Допплерографічне дослідження аорти після терапевтичної гіпотермії та введення МСК при експериментальному інфаркті міокарда

Abstract

Актуальність. На сьогоднішній день здійснюються спроби відновлення пошкодженого міокарда при гострому інфаркті міокарда (ІМ) шляхом застосування препаратів біологічного походження, які спроможні стимулювати репаративну регенерацію, у тому числі і використання мезенхімальних стромальних клітин (МСК). З іншого боку, застосування терапевтичної гіпотермії в ранні часи після виникнення порушення кровотоку у вінцевих артеріях сприяє зниженню рівня метаболізму у кардіоміоцитах і, відповідно, гальмуванню утворення вільних радикалів, інгібуванню апоптозу.

Мета роботи – проведення та аналіз допплерографії висхідного відділу аорти щурів з експериментальним ІМ для оцінки систолічної функції міокарда лівого шлуночка після поєднаного використання терапевтичної гіпотермії і введення алогенних МСК.

Матеріали та методи. Дослідження було проведено на 90 безпорідних білих щурах масою 240–270 г. Інфаркт міокарда відтворювали шляхом перев’язки лівої коронарної артерії. Терапевтичну гіпотермію проводили в холодовій камері протягом 60 хв. Локальна температура шкіри комірцевої зони підтримувалася на рівні +4 оС. Суспензію алогенних кріоконсервованих МСК плаценти вводили одноразово внутрішньовенно. Сонографічне дослідження висхідного відділу аорти на 7-му і 30-ту добу після перев’язки коронарної артерії проводили на ультразвуковому ехотомоскопі «Сономед 500» у B-режимі з ефектом Допплера (PW режим).

Результати та їх обговорення. Дослідження аортального кровотоку показало, що на 7-му добу після перев’язки коронарної артерії у щурів відмічалось зниження максимальної систолічної швидкості та тенденція до зростання діастолічної швидкості кровотоку. Ці зміни відбивались на пульсаційному індексі та систоло-діастолічному співвідношенні. Зменшення індексу Стюарта на 19 % підтверджувало розвиток у щурів контрольної групи систолічної дисфункції, ступінь якої не зменшувався до 30-ї доби експерименту. Вплив алогенних МСК на процес ремоделювання серця щурів після перев’язки лівої коронарної артерії проявлявся на 7-му добу (гостра стадія перебігу інфаркту міокарда) аномально низькими (нижче контролю) показниками кровотоку в аорті з повним відновленням гемодинаміки на 30-ту добу експерименту (стадія рубцювання). Поєднане використання терапевтичної гіпотермії та введення алогенних МСК сприяло мінімальному відхиленню показників гемодинаміки від норми. На 7-му добу відмічали лише збільшення середньої швидкості кровотоку в аорті на 29 % та зниження систоло-діастолічного співвідношення на 12 % в порівнянні з відповідним показником норми, що свідчило про компенсацію насосної функції міокарда

Висновки. Допплерографічна оцінка систолічної та діастолічної швидкостей кровотоку у висхідному відділі аорти щурів дозволяє опосередковано зафіксувати наявність та ступінь систолічної дисфункції лівого шлуночка і здійснювати динамічний контроль за скоротливою функцію міокарда на фоні інфаркту. Поєднане застосування терапевтичної гіпотермії з уведенням алогенних МСК після перев’язки лівої коронарної артерії сприяє підтриманню показників гемодинаміки в аорті на рівні, близькому до норми, як під час гострої фази розвитку інфаркту міокарда, так і на стадії рубцювання.

/// Background. At present, there are attempts aimed at repairing the myocardium affected by acute myocardial infarction (MI) via biologically sourced drugs, which are able to stimulate reparative regeneration, including the use of mesenchymal stromal cells (MSCs). On the other hand, therapeutic hypothermia initially after the occurrence of impaired blood flow in the coronary arteries aids in reducing the level of metabolism in cardiomyocytes and, accordingly, suppressing the formation of free radicals and inhibiting apoptosis.

Purpose – рerforming and analysing Doppler sonography of the ascending aorta in rats with experimental MI in order to assess the systolic function of the left ventricular myocardium influenced by the combined use of therapeutic hypothermia and administering allogeneic MSCs.

Materials and methods. The study involved 90 outbred white rats weighing 240–270 g. Myocardial infarction was reproduced by ligating the left coronary artery. Therapeutic hypothermia was performed in a cold chamber, 60 minutes long. The local skin temperature of the neck area was maintained at +4 оС. A suspension of allogeneic cryopreserved MSCs of the placenta was administered once intravenously. Sonography of the ascending aorta on day 7 and day 30 after ligating the coronary artery was carried out by means of «Сономед 500» ultrasound scanner in B-mode with the Doppler (PW-mode).

Results. Studying the aortic blood flow showed that on day 7 after ligating the coronary artery, rats had a decrease in max systolic velocity and a tendency to increase diastolic blood flow velocity. Those changes influenced the pulsatility index and systolic-diastolic ratio. A 19 % decrease in the Stewart index confirmed the development of systolic dysfunction in the control group, the severity of which did not decrease until day 30 of the experiment. The impact of allogeneic MSCs on the process of remodeling the heart of rats after ligating the left coronary artery was evident on day 7 (acute stage of myocardial infarction) via abnormally low (below control) blood flow in the aorta with complete hemodynamics restoring on day 30 of the experiment. The combination of therapeutic hypothermia and administering allogeneic MSCs aided in the minimal deviation of hemodynamic parameters from the normal range. On day 7, there was only an increase in the average aortic blood flow rate by 29%, and a decrease in systolic-diastolic ratio by 12% compared to the corresponding normal range, suggesting compensation of the pumping function of the myocardium.

Conclusions. Doppler assessment of systolic and diastolic blood flow velocities in the ascending aorta of rats makes it possible to indirectly record the presence and severity of systolic dysfunction of the left ventricle and follow up myocardial contractile function affected by MI. The combination of therapeutic hypothermia and administering allogeneic MSCs after ligating the left coronary artery helps to maintain hemodynamic parameters in the aorta at a level close to normal range during the acute phase of myocardial infarction as well as at the stage of scarring.