Магнитно-резонансная томография сердца: взгляд на программирование развития и его последствия для старения, часть 2

Пожалуйста свяжитесьoscar.xiao@wecistanche.comЧтобы получить больше информации

Исследования CMR предсердий в основном применялись к левому предсердию (LA). ЛП действует как датчик объема, который за счет растяжения предсердий ингибирует секрецию вазопрессина, тем самым изменяя РАС. Эффекты вазопрессина опосредованы несколькими физиологическими механизмами, включая повышение артериального давления, центрального объема крови, центрального венозного давления и изменение уставки симпатического барорефлекса. Одновременно растяжение левого предсердия вызывает высвобождение натрийуретических пептидов, которые снижают системное сосудистое сопротивление, уменьшают центральное венозное давление и увеличивают экскрецию натрия почками.42 Таким образом, неудивительно, что изменения размера ЛП могут быть биомаркером стойкого повышения давления наполнения ЛЖ, особенно у пациентов с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса, осложненной артериальная гипертензия. 43 Показатели, полученные с помощью МРТ, включают максимальный/минимальный объемы левого предсердия, общий объем и фракцию опорожнения левого предсердия, объем и фракцию опорожнения пассивного левого предсердия, объем и фракцию опорожнения активного левого предсердия и объем кондуита.что такое цистанхеБыло показано, что изменения объема левого предсердия, индексированные по массе миокарда, обычно связаны с диастолической функцией в нормальной популяции, хотя они могут быть прогностическими для более специфических проблем в зависимости от изучаемой популяции.44 Объемы правого предсердия (ПП) также имеют были исследованы с помощью CMR в отношении хронической сердечной недостаточности и легочной гипертензии. Полезность измерений визуализации предсердий в условиях физиологии сердца, измененной программированием развития на животных моделях, еще не изучена и является новой областью исследований.

Ремоделирование миокарда является характеристикой программирования развития, которое было выявлено с помощью эхокардиографии у плодов и младенцев. I7 «Индекс сферичности» используется в эхокардиографии как индикатор ремоделирования желудочков. Как правило, в эхокардиографических исследованиях индекс сферичности аппроксимируется расчетным путем. Поскольку CMR используется для измерения полных объемов желудочков, можно использовать трехмерный индекс сферичности, который представляет собой отношение объема желудочка к объему сферы, радиусом которой является длина желудочка.

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше

Кроме того, МРТ можно использовать для оценки деформации миокарда. Миофибриллы в среднем слое окружают сердце, в то время как продольные волокна в эндокардиальном и эпикардиальном слоях тянут сердце от верхушки к основанию. Сложное движение во время сокращения включает силы, действующие по правосторонней спирали в субэндокарде и по левосторонней спирали в субэпикарде. Результирующая деформация или «напряжения» могут быть разделены на компоненты в трех направлениях: осевом, окружном и продольном. Деформация определяется по отношению к исходной длине в виде безразмерного процента. Скорость деформации, «скорость деформации», является пространственной производной скорости и измеряется в обратных секундах. Первоначальный метод использовал так называемый подход «маркировки тканей», в котором специальная последовательность «портит» магнитные ядра, так что линии нулевого сигнала откладываются и отслеживаются на протяжении всего сердечного цикла.45,46 Недавняя инновация, функция CMR. отслеживание, оценивает анатомические элементы, которые различаются по краям миокарда вдоль стенки камеры/эндокарда и эпикардиально-субэпикардиальных границ. Систолическую и диастолическую функцию ПЖ и ЛЖ можно охарактеризовать с помощью напряжения и скорости напряжения, а также перекрута миокарда и диастолического отдачи. Параметры деформации миокарда из исследований МРТ дают более чувствительные и более ранние маркеры сократительной дисфункции, чем фракция выброса.47 На рис. 2 показаны примеры данных, полученных при отслеживании характеристик миокарда на киноизображениях. Измеряемые параметры включают радиальную (рис. 2а, в, д), окружную и продольную деформации желудочка (рис. 2б, г, е), скорости деформации, скорости и смещения. Несколько коммерчески доступных пакетов обработки изображений доступны с функцией отслеживания признаков.48 Эхокардиография с отслеживанием спеклов также использовалась для оценки нагрузки на миокард. Однако результаты эхо-спеклов не соответствуют напрямую результатам МРТ. Это может быть связано с присущей спекл-эхо чувствительностью к шуму и/или относительно плохим латеральным разрешением метода.49

цистанхе может омолаживать

CMR also can be used to assess the focal or diffuse expansion of the myocardial extracellular space, which may result from prior infarction, infection, or other causes of tissue composition derangement. Hematocrit (hct) should be gathered on the same day as the MRI examination as it can fluctuate. Following administration of intravascular gadolinium contrast agent and a time delay (>10 мин), очаговое рубцевание/расширение внеклеточного пространства можно непосредственно визуализировать и количественно оценить. Для оценки диффузного расширения внеклеточного пространства необходимо измерить время продольной релаксации (71) миокарда и 71 крови в просвете желудочка (рис. 3а, б). В общем протоколе повторно измеряют Tl миокарда ~10 мин после введения контрастного вещества на основе гадолиния. Из этих наборов данных и данных пациента внеклеточный объем (ECV) ткани миокарда можно рассчитать как ECV миокарда =(1-горячая) × △ Tlкровь)(△ Tlмиокард). быть непосредственно связанным с миокардиальным фиброзом, связанным со старением в большом исследовании на людях.51 Диффузный миокардиальный фиброз считается одним из состояний, связанных с нарушением функции желудочков из-за программирования развития.Пример того, как миокардиальный Tl изменяется через ~10 мин после Gd инфузия в сердце бабуина показана на рис. Более продвинутый подход, диффузионно-тензорная CMR (DT-CMR), может использоваться для оценки ориентации миоцитов и функции листков, однако это технически сложный метод. разрешение с большей скоростью сканирования и увеличенным охватом может позволить DT-CMR стать рутинным инструментом исследования в ближайшем будущем. можно использовать для корреляции таких признаков, как фиброз, с изображениями структуры ткани in vivo.14

МРТ также полезна для дифференциации мышечной ткани и жира, что делает ее полезной для выявления жировой инфильтрации миокарда. Эпикардиальный жир и перикардиальное ожирение, которые часто встречаются у пациентов с резистентностью к инсулину, связаны с рядом сердечно-сосудистых заболеваний.Цистанхе против старения3 Увеличенное отложение перикардиального жира, измеренное с помощью CMR, было зарегистрировано у самцов павианов IUGR, но не у самок в 5-6 лет (человеческий эквивалент 20-24 лет).54 Объемно-локализованная магнитно-резонансная спектроскопия (MRS) может быть используют для определения количества жира в миокарде (рис. 4а), хотя этот процесс более трудоемкий и технологически сложный. На рис. 4 показан пример спектра CMR водорода-1, полученного из межжелудочковой перегородки сердца бабуина. Обратите внимание на наличие трех пиков триглицеридов (рис. 4б). Однако из-за сложной ориентации миофибрилл в сердечной мышце МРС измеряет общий жир и пока не может различить внутри- и внеклеточные липиды, которые могут иметь различное метаболическое происхождение.

CMR также можно использовать для измерения кровотока, хотя и не с таким временным разрешением, как допплер-эхокардиография. Фазово-контрастную МРТ можно использовать для измерения скорости тока крови в крупных сосудах или более мелких артериях, связывая изменение фазы МРТ-сигнала от крови с изменением положения крови. Поскольку срезы для визуализации могут располагаться гибко и точно, МРТ может обеспечить точные измерения сердечного выброса и коронарного кровотока.3758 МРТ используется для определения податливости аорты и потока через митральный клапан. Растяжимость аорты можно рассчитать на основании измерений площади поперечного сечения дистального отдела нисходящей аорты на уровне сердца, полученных при ES и ED. кровяное давление. Фармацевтические препараты, такие как добутамин и аденозин, могут вводиться во время МРТ для оценки перфузии миокарда во время вазодилатации и функции миокарда во время сердечного стресса. визуализация сложных трехнаправленных паттернов кровотока в сосудистых структурах и целых сосудистых территориях, таких как сердце, прилегающая аорта и коронарные артерии.60 Эти подходы позволяют оценить работу сердца в физиологических условиях, которые обычно возникают при увеличении нагрузки.

Общество сердечно-сосудистого магнитного резонанса (SCMR) разработало консенсусный отчет экспертов, в котором оцениваются данные о точности и прецизионности сердечно-сосудистых параметров, полученных с помощью CMR. FI Хотя эти параметры рассматривались в контексте диагностики и оценки тяжести заболевания, отчет разъясняет сильные и слабые стороны современной количественной CMR. Данные, представленные в отчете SCMR, были скомпилированы и обобщены в таблице 1.

Нормативные значения параметров CMR

Как указано выше, количественная МРТ может предоставить множество данных не только в отношении размеров и функций камер, но также и в отношении региональной функции сердца, кровотока и состава тканей. В недавнем обзоре опубликованных данных перечислены референтные значения и влияющие факторы, такие как возраст и пол, на нормативные физиологические параметры сердца, полученные с помощью различных методов МРТ и последовательностей импульсов.62

В недавнем исследовании с участием 800 взрослых британцев оценивались данные МРТ здоровых британских участников европеоидной расы, чтобы установить референсные значения и аномальные диапазоны для структуры и функции ЛЖ, ПЖ, ЛП и ПП.63 Анализ этих данных Бландом-Альтманном показал, что для Конечно-диастолический объем ЛЖ и ПЖ, конечно-систолический объем и ударный объем, а также максимальный объем ЛП и ПП и ударный объем, было достигнуто отличное согласие между наблюдателями и внутри них. В другом исследовании сообщалось о тех же сердечно-сосудистых параметрах из CMR, но оно было сосредоточено на более чем 400 здоровых участниках европеоидной расы в возрасте от 18 до 36 лет.64 Используя как внутриклассовые коэффициенты корреляции (ICC), так и метод Бланда-Альтмана, эти исследователи показали, что LV и RV EDV имеют систематические ошибки Меньше или равно 2,3 мл, LA и RA EDV имеют систематические ошибки<6.5 ml,="" and="" all="" had="" icc="" values="" △of="" 0.92.="" two="" other="" investigations="" have="" aimed="" to="" establish="" normative="" ranges="" for="" ra="" and="" la="" structural="" and="" functional="" parameters="" normalized="" for="" independent="" influences="" such="" as="" age,="" sex,="" and="" bsa.="" one="" studied="" 120="" asymptomatic="" medical="" workers="" in="" great="" britain="" s="" and="" the="" other="" assessed="" 115="" healthy="" children="" and="" adolescents="" in="" germany.66,67="" the="" latter="" study="" found="" high="" interobserver="" and="" inter-examination="" agreement="" by="" the="" bland-altman="" method,="" even="" for="" pediatric="" subjects.="" bsa-indexed="" normative="" cardiac="" functional="" data="" by="" age="" group="" reported="" from="" these="" studies="" have="" been="" compiled="" in="" tables="" 2-4.="" the="" studies="" cited="" above,="" primarily="" report="" data="" from="" north="" american="" and="" european="" caucasian="" cohorts.="" a="" direct="" comparison="" between="" four="" american="" ethnicities="" (caucasian,="" hispanic,="" african-american,="" and="" asian-american)showed="" that="" asian-american="" participants,="" in="" general,="" had="" lower="" values="" for="" mass="" and="" volumes="" than="" other="" ethnic="" groups="" even="" when="" adjusted="" for="" bsa.="">cistanche benefícios68 Более позднее исследование, проведенное той же группой, показало, что объем ЛП также был меньше у китайско-американских субъектов даже после аллометрического индексирования. 69 Всестороннее исследование 20-69-летних сингапурских китайцев (n=180) обнаружили меньшие объемы сердца (КДО ЛЖ: 128 ± 28 против 146 мл; КДО ЛЖ: 143 ± 35 против 162 мл) и меньшую массу ЛЖ (76 ± 22 против 116 г). Эти различия сохранялись после нормализации BSA, но, как и у представителей европеоидной расы, были обнаружены отрицательные корреляции между объемами желудочков и возрастом без связи между массой ЛЖ и возрастом. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять нормативную возрастную изменчивость нормальной структуры и функции сердца в различных этнических группах.

MRI tissue parameters also have been measured by CMR. The MRI relaxation times, T1, T2, and T2*can be determined in the myocardium using specialized pulse sequences that measure the changes in the CMR signal with changes in acquisition timing parameters.71 Relaxation measurements require multiple rescans using different timing parameters in order to derive the relaxation times from the signal intensity versus time curves via nonlinear regression as shown in Fig. 3c. Tl increases with the magnetic field strength used for MRI, but also is associated biologically with disease states that lead to fibrosis, edema, and amyloid deposition. TI is reduced by the administration of a gadolinium-based contrast agent (Gd), which briefly is retained in the interstitial space.7 making measurements before and after Gd, the ECV can be determined and used as a biomarker for myocardial fibrosis (Fig. 3). A study conducted at 3 Tesla in a cohort(n=76) of asymptomatic volunteers 20-90 years of age-reported native myocardial 7I and ECV, but not T2, were significantly greater in age-matched women than in men.23 In addition, 71 and ECVincreased with increasing age. However, in children (aged 9-18) 71 did not change with age but was significantly correlated (r=0.448,p-0.005)with body mass index(BMI).4 Although apposite interobserver variability has been reported for myocardial TI measurements with ICC>0.90,75 Для многоцентровых исследований рекомендуется подтверждать, что метод картирования Tl использует стандартизированный подход к сбору данных и постобработке.76

В исследованиях также оценивали Т2, который увеличивается с содержанием воды в тканях миокарда, как при отеке миокарда. Сообщается, что Т2 значительно снижается с возрастом. R Уменьшение родственного параметра, миокардиального T2*, было связано с отложением железа, что указывает на талассемию у детей.77 Высокопольное (7) исследование куриных эмбрионов показало, что T2 в сердце и других органах снижался во время эмбрионального развития. . В польском исследовании 41 здорового ребенка 9-18 лет было обнаружено, что миокардиальный T2 значительно выше (44,6±4,2 против 40,4±3,8p=0,002) у женщин, чем у мужчин. 4 Нормативные значения 71, 72 и Т2* для различных возрастных групп приведены в табл. 5.

Развитие сердца в раннем детстве также изучалось с помощью CMR. Большинство этих исследований были сосредоточены на младенцах с врожденными пороками сердца, такими как открытый артериальный проток (ОАП), и на недоношенных новорожденных. В исследованиях очень молодых субъектов измерения размеров сердца обычно индексируются по массе тела. Индексированные сердечные параметры были значительно выше в группе из 16 младенцев PL A по сравнению с 29 младенцами контрольной группы в исследовании, которое показало хорошее согласие внутри и между наблюдателями. Эти параметры включали ударный объем ЛЖ (2,81±0,83 против 1,82±0,29 мл/кг, p<0.001),end-diastolic volume="" (3.38±1.34="" vs.2.47±0.38ml/kg,p="0.001),and" lv="" mass(2.46±0.59=""><0.001).however, there="" were="" no="" significant="" differences="" in="" ejection="" fraction="" or="" fractional="" thickening="" between="" the="" two="" groups.="" currently,="" studies="" of="" rv="" function="" and="" structure="" in="" infants="" have="" not="" demonstrated="" adequate="">

CMR использовали для измерения сердечного выброса и трехстворчатого и митрального E/A трансмитральных кривых с помощью допплерографии при медиане 3{8}},4 недели гестационного возраста (диапазон 95 процентов 28,4-32,7), а затем снова в среднем возрасте 10,0 лет (диапазон 95% 9,4-11,7) у 547 пациентов.80 Эти исследователи обнаружили, что более высокое сопротивление пупочной артерии в третьем триместре было связано с более высокой ФВВ в детстве (p<0.05), but="" not="" with="" other="" cardiac="" outcomes.="" the="" third-trimester="" umbilical="" artery="" to="" cerebral="" artery="" pulsatility="" index="" ratio="" was="" not="" associated="" with="" childhood="" cardiac="" outcomes.="">Экстракт цистанхе против радиацииБолее высокий выброс ЛЖ у плода в третьем триместре был связан с более низкой ФВ ЛЖ в детстве и более высоким отношением массы к объему ЛЖ (p<05). third-trimester="" fetal="" rv="" output="" was="" not="" associated="" with="" childhood="" cardiac="" outcomes.="" a="" higher="" third-trimester="" fetal="" tricuspid="" valve="" e/a="" mitral="" waveform="" ratio="" was="" associated="" with="" higher="" childhood="" rv=""><>

Для оценки выброса левого и правого желудочков у недоношенных и доношенных новорожденных в неонатальном отделении использовались фазово-контрастные измерения скорости левого и правого желудочков в неонатальном отделении. Было показано, что МРТ с кодированием скорости воспроизводима и достаточно чувствительна для выявления различий в податливости ФА между нормоксией и гипоксией.82 Измерения продольной, радиальной и периферической деформации, полученные с помощью МРТ, также были недавно охарактеризованы у детей.

Фенотипы программирования развития CMR

Количественная CMR в сердцах плода, включая сердечную функцию, кровоток и оксигенацию крови, является областью активного развития. Высокое разрешение, требуемое для сердец плода, может быть сбито с толку необходимостью избегать наложения артефактов от других частей тела матери. Однако основная техническая задача состоит в том, чтобы иметь дело с различными источниками артефактов движения, включая сердечные и дыхательные движения матери, сердечные движения плода и движения тела плода. Инновации, такие как метрически-оптимизированное стробирование, автоматическое стробирование и разработка совместимого с МРТ оборудования для мониторинга сердца плода, позволяют МРТ плода быть более терпимой к движению, что позволяет получать динамические изображения с высоким разрешением сердца плода и связанных с ним сосудов.84 Было показано, что при адекватном контроле физиологических движений волюметрия желудочков плода очень надежна в модели овец. -time.86 Использование 4D CMR потока было подтверждено для непосредственного измерения потока через сосуды центральной циркуляции плода и их шунты в модели овцы in utero. модели для количественной оценки оксигенации крови с помощью МРТ и проверки их по сравнению с измерениями анализатора газов крови.88 Эти методы применялись для оценки сердечной функции в исследовании позднего начала ЗВУР. плодов мужского пола с зарегистрированными значениями, индексированными к расчетной массе плода. Снижение кровотока в пупочной вене и легочного кровотока, а также увеличение кровотока в верхней полой вене были обнаружены при ЗВУР по сравнению с нормальными плодами.89 Кроме того, значения Т2 в крови, доставка кислорода и потребление кислорода были значительно ниже у плодов ЗВУР. Разработка надежных методов МРТ для оценки гемодинамики и морфометрии плода позволит получить более достоверные данные для понимания развития ЗВУР внутриутробно и позволит улучшить классификацию ЗВУР на ранних сроках беременности.

МРТ показала, что малый размер для гестационного возраста (SGA) при рождении был связан с меньшим LV и конечно-диастолическим объемом RV по сравнению с текущим BSA, но с большим отношением массы LV к объему (p<0.05). children="" in="" the="" larger="" quartile="" at="" birth="" who="" grow="" taller="" and="" leaner="" in="" childhood="" have="" larger="" hearts="" relative="" to="" bsa.="" in="" contrast,="" children="" in="" the="" lower="" quartile="" of="" rv="" and="" lv="" end-diastolic="" volume="" and="" lv="" mass="" were="" smaller="" at="" birth="" and="" became="" shorter="" and="" heavier="" in="" childhood=""><0.05). both="" fetal="" and="" childhood="" growth="" were="" independently="" associated="" with="" childhood="" rv="" and="" lv="" end-diastolic="" volume="" and="" lv="">

В исследовании МРТ 29 плодов с ЗВУР по сравнению со 127 плодами с различными врожденными пороками сердца, плоды с ЗВУР были значительно тяжелее, чем плоды с транспозицией магистральных артерий (p=0,03) и коарктацией аорты (p{ {4}}.02), но существенных различий в массе тела плода между ЗВУР и другими врожденными пороками сердца не было. Та же группа изучила 14 плодов с ЗВУР и 26 плодов без ЗВУР на 35 неделе беременности с помощью МРТ и сообщила, что у плодов с ЗВУР была нижняя пупочная вена (p<004)and pulmonary="" blood="" flow=""><0.01) and="" higher="" superior="" vena="" cava=""><0.0001).89the latter="" change="" is="" exemplary="" of="" the="" classical="" preferential="" delivery="" of="" blood="" to="" pre-ductal="" vascular="" beds="" in="" the="" presence="" of="" intrauterine="">

В недавнем исследовании 34 недоношенных детей и 10 доношенных детей из контрольной группы сообщалось о большей массе ЛЖ, индексированной по массе CMR, и более высоком индексированном по массе конечно-диастолическом объеме в доношенном возрасте (p<0.05 for="" all="" preterm="" gestations).93="" independent="" associations="" of="" increased="" term-corrected="" age="" lv="" myocardial="" wall="" thickness="" were="" (false="" discovery="" rate=""><0.05): degree="" of="" prematurity,="" antenatal="" glucocorticoid="" administration,="" and="" a="" requirement="" for="">48-часовая послеродовая респираторная поддержка. Анализ основных компонентов объемов, геометрии, массы миокарда и толщины стенок выявил статистические различия между всеми недоношенными детьми в доношенном возрасте и доношенными детьми контрольной группы. В программах развития необходимо учитывать различия в результатах видов и пола потомства. Обычная экспериментальная модель лабораторной крысы - политокусный, альтрициальный вид. Таким образом, матери получают гораздо большую питательную нагрузку, а плод и новорожденный имеют траекторию развития, отличную от траектории развития монототических, скороспелых млекопитающих, таких как человек. «4 По этой причине была разработана и охарактеризована модель бабуина, отличного от человека примата».95 Молекулярные методы использовались для оценки функциональных, биохимических и эпигенетических механизмов и взаимодействий в сердце, возникающих в результате недоедания матери и ожирения из-за переедание.14,15

CMR широко применялся в этой модели павиана IUGR для изучения изменений сердечно-сосудистой системы, которые возникают в результате программирования развития, вторичного или умеренного (30 процентов) MNR во время беременности и лактации. У потомства были нарушены функции как левого желудочка, так и правого желудочка, включая снижение фракции выброса, укорочение желудочков и увеличение объема камер [38,96]. бабуины, дифференцированные по половому признаку. Результаты подчеркнули, что MNR влиял на функцию RV более радикально, чем на функцию LV. Тяжесть нарушения функции правого желудочка может быть связана с повышенным легочным сопротивлением, которое может быть связано со снижением легочной альвеоляризации плода и плотностью легочных сосудов, обнаруженными в модели IUCGR у овец.97 Хотя эти данные были интерпретированы как указывающие на ограничение роста имитирует ускоренное старение сердца, наиболее важным открытием было взаимодействие и синергетический эффект этих изменений в отношении общего сердечно-сосудистого здоровья.

Изменения в морфологии и функции сердца, которые, как ожидается, будут связаны с более широкими сердечно-сосудистыми особенностями, также можно оценить с помощью CMR. Дистальное нисходящее индексированное поперечное сечение аорты и растяжимость аорты были уменьшены у тех же павианов IUGR. На рис. 6 показано, как повышенный систолический трехмерный индекс сферичности (3DSI) значительно коррелировал со сниженной растяжимостью аорты (r=0,35, p=0,048). Диастолический 3DSI также значимо и отрицательно коррелировал с растяжимостью аорты (r=0,36, p=0,044). Дополнительные изменения в размерах сонных, плечевых и подвздошных артерий, растяжимости и характере кровотока также были выявлены у молодых взрослых павианов IUGR с помощью ультразвука.99

Бивентрикулярные изменения означают основные компоненты наблюдаемых результатов. В ЛЖ наблюдается нарушение сокращения миокарда. Основываясь на исследованиях других моделей животных с плохим материнским питанием, ослабление сокращения может быть связано с уменьшением числа кардиомиоцитов,100,101 незрелостью кардиомиоцитов,102,103 аномальной обработкой кальция,104 и/или дисфункцией саркомеров. 105 При таком снижении сократительной силы на МРТ видно увеличение конечно-систолического объема без значительных изменений конечно-диастолического объема, что приводит к снижению ударного объема и сердечного выброса. Уменьшение фракции утолщения стенки и тенденция к уменьшению ротации вместе свидетельствуют о снижении систолической функции. Из-за повышенного конечно-систолического объема возникают трудности с наполнением ЛЖ, что выражается в выраженном снижении пиковой и средней функции наполнения.

Борьба за наполнение ЛЖ может быть дополнительно затруднена внеклеточным фиброзом, который ранее наблюдался в миокарде плода бабуина и о чем сообщалось в других моделях. для характеристики измерения объемной доли коллагена на основе гистологии.107 Эти исследователи обнаружили, что нативное значение Tl миокарда достоверно и положительно коррелирует с подтвержденной биопсией объемной долей коллагена (r=0.77,p<01). we="" have="" measured="" native="" myocardial="" 71="" to="" be="" significantly="" greater="" in="" iugr="" baboons="" (1033="" +93ms)than="" in="" controls(905+93ms,p="0.001),">

Нарушения систолической и диастолической функции ЛЖ в результате ЗВУР могут быть связаны с изменениями кардиомиоцитов, обсуждавшимися в предыдущих отчетах. Взаимосвязь между дисфункцией ПЖ и ЛЖ схематично изображена на рис.8. Сократительная сила ПЖ была ослаблена, как и слева, что подтверждалось уменьшением как утолщения стенки, так и продольного укорочения, наблюдаемого на МРТ. Конечный систолический объем ЛЖ увеличился, а ударный объем ПЖ и сердечный выброс снизились. Заподозрена попытка увеличения функции выброса в виде умеренного увеличения конечно-диастолического объема. Тем не менее, увеличение конечного систолического объема из-за неадекватного выброса препятствует наполнению ПЖ, снижая как среднюю, так и раннюю скорость наполнения. Хотя на основании увеличения сферичности ЛЖ ожидается снижение показателей сферичности, такой разницы не наблюдается. Эта находка, вероятно, отражает одновременную гиперемию правого желудочка. Важно отметить, что нарушение наполнения ЛЖ может еще больше ухудшить выброс ПЖ из-за повышения давления в легочной артерии.108 Эти результаты согласуются с нарушением коронарного наполнения, и можно заподозрить легкую гипоксию, учитывая вероятное повышение диастолического давления.

На механическом уровне ослабление сокращения одной камеры желудочка усугубляет действие другой, поскольку в норме сила продольного сокращения сердца зависит от одновременного натяжения митрального и трикуспидального колец. Преувеличенное смещение перегородки в сторону ЛЖ во время систолы, на которое в норме приходится только около 10% ударного объема ПЖ, интерпретируется как попытка нормализовать выброс ЛЖ, что может препятствовать выбросу ПЖ. Снижение систолической функции ЛЖ также приводит к ослаблению выброса ПЖ из-за взаимозависимости желудочков.цистанхе траваБолее выраженное снижение функции ПЖ по сравнению с ЛЖ указывает на то, что присутствует первичный компонент дисфункции ПЖ, который может частично возникать из-за изменений в легочной системе. Тем не менее, состояние миокарда ПЖ и его связь с дисфункцией легочной артерии еще предстоит изучить, учитывая отсутствие достаточных предшествующих исследований.

В модели павиана IUGR крупные системные артерии продемонстрировали региональные расходящиеся результаты. МРТ показала, что нисходящая грудная аорта была уменьшена в размерах и растяжима. Это снижение уменьшило функцию аорты Виндкесселя и вызвало беспокойство по поводу диастолической перфузии критических органов. В частности, коронарная перфузия, вероятно, будет нарушена из-за ее преимущественно диастолического наполнения. Кроме того, уменьшение размера и растяжимости нисходящей аорты в сочетании с аналогичными изменениями в артериях нижних конечностей, выявленными при УЗИ, указывают на повышенную системную постнагрузку, что способствует дисфункции ЛЖ. Различные исследования на животных показали, что снижение содержания эластина109, а также изменения во внеклеточной структуре10,11 способствуют наблюдаемым изменениям. Однако в краниально направленных сосудах не видно ни разницы в размерах, ни растяжимости. Вместо этого общий каротидный кровоток кажется сохраненным или даже увеличенным из-за небольшого увеличения конечно-систолической и диастолической скоростей кровотока. Это созвездие результатов напоминает усилия по перераспределению кровотока, которые, как известно, происходят во время гипоксии плода как часть эффекта «сохранения мозга». Следуя этой аналогии, изменение кровотока в перинатальном периоде должно было вызвать дифференциальный рост сосудистой сети посредством гемодинамических эффектов, которые сохраняются во взрослом возрасте. Также могут быть вовлечены дополнительные сосуды брюшной полости и таза, что может повлиять на другие системы органов.

В модели ЗВУР у павианов у потомства женского пола было повышено содержание общего холестерина, липопротеинов низкой плотности и подкожного жира. Эти изменения отсутствовали у потомков мужского пола, хотя МРТ у самцов действительно выявила повышенное отложение перикардиального жира.54 Метаболические нарушения, присутствующие при ЗВУР, обнаруживаются в виде полового диморфного увеличения накопления перикардиальных липидов и уровня холестерина в сыворотке. Эти увеличения были умеренными, особенно по сравнению со степенью наблюдаемых сердечных изменений. Однако повышенный уровень липидов в перикарде, если его не лечить, может привести к локальным липотоксическим эффектам в более позднем возрасте. Повышение уровня холестерина в сыворотке крови может способствовать развитию коронарного атеросклероза.

Будущие применения МРТ в изучении программирования сердца Гибкость МРТ сердца позволяет интерпретировать сложные взаимодействия биомаркеров, связанных с патофизиологией ЗВУР, например взаимодействие между ЗВУР и ускоренным старением. Пренатальное программирование связано с развитием миокардиального фиброза, что в значительной степени связано с эпигенетическими процессами.14,15 Физиологические траектории изменяются как адаптивный ответ, направленный на поддержание плода для успешного рождения. Однако есть убедительные доказательства того, что эти адаптации в раннем возрасте снижают способность человека реагировать на связанные с возрастом изменения в структуре и функции сердечно-сосудистой системы в более позднем возрасте. Неблагоприятное ремоделирование коренится в дисфункциональных механизмах восстановления, которые защищают сердце от дальнейшего повреждения и улучшают гомеостаз.112

В модели IUGR бабуина мы определили обширный сердечный функциональный фенотип на исходном уровне при седации. К сожалению, нам еще предстоит изучить сердечную функцию при различных других проблемах. У людей показатели сердечной деятельности в состоянии покоя не всегда коррелируют с показателями, полученными при стрессе. Например, старение ослабляет выброс ЛЖ при стрессе, но не в состоянии покоя, в то время как при физической нагрузке функция выброса в покое снижается, не влияя на показатели стресса. Оценки МРТ сердца могут быть выполнены во время фармакологического стресса с использованием, например, дофамина, что должно помочь лучше определить физиологическое воздействие наблюдаемых результатов. Сообщалось, что биомаркеры, такие как пиковое периферическое напряжение, средняя скорость диастолического напряжения, сократительный резерв и миокардиальный кровоток, являются устойчивыми с хорошей воспроизводимостью между наблюдателями и внутри наблюдателя и надежностью повторного тестирования во время фармакологически индуцированного стресса у здоровых мужчин ({{2} } лет) макаки.113 В настоящее время неясно, какие тканевые изменения способствуют желудочковой дисфункции. До сих пор не установлено, сохраняется ли расширение внеклеточного пространства ЛЖ, ранее наблюдаемое в сердце плода, во взрослом возрасте или происходит в ПЖ. В дополнение к измерению времени релаксации миокарда с помощью МРТ, диффузионно-тензорная визуализация сердца (DTI) может использоваться для изучения архитектуры миоцитов и ориентации волокон для более точного выявления наличия патологии и/или расширения внеклеточного пространства. Сердечная DTI может также улучшить наше понимание механизмов и структурных вкладов, связанных с предсердным ритмом и насосными нарушениями. II4 Хотя технически это сложно из-за сердечной и дыхательной деятельности, новые ускоренные последовательности импульсов DTI и передовые технологии реконструкции изображений повышают точность и эффективность диффузионной МРТ. I15

Обнаружение сниженной фракции выброса ПЖ и системных сосудистых изменений у потомства матерей с MNR указывает на патофизиологию легочной системы, которая заслуживает изучения, особенно в связи с быстрыми изменениями легочного кровотока, происходящими при рождении. У эмбрионов овец сообщалось об увеличении миокардиального фиброза в ПЖ после недоедания матери. I'6 МРТ с динамической перфузией позволяет количественно анализировать регионарную легочную перфузию! Земля может помочь в этом начинании. Аналогичным образом, обнаружение нарушения функции аорты Виндкесселя предполагает, что исследования, такие как МРТ-оценка коронарной артериальной перфузии18 и оксигенации19, также могут быть полезными, учитывая обширную литературу о риске ишемической болезни сердца при ЗВУР.

МРТ также можно использовать для оценки сопутствующих несердечных состояний, тесно связанных с программированием развития. Ранним и стойким открытием была повышенная распространенность идиопатической гипертензии у людей с низкой массой тела при рождении. Это наблюдение привело к исследованиям на моделях человека и животных, целью которых было выявление взаимосвязи между сердечно-сосудистыми заболеваниями и заболеваниями почек. ЗВУР был связан с уменьшением размера и количества почечных клеток, что, в свою очередь, было связано с почечной дисфункцией и возникновением системной гипертензии. В модели IUGR бабуина было обнаружено, что в почках плода IUGR среднего срока беременности наблюдается отрицательная регуляция генов в путях, связанных с биосинтезом РНК, ДНК и белка. Кроме того, сообщалось об усилении передачи клеточного сигнала, коммуникации и транспорта. I20 Таким образом, даже умеренное глобальное ограничение питания матери вызывает значительные изменения в путях почечных генов плода. Перфузию почек можно количественно оценить с помощью различных методов МРТ, включая динамическую МРТ с контрастным усилением, мечение артериального спина и диффузионно-взвешенную МРТ. Более того, МРТ, зависящая от уровня кислорода в крови (BOLD), которая использует парамагнитное влияние дезоксигенированного гемоглобина на сигнал МРТ, может использоваться для получения информации о оксигенации тканей.123 Эпидемиологические данные также указывают на то, что низкий вес при рождении является фактором риска развития диабета. . Связь между сердечно-сосудистыми заболеваниями и нарушением обмена веществ хорошо известна и получила название метаболического синдрома. Три из пяти признаков метаболического синдрома связаны с функцией липидов: центральное ожирение, высокий уровень триглицеридов в сыворотке и низкий уровень липопротеинов высокой плотности в сыворотке. Ожирение матери во время беременности было связано с увеличением резистентности к инсулину у потомства. 24 В модели IUGR бабуина было обнаружено, что MNR во время беременности и кормления грудью программирует метаболические реакции потомства, включая инсулинорезистентность и клеточную реактивность, которые закладывают основу общего фенотипа, который может предрасполагать к диабету -2 в более позднем возрасте. Методы I25MRS для оценки липидов кардиомиоцитовsl26 и энергии фосфораsl27 были разработаны и могут быть использованы для понимания синергетического эффекта фетального программирования на сердечно-сосудистую функцию и метаболизм.

Однако весь спектр возможностей МРТ, который мог бы дать новую информацию о сердечно-сосудистой системе ЗВУР, еще не применялся в больших масштабах. Количественные процедуры для оценки физиологии сердца, которые доступны и клинически подтверждены, еще не использовались для лучшего понимания процессов, лежащих в основе нормального и дивергентного развития. Текущие исследования были ограничены технологиями, которые исследовали только самую базовую физиологию, связанную с программированием развития сердечно-сосудистой системы.

В заключение, МРТ сердца включает в себя методы, которые в значительной степени неинвазивны и легко переносятся с грызунов на модели приматов, кроме человека, на исследования человека. Теперь возможны исследования на людях, аналогичные исследованиям на животных моделях, и, учитывая убедительные доказательства того, что пренатальные проблемы приводят к сердечно-сосудистым заболеваниям в более позднем возрасте и имеют признаки преждевременного старения сердца, полученная информация ускорит наше понимание механизма программирования развития и взаимодействие программирования и старения в начале сердечно-сосудистых заболеваний в более позднем возрасте. Биомаркеры МРТ, определенные на животных моделях, могут быть объединены с информацией о тканевых и клеточных биомаркерах, чтобы обеспечить более раннюю идентификацию лиц, подверженных риску, и оценить потребности в лечении и терапевтический ответ. В идеале полученные знания помогут улучшить клиническое ведение этой уязвимой группы населения. Сильные стороны исследования моделей на животных включают однородность субъектов и больший контроль над экологическими и генетическими факторами. Исследования на животных также дают нам возможность проявлять большую степень инвазивности и более частое повторение на протяжении всей жизни, а также большую гибкость для терапевтических испытаний. Однако, чтобы в полной мере использовать потенциал МРТ, применение стандартизированных протоколов должно применяться к более широким популяциям людей, чтобы охарактеризовать истинную природу здоровья и болезней сердечно-сосудистых заболеваний. В некоторых областях биомедицины, особенно в неврологии, МРТ широко используется для определения нормальных и аномальных фенотипов человека. Проект Human Connectome Project (https://www.humanconnectome.org), учрежденный Национальным институтом здравоохранения США, представляет собой многонациональную и межучрежденческую программу, в которой используются передовые технологии МРТ для изучения более 1200 субъектов с упором на различные процессы. и патологии головного мозга человека, особенно связанные со старением. Другие национальные и международные проекты аналогичного масштаба включают немецкое исследование 1000BRAINS и Британский биобанк. Недавно был запущен проект Lifespan Human Connectome Project in Development, крупномасштабное исследование связей мозга у более чем 1300 человек в возрасте 5-21 лет128, а в рамках проекта Lifespan Developing Human Connectome Project в Королевском колледже, Великобритания, будет проведена МРТ связность человеческого мозга у 1500 субъектов с постконцептуальным возрастом от 20 до 44 недель. (https://www.humanconnectome.org/study/lifespandeveloping-human-connectome-project).

Перспектива использования МРТ для улучшения понимания изменений головного мозга при раннем развитии важна, поскольку изменения в микроструктуре головного мозга, микроструктуре и гемодинамике были документально подтверждены у человеческих плодов и младенцев с поздним началом ЗВУР [89, 129, 130].

Тем не менее, пока не предпринимается никаких организованных усилий по оценке развития сердца плода с помощью МРТ. Хотя CMR стала важным компонентом Framingham Heart Study в US13I и Dutch Heart-Brain Study, B2, эти мегапроекты были сосредоточены в основном на взрослых с различными патологиями, без учета истории их раннего развития. Чтобы в полной мере оценить условия и последствия программ развития сердечно-сосудистых заболеваний в реальном мире, необходимо провести более крупное многонациональное исследование на людях, в котором используется МРТ сердца для изучения развития сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе пренатально. Результаты таких усилий в сочетании с расширенным омиксным тестированием будут способствовать поиску четкого клинического определения ЗВУР. Кроме того, полученные данные дадут массу информации, которая будет полезна не только для аллопатической медицины, но и для профилактической медицины. и общественное здравоохранение во всем мире.

Эта статья взята из J Dev Orig Health Dis. Авторская рукопись; доступно в PMC 2021 01 октября.