Slikanje srca z magnetno resonanco: vpogled v razvojno programiranje in njegove posledice za staranje 2. del

Prosim kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza več informacij

Študije CMR atrijev so bile večinoma uporabljene za levi atrij (LA). LA deluje kot senzor volumna, ki z raztezanjem atrija zavira izločanje vazopresina in tako spremeni RAS. Učinki vazopresina so posredovani preko več fizioloških mehanizmov, vključno z zvišanjem arterijskega krvnega tlaka, centralnega krvnega volumna, centralnega venskega tlaka in spreminjanjem nastavljene točke simpatičnega barorefleksa.41 Hkrati raztezanje levega atrija sproži sproščanje natriuretičnih peptidov, ki zmanjšajo sistemski žilni upor, zmanjšajo centralni venski tlak in povečajo izločanje natrija skozi ledvice.42 Tako ni presenetljivo, da so lahko spremembe v velikosti LA biomarker za trajno zvišanje polnilnega tlaka LV, zlasti pri bolnikih s srčnim popuščanjem z ohranjenim iztisnim deležem, zapletenim z hipertenzija.43 Meritve, dobljene s CMR, vključujejo največje/najmanjše prostornine LA, skupni volumen in frakcijo praznjenja LA, volumen in frakcijo pasivnega praznjenja LA, volumen in frakcijo aktivnega praznjenja LA ter volumen prevodnika.kaj je cistancheSpremembe volumna LA, indeksirane z maso miokarda, so se na splošno izkazale za povezane z diastolično funkcijo pri normalni populaciji, čeprav so lahko napovedne za bolj specifične težave, odvisno od populacije, ki se preučuje.44 Volumni desnega preddvora (RA) imajo tudi raziskali s CMR v zvezi s kroničnim srčnim popuščanjem in pljučno hipertenzijo. Uporabnost meritev atrijskih slik v okolju srčne fiziologije, spremenjene z razvojnim programiranjem na živalskih modelih, še ni raziskana in je nastajajoče področje raziskav.

Preoblikovanje miokarda je značilnost razvojnega programiranja, ki je bilo ugotovljeno z ehokardiografijo pri plodovih in dojenčkih. I7 "Indeks sferičnosti" se v ehokardiografiji uporablja kot pokazatelj preoblikovanja prekata. Običajno se pri ehokardiografskih študijah indeks sferičnosti približa z izračunom. Ker se CMR uporablja za merjenje celotnega volumna prekata, je mogoče uporabiti indeks 3D sferičnosti, ki je razmerje med volumnom prekata in volumnom krogle, katere polmer je dolžina prekata.

Za več informacij kliknite tukaj

Poleg tega se lahko CMR uporablja za oceno deformacije miokarda. Mioflakna v plasti srednje stene obkrožajo srce, medtem ko vzdolžna vlakna v endokardialni in epikardialni plasti vlečejo srce od vrha do baze. Kompleksno gibanje med kontrakcijo vključuje sile, ki delujejo vzdolž desne vijačnice v subendokardu, vendar v levi vijačnici v subepikardu. Nastalo deformacijo ali "deformacijo" je mogoče razdeliti na komponente v treh smereh: osno, obodno in vzdolžno. Deformacija je definirana glede na prvotno dolžino kot brezdimenzijski odstotek. Hitrost deformacije, "hitrost deformacije", je prostorski derivat hitrosti in ima enoto inverzne sekunde. Začetna metoda je uporabljala tako imenovani pristop "označevanja tkiv", pri katerem posebno zaporedje "pokvari" magnetna jedra, tako da se črte ničelnega signala nalagajo in sledijo v celotnem srčnem ciklu.45,46 Nedavna inovacija, funkcija CMR sledenje, ocenjuje anatomske elemente, ki se razlikujejo vzdolž robov miokarda vzdolž stene komore/endokarda in epikardialnih subepikardialnih meja. Sistolično in diastolično funkcijo RV in LV je mogoče označiti z deformacijo in hitrostjo deformacije ter torzijo miokarda in diastoličnim odbojem. Parametri obremenitve miokarda iz študij CMR povzročijo bolj občutljive in zgodnejše označevalce kontraktilne disfunkcije kot iztisni delež.47 Slika 2 prikazuje primere podatkov, pridobljenih s sledenjem miokardnih značilnosti kinematografskih slik. Izmerjeni parametri vključujejo ventrikularne radialne (sl. 2a, c, e), obodne in vzdolžne deformacije (sl. 2b, d, f), stopnje deformacij, hitrosti in premike. Na voljo je več komercialno dostopnih paketov za obdelavo slik s funkcijo sledenja značilnostim. Vendar rezultati echo speckle ne ustrezajo neposredno rezultatom MRI. To je lahko posledica inherentne občutljivosti odmevnih pik na šum in/ali relativno slabe stranske ločljivosti metode.49

cistanche lahko upočasni staranje

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 min), je mogoče žariščno brazgotinjenje/razširitev zunajceličnega prostora neposredno prikazati in kvantificirati. Za ovrednotenje difuznega širjenja zunajceličnega prostora je treba izmeriti vzdolžni čas relaksacije (71) miokarda in 71 krvi v lumnu prekata (sl. 3a, b). V skupnem protokolu se ponovno izmeri miokardni Tl~10 min po dajanju kontrastnega sredstva z gadolinijem. " Iz teh naborov podatkov in pacientovega se zunajcelični volumen (ECV) miokardnega tkiva lahko izračuna kot miokardni ECV=(1-vroč) × △ Tlkri)(△ Tlmiokard). Ugotovljeno je bilo, da ECV neposredno povezana z miokardialno fibrozo, povezano s staranjem v obsežni študiji pri ljudeh.51 Difuzna miokardialna fibroza naj bi bila eno od stanj, povezanih z okvarjenim delovanjem prekata zaradi razvojnega programiranja. Primer, kako se miokardni Tl spremeni ~10 minut po Gd Naprednejši pristop, difuzijski tenzor CMR (DT-CMR), se lahko uporabi za ovrednotenje orientacije miocitov in delovanja plošč, vendar je to tehnično zahtevna metoda. 52 Novi pristopi, ki združujejo izboljšano prostorsko in kotno ločljivost z večjo hitrostjo skeniranja in večjo pokritostjo lahko omogoči, da DT-CMR v bližnji prihodnosti postane rutinsko raziskovalno orodje.Moč vzorčenja miokardnega tkiva pri nekropsiji na živalskih modelih razvojnega programiranja lahko uporabiti za korelacijo značilnosti, kot je fibroza, s slikami strukture tkiva in vivo.14

MRI je koristen tudi za razlikovanje med mišičnim tkivom in maščobo, zaradi česar je uporaben za razločevanje maščobne infiltracije miokarda. Epikardialna maščoba in perikardialna adipoznost, ki sta pogosti pri bolnikih z inzulinsko rezistenco, sta bili povezani s številnimi srčno-žilnimi boleznimi.Cistanche proti staranju3 O povečanem odlaganju maščobe v perikardiu, izmerjenem s CMR, so poročali pri samcih IUGR pavijanov, vendar ne pri samicah pri 5-6 letih (človeški ekvivalent 20-24 letih).54 Volumsko lokalizirana magnetna resonančna spektroskopija (MRS) je lahko uporabljamo za določanje količine maščobe v miokardu (slika 4a), čeprav je postopek dolgotrajnejši in tehnološko zahtevnejši. Slika 4 prikazuje primer CMR spektra vodika-1, pridobljenega iz interventrikularnega septuma pavijanovega srca. Upoštevajte, da obstajajo trije vrhovi trigliceridov (slika 4b). Vendar pa zaradi zapletenih orientacij miofibra v srčni mišici MRS meri skupno maščobo in še ne more razlikovati znotraj- in zunajceličnih lipidov, ki imajo lahko drugačen presnovni izvor.

CMR se lahko uporablja tudi za merjenje krvnega pretoka, vendar ne z enako časovno ločljivostjo kot Dopplerjeva ehokardiografija. MRI s faznim kontrastom se lahko uporablja za merjenje hitrosti pretoka krvi v velikih žilah ali manjših arterijah tako, da se spremeni faza signala MRI iz krvi v povezavo s spremembo položaja krvi. Ker je slikovne rezine mogoče namestiti prilagodljivo in natančno, lahko CMR zagotovi natančne meritve minutnega volumna srca in koronarnega pretoka krvi.3758 CMR se uporablja za določanje skladnosti aorte in pretoka skozi mitralno zaklopko. Raztegljivost aorte je mogoče izračunati iz meritev površine prečnega prereza distalne descendentne aorte na ravni srca, merjene pri ES in ED.57 Raztegljivost je definirana kot delno zmanjšanje površine aorte, deljeno z razliko med sistoličnim in diastoličnim krvni pritisk. Farmacevtska sredstva, kot sta dobutamin in adenozin, se lahko infundirajo med CMR, da se oceni perfuzija miokarda med vazodilatacijo in delovanje miokarda med srčnim stresom. 594D pretočna MRI združuje tridimenzionalno prostorsko kodiranje v kombinaciji s trismerno hitrostno kodirano fazno kontrastno MRI, ki omogoča kvantitativno vizualizacija zapletenih, trismernih vzorcev krvnega pretoka v žilnih strukturah in celotnih žilnih ozemljih, kot so srce, sosednja aorta in koronarne arterije.60 Ti pristopi omogočajo ocene delovanja srca v fizioloških pogojih, ki se običajno pojavijo pri naraščajočih delovnih obremenitvah.

Društvo za kardiovaskularno magnetno resonanco (SCMR) je razvilo soglasno poročilo strokovnjakov, ki ocenjuje dokaze o točnosti in natančnosti kardiovaskularnih parametrov, pridobljenih s CMR.FI Čeprav so bili ti parametri obravnavani v kontekstu diagnosticiranja in ocenjevanja resnosti bolezni, poročilo pojasnjuje, prednosti in slabosti sodobnega, kvantitativnega CMR. Podatki, predstavljeni v poročilu SCMR, so bili zbrani in povzeti v tabeli 1.

Normativne vrednosti parametrov CMR

Kot je opisano zgoraj, lahko kvantitativna CMR zagotovi množico podatkov, ne samo glede velikosti in funkcije komor, ampak tudi glede regionalne funkcije srca, pretoka krvi in ​​sestave tkiva. Nedavni pregled objavljenih podatkov navaja referenčne vrednosti in dejavnike, ki vplivajo, kot sta starost in spol, na normativne srčne fiziološke parametre, izpeljane iz različnih tehnik CMR in pulznih sekvenc.62

Nedavna študija 800 odraslih oseb v Združenem kraljestvu je ovrednotila podatke CMR zdravih kavkaških britanskih udeležencev, da bi določili referenčne vrednosti in nenormalne razpone za strukturo in delovanje LV, RV, LA in RA.63 Bland-Altmannova analiza teh podatkov je pokazala, da za Končni diastolični volumen LV in RV, končni sistolični volumen in utripni volumen ter največji volumen in utripni volumen LA in RA, doseženo je bilo odlično med- in intra-opazovalčevo soglasje. Druga študija je poročala o enakih kardiovaskularnih parametrih iz CMR, vendar se je osredotočila na več kot 400 zdravih belcev, starih med 18 in 36 let. RV EDV imajo pristranskosti Manjše ali enake 2,3 ml, LA in RA EDV imata pristranskosti<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 Novejša študija iz iste skupine je pokazala, da je bil obseg LA tudi pri kitajsko-ameriških osebah manjši tudi po alometričnem indeksiranju.69 Obsežna študija 20-69-letnih singapurskih kitajskih oseb (n=180) ugotovili manjše srčne volumne (LV EDV:128±28 proti 146 ml; RVEDV:143±35 proti 162 ml) in manjšo maso LV (76±22 proti 116 g). Te razlike so ostale po normalizaciji BSA, vendar so bile, tako kot pri belcih, ugotovljene negativne korelacije med ventrikularnimi volumni in starostjo brez povezav med maso LV in starostjo. W Potrebne so nadaljnje študije za razumevanje normativne s starostjo povezane variabilnosti normalne srčne strukture in delovanja v različnih etničnih skupinah.

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 za večcentrične preiskave je dobra praksa potrditi, da metoda preslikave Tl uporablja standardiziran pristop pridobivanja in naknadne obdelave.76

Študije so ocenjevale tudi T2, ki se povečuje z vsebnostjo vode v miokardnem tkivu, kot pri miokardnem edemu. Poročajo, da se T2 s starostjo znatno zmanjša. R Zmanjšanje sorodnega parametra, miokardnega T2*, je bilo povezano z odlaganjem železa, kar kaže na talasemijo pri otrocih.77 Visokopoljska (7) študija piščančjih zarodkov je poročala, da se je T2 v srcu in drugih organih zmanjšal med embrionalnim razvojem . ' V poljski študiji pri 41 zdravih otrocih, starih 9-18 let, je bilo ugotovljeno, da je miokardni T2 znatno višji (44,6±4,2 proti 40,4±3,8p=0.002) pri ženskah kot pri moških. 4 Normativne vrednosti 71, 72 in T2* za različne starostne skupine so navedene v tabeli 5.

Razvoj srca v zgodnjem otroštvu so proučevali tudi s pomočjo CMR. Večina teh študij se je osredotočila na dojenčke s prirojenimi srčnimi boleznimi, kot je odprt ductus arteriosus (PDA) in nedonošenčke. V študijah izjemno mladih preiskovancev so meritve srčnih dimenzij običajno indeksirane glede na telesno težo. Indeksirani srčni parametri so bili bistveno večji v skupini 16 dojenčkov PL A v primerjavi z 29 kontrolnimi dojenčki v študiji, ki je pokazala dobro soglasje znotraj in med opazovalci. " Ti parametri so vključevali utripni volumen LV (2,81±0,83 v primerjavi z 1,82±0,29 ml/kg, 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 je bil uporabljen za merjenje srčnega izliva ter trikuspidalne in mitralne E/A transmitralne valovne oblike z Dopplerjem pri mediani 30.4 tednov gestacijske starosti (95-odstotni razpon 28.4-32.7) in nato spet pri mediani starosti 10,0 let (95-odstotni razpon 9.4-11.7) pri 547 preiskovancih.80 Ti preiskovalci so ugotovili, da je bil večji upor popkovnične arterije v tretjem trimesečju povezan z višjim RVEF v otroštvu (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.="">Izvleček Cistanche proti sevanjuVečji fetalni izpust LV v tretjem trimesečju je bil povezan z nižjo EF LV v otroštvu in višjim razmerjem med maso in prostornino LV (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=""><>

Meritve hitrosti MRI s faznim kontrastom v ravnini so bile uporabljene za oceno izhoda levega in desnega prekata pri nedonošenčkih in donošenih novorojenčkih v enoti za novorojenčke.81 Hitrosti pulznega valovanja PA, izmerjene pri otrocih (starih 9-12-let) z uporabo MRI, kodiran s hitrostjo, so se izkazali za ponovljive in dovolj občutljive za odkrivanje razlik v skladnosti PA med normoksijo in hipoksijo.82 S CMR izpeljane vzdolžne, radialne in obodne meritve obremenitev so bile nedavno opredeljene tudi pri otrocih.

Fenotipi razvojnega programiranja CMR

Kvantitativna CMR v fetalnih srcih, vključno s srčno funkcijo, pretokom krvi in ​​oksigenacijo krvi, je področje aktivnega razvoja. Visoka ločljivost, ki je zahtevana v srcu ploda, se lahko zmede zaradi potrebe po izogibanju ustvarjanju aliasa artefaktov iz drugih delov materinega telesa. Vendar pa je glavni tehnični izziv obravnavati različne vire artefaktov gibanja, ki vključujejo srčno in dihalno gibanje matere, srčno gibanje ploda in gibanje telesa ploda. Inovacije, kot so metrično optimizirano preklop, samoodpor in razvoj strojne opreme za spremljanje srca ploda, ki je združljiva z MRI, omogočajo, da je fetalna CMR bolj tolerantna na gibanje, kar omogoča dinamično slikanje plodovega srca in z njim povezanih žil visoke ločljivosti.84 Z ustreznim nadzorom fiziološkega gibanja se je fetalna ventrikularna volumetrija izkazala za zelo zanesljivo v ovčjem modelu.85 Razvoj 4D filmskih metod z uporabo visoko pospešenega dinamičnega MRI z rekonstrukcijo od rezine do volumna lahko resnično zajame fetalno srčno gibanje. -čas.86 Uporaba 4D pretoka CMR je bila potrjena za neposredno merjenje pretoka skozi fetalne žile osrednjega krvnega obtoka in njihovih šantov v in utero modelu ovc.87 Tudi relaksometrične meritve T2 so bile uporabljene pri fetalnih ovcah modeli za kvantificiranje oksigenacije krvi s CMR in njihovo validacijo glede na meritve analizatorja krvnih plinov.88 Te metode so bile uporabljene za oceno delovanja srca v študiji poznega nastopa IUGR hu moških plodov s prijavljenimi vrednostmi, indeksiranimi glede na ocenjeno težo ploda. Zmanjšan pretok krvi v popkovnični veni in pljučih, skupaj s povečanim pretokom zgornje vene cave, so ugotovili pri IUGR v primerjavi z normalnimi plodovi.89 Prav tako so bile vrednosti T2 v krvi, dostava kisika in poraba kisika bistveno nižje pri plodovih IUGR. Razvoj zanesljivih metod CMR za ocenjevanje fetalne hemodinamike in morfometrije bo zagotovil zanesljivejše podatke za razumevanje razvoja IUGR in utero in omogočil izboljšano klasifikacijo IUGR v zgodnjih fazah nosečnosti.

CMR je pokazala, da je bila majhna velikost za gestacijsko starost (SGA) ob rojstvu povezana z manjšim končnim diastoličnim volumnom LV in RV glede na trenutno BSA, vendar z večjim razmerjem med maso in volumnom LV (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="">

V študiji CMR pri 29 plodovih z IUGR v primerjavi s 127 plodovi z različnimi prirojenimi srčnimi boleznimi so bili plodovi z IUGR znatno težji od plodov s transpozicijo velikih arterij (p=0.03) in koarktacijo aorte (p{ {4}}.02), vendar ni bilo pomembnih razlik v telesni teži ploda med IUGR in drugimi prirojenimi boleznimi srca. Ista skupina je preučevala 14 plodov z IUGR in 26 plodov brez IUGR pri 35 tednih nosečnosti z uporabo MRI, poročajo pa, da imajo plodovi z IUGR spodnjo popkovnično veno (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="">

Nedavna študija pri 34 nedonošenčkih in 10 donošenčkih v kontrolni skupini je poročala o večji masi LV, indeksirani na maso CMR, in višjem končnem diastoličnem volumnu, indeksiranem na teži, pri starosti, popravljeni po terminu (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-urna poporodna respiratorna podpora. Analiza glavnih komponent volumna, geometrije, mase miokarda in debeline stene je razkrila statistične razlike med vsemi nedonošenčki pri starosti s korekcijo termina in kontrolnimi skupinami.93 Intrauterina omejitev rasti zaradi zmanjšane materine prehrane in zdravja srca pri potomcih pavijanov Raziskave učinkov razvojno programiranje mora upoštevati razlike v rezultatih glede na vrsto in spol potomcev. Običajni eksperimentalni model laboratorijske podgane je politokozna altrična vrsta. Matere tako hranijo veliko večjo prehransko obremenitev, plodovi in ​​novorojenčki pa imajo drugačno pot razvoja od monotokosnih, precocialnih sesalcev, kot je človek. "4 Iz tega razloga je bil razvit in karakteriziran nečloveški primat, model pavijana.95 Molekularne tehnike so bile uporabljene za ovrednotenje funkcionalnih, biokemičnih in epigenetskih mehanizmov in interakcij v srcu, ki so posledica izziva materine podhranjenosti in debelosti iz prekomerna prehranjenost.14,15

CMR je bil obsežno uporabljen v tem modelu pavijana IUGR za preučevanje sprememb CV, ki izhajajo iz razvojnega programiranja sekundarnega do zmernega (30 odstotkov) MNR med nosečnostjo in dojenjem. Funkciji LV in RV sta bili pri potomcih oslabljeni, vključno z zmanjšanimi iztisnimi frakcijami, ventrikularnim skrajšanjem in povečanimi volumni prekatov.38.96 Slika 5 prikazuje razlike v BSA normaliziranih krivuljah volumen-čas LV, pridobljenih s CMR, med kontrolo srčnega cikla in IUGR pavijani, ki se razlikujejo po spolu. Rezultati so poudarili, da je MNR bolj drastično vplival na delovanje RV kot na delovanje LV. Resnost okvare delovanja RV je lahko posledica povečanega pljučnega upora, ki bi ga pripisali zmanjšani fetalni pljučni alveolarizaciji, in gostote pljučnih žil, ki so jo ugotovili pri ovčjem modelu IUCGR.97 Medtem ko so bili ti podatki razloženi kot znak omejitve rasti posnema pospešeno staranje srca, je bila najpomembnejša ugotovitev medsebojno delovanje in sinergijski učinek teh sprememb na ogrožanje splošnega zdravja srca in ožilja.

Spremembe v morfologiji in funkciji srca, za katere se pričakuje, da bodo povezane s širšimi kardiovaskularnimi značilnostmi, je mogoče oceniti tudi s pomočjo CMR. Distalni padajoči indeksirani presek aorte in raztegljivost aorte sta se zmanjšala pri istih pavijanih IUGR. Slika 6 prikazuje, kako je povečan sistolični 3D indeks sferičnosti (3DSI) značilno povezan z zmanjšano raztegljivostjo aorte (r=0.35,p=0.048). Diastolični 3DSI je bil prav tako pomembno in negativno povezan z raztezljivostjo aorte (r=0.36, p=0.044). Z ultrazvokom so pri mladih odraslih pavijanih IUGR odkrili tudi komplementarne spremembe velikosti karotidne, brahialne in iliakalne arterije, raztezljivosti in vzorcev krvnega pretoka.99

Biventrikularne spremembe pomenijo ključne komponente opazovanih ugotovitev. V LV je motena kontrakcija miokarda. Glede na študije drugih živalskih modelov slabe materine prehrane je lahko oslabljeno krčenje posledica zmanjšanega števila kardiomiocitov,100,101 nezrelosti kardiomiocitov,102,103 nenormalnega ravnanja s kalcijem,104 in/ali disfunkcije sarkomer. 105 S tem zmanjšanjem kontraktilne sile je z MRI opaziti povečanje končnega sistoličnega volumna brez pomembne spremembe končnega diastoličnega volumna, kar ima za posledico zmanjšanje utripnega volumna in minutnega volumna srca. Zmanjšana frakcija zadebelitve stene in trend zmanjšane rotacije skupaj nakazujeta upad sistolične funkcije. Zaradi povečanega končnega sistoličnega volumna se povečajo težave pri polnjenju LV, kar se odraža v izrazitem zmanjšanju najvišje in povprečne funkcije polnjenja.

Boj za zapolnitev LV je lahko dodatno ogrožen zaradi zunajcelične fibroze, ki so jo prej opazili v miokardu fetalnega pavijana in kot so poročali v drugih modelih.14.106 Študija na 36 bolnikih z razširjeno kardiomiopatijo (DCM) je preučevala stopnjo, do katere bi lahko uporabili nativno miokardno 71 za karakterizacijo merjenja volumskega deleža kolagena iz histologije. 107 Ti raziskovalci so ugotovili, da je naravna vrednost Tl miokarda pomembno in pozitivno korelirala z biopsijsko dokazanim volumskim deležem kolagena (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),">

Nenormalnosti sistolične in diastolične funkcije LV kot posledica IUGR lahko izvirajo iz sprememb kardiomiocitov, ki so bile obravnavane v prejšnjih poročilih. Razmerje med disfunkcijo RV in LV je shematično prikazano na sliki 8. Kontraktilna sila RV je bila oslabljena kot na levi, podprta z zmanjšanjem tako zgoščevanja stene kot tudi vzdolžnega skrajšanja, vidnega na MRI. Končni sistolični volumen LV se je povečal, utripni volumen RV in minutni volumen pa sta padla. Sum na poskus povečanja iztisne funkcije v obliki blagega povečanja končnega diastoličnega volumna. Kljub temu povečan končni sistolični volumen zaradi neustreznega iztisa ovira polnjenje RV, kar zmanjša povprečno in zgodnjo hitrost polnjenja. Čeprav so na podlagi povečanja sferičnosti LV pričakovani zmanjšani indeksi sferičnosti, takšne razlike ni opaziti. Ta ugotovitev verjetno predstavlja istočasno prezasedenost avtodoma. Pomembno je, da lahko oslabljeno polnjenje LV dodatno poslabša iztis RV s povečanim pljučnim tlakom.108 Te ugotovitve so skladne z motnjami koronarnega polnjenja in glede na verjeten dvig diastoličnega tlaka lahko posumimo na blago hipoksijo.

Na mehanski ravni oslabitev kontrakcije ene prekatne komore poslabša drugo, saj je običajno vzdolžna sila skrajšanja srca odvisna od hkratnega vlečenja mitralnega in trikuspidalnega obroča. Pretirano gibanje septuma proti LV med sistolo, ki običajno predstavlja le ~10 odstotkov utripnega volumna RV, se razlaga kot poskus normalizacije iztisa LV, kar lahko ovira iztis RV. Zmanjšana sistolična funkcija LV povzroči tudi oslabitev izhoda RV zaradi medsebojne odvisnosti prekatov.cistanche herbaIzrazitejše zmanjšanje funkcije RV v primerjavi z LV kaže na primarno komponento disfunkcije RV, ki lahko delno izvira iz sprememb v pljučnem sistemu. Vendar je treba zaradi pomanjkanja zadostnih predhodnih študij še raziskati stanje miokarda RV in njegovo povezavo z disfunkcijo pljučne arterije.

V modelu pavijana IUGR so velike sistemske arterije pokazale regionalne divergentne ugotovitve. MRI je pokazala, da je descendentna torakalna aorta zmanjšana po velikosti in raztegljivosti. Ta zmanjšanja so zmanjšala delovanje aorte Windkessel in vzbudila zaskrbljenost glede diastolične perfuzije kritičnih organov. Zlasti je verjetno, da bo ogrožena koronarna perfuzija glede na njen pretežno diastolični vzorec polnjenja. Poleg tega je zmanjšana velikost in raztegljivost padajoče aorte v kombinaciji s podobnimi spremembami v arterijah spodnjih okončin, odkritih z ultrazvokom, pokazala, da je sistemska naknadna obremenitev verjetno povišana, kar prispeva k disfunkciji LV. Različne študije na živalih so pokazale, da zmanjšana vsebnost elastina109 kot tudi spremembe zunajcelične strukture10,11 prispevajo k opazovanim spremembam. V kranialno usmerjenih žilah pa ni opaziti niti razlike v velikosti niti raztezljivosti. Namesto tega se celotni karotidni krvni pretok zdi ohranjen ali celo povečan zaradi blagega povečanja hitrosti končnega sistoličnega in diastoličnega pretoka. Ta konstelacija ugotovitev spominja na napor za prerazporeditev krvnega pretoka, za katerega je znano, da se pojavi med fetalno hipoksijo kot del učinka "varčevanja možganov". Po tej analogiji bi sprememba krvnega pretoka v perinatalnem življenju sprožila diferencialno rast vaskulature prek hemodinamičnih učinkov, ki se nadaljujejo v odrasli dobi. Lahko pride tudi do vpletenosti dodatnih trebušnih in medeničnih žil, kar bi imelo posledice za druge organske sisteme.

V pavijanskem modelu IUGR so imele samice potomcev povečan skupni holesterol, lipoprotein nizke gostote in podkožno maščobo. Teh sprememb ni bilo pri moških potomcih, čeprav je MRI pri samcih odkril povečano perikardialno odlaganje maščobe.54 Presnovne motnje, prisotne pri IUGR, so odkrite v obliki spolno dimorfnega povečanja kopičenja perikardialnih lipidov in ravni holesterola v serumu. Ta povečanja so bila blaga, zlasti v primerjavi z obsegom opaženih srčnih sprememb. Vendar pa lahko zvišani perikardialni lipidi, če jih ne zdravimo, pozneje v življenju povzročijo lokalne lipotoksične učinke. Zvišanje serumskega holesterola lahko prispeva k razvoju koronarne ateroskleroze.

Prihodnje aplikacije CMR v študiji srčnega programiranja Prilagodljivost MRI srca mu omogoča interpretacijo kompleksnih interakcij biomarkerjev, povezanih s patofiziologijo IUGR, na primer medsebojno delovanje med IUGR in pospešenim staranjem. Prenatalno programiranje je povezano z razvojem miokardne fibroze, ki se v veliki meri pripisuje epigenetskim procesom.14,15 Fiziološke poti se spremenijo kot prilagoditveni odziv za ohranitev ploda za uspešen porod. Vendar pa obstajajo trdni dokazi, da te prilagoditve v zgodnjem življenju zmanjšujejo posameznikovo prožnost za odziv na s starostjo povezane spremembe v strukturi in delovanju srca in ožilja v poznejšem življenju. Neželeno preoblikovanje je zakoreninjeno v disfunkcionalnih mehanizmih popravljanja, ki varujejo srce pred nadaljnjimi poškodbami in krepijo homeostazo.112

V modelu IUGR pavijana smo definirali obsežen fenotip srčne funkcije na začetku pod sedacijo. Na žalost moramo še preučiti delovanje srca pod različnimi drugimi izzivi. Pri ljudeh meritve delovanja srca v mirovanju niso vedno v korelaciji s tistimi, pridobljenimi pod stresom. Na primer, staranje oslabi iztis LV pod stresom, ne pa tudi v mirovanju, medtem ko vadba zmanjša funkcijo iztisa v mirovanju, ne da bi vplivala na vrednosti stresa. Ocene MRI srca bi lahko izvedli med farmakološkim stresom z uporabo, na primer, dopamina, ki bi moral pomagati bolje opredeliti fiziološki učinek opazovanih ugotovitev. Poročali so, da so biomarkerji, kot so najvišja obodna obremenitev, povprečna diastolična hitrost obremenitve, kontraktilna rezerva in pretok krvi v miokardu, robustni z dobro ponovljivostjo med opazovalci in med opazovalci ter zanesljivostjo pri ponovnem testiranju med farmakološko povzročenim stresom pri zdravih moških ({{2} } let)makaki.113 Trenutno ni jasno, katere spremembe tkiva prispevajo k ventrikularni disfunkciji. Ali razširitev zunajceličnega prostora LV, ki je bila prej opažena v srcu ploda, vztraja v odrasli dobi ali se pojavi v RV, še ni bilo ugotovljeno. Poleg merjenja relaksacijskega časa miokarda 71 z MRI je mogoče uporabiti difuzijsko tenzorsko slikanje srca (DTI) za preučevanje arhitekture miocitov in orientacije vlaken, da se natančneje ugotovi prisotnost patologije in/ali širjenja zunajceličnega prostora. Srčni DTI lahko tudi izboljša naše razumevanje mehanizmov in strukturnih prispevkov, povezanih z motnjami atrijskega ritma in črpalke. II4 Čeprav je tehnično zahtevno zaradi gibanja srca in dihanja, nove pospešene impulzne sekvence DTI in napredne tehnologije rekonstrukcije slike izboljšujejo natančnost in učinkovitost difuzijske CMR. I15

Ugotovitev zmanjšanih iztisnih frakcij RV in sistemske vaskularne spremembe pri potomcih mater MNR kaže na patofiziologijo v pljučnem sistemu, ki si zasluži preiskavo, zlasti v zvezi s hitrimi spremembami v pljučnem krvnem pretoku, ki se zgodi ob rojstvu. Pri fetalnih ovcah so poročali o povečanju miokardne fibroze v RV po podhranjenosti matere. I'6 Dinamična perfuzijska MRI lahko kvantitativno analizira regionalno pljučno perfuzijo! zemljišče je lahko v pomoč pri tem prizadevanju. Podobno ugotovitev oslabljene Windkesselove funkcije aorte kaže, da bi lahko bile koristne tudi študije, kot je MRI vrednotenje koronarne arterijske perfuzije18 in oksigenacije119, glede na obsežno literaturo o tveganju za ishemično srčno bolezen pri IUGR.

MRI se lahko uporablja tudi za oceno povezanih nesrčnih stanj, ki so tesno povezane z razvojnim programiranjem. Zgodnja in vztrajna ugotovitev je bila povečana razširjenost idiopatske hipertenzije pri ljudeh z nizko porodno težo. Ta ugotovitev je privedla do študij na človeških in živalskih modelih, katerih namen je bil ugotoviti razmerje med KVB in boleznijo ledvic. IUGR je bil povezan z zmanjšanjem velikosti in števila ledvičnih celic, kar je bilo posledično vpleteno v ledvično disfunkcijo in pojav sistemske hipertenzije. V modelu IUGR pavijana je bilo ugotovljeno, da so fetalne ledvice ploda IUGR v srednjem stacionaru pokazale znižano regulacijo genov v poteh, povezanih z RNA, DNA in biosintezo beljakovin. Poleg tega so poročali o povečani regulaciji prenosa celičnega signala, komunikacije in transporta. I20 Tako celo izziv zmerne globalne omejitve hranil pri materi povzroči pomembne spremembe v fetalnih ledvičnih genskih poteh. Ledvično perfuzijo je mogoče kvantitativno ovrednotiti z različnimi metodami MRI, vključno z dinamično MRI s kontrastom, arterijskim spinskim označevanjem in difuzijsko uteženim MRI. Poleg tega se lahko MRI, odvisen od ravni kisika v krvi (BOLD), ki izkorišča paramagnetni vpliv deoksigeniranega hemoglobina na signal MRI, uporabi za pridobitev vpogleda v oksigenacijo tkiv.123 Epidemiološki dokazi tudi kažejo, da je nizka porodna teža dejavnik tveganja za razvoj sladkorne bolezni. . Povezava med srčno-žilnimi boleznimi in presnovnimi boleznimi je dobro uveljavljena in je bila označena kot presnovni sindrom. Trije od petih znakov presnovnega sindroma so povezani z delovanjem lipidov: centralna debelost, visoki serumski trigliceridi in nizek serumski lipoprotein visoke gostote. Debelost matere med nosečnostjo je bila povezana s povečano insulinsko odpornostjo potomcev pri ljudeh. 24 V modelu pavijana IUGR je bilo ugotovljeno, da MNR med nosečnostjo in dojenjem programira presnovne odzive potomcev, vključno z inzulinsko rezistenco in odzivnostjo celic, ki postavljata temelj splošnega fenotipa, ki lahko povzroči nagnjenost k sladkorni bolezni tipa -2 v poznejšem življenju. Metode I25MRS za ocenjevanje kardiomiocitnih lipidovl26 in energije fosforjal27 so bile razvite in bi jih lahko uporabili za pomoč pri razumevanju sinergijskih učinkov fetalnega programiranja na kardiovaskularno delovanje in metabolizem.

Vendar celoten nabor zmogljivosti CMR, ki bi lahko razkrile nove informacije o kardio-vakulaturi IUGR, še ni bil uporabljen v velikem obsegu. Kvantitativni postopki za ocenjevanje fiziologije srca, ki so na voljo in klinično potrjeni, še niso bili izkoriščeni za boljše razumevanje procesov, ki so osnova normalnega in divergentnega razvoja. Sedanje študije so bile omejene na tehnologije, ki so raziskovale le najbolj osnovno fiziologijo, povezano s kardiovaskularnim razvojnim programiranjem.

Skratka, magnetna resonanca srca zajema metode, ki so v veliki meri neinvazivne in jih je enostavno prevesti z modelov glodalcev na modele primatov nečloveških v študije na ljudeh. Preiskave pri ljudeh, ki so vzporedne s tistimi na živalskih modelih, so zdaj možne, in glede na prepričljive dokaze, da prenatalni izzivi vodijo do kardiovaskularnih bolezni v poznejšem življenju in imajo značilnosti prezgodnjega staranja srca, bodo pridobljene informacije pospešile naše razumevanje mehanizma razvojnega programiranja in medsebojno delovanje med programiranjem in staranjem pri nastanku kardiovaskularnih bolezni v kasnejšem življenju. Biomarkerje MRI, identificirane na živalskih modelih, je mogoče kombinirati s podatki o tkivnih in celičnih biomarkerjih, da se omogoči zgodnejša identifikacija ogroženih posameznikov in omogoči ocena potreb po zdravljenju in terapevtskega odziva. V idealnem primeru bo pridobljeno znanje pripeljalo do boljšega kliničnega upravljanja te ranljive populacije. Prednosti raziskovanja živalskih modelov vključujejo homogenost subjektov in večji nadzor nad okoljskimi in genetskimi motnjami. Študije na živalih nam prav tako omogočajo večjo stopnjo invazivnosti in pogostejšega ponavljanja v celotnem življenju ter večjo prilagodljivost za terapevtske poskuse. Da bi v celoti izkoristili potencial magnetne resonance, je treba uporabo standardiziranih protokolov uporabiti pri večjih človeških populacijah, da bi opredelili pravo naravo zdravja in bolezni CV. Na nekaterih področjih biomedicine, zlasti v nevroznanosti, je bila razširjena uporaba MRI za opredelitev normalnih in nenormalnih človeških fenotipov. Projekt Human Connectome (https://www.humanconnectome.org), ki ga je ustanovil Nacionalni inštitut za zdravje v ZDA, je večnacionalni in večinstitucionalni program, ki uporablja napredne tehnologije magnetne resonance za preučevanje več kot 1200 predmetov, pri čemer se osredotoča na različne procese. in patologije, ki vključujejo človeške možgane, zlasti tiste, povezane s staranjem. Drugi nacionalni in mednarodni projekti podobnega obsega vključujejo nemško študijo 1000BRAINS in britansko Biobank. Nedavno je bil vzpostavljen Lifespan Human Connectome Project in Development, obsežna študija povezljivosti možganov pri več kot 1300 subjektih, starih 5-21 let,l28 in Lifespan Developing Human Connectome Project na Kings College v Združenem kraljestvu bo izvedel MRI povezljivost človeških možganov pri 1500 preiskovancih v starosti po spočetju od 20 do 44 tednov. (https://www.humanconnectome.org/study/lifespandeveloping-human-connectome-project).

Možnost uporabe MRI za izboljšanje razumevanja možganskih sprememb v zgodnjem razvoju je pomembna, saj so bile vse spremembe v možganski mikrostrukturi, mikrostrukturi in hemodinamiki dokumentirane pri človeških plodovih in dojenčkih s poznim nastopom IUGR.89,129,130

Vendar pa še ni nobenega organiziranega prizadevanja za oceno razvoja srca ploda s CMR. Čeprav je CMR postal pomemben sestavni del Framingham Heart Study v USl3I in Dutch Heart-Brain Study, B2, so se ti megaprojekti osredotočili predvsem na odrasle z različnimi patologijami, ne da bi upoštevali njihovo zgodnjo razvojno zgodovino. Da bi v celoti razumeli nastavitve in posledice razvojnega programiranja na KVB v resničnem svetu, je treba izvesti večjo večnacionalno študijo na ljudeh, ki uporablja MRI srca za raziskovanje razvoja KV, vključno s prenatalnim. Rezultati takšnega prizadevanja bi v kombinaciji z naprednim testiranjem omike pospešili iskanje jasne, klinične definicije IUGR. Poleg tega bi pridobljeni podatki ustvarili obilico informacij, ki ne bi služile samo alopatski medicini, temveč tudi preventivni medicini in javno zdravje po vsem svetu.

Ta članek je izvleček iz J Dev Orig Health Dis. avtorski rokopis; na voljo v PMC 2021 1. oktober.