Ультразвукова характеристика ремоделювання серця під впливом терапевтичної гіпотермії та МСК на моделі інфаркту міокарда

Abstract

Актуальність. Несвоєчасне звернення по медичну допомогу, обмежена кількість кардіохірургічних стаціонарів та не завжди результативна консервативна терапія стимулють пошук нових, більш ефективних методів лікування гострого інфаркту міокарда (ІМ). Останнім часом велику увагу дослідників привертають мезенхімальні стромальні клітини (МСК) завдяки їх перспективності для клінічного застосування. З іншого боку, за результатами багатоцентрових досліджень доведено, що терапевтична гіпотермія (ТГ) має нейроі кардіопротекторну дію і використовується як один із невідкладних методів при наданні первинної медичної допомоги.

Мета роботи. Проведення та аналіз ультразвукового дослідження серця щурів з експериментальним ІМ для визначення характеру ремоделювання серця під впливом поєднаного використання ТГ 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 низхідної гілки лівої коронарної артерії на межі верхньої та середньої третини судини. Терапевтичну гіпотермію проводили в холодовій камері протягом 60 хв. Локальна температура шкіри комірцевої зони підтримувалася на рівні + 4 оС, при цьому ректальна і тимпанічна температура знижувалася до + 25 оС. Суспензію алогенних кріоконсервованих МСК плаценти з концентрацією 1,2 × 106 клітин/мл одноразово вводили внутрішньовенно через v. saphena magna. Сонографічне дослідження серця проводили на ультразвуковому ехотомоскопі «Сономед 500» («СПЕКТРОМЕД», Росія) у Ві М-режимі з використанням лінійного датчика 7,5L38 з частотою 7,5 МГц.

Результати та їх обговорення. У контрольній групі з експериментальним ІМ встановлено значне пригнічення функції лівого шлуночка (ЛШ). Це відображалось у зниженні УО та ХО і в підсумку свідчило про зменшення ФВ до 46,04 %, що на 35 % менше відповідного показника норми. На підставі показників ВТС та МЛШ на 7-му та на 30-ту добу після перев’язки лівої коронарної артерії, ремоделювання ЛШ проходило за рахунок ексцентричної перебудови ЛШ. Застосування терапевтичної гіпотермії не змогло в повному обсязі зупинити патофізіологічні процеси, пов’язані з перев’язкою коронарної судини. ФВ достовірно не відрізнялась від контрольної групи і складала 51,08 ± 2,68 %. На 7-му добу експерименту ремоделювання серця в цій групі проходило за моделлю нормальної геометрії, а на 30-ту добу – за ексцентричною моделлю. Незважаючи на об’ємне перенавантаження, яке викликає постінфарктне розширення порожнини ЛШ, у групі з уведенням МСК на 7-му добу відмічали компенсаторне збільшення ударного об’єму в 1,8 разу відносно групи норми і в 2,3 разу відносно контрольної групи. ФВ була на 17 % менше норми, але статистично достовірно вища, ніж відповідний показник групи контролю цього терміну спостереження. Ремоделювання серця після введення алогенних МСК на тлі ІМ на всіх строках спостереження проходило шляхом ексцентричної гіпертрофії ЛШ. У групі після використання терапевтичної гіпотермії та введення МСК на фоні експериментального інфаркту міокарда на 7-му та на 30-ту добу реєстрували найліпші значення ехопоказників анатомічних структур ЛШ, що свідчило про відсутність дилатації та наявність помірної гіпертрофії міокарда. Фракція викиду демонструвала найкращий результат – 58,78 %, а ремоделювання ЛШ було мінімальним і відбувалося за нормальної геометрії серця.

Висновки. Використання ехокардіографії у щурів є досить інформативним методом діагностики, що дає змогу охарактеризувати тип структурно-функціональної перебудови міокарда на фоні інфаркту в ранні та пізні строки спостереження. За даними УЗдослідження, найбільш близькою до показників норми була група тварин із поєднаним використанням терапевтичної гіпотермії і трансплантацією МСК. За показниками маси ЛШ і ВТС у щурів цієї групи на 7-му та на 30-ту добу експерименту ремоделювання ЛШ проходило за нормальної геометрії. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Background. Late seeking medical advice, limited number of cardiac surgery hospitals and conservative treatment, which does not seem to be always efficacious, trigger the search for new, more effective mode therapy of acute myocardial infarction (MI). Recently, mesenchymal stromal cells (MSCs) have come into sharp focus of scientists due to the prospects for clinical use. On the other hand, multicenter studies have proved that therapeutic hypothermia (TH) has neuro- and cardioprotective effects, and it is administered as one of the urgent methods in providing primary health care.

Purpose. Providing and analyzing ultrasonography (US) of rat hearts with experimental MI in order to determine the nature of heart remodelling under combined use of TH and introducing allogeneic MSCs.

Materials and methods. The study involved 90 outbred white rats weighing 240–270 g. Myocardial infarction was reproduced by ligating the descending branch of the left coronary artery on the border of the upper and middle third of the vessel. Therapeutic hypothermia was performed in a cold chamber, 60 minutes long. The local skin temperature of the neck area was maintained at +4 оC, while the rectal and tympanic temperature decreased to + 25 оC. A suspension of allogeneic cryopreserved MSCs of the placenta with a concentration of 1.2 × × 106 cells/ml was administered once intravenously through v. saphena magna. Heart sonography was carried out by means of «Сономед 500» («СПЕКТРОМЕД», Russia) ultrasound scanner in B- and M-mode using a linear sensor 7.5L38 with frequency of 7.5 MHz.

Results and discussion. The control group with experimental MI showed significantly suppressed function of the left ventricle (LV). It resulted in decreasing stroke volume (SV) and cardiac output (CO) and on the whole indicated reduced ejection fraction (EF) to 46.04 %, that was 35 % less than the corresponding normal range. According to the values of relative wall thickness (RWT) and left ventricular mass (LVM) on day 7 and day 30 after ligating the left coronary artery, LV remodelling was proceeding via eccentric mode of LV alteration. Therapeutic hypothermia was not able to completely stop the pathophysiological processes associated with coronary ligation. EF was not significantly different from the control group, and was 51.08 ± ± 2.68 %. On day 7 of the experiment, heart remodelling in this group was proceeding according to the normal geometry model, and on day 30 – according to the eccentric model. In spite of the volume overload causing post-infarction extension of the left ventricular cavity, in the group with applying MSCs, on day 7 there was a compensatory increase of the stroke volume, 1.8 times over compared to the group with normal range values and 2.3 over compared to the control group. The ejection fraction was 17 % less than the normal range, but statistically significantly higher than the corresponding indicator of the control group of this observation period. Heart remodelling after applying allogeneic MSCs associated with MI at all stages of observation was proceeding by eccentric LV hypertrophy. Аfter therapeutic hypothermia and applying MSCs associated with experimental myocardial infarction on day 7 and day 30, the group recorded the best values of echo params of LV anatomical structures, indicating no dilatation along with occuring moderate myocardial hypertrophy. The ejection fraction showed the best outcome, i. e. 58.78 %, while LV remodelling was minimal, occurring according to normal heart geometry.

Conclusions. Applying echocardiography in rats is a very informative diagnosis method which makes it possible to describe the type of structural and functional remodelling of the myocardium associated infarction at early and late observation stages. The ultrasound study showed that the closest to the normal range was the group of animals exposed to therapeutic hypothermia and MSC transplantation. According to LVM and RWT values, in the rats of that group on day 7 and day 30 of the experiment, LV remodelling was characterized by normal geometry.