הערכות דינמיות של שמורת הזרימה הכלילית לאחר רפרפוזיה של איסכמיה שריר הלב בעכברים
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מבט פרסטרנלי ארוך שונה ללוקליזציה מהירה ומדויקת של העורק היורד הקדמי השמאלי. גישה זו נועדה להיות פשוטה וידידותית יותר למשתמש תוך הקלה על בחינת שינויים דינמיים במאגר הזרימה הכלילי בעקבות איסכמיה של שריר הלב בעכברים.
Abstract
לאחר איסכמיה לבבית, לעתים קרובות אין מספיק זילוח שריר הלב, גם אם הזרימה שוחזרה בהצלחה ולחלוטין בעורק במעלה הזרם. תופעה זו, הידועה בשם “תופעת אי-הזרמה חוזרת”, מיוחסת לתפקוד לקוי של כלי הדם הכליליים ונקשרה לתוצאות קליניות גרועות. בפרקטיקה הקלינית, ירידה בשמורת הזרימה הכלילית (CFR) משמשת לעתים קרובות כאינדיקטור למחלת עורקים כליליים. CFR מוגדר כיחס בין מהירות זרימת השיא הנגרמת על ידי גורמים פרמקולוגיים או מטבוליים למהירות זרימת המנוחה.
פרוטוקול זה התמקד בהערכת השינויים הדינמיים ב- CFR לפני ואחרי איסכמיה-רפרפוזיה (IR) באמצעות מדידות דופלר של גלי דופק. במחקר זה, עכברים רגילים הפגינו יכולת להגביר את מהירות השיא של זרימת הדם הכלילי עד פי שניים מערכי המנוחה תחת גירוי איזופלורן. עם זאת, לאחר איסכמיה-רפרפוזיה, CFR לאחר שעה אחת ירד באופן משמעותי בהשוואה לקו הבסיס לפני הניתוח. עם הזמן, CFR הראה התאוששות הדרגתית, אבל זה נשאר מתחת לרמה נורמלית. למרות שימור התפקוד הסיסטולי, גילוי מוקדם של תפקוד לקוי של כלי הדם הוא חיוני, וקביעת מדריך מעשי יכולה לסייע לרופאים במשימה זו, תוך הקלה על המחקר של התקדמות מחלות לב וכלי דם לאורך זמן.
Introduction
מחלת לב כלילית עומדת כאחד הגורמים המובילים לתמותה ברחבי העולם1. גם כאשר העורק הכלילי האשם נפתח מחדש באמצעות התערבות כלילית מלעורית ראשונית (PCI) לאחר איסכמיה לבבית, זילוח כלי הדם הכליליים נשאר לעתים קרובות מופחת. בנוסף, אין ערובה לרפרפוזיה בנימים במורד הזרם המספקים את שריר הלב1. תופעה זו, המכונה “תופעת אי-ההזרמה מחדש”, קשורה להתקדמות קלינית ולפרוגנוזה גרועה. כתוצאה מכך, השגת זרימה מספקת של כלי הדם לאחר טיפול מוצלח ברפרפוזיה הופכת קריטית להצלת שריר הלב. לפיכך, הערכה מוקדמת של תפקוד כלי הדם לאחר רה-וסקולריזציה היא חיונית עבור פרקטיקות קליניות.
ניתן להשתמש בטכניקות שונות, כגון חוט מדריך טמפרטורה / לחץ תוך כלילי פולשני לאינדקס של התנגדות מיקרו-סירקולטורית (IMR) והתנגדות מיקרו-וסקולרית היפרמית (HMR), תהודה מגנטית קרדיווסקולרית לא פולשנית (CMR), טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון יחיד (SPECT) וטומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), כדי להעריך תפקוד מיקרו-כלי דם2. עם זאת, שיטות אלה הן פולשניות או פולשניות למחצה, יקרות, ולעתים קרובות אינן זמינות, ומגבילות את התועלת הקלינית שלהן. מצד שני, הערכת רזרבת זרימה כלילית (CFR) על ידי אקוקרדיוגרפיה דופלר טרנס-חזה מציעה גישה לא פולשנית, פשוטה יחסית וחסכונית מבלי לחשוף את החולים לקרינה מייננת, כפי שניתן לראות בשיטות אחרות3.
למרות שמחקרים קודמים השתמשו באקוקרדיוגרפיה של דופלר טרנס-חזה כדי למדוד CFR בעכברים ובחולדות, נותרו אתגרים למפעילים לאתר את הזוויות המורכבות בין הפלטפורמה, העכברים והגשושית. פרוטוקול זה מתגבר על בעיה זו על ידי מתן שיטה קלה יותר לאיתור העורק הכלילי היורד הקדמי השמאלי (LAD) ומדידת CFR במהירות באמצעות תצוגת הציר הארוך של פאראסטרנל (PLAX) שונה.
יתר על כן, CFR שהתקבל בעורק הקשור לאינפרקט (IRA) דיסטלי לנגע האשם הראה מתאם חזק עם מצב זילוח המוערך על ידי אקוקרדיוגרפיה של ניגודיות שריר הלב (MCE)4. הוא זוהה גם כסמן מנבא לכדאיות ולהתאוששות תפקוד החדר השמאלי (LV) לאחר אוטם חריף של שריר הלב (AMI)5. בנוסף, CFR נקבע כסמן אמין לתמותה מכל הסיבות ולתוצאי לב וכלי דם שליליים 6,7. דוחות קודמים תיארו את השימוש באקוקרדיוגרפיה להערכת CFR במודלים של חולדות של אוטם שריר הלב8. עם זאת, CFR בשלב המוקדם של איסכמיה-רפרפוזיה לא נחקר ביסודיות. לכן, מחקר זה מספק ערך ייחוס לאבחון תפקוד לקוי של כלי הדם ולהערכת ההשפעה הטיפולית של איסכמיה-רפרפוזיה באמצעות בדיקות דינמיות בעכברי IR בשלב המוקדם של רפרפוזיה.
Protocol
Representative Results
Discussion
מחקר זה מציג פרוטוקול המשתמש במבט שונה על הציר הארוך של עצם החזה כדי להעריך באופן דינמי CFR לאחר איסכמיה-רפרפוזיה. הממצאים העיקריים מצביעים על ירידה משמעותית ב-CFR בעכברי IR, כאשר הירידה הבולטת ביותר נצפתה בשעה אחת לאחר הרפרפוזיה. עם זאת, תפקוד הלב לא הושפע בתוך 48 שעות.
CFR משמש כאינדיקטור לאספקת דם שריר הלב, ומציע גישה לא פולשנית להערכת היצרות העורקים הכליליים ומחזור הדם הכלילי. מחקרים קליניים הראו כי ערכי CFR נמוכים יותר קשורים לפרוגנוזות גרועות יותר 14,15,16, וערך חתך CFR של 1.75 נקבע כאופטימלי לריבוד סיכון 14. מטא-אנליזה שנערכה לאחרונה הראתה עוד כי הסיכון למוות עולה ב-16% עבור כל ירידה של 0.1 יחידות ב-CFR, מה שמצביע על כך ש-CFR מייצג רצף של סיכון, כאשר רמות נמוכות יותר נוטות את החולים לתוצאות קליניות גרועות יותר17. במחקר זה, CFR הראה מגמה של עלייה עם הארכת זמן הרפרפוזיה אך נשאר נמוך יותר מאשר לפני ההליך, והדגיש את החשיבות של ניטור חולים לא רק מיד לאחר פתיחת כלי הדם האשם דרך PCI אלא גם ב 48 שעות. יתר על כן, CFR משמש כמדד לתפקוד לקוי של כלי הדם הכליליים, ומשלב את ההשפעות ההמודינמיות של מחלות מוקדיות, מפושטות וכלי דם קטנים על זילוח רקמת שריר הלב18. לכן, CFR היא טכניקה לא פולשנית חיונית לאבחון מחלות כלי דם כליליים. מכיוון ש- CFR על LAD הוא אינדיקטור חזק ועצמאי לתמותה 6,7, מחקר זה נועד לספק ערכי ייחוס להחלטות קליניות. יתר על כן, השימוש במכשירי אולטרסאונד יכול להפחית את הצורך באנגיוגרפיה כלילית בסביבה של בלימת עלויות בריאות. על ידי הכשרה ושדרוג מתאימים של הטכנולוגיה, ניתן להתאים את ריבוד הסיכונים לצרכים האישיים של המטופל.
תצוגת PLAX ששונתה מציעה נוחות רבה יותר וחיסכון בזמן עבור חוקרים מדעיים. שיפור מתמשך של טכנולוגיה זו יאפשר את יישומה הרחב יותר במחלות כלי דם כליליים אחרים. השלבים העיקריים בפרוטוקול זה כוללים הדמיה של העורק הכלילי וקבלת תמונות מהירות PW באיכות גבוהה. מהירות זרימת הדם עולה בהדרגה עם ריכוז הרדמה עולה, ולכן מומלץ לכידה רציפה כדי למנוע פספוס של מהירות זרימת הדם המרבית. מכיוון שריכוז ההרדמה עלול לשנות את קצב הלב, מומלץ לחזור לזמן קצר למצב Color Doppler במהלך המדידה כדי להבטיח מיקום עקבי לפני ואחרי המדידה.
חיוני להכיר במגבלות, כולל מגבלות הטבועות במדידת אולטרסאונד של CFR. בשל העקמומיות של העורק הכלילי, לא ניתן להציג את העורק כולו במלואו, מה שמוביל למדידה במקטע אחד בלבד. על המפעילים לשאוף למדוד את תחילת העורק הכלילי כדי לזהות את נקודת מהירות זרימת הדם הכלילית המרבית בצורה מדויקת ככל האפשר. בנוסף, CFR צריך להיקבע באופן אידיאלי על סמך שינויים בנפח זרימת הדם הכלילי, אך מחקר זה משתמש במהירות זרימת הדם במקום בנפח זרימת הדם, תוך התעלמות מההשפעה של קוטר כלי הדם. עם זאת, מחקרים קודמים הדגימו מתאם חזק בין CFR לבין CFVR (שמורת מהירות זרימה כלילית)19. מחקר נוסף על תפקוד כלי הדם הכליליים עשוי לסייע בהבנת השינויים המורכבים באיסכמיה ולשפר את הבנתנו של תפקוד לקוי של כלי הדם הכליליים.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענק מס ‘82270352), פרויקט המחקר הקליני של בניית מחלקת המחקר בבייג’ינג (2022-YJXBF-04-03), מימון מחקר קליני של בית חולים ברמה גבוהה לאומית (2022-NHLHCRF-YSPY-01), מייסדי קפיטל לשיפור בריאות ומחקר (מס ‘2022-1-4062), התוכנית הלאומית לבניית דיסציפלינה קלינית מתמחה קלינית (מענק מס ‘2020-QTL-009), וקרן האגודה הסינית לקרדיולוגיה (לא. 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).
