Динамическая оценка резерва коронарного кровотока после реперфузии ишемии миокарда у мышей
Summary
В настоящем протоколе описан модифицированный парастернальный вид по длинной оси для быстрой и точной локализации левой передней нисходящей артерии. Этот подход разработан таким образом, чтобы быть более простым и удобным для пользователя, а также облегчать изучение динамических изменений резерва коронарного кровотока после ишемии-реперфузии миокарда у мышей.
Abstract
После ишемии сердца часто наблюдается недостаточная перфузия миокарда, даже если кровоток был успешно и полностью восстановлен в вышестоящей артерии. Это явление, известное как «феномен отсутствия рефлюкса», связано с коронарной микрососудистой дисфункцией и связано с плохими клиническими исходами. В клинической практике снижение резерва коронарного кровотока (CFR) часто используется в качестве индикатора ишемической болезни сердца. CFR определяется как отношение пиковой скорости потока, вызванной фармакологическими или метаболическими факторами, к скорости потока в состоянии покоя.
Этот протокол был направлен на оценку динамических изменений CFR до и после ишемии-реперфузии (ИК) с использованием допплеровских измерений пульсовой волны. В этом исследовании нормальные мыши продемонстрировали способность увеличивать пиковую скорость коронарного кровотока в два раза по сравнению со значениями в состоянии покоя при стимуляции изофлураном. Однако после ишемии-реперфузии КФР через 1 ч достоверно снизился по сравнению с исходным уровнем до операции. Со временем CFR показал постепенное восстановление, но оставался ниже нормального уровня. Несмотря на сохранение систолической функции, раннее выявление микрососудистой дисфункции имеет решающее значение, и создание практического руководства может помочь врачам в этой задаче, а также облегчить изучение прогрессирования сердечно-сосудистых заболеваний с течением времени.
Introduction
Ишемическая болезнь сердца является одной из ведущих причин смертности во всем мире1. Даже когда виновник коронарной артерии вновь открывается с помощью первичного чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ) после ишемии сердца, коронарная микрососудистая перфузия часто остается сниженной. Кроме того, нет гарантии реперфузии в нижестоящих капиллярах, снабжающих миокард1. Этот феномен, известный как «феномен отсутствия рефлюкса», связан с клиническим прогрессированием и плохим прогнозом. Следовательно, достижение адекватного микрососудистого оттока после успешной реперфузионной терапии становится критически важным для спасения миокарда. Следовательно, ранняя оценка микрососудистой функции после реваскуляризации имеет решающее значение для клинической практики.
Для оценки функции микрососудов можно использовать различные методы, такие как инвазивный внутрикоронарный провод для определения индекса микроциркуляторного сопротивления (IMR) и гиперемического микрососудистого сопротивления (HMR), неинвазивный сердечно-сосудистый магнитный резонанс (CMR), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)2. Тем не менее, эти методы являются либо инвазивными, либо полуинвазивными, дорогостоящими и часто недоступными, что ограничивает их клиническую полезность. С другой стороны, оценка резерва коронарного кровотока (CFR) с помощью трансторакальной допплер-эхокардиографии предлагает неинвазивный, относительно простой и экономически эффективный подход без воздействия ионизирующего излучения на пациентов, как это видно при других методах3.
Несмотря на то, что в предыдущих исследованиях использовалась трансторакальная допплеровская эхокардиография для измерения CFR у мышей и крыс, операторы по-прежнему сталкиваются с проблемами в определении сложных углов между платформой, мышами и зондом. Этот протокол решает эту проблему, предоставляя более простой метод определения местоположения коронарной артерии левой передней нисходящей артерии (ПМЖ) и быстрого измерения CFR с использованием модифицированного парастернального изображения по длинной оси (PLAX).
Кроме того, CFR, полученный в инфаркт-ассоциированной артерии (IRA) дистальнее виновного поражения, показал сильную корреляцию со статусом перфузии, оцененным с помощью контрастной эхокардиографии миокарда (MCE)4. Он также был идентифицирован в качестве прогностического маркера жизнеспособности и восстановления функции левого желудочка (ЛЖ) после острого инфаркта миокарда (ОИМ)5. Кроме того, CFR был признан надежным маркером смертности от всех причин и неблагоприятных сердечно-сосудистых исходов 6,7. В предыдущих отчетах описывалось использование эхокардиографии для оценки CFR на крысовых моделях инфаркта миокарда8. Тем не менее, КФР на ранней стадии ишемии-реперфузии досконально не изучен. Таким образом, данное исследование дает референтное значение для диагностики микрососудистой дисфункции и оценки терапевтического эффекта ишемии-реперфузии с помощью динамических тестов у мышей с ИК на ранней стадии реперфузии.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом исследовании представлен протокол, в котором используется модифицированный парастернальный вид по длинной оси для динамической оценки CFR после ишемии-реперфузии. Основные данные указывают на значительное снижение CFR у мышей с ИК-диапазоном, причем наиболее выраженное снижение наблюдалось через 1 ч после реперфузии. Тем не менее, сердечная функция не была нарушена в течение 48 ч.
CFR служит индикатором кровоснабжения миокарда, предлагая неинвазивный подход к оценке как стеноза коронарных артерий, так и коронарного микрососудистого кровообращения. Клинические исследования показали, что более низкие значения CFR связаны с ухудшением прогнозов 14,15,16, а пороговое значение CFR 1,75 было установлено как оптимальное для стратификации риска 14. Недавний метаанализ также показал, что риск смерти увеличивается на 16% на каждые 0,1 единицы снижения CFR, что указывает на то, что CFR представляет собой континуум риска, при этом более низкие уровни предрасполагают пациентов к более плохим клиническимисходам. В этом исследовании CFR показал тенденцию к увеличению с увеличением времени реперфузии, но оставался ниже, чем до процедуры, что подчеркивает важность наблюдения за пациентами не только сразу после вскрытия сосуда-виновника с помощью ЧКВ, но и через 48 ч. Кроме того, CFR служит мерой коронарной микрососудистой дисфункции, интегрируя гемодинамические эффекты очагового, диффузного заболевания и заболевания мелких сосудов на перфузию ткани миокарда18. Таким образом, CFR является важнейшим неинвазивным методом диагностики коронарных микрососудистых заболеваний. Поскольку CFR на LAD является надежным и независимым индикатором смертности 6,7, данное исследование направлено на получение референсных значений для принятия клинических решений. Кроме того, использование ультразвуковых аппаратов потенциально может снизить потребность в коронарографии в условиях ограниченных затрат на здравоохранение. Благодаря надлежащему обучению и совершенствованию технологий стратификация риска может быть адаптирована к индивидуальным потребностям пациента.
Модифицированный вид PLAX обеспечивает большее удобство и экономию времени для научных исследователей. Постоянное совершенствование этой технологии будет способствовать ее более широкому применению при других коронарных микрососудистых заболеваниях. Ключевыми этапами этого протокола являются визуализация коронарной артерии и получение высококачественных изображений скорости PW. Скорость кровотока постепенно увеличивается с увеличением концентрации анестетика, поэтому рекомендуется непрерывный захват, чтобы не пропустить максимальную скорость кровотока. Поскольку повышение концентрации анестетика может изменить частоту сердечных сокращений, рекомендуется кратковременно вернуться в режим цветного допплера во время измерения, чтобы обеспечить постоянное положение до и после измерения.
Важно учитывать ограничения, в том числе ограничения, присущие ультразвуковому измерению CFR. Из-за кривизны коронарной артерии невозможно полностью отобразить всю артерию, что приводит к измерению только в одном сегменте. Операторы должны стремиться измерить начало коронарной артерии, чтобы как можно точнее определить точку максимальной скорости коронарного кровотока. Кроме того, CFR в идеале должен определяться на основе изменений объема коронарного кровотока, но в этом исследовании используется скорость кровотока, а не объем кровотока, без учета влияния диаметра сосуда. Тем не менее, предыдущие исследования продемонстрировали сильную корреляцию между CFR и CFVR (резервом скорости коронарного потока)19. Дальнейшие исследования функции коронарных микрососудов могут помочь в понимании сложных изменений ишемии и улучшить наше понимание коронарной микрососудистой дисфункции.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант No 82270352), Пекинским исследовательским проектом по строительству клинических исследований (2022-YJXBF-04-03), Национальным финансированием клинических исследований больниц высокого уровня (2022-NHLHCRF-YSPY-01), Капитальными фондами по улучшению здоровья и исследованиям (No 2022-1-4062), Национальной программой строительства ключевых клинических дисциплин (грант No 2020-QTL-009) и Фондом Китайского общества кардиологов (No 2020-QTL-009). 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).
