل استخدام أجهزة الموجات فوق الصوتية من الحاجة إلى تصوير الأوعية التاجية في بيئة احتواء تكاليف الرعاية الصحية. من خلال التدريب المناسب ورفع مستوى التكنولوجيا ، يمكن تصميم التقسيم الطبقي للمخاطر وفقا لاحتياجات المرضى الفردية.
يوفر عرض PLAX المعدل مزيدا من الراحة وتوفير الوقت للباحثين العلميين. التحسين المستمر لهذه التكنولوجيا سيسهل تطبيقها على نطاق أوسع في أمراض الأوعية الدموية الدقيقة التاجية الأخرى. تتضمن الخطوات الرئيسية في هذا البروتوكول تصور الشريان التاجي والحصول على صور عالية الجودة بسرعة PW. تزداد سرعة تدفق الدم تدريجيا مع زيادة تركيز التخدير ، لذلك يوصى بالالتقاط المستمر لتجنب فقدان السرعة القصوى لتدفق الدم. نظرا لأن زيادة تركيز التخدير يمكن أن يغير معدل ضربات القلب ، ينصح بالعودة لفترة وجيزة إلى وضع دوبلر الملون أثناء القياس لضمان وضع ثابت قبل القياس وبعده.
من الضروري الاعتراف بالقيود ، بما في ذلك القيود المتأصلة في قياس الموجات فوق الصوتية ل CFR. بسبب انحناء الشريان التاجي ، لا يمكن عرض الشريان بأكمله بالكامل ، مما يؤدي إلى القياس في جزء واحد فقط. يجب أن يهدف المشغلون إلى قياس بداية الشريان التاجي لتحديد نقطة السرعة القصوى لتدفق الدم التاجي بأكبر قدر ممكن من الدقة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تحديد CFR بشكل مثالي بناء على التغيرات في حجم تدفق الدم التاجي ، لكن هذه الدراسة تستخدم سرعة تدفق الدم بدلا من حجم تدفق الدم ، متجاهلة تأثير قطر الوعاء. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات السابقة وجود علاقة قوية بين CFR و CFVR (احتياطي سرعة التدفق التاجي)19. قد يساعد إجراء المزيد من الأبحاث حول وظيفة الأوعية الدموية الدقيقة التاجية في فهم التغيرات المعقدة في نقص التروية وتعزيز فهمنا لخلل الأوعية الدموية الدقيقة التاجية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 82270352) ، ومشروع البحوث السريرية لبناء جناح أبحاث بكين (2022-YJXBF-04-03) ، وتمويل البحوث السريرية للمستشفى الوطني عالي المستوى (2022-NHLHCRF-YSPY-01) ، وأسس رأس المال لتحسين الصحة والبحوث (رقم 2022-1-4062) ، والبرنامج الوطني لبناء الانضباط التخصصي السريري الرئيسي (المنحة رقم 2020-QTL-009) ، ومؤسسة الجمعية الصينية لأمراض القلب (رقم. CSCF2021B02).
Materials
| 5-0 silk suture | Ningbo MEDICAL Needle Co., Ltd. | 210322 | |
| C57 mice | Peking University Health Science Center Department of Laboratory Animal Science | ||
| Depilating agent | Nair | NAR-255-1 | |
| Electrode gel | Cofoe | ||
| High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo3100 | |
| Isoflurane | REWARD | R510-22-10 | |
| Linear array high frequency transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS550 | |
| Rodent Ventilator | Shanghai Alcott Biotech | ALC-V9 | |
| Small Animal Anesthesia Machine | REWARD | R530 | |
| SPSS | IBM Corp, Armonk, NY, USA | version 23.0 | statistical analysis software |
| Ultrasound Gel | Cofoe | ||
| Vevo Lab Software | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Verison 5.7.0 |
References
- O’Farrell, F. M., Mastitskaya, S., Hammond-Haley, M., Freitas, F., Wah, W. R., Attwell, D. Capillary pericytes mediate coronary no-reflow after myocardial ischaemia. Elife. 6, e29280 (2017).
- Dimitrow, P. P. Transthoracic Doppler echocardiography-noninvasive diagnostic window for coronary flow reserve assessment. Cardiovascular ultrasound. 1, 4 (2003).
- Picano, E. Stress echocardiography: a historical perspective. The American Journal of Medicine. 114 (2), 126-130 (2003).
- Lim, D. S., Kim, Y. H., Lee, H. S. Coronary flow reserve is reflective of myocardial perfusion status in acute anterior myocardial infarction. Catheterization and Cardiovascular Interventions: Official Journal of The Society For Cardiac Angiography & Interventions. 51 (3), 281-286 (2000).
- Feldman, L. J., Himbert, D., Juliard, J. M. Reperfusion syndrome: relationship of coronary blood flow reserve to left ventricular function and infarct size. Journal of the American College of Cardiology. 35 (5), 1162-1169 (2000).
- Cortigiani, L., et al. Coronary flow reserve during dipyridamole stress echocardiography predicts mortality. JACC Cardiovascular imaging. 5 (11), 1079-1085 (2012).
- Han, B., Wei, M. Proximal coronary hemodynamic changes evaluated by intracardiac echocardiography during myocardial ischemia and reperfusion in a canine model. Echocardiography (Mount Kisco, NY). 25 (3), 312-320 (2008).
- Kelm, N. Q., Beare, J. E., LeBlanc, A. J. Evaluation of coronary flow reserve after myocardial ischemia reperfusion in rats. Journal of Visualized Experiments. 148, e59406 (2019).
- Batra, A., Warren, C. M., Ke, Y. Deletion of P21-activated kinase-1 induces age-dependent increased visceral adiposity and cardiac dysfunction in female mice. Molecular and Cellular Biochemistry. 476 (3), 1337-1349 (2021).
- Lv, B., Zhou, J., He, S. Induction of myocardial infarction and myocardial ischemia-reperfusion injury in mice. Journal of Visualized Experiments. 179, e63257 (2022).
- Huang, G., Lu, X., Duan, Z. PCSK9 knockdown can improve myocardial ischemia/reperfusion injury by inhibiting autophagy. Cardiovascular Toxicology. 22 (12), 951-961 (2022).
- Lenzarini, F., Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Faita, F. Time course of isoflurane-induced vasodilation: a Doppler ultrasound study of the left coronary artery in mice. Ultrasound in Medicine & Biology. 42 (4), 999-1009 (2016).
- Chowdhury, S. A. K., Rosas, P. C. Echocardiographic characterization of left ventricular structure, function, and coronary flow in neonate mice. Journal of Visualized Experiments. 182, e63539 (2022).
- Sadauskiene, E., Zakarkaite, D., Ryliskyte, L. Non-invasive evaluation of myocardial reperfusion by transthoracic Doppler echocardiography and single-photon emission computed tomography in patients with anterior acute myocardial infarction . Cardiovascular Ultrasound. 9, 16 (2011).
- Bax, M., de Winter, R. J., Schotborgh, C. E. Short- and long-term recovery of left ventricular function predicted at the time of primary percutaneous coronary intervention in anterior myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology. 43 (4), 534-541 (2004).
- Lee, S., Otsuji, Y., Minagoe, S. Noninvasive evaluation of coronary reperfusion by transthoracic Doppler echocardiography in patients with anterior acute myocardial infarction before coronary intervention. Circulation. 108 (22), 2763-2768 (2003).
- Kelshiker, M. A., Seligman, H., Howard, J. P. Coronary flow reserve and cardiovascular outcomes: a systematic review and meta-analysis. European Heart Journal. 43 (16), 1582-1593 (2022).
- Taqueti, V. R., Di Carli, M. F. Coronary microvascular disease pathogenic mechanisms and therapeutic options: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (21), 2625-2641 (2018).
- Wikström, J., Grönros, J., Gan, L. M. Adenosine induces dilation of epicardial coronary arteries in mice: relationship between coronary flow velocity reserve and coronary flow reserve in vivo using transthoracic echocardiography. Ultrasound in Medicine & Biology. 34 (7), 1053-1062 (2008).
