Cardiac Magnetic Resonance Imaging: Innsikt i utviklingsprogrammering og dens konsekvenser for aldring del 2

Vær så snill og kontaktoscar.xiao@wecistanche.comfor mer informasjon

CMR-studier av atriene har for det meste blitt brukt på venstre atrium (LA). LA fungerer som en volumsensor, som gjennom atriestrekning hemmer sekresjonen av vasopressin og dermed endrer RAS. Vasopressins effekter medieres gjennom flere fysiologiske mekanismer, inkludert eskalering av arterielt blodtrykk, sentralt blodvolum, sentralt venetrykk og endring av det sympatiske barorefleks-setpunktet.41 Samtidig utløser strekking av venstre atrie frigjøring av natriuretiske peptider som reduserer systemisk vaskulær motstand, reduserer systemisk vaskulær motstand. sentralt venetrykk, og øke utskillelsen av natrium i nyrene.42 Det er derfor ikke overraskende at endringer i LA-størrelse kan være en biomarkør for vedvarende forhøyninger av LV-fyllingstrykk, spesielt hos pasienter med hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon komplisert av hypertensjon.43Tiltak oppnådd ved CMR inkluderer maksimum/minimum LA-volum, totalt LA-tømmevolum og fraksjon, passivt LA-tømmevolum og -fraksjon, aktivt LA-tømmevolum og -fraksjon, og ledningsvolum.hva er cistancheEndringer i LA-volum, indeksert til myokardmasse, har vist seg å være generelt relatert til diastolisk funksjon i normalbefolkningen, selv om det kan være prediktivt for mer spesifikke problemer avhengig av populasjonen som studeres.44 Høyre atrievolum (RA) har også blitt undersøkt med CMR med hensyn til kronisk hjertesvikt og pulmonal hypertensjon. Nytten av atrieavbildningsmålinger i rammen av hjertefysiologi endret av utviklingsprogrammering i dyremodeller har ennå ikke blitt studert og er et voksende undersøkelsesområde.

Myokardremodellering er et kjennetegn ved utviklingsprogrammering, som har blitt identifisert ved hjelp av ekkokardiografi hos fostre og spedbarn. I7 "Sfærisitetsindeksen" brukes i ekkokardiografi som en indikator på ventrikulær remodellering. Vanligvis, i ekkokardiografistudier, blir en sfærisitetsindeks tilnærmet ved beregning. Siden CMR brukes til å måle de fulle ventrikkelvolumene, kan 3D-sfærisitetsindeksen brukes, som er forholdet mellom ventrikkelvolumet og volumet til en sfære som har ventrikkellengden som radius.

Klikk her for å vite mer

I tillegg kan CMR brukes til å vurdere myokarddeformasjon. Myofiber i midtvegglaget omkranser hjertet mens langsgående fibre i de endokardiale og epikardiale lagene trekker hjertet fra apex til base. Den komplekse bevegelsen under sammentrekning inkluderer krefter som virker langs en høyrehendt helix i sub-endokardiet, men i en venstrehendt helix i sub-epicardium. Den resulterende deformasjonen, eller "tøyninger" kan løses i komponenter i tre retninger: aksial, periferisk og langsgående. Tøyning er definert i forhold til opprinnelig lengde som en dimensjonsløs prosent. Deformasjonshastigheten, "strain rate", er den romlige deriverte av hastighet og har enheter av inverse sekunder. Den første metoden brukte en såkalt "vevsmerking"-tilnærming, der en spesiell sekvens "ødelegger" de magnetiske kjernene slik at linjer med et nullsignal avsettes og spores gjennom hjertesyklusen.45,46 En nylig innovasjon, CMR-funksjon sporing, evaluerer anatomiske elementer som er forskjellige langs kantene av myokard langs kammerveggen/endokardiet og epikardielle subepicardiale grenser. RV og LV systolisk og diastolisk funksjon kan karakteriseres ved bruk av strain og strain rate samt myokard torsjon og diastolisk rekyl. Myokardbelastningsparametere fra CMR-studier produserer mer sensitive og tidligere markører for kontraktil dysfunksjon enn ejeksjonsfraksjon.47 Fig.2 viser eksempler på data hentet fra myokardfunksjonssporing av filmbilder. Målte parametere inkluderer ventrikulære radiale (fig. 2a, c, e), periferiske og langsgående tøyninger (fig. 2b, d, f), tøyningshastigheter, hastigheter og forskyvninger. Flere kommersielt tilgjengelige bildebehandlingspakker er tilgjengelige med funksjonssporingsfunksjonalitet.48Speckle tracking ekkokardiografi har også blitt brukt for å vurdere myokardbelastning. Ekkoflekkresultatene samsvarer imidlertid ikke direkte med MR-resultatene. Dette kan skyldes den iboende følsomheten til ekkoflekker for støy og/eller den relativt dårlige laterale oppløsningen til metoden.49

cistanche kan anti-aldring

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), kan fokal arrdannelse/ekstracellulær plassutvidelse visualiseres og kvantifiseres direkte. For evaluering av diffus ekstracellulær romutvidelse må den langsgående relaksasjonstiden(71) til myokardiet og 71 av blod i ventrikkellumen måles (fig. 3a, b). I en vanlig protokoll måles myokard Tl igjen~10 min etter administrering av et gadoliniumkontrastmiddel. " Fra disse datasettene, og pasientens, kan det ekstracellulære volumet (ECV) av myokardvevet beregnes som myokardial ECV=(1-hot)× △ Tlblood)(△ Tlmyocardium). ECV ble funnet å være direkte assosiert med myokardfibrose relatert til aldring i en stor menneskelig studie.51 Diffus myokardfibrose antas å være en av tilstandene forbundet med nedsatt ventrikkelfunksjon på grunn av utviklingsprogrammering Et eksempel på hvordan myokard Tl endres ~10 min etter Gd infusjon i bavianhjertet er vist i fig. En mer avansert tilnærming, diffusjonstensor CMR (DT-CMR), kan brukes til å evaluere myocyttorientering og bladfunksjon, men dette er en teknisk utfordrende metode 52Nye tilnærminger som kombinerer forbedret romlig og vinkelmessig oppløsning med større skanningshastighet og økt dekning kan tillate DT-CMR å bli et rutinemessig forskningsverktøy i nær fremtid. brukes til å korrelere funksjoner som fibrose med in vivo-bilder av vevsstrukturen.14

MR er også nyttig for å skille mellom muskelvev og fett, noe som gjør det nyttig for kresne fettinfiltrasjon av myokard. Epikardielt fett og perikardialt fett, som er vanlige hos pasienter med insulinresistens, har vært assosiert med en rekke kardiovaskulære tilstander.Anti aldring cistanche3 Økt perikardiell fettavsetning, målt ved CMR, er rapportert hos hannlige IUGR-bavianer, men ikke kvinner etter 5-6 år (menneskelig ekvivalent 20-24 år).54 Volumlokalisert magnetisk resonansspektroskopi (MRS) kan være brukes til å bestemme mengden fett i myokardiet (fig. 4a), selv om prosessen er mer tidkrevende og teknologisk krevende. Fig. 4 viser et eksempel på et hydrogen-1 CMR-spektrum oppnådd fra det interventrikulære skilleveggen til et bavianhjerte. Merk at det er tre triglyseridtopper (fig. 4b). På grunn av de komplekse myofiberorienteringene i hjertemuskelen, måler MRS totalt fett og kan ennå ikke skille intra- og ekstracellulære lipider, som kan ha forskjellig metabolsk opprinnelse.

CMR kan også brukes til å måle blodstrømmen, men ikke med samme tidsmessige oppløsning som Doppler-ekkokardiografi gir. Fase-kontrast MR kan brukes til å måle hastigheten til blod som flyter i de store karene eller mindre arteriene ved å relatere endringen i fase av MR-signalet fra blod til endringen i blodets posisjon. Fordi avbildningsskiver kan plasseres fleksibelt og nøyaktig, kan CMR gi nøyaktige mål på hjertevolum og koronar blodstrøm.3758 CMR brukes til å bestemme aortakompatibilitet og flyt over mitralklaffen. Aortadistenbilitet kan beregnes ut fra målinger av tverrsnittsarealet til den distale nedadgående aorta på nivå med hjertet, tatt ved ES og ED.57Distensibility er definert som den fraksjonerte reduksjonen i et aortaareal delt på forskjellen mellom systolisk og diastolisk blodtrykk. Farmasøytiske midler, som dobutamin og adenosin, kan infunderes under CMR for å vurdere myokardperfusjon under vasodilatasjon og myokardfunksjon under hjertestress. visualisering av komplekse, treveis blodstrømningsmønstre i vaskulære strukturer og hele vaskulære territorier som hjertet, den tilstøtende aorta og koronararteriene.60 Disse tilnærmingene tillater vurderinger av hjerteytelse under fysiologiske forhold som normalt oppstår med økende arbeidsbelastning.

Society for Cardiovascular Magnetic Resonance (SCMR) har utviklet en ekspertkonsensusrapport som vurderer bevis for nøyaktigheten og presisjonen til CMR-avledede kardiovaskulære parametere. styrker og svakheter ved moderne, kvantitativ CMR. Data presentert i SCMR-rapporten er satt sammen og oppsummert i tabell 1.

Normative verdier for CMR-parametere

Som skissert ovenfor, kan kvantitativ CMR gi en mengde data, ikke bare med hensyn til kammerstørrelser og funksjon, men også angående den regionale funksjonen til hjertet, blodstrømmen og vevssammensetningen. En nylig gjennomgang av publiserte data viser referanseverdier og påvirkningsfaktorer, som alder og kjønn, på normative hjertefysiologiske parametere avledet fra ulike CMR-teknikker og pulssekvenser.62

En fersk studie av 800 voksne britiske forsøkspersoner evaluerte CMR-data fra friske kaukasiske britiske deltakere for å etablere referanseverdier og unormale områder for LV, RV, LA og RA struktur og funksjon.63 Bland-Altmann analyser av disse dataene fant at for LV og RV endediastolisk volum, endesystolisk volum og slagvolum, og LA og RA maksimalt volum og slagvolum, utmerket inter- og intra-observatøravtale ble oppnådd. En annen studie rapporterte de samme kardiovaskulære parametrene fra CMR, men fokuserte på over 400 friske kaukasiske deltakere mellom 18 og 36 år.64 Ved å bruke både intra-klasse korrelasjonskoeffisienter (ICC) og Bland-Altman-metoden, viste disse etterforskerne at LV og RV EDV har skjevheter Mindre enn eller lik 2,3 ml, LA og RA EDV har skjevheter<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 En nyere studie fra samme gruppe fant at LA-volumet også var mindre i kinesisk-amerikanske fag selv etter allometrisk indeksering.69 En omfattende studie av 20-69-år gamle singaporske kinesiske fag(n=180) funnet mindre hjertevolum (LV EDV:128±28 vs.146ml;RVEDV:143±35vs.162ml) og lavere LV-masse (76±22 vs.116 g). Disse forskjellene forble etter normalisering for BSA, men som hos kaukasiere ble negative korrelasjoner mellom ventrikkelvolumer og alder funnet uten assosiasjoner mellom LV-masse og alder. W Ytterligere studier er nødvendig for å forstå den normative aldersrelaterte variasjonen av normal hjertestruktur og funksjon på tvers av ulike etniske grupper.

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 for multisenterundersøkelser er det god praksis å bekrefte at Tl-kartleggingsmetoden bruker en standardisert innhentings- og etterbehandlingsmetode.76

Studier har også evaluert T2, som øker med vanninnholdet i myokardvev, som ved myokardødem. T2 er rapportert å synke betydelig med økende alder. R Reduksjoner i den relaterte parameteren, myokardial T2*, har vært assosiert med jernavsetning som er indikasjon på talassemi hos barn.77 En høyfelts (7) studie av kyllingembryoer rapporterte at T2 i hjertet og andre organer avtok under embryonal utvikling . ' I en polsk studie av 41 friske barn,9-18 år gamle, ble T2 i myokard funnet å være signifikant høyere (44,6±4,2 vs.40,4±3,8p=0.002) hos kvinner enn hos menn. 4 Normative verdier på 71, 72 og T2* for ulike aldersgrupper er oppført i tabell 5.

Utviklingen av hjertet i tidlig barndom har også blitt studert ved hjelp av CMR. De fleste av disse studiene har fokusert på spedbarn med medfødte hjertesykdommer som patent ductus arteriosus (PDA) og premature spedbarn. I studier av ekstremt unge forsøkspersoner blir målinger av hjertedimensjoner typisk indeksert til kroppsvekt. Indekserte hjerteparametre var signifikant høyere i en gruppe på 16 PL A-spedbarn sammenlignet med 29 kontrollspedbarn i en studie som viste god intra- og interobservatøravtale. " Disse parameterne inkluderte LV slagvolum (2,81±0.83 vs.1.82±0.29ml/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 ble brukt til å måle hjertevolum og trikuspidal og mitral E/A trans-mitrale bølgeformer med doppler ved median 30.4 ukers svangerskapsalder (95 prosent område 28.4-32.7), og deretter igjen ved en medianalder på 10,0 år (95 prosent område 9.4-11.7) hos 547 forsøkspersoner.80 Disse etterforskerne fant at høyere navlearterieresistens i tredje trimester var assosiert med høyere RVEF i barndommen(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.="">Cistanche Extract Anti RadiationHøyere føtal LV-utgang i tredje trimester var assosiert med lavere LV EF i barndommen og høyere LV-masse-til-volum-forhold (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=""><>

Gjennom-planet fase-kontrast MR-hastighetsmålinger har blitt brukt for å vurdere venstre og høyre ventrikkelutgang hos premature og fullkomne nyfødte i en neonatal enhet.81 PA-pulsbølgehastigheter, målt hos barn (alder 9-12-år gamle) ved hjelp av hastighetskodet MR, har vist seg å være reproduserbar og tilstrekkelig sensitiv til å oppdage forskjeller i PA-overholdelse mellom normoksi og hypoksi.82 CMR-avledede longitudinelle, radielle og periferiske belastningsmålinger har også blitt karakterisert nylig hos barn.

CMR utviklingsprogrammeringsfenotyper

Kvantitativ CMR i fosterhjerter, inkludert hjertefunksjon, blodstrøm og oksygenering av blod, er et område med aktiv utvikling. Den høye oppløsningen som kreves i fosterhjerter kan forvirres av behovet for å unngå aliasing av artefakter fra andre deler av mors kropp. Den primære tekniske utfordringen er imidlertid å håndtere de ulike kildene til bevegelsesartefakter som inkluderer hjerte- og respirasjonsbevegelser til moren, hjertebevegelser til fosteret og fosterets kroppsbevegelser. Innovasjoner som metrisk-optimalisert gating, self-gating og utvikling av MR-kompatibel føtalt hjerteovervåkingsmaskinvare gjør det mulig for føtal CMR å være mer tolerant for bevegelse, og dermed tillate høyoppløselig dynamisk avbildning av fosterhjertet og dets tilhørende kar.84 Med tilstrekkelig kontroll for fysiologisk bevegelse har fosterventrikkelvolumetri vist seg å være svært pålitelig i sauemodellen.85 Utviklingen av 4D-filmmetoder, ved bruk av svært akselerert dynamisk MR med skive-til-volum-rekonstruksjon, kan fange opp fosterets hjertebevegelser i virkeligheten -tid.86 Bruken av 4D flow CMR er validert for direkte måling av strømning gjennom fosterkar i sentralsirkulasjonen og deres shunts i en in utero sauemodell. modeller for å kvantifisere blodoksygenering med CMR og validere disse mot blodgassanalysatormålinger.88 Disse metodene har blitt brukt for å vurdere hjertefunksjon i en studie av sent oppstått IUGR hu mannsfostre med rapporterte verdier indeksert til estimert fostervekt. Redusert navlevene og lungeblodstrøm, sammen med økt superior vena cava-strøm, ble funnet i IUGR sammenlignet med normale fostre.89 Dessuten var blod-T2-verdier, oksygentilførsel og oksygenforbruk signifikant lavere hos IUGR-fostre. Utviklingen av pålitelige CMR-metoder for å vurdere føtal hemodynamikk og morfometri vil gi mer pålitelige data for å forstå utviklingen av IUGR in utero og tillate forbedret klassifisering av IUGR i de tidlige stadiene av svangerskapet.

CMR har vist at liten størrelse for svangerskapsalder (SGA) ved fødselen var assosiert med mindre LV og RV endediastolisk volum i forhold til gjeldende BSA, men med et større LV masse-til-volum-forhold (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="">

I en CMR-studie av 29 fostre med IUGR sammenlignet med 127 fostre med ulike medfødte hjertesykdommer, var IUGR-fostre betydelig tyngre enn fostre med transposisjon av de store arteriene (p=0.03) og coarctation av aorta(p{ {4}}.02), men det var ingen signifikante forskjeller i føtal kroppsvekt mellom IUGR og andre medfødte hjertesykdommer. Den samme gruppen studerte 14 IUGR og 26 ikke-IUGR fostre ved 35 ukers svangerskap ved bruk av MR, og rapporterte at IUGR fostre hadde lavere navlestreng (s.<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="">

En fersk studie av 34 premature spedbarn og 10 terminkontroller rapporterte større CMR-vektindeksert LV-masse og høyere vektindeksert sluttdiastolisk volum ved terminkorrigert alder (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 timer postnatal respirasjonsstøtte. Hovedkomponentanalyse av volumer, geometri, myokardmasse og veggtykkelse avslørte statistiske forskjeller mellom alle premature spedbarn ved terminkorrigert alder og terminkontroller.93 Intrauterin vekstbegrensning på grunn av redusert mors ernæring og hjertehelse hos bavianavkom Undersøkelser av effektene av utviklingsprogrammering må vurdere arten og kjønnet til avkoms forskjeller i utfall. Den vanlige eksperimentelle modellen til laboratorierotten er en polytokøs, altrisiell art. Mødre gir derfor næring til en mye større ernæringsbelastning, og fostre og nyfødte har en annen utviklingsbane enn monotoke, prekosiale pattedyr som mennesker. "4 Av denne grunn, en ikke-menneskelig primat, har bavianmodellen blitt utviklet og karakterisert.95 Molekylære teknikker ble brukt for å evaluere de funksjonelle, biokjemiske og epigenetiske mekanismene og interaksjonene i hjertet som er et resultat av utfordringen med mors underernæring og fedme fra overernæring.14,15

CMR har blitt mye brukt i denne IUGR-bavianmodellen for å studere CV-endringer som oppstår fra utviklingsprogrammering sekundær til moderat (30 prosent) MNR under graviditet og amming. Både LV- og RV-funksjoner ble svekket hos avkommet, inkludert reduserte ejeksjonsfraksjoner, ventrikkelforkortelse og økte kammervolumer.38.96 Fig. 5 illustrerer forskjeller i de BSA-normaliserte LV volum-tid-kurvene oppnådd ved CMR over hjertesykluskontrollen og IUGR bavianer, differensiert etter kjønn. Resultatene understreket at MNR påvirket RV-funksjonen mer drastisk enn LV-funksjonen. Alvorlighetsgraden av svekkelsen i RV-funksjonen kan skyldes økt lungemotstand, som kan tilskrives redusert lungealveolarisering hos fosteret, og pulmonal kartetthet, funnet i en sauemodell av IUCGR.97Mens disse dataene har blitt tolket som å indikere at vekstbegrensning etterligner akselerert aldring av hjertet, var det viktigste funnet samspillet og synergistisk effekt av disse endringene mot å sette den generelle kardiovaskulær helse i fare.

Endringer i hjertemorfologi og funksjon som forventes å være assosiert med bredere kardiovaskulære funksjoner kan også vurderes ved hjelp av CMR. Distalt synkende indeksert aortartverrsnitt og aorta-utvidbarhet ble redusert hos de samme IUGR-bavianene. Fig. 6 viser hvordan den økte systoliske 3D-sfærisitetsindeksen (3DSI) var signifikant korrelert med redusert aortadistenbilitet (r=0.35,p=0.048). Diastolisk 3DSI var også signifikant og negativt korrelert med aortadistenbilitet (r=0.36,p=0.044). Komplementære endringer i størrelsen på halspulsårene, armene og iliaca arteriene, utvidelse og blodstrømningsmønstre er også identifisert hos unge voksne IUGR-bavianer ved bruk av ultralyd.99

De biventrikulære endringene angir kjernekomponentene i de observerte funnene. I LV er det svekkelse av myokardkontraksjon. Basert på studier fra andre dyremodeller med dårlig maternel ernæring, kan den svekkede sammentrekningen skyldes redusert antall kardiomyocytter, 100 101 kardiomyocytt umodenhet, 102 103 unormal kalsiumhåndtering104 og/eller sarkomerdysfunksjon. 105 Med denne reduksjonen i kontraktilkraft ses en økning i endesystolisk volum med MR uten signifikant modifikasjon i endediastolisk volum, noe som resulterer i reduksjon i slagvolum og hjertevolum. Den reduserte veggfortykningsfraksjonen og trenden med redusert rotasjon antyder sammen en nedgang i systolisk funksjon. På grunn av det økte endesystoliske volumet er det økt vanskelighet med LV-fylling, reflektert av en fremtredende reduksjon i topp- og gjennomsnittlig fyllingsfunksjon.

Kampen med å fylle LV kan bli ytterligere kompromittert av ekstracellulær fibrose tidligere sett i fosterets bavianmyokard og som rapportert i andre modeller.14.106 En studie på 36 pasienter med dilatert kardiomyopati (DCM) undersøkte i hvilken grad nativ myokard 71 kunne brukes for å karakterisere kollagenvolumfraksjonsmåling fra histologi.107Disse etterforskerne fant at den opprinnelige myokardiale Tl-verdien var signifikant og positivt korrelert med biopsi-påvist kollagenvolumfraksjon (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),">

De systoliske og diastoliske funksjonsavvikene i LV som følge av IUGR kan stamme fra kardiomyocyttforandringer diskutert i tidligere rapporter. Forholdet mellom RV- og LV-dysfunksjon er avbildet skjematisk i Fig.8. Den kontraktile kraften til RV ble svekket som i venstre, støttet av reduksjoner i både veggfortykkelse og langsgående forkortning sett på MR. LV end-systolisk volum økte, og RV slagvolum og hjertevolum falt. Det er mistanke om forsøk på å øke ejeksjonsfunksjonen i form av en mild økning i endediastolisk volum. Ikke desto mindre hindrer det økte endesystoliske volumet fra utilstrekkelig utstøting RVfylling, og reduserer både gjennomsnittlig og tidlig fyllingshastighet. Selv om reduserte sfærisitetsindekser forventes basert på LV-sfærisitetsøkning, sees ingen slik forskjell. Dette funnet representerer sannsynligvis samtidig overbelastning av bobiler. Viktigere er at den svekkede LV-fyllingen kan forverre RV-utkastningen ytterligere via økende pulmonaltrykk.108 Disse funnene stemmer overens med svekkelse av koronarfylling og lett hypoksi kan mistenkes, gitt den sannsynlige økningen i diastolisk trykk.

På det mekaniske nivået forverrer svekkelsen av det ene ventrikkelkammerets sammentrekning det andre, ettersom normalt den langsgående forkortningskraften i hjertet avhenger av det samtidige trekket av både mitral- og trikuspidalringene. Den overdrevne septalbevegelsen mot LV under systole, som normalt bare står for ~10 prosent RV slagvolum, tolkes som et forsøk på å normalisere LV-utstøting, noe som kan hemme RV-utkast. Redusert LV systolisk funksjon resulterer også i en svekkelse av RV-utgangen på grunn av ventrikulær gjensidig avhengighet.cistanche herbaDen mer uttalte reduksjonen i RV-funksjon, sammenlignet med LV, indikerer at en primær komponent av RV-dysfunksjon er til stede, som delvis kan stamme fra endringer i lungesystemet. Statusen til RV-myokardiet og dets forhold til pulmonal arteriell dysfunksjon gjenstår imidlertid å undersøke gitt mangelen på tilstrekkelige tidligere studier.

I IUGR-bavianmodellen viste de store systemiske arteriene regionale divergerende funn. MR avslørte at den synkende thoraxaorta var redusert i størrelse og utvidbarhet. Disse reduksjonene reduserte Windkessel-funksjonen i aorta og vakte bekymring for diastolisk perfusjon av kritiske organer. Spesielt vil koronar perfusjon sannsynligvis bli kompromittert gitt dets overveiende diastoliske fyllingsmønster. I tillegg indikerte den reduserte størrelsen og utvidbarheten til den synkende aorta, kombinert med lignende endringer i arteriene i nedre ekstremiteter avdekket av ultralyd, at systemisk etterbelastning sannsynligvis var forhøyet, noe som bidro til LV-dysfunksjon. Ulike dyrestudier har implisert redusert elastininnhold109 så vel som endringer i ekstracellulær struktur10,11 for å bidra til de observerte endringene. I de kranialt rettede karene sees imidlertid verken forskjell i størrelse eller utvidbarhet. I stedet ser den totale carotisblodstrømmen ut til å være bevart, eller til og med økt, på grunn av en mild økning i endesystoliske og diastoliske strømningshastigheter. Denne konstellasjonen av funn minner om innsatsen for omfordeling av blodstrømmen som er kjent for å forekomme under fosterhypoksi som en del av den "hjernesparende" effekten. Etter denne analogien ville modifikasjonen i blodstrømmen i perinatalt liv ha utløst differensiell vekst av vaskulaturen via hemodynamiske effekter, som vedvarer i voksen alder. Det kan også være involvering av ytterligere abdominale og bekkenkar, noe som vil ha implikasjoner for andre organsystemer.

I bavianmodellen til IUGR hadde kvinnelige avkom økt totalkolesterol, lavdensitetslipoprotein og subkutant fett. Disse endringene var fraværende hos mannlige avkom, selv om MR hos hannene viste økte perikardiale fettavsetninger.54 Metabolske forstyrrelser tilstede i IUGR påvises i form av en seksuelt dimorf økning i perikardial lipidakkumulering og serumkolesterolnivå. Disse økningene var milde, spesielt sammenlignet med omfanget av observerte hjerteforandringer. Imidlertid kan de økte perikardiale lipidene, hvis de ikke behandles, resultere i lokale lipotoksiske effekter senere i livsløpet. Økningen i serumkolesterol kan bidra til utvikling av koronar aterosklerose.

Fremtidige anvendelser av CMR i studiet av hjerteprogrammering Fleksibiliteten til hjerte-MR tillater den å tolke de komplekse interaksjonene til biomarkører relatert til IUGR-patofysiologi, for eksempel samspillet mellom IUGR og akselerert aldring. Prenatal programmering er assosiert med utviklingen av myokardfibrose, som i stor grad tilskrives epigenetiske prosesser.14,15 Fysiologiske baner endres som en adaptiv respons for å opprettholde fosteret for en vellykket fødsel. Det er imidlertid sterke bevis for at disse tidlige livstilpasningene reduserer individets fleksibilitet til å reagere på aldersassosierte endringer i kardiovaskulær struktur og funksjon senere i livet. Uønsket ombygging er forankret i dysfunksjonelle reparasjonsmekanismer som beskytter hjertet mot ytterligere skade og forbedrer homeostase.112

I bavian IUGR-modellen har vi definert en omfattende hjertefunksjonell fenotype ved baseline under sedasjon. Dessverre har vi ennå ikke studert hjertefunksjon under forskjellige andre utfordringer. Hos mennesker korrelerer ikke alltid de hvilende hjertefunksjonsmålingene med de som oppnås under stress. For eksempel svekker aldring LV-utstøting under stress, men ikke i hvile, mens trening reduserer hvileutkastingsfunksjonen uten å påvirke stressverdiene. Hjerte-MR-evalueringer kan utføres under farmakologisk stress ved å bruke for eksempel dopamin, som burde bidra til bedre å definere den fysiologiske effekten av de observerte funnene. Biomarkører, som topp omkretsbelastning, gjennomsnittlig diastolisk belastningshastighet, kontraktil reserve og myokardblodstrøm ble rapportert å være robuste med god interobservatør og intra-observatør reproduserbarhet og test-retest reliabilitet under farmakologisk indusert stress hos friske menn ({{2} } år gamle)macaques.113 Foreløpig er det uklart hvilke vevsforandringer som bidrar til ventrikulær dysfunksjon. Hvorvidt LV ekstracellulær plassutvidelse, tidligere sett i fosterhjertet, vedvarer i voksen alder eller forekommer i RV er ennå ikke fastslått. I tillegg til å måle myokardavslapningstiden ved hjelp av MR, kan hjertediffusjonstensoravbildning (DTI) brukes til å undersøke myocyttarkitekturen og fiberorienteringen for å identifisere tilstedeværelsen av patologi og/eller ekstracellulær plassutvidelse mer presist. Cardiac DTI kan også forbedre vår forståelse av mekanismer og strukturelle bidrag relatert til atrierytme og pumpeforstyrrelser. II4 Selv om det er teknisk utfordrende på grunn av hjerte- og respirasjonsbevegelser, forbedrer nye akselererte DTI-pulssekvenser og avanserte bilderekonstruksjonsteknologier nøyaktigheten og effektiviteten til diffusjons-CMR. I15

Funnet av reduserte RV ejeksjonsfraksjoner og systemisk vaskulær endring hos avkom av MNR-mødre indikerer patofysiologi i lungesystemet som fortjener undersøkelse, spesielt i forhold til de raske endringene i lungeblodstrømmen som finner sted ved fødselen. Hos foster sau er det rapportert en økning i myokardfibrose i RV etter maternell underernæring. I'6 Dynamisk perfusjon MR kan kvantitativt analysere regional lungeperfusjon! land kan være nyttig i denne bestrebelsen. På samme måte antyder funnet av svekket aorta Windkessel-funksjon at studier som MR-evaluering av koronar arteriell perfusjon18 og oksygenering19 også kan være fordelaktig, gitt den omfattende litteraturen om risiko for iskemisk hjertesykdom med IUGR.

MR kan også brukes til å evaluere relaterte ikke-kardiale tilstander som er nært forbundet med utviklingsprogrammering. Et tidlig og vedvarende funn har vært økt forekomst av idiopatisk hypertensjon hos personer med lav fødselsvekt. Denne observasjonen har ført til studier i humane og dyremodeller som var rettet mot å skjelne forholdet mellom CVD og nyresykdom. IUGR har vært knyttet til en reduksjon i nyrecellestørrelse og antall som igjen har vært involvert i nyredysfunksjon og forekomst av systemisk hypertensjon. I bavian IUGR-modellen ble det funnet at midgestasjonelle IUGR-føtale nyrer viste nedregulering av gener i veier relatert til RNA, DNA og proteinbiosyntese. I tillegg ble oppregulering i cellesignaltransduksjon, kommunikasjon og transport rapportert. I20 Dermed forårsaker selv en utfordring med moderat global næringsbegrensning hos mor betydelige endringer i føtale nyre-genveier. Renal perfusjon kan evalueres kvantitativt ved hjelp av ulike MR-metoder, inkludert dynamisk kontrastforsterket MR, arteriell spinnmerking og diffusjonsvektet MR. Dessuten kan blodoksygennivåavhengig (BOLD)MRI, som utnytter deoksygenert hemoglobin sin paramagnetiske innflytelse på MR-signalet, brukes til å få innsikt i oksygenering av vev.123 Epidemiologiske bevis impliserer også lav fødselsvekt som en risikofaktor for utvikling av diabetes. . Forholdet mellom CVD og metabolsk sykdom er veletablert og har blitt betegnet som metabolsk syndrom. Tre av de fem kjennetegnene på metabolsk syndrom er relatert til lipidfunksjon: sentral fedme, høye serumtriglyserider og lavt serum-lipoprotein med høy tetthet. Fedme hos mor under graviditet har vært knyttet til økt insulinresistens hos mennesker. 24 I IUGR-bavianmodellen ble det funnet at MNR i svangerskap og amming programmerer metabolske responser av avkom, inkludert insulinresistens og -cellerespons som legger grunnlaget for en generell fenotype som kan disponere for diabetes type{10}} senere i livet. I25MRS-metoder for å vurdere kardiomyocyttlipider126 og fosforenergi127 er utviklet og kan brukes til å forstå de synergistiske effektene av fosterprogrammering på kardiovaskulær funksjon og metabolisme.

Imidlertid har hele spekteret av CMR-funksjoner, som kan avsløre ny informasjon om IUGR-kardiovaskulaturen, ennå ikke blitt brukt i stor skala. Kvantitative prosedyrer for å vurdere hjertefysiologi, som er tilgjengelig og klinisk validert, har ennå ikke blitt utnyttet for å bedre forstå prosessene som ligger til grunn for normal og divergerende utvikling. Nåværende studier har vært begrenset til teknologier som har utforsket bare den mest grunnleggende fysiologien relatert til kardiovaskulær utviklingsprogrammering.

Avslutningsvis omfatter hjerte-MR metoder som stort sett er ikke-invasive og lett kan oversettes fra gnagere til ikke-menneskelige primatmodeller til studier på mennesker. Undersøkelser av mennesker, som er parallelle med de i dyremodeller, er nå mulig, og gitt overbevisende bevis på at prenatale utfordringer fører til CVD senere i livet og har trekk ved for tidlig hjertealdring, vil informasjonen som innhentes akselerere vår forståelse av mekanismen for utviklingsprogrammering og programmering-aldringsinteraksjoner i begynnelsen av CVD senere i livet. MR-biomarkørene identifisert fra dyremodeller kan kombineres med vev og cellulær biomarkørinformasjon for å muliggjøre tidligere identifisering av individer i fare og muliggjøre vurdering av behandlingsbehov og terapeutisk respons. Ideelt sett vil den oppnådde kunnskapen føre til bedre klinisk håndtering av denne sårbare befolkningen. Styrkene ved å undersøke dyremodeller inkluderer å ha homogenitet av emner og større kontroll over miljømessige og genetiske forvirringer. Dyrestudier gir oss også muligheten til å gjennomføre en større grad av invasivitet og hyppigere repetisjon gjennom livsløpet og større fleksibilitet for terapeutiske forsøk. Men for å utnytte potensialet til MR fullt ut, må bruken av standardiserte protokoller brukes på større menneskelige populasjoner for å karakterisere den sanne naturen til CV-helse og sykdom. I noen områder av biomedisin, spesielt innen nevrovitenskap, har den utbredte bruken av MR for å definere normale og unormale menneskelige fenotyper blitt foretatt. Human Connectome Project (https://www.humanconnectome.org), etablert av National Institutes of Health i USA, er et multinasjonalt og multiinstitusjonelt program som bruker avanserte MR-teknologier for å studere over 1200 emner, med fokus på ulike prosesser og patologier som involverer den menneskelige hjernen, spesielt de som er forbundet med aldring. Andre nasjonale og internasjonale prosjekter av lignende omfang inkluderer den tyske 1000BRAINS-studien og den britiske biobanken. Nylig har Lifespan Human Connectome Project in Development, en storstilt studie av hjernetilkobling i over 1300 personer i alderen 5-21 år, blitt etablert28 og Lifespan Developing Human Connectome Project ved Kings College, Storbritannia vil utføre en MR av den menneskelige hjernens tilkobling hos 1500 personer med post-konceptional alder fra 20 til 44 uker. (https://www.humanconnectome.org/study/lifespandeveloping-human-connectome-project).

Utsiktene til å bruke MR for å forbedre forståelsen av hjerneforandringer med tidlig utvikling er viktig siden endringer i hjernens mikrostruktur, mikrostruktur og hemodynamikk alle er dokumentert hos menneskefostre og spedbarn med sent debuterende IUGR.89,129,130

Imidlertid er det ennå ikke noen organisert innsats for å evaluere fosterets hjerteutvikling med CMR. Selv om CMR har blitt en viktig komponent i Framingham Heart Study i USl3I og Dutch Heart-Brain Study, har B2 disse megaprosjektene hovedsakelig fokusert på voksne med ulike patologier, uten hensyn til deres tidlige utviklingshistorie. For å fullt ut forstå innstillingene og konsekvensene av utviklingsprogrammering på CVD i den virkelige verden, bør en større multinasjonal menneskelig studie som bruker hjerte-MR for å undersøke CV-utvikling, inkludert prenatal, gjennomføres. Resultatene av en slik innsats, i kombinasjon med avansert omics-testing, ville fremme søken etter en klar, klinisk definisjon av IUGR. I tillegg ville dataene som ble innhentet produsere et vell av informasjon som ikke bare vil informere allopatisk medisin, men også forebyggende medisin og folkehelse over hele verden.

Denne artikkelen er hentet fra J Dev Orig Health Dis. Forfatter manuskript; tilgjengelig i PMC 2021 1. oktober.