A bal kamrai törzs és a strukturális átalakítás transzmurális eloszlása hipertóniás szívbetegségben

Az Orvostudományi Kar Kardiovaszkuláris Osztályától (T.I., Y.S., R.K., T.K., N.S., D.X., N.M., K.A.) és az Orvostudományi Tanszéktől (Y.K.), Tsukubai Egyetem, Tsukuba, Japán.

Ön a cikk legfrissebb verzióját nézi. Előző verziók:

Absztrakt

Ennek a vizsgálatnak a célja az alábbiak vizsgálata volt, az LV fal nem egységes felépítésével összhangban: (1) a myocyták transzmurális eloszlása és az extracelluláris átalakulás egy időbeli lefolyású vizsgálatban, amelyben a szívizom átalakítása összefüggött a hipertóniás szív kialakulásával betegség; (2) a miokardiális törzs és a transzmurális szöveti jellemzők közötti összefüggés; és (3) a megterhelés hatása a globális kamra működésére.

Mód

Kísérleti állatok

Ebben a vizsgálatban 68 hím Dahl-sóra érzékeny patkányt használtak, a hipertóniának tulajdonítható, konzervált, jól megalapozott szívelégtelenség modellt (DIS/Eis; Eisai, Tokió, Japán). A kontrollcsoportot (n = 35) alacsony sótartalmú, 0,3% -os NaCl-oldattal, a magas vérnyomású csoportot (HT, n = 33) magas sótartalmú, 8% -os NaCl-tápanyaggal láttuk el 6 hetes kezeléssel.

További módszerek

A csak online elérhető Adat-kiegészítés kibővített Módszerek szakasza információkat tartalmaz a hemodinamikai mérésekről, az echokardiográfiai elemzésekről, a szöveti elemzésekről, a génexpresszió valós idejű polimeráz láncreakcióval történő számszerűsítéséről és statisztikai módszerekről.

Eredmények

A kezdeti méréseket mind a 68 patkánynál elvégeztük. Egy kontroll patkány és 1 patkány a HT csoportban spontán pusztult el a 13. héten, és nem fejezte be a kísérleti protokollt. A halál okát nem vizsgálták.

Vérnyomás, pulzus és szervtömeg

A magas sótartalmú étrend szignifikáns és tartós vérnyomásemelkedést váltott ki a kontrollcsoportéhoz képest a 8. hét után minden időpontban (1. ábra). A pulzusszám nem mutatott szignifikáns különbséget a HT-csoport és az életkornak megfelelő kontrollcsoport között, kivéve a 18. héten (1. táblázat), ekkor magasabb pulzusszámot figyeltek meg a HT-csoportban, mint a kontrollcsoportban. Az LV súlya szintén fokozatosan emelkedett a vérnyomás emelkedésével, míg a súlyvesztés 14 héttel kezdődött, amelyet a tüdő súlyának emelkedése követett, ami dekompenzált szívelégtelenségre és tüdődugulásra utal.

Asztal 1. Szívritmus és standard echokardiográfiai mérések

Az E/A jelzi az átjutás korai és késői diasztolés áramlási sebesség arányát; E ', a septum mitrális gyűrű sebessége a korai diasztolénál; EF, ejekciós frakció; HR, pulzusszám; HT, magas vérnyomás; LAD, bal pitvari dimenzió; LV, bal kamra; LVWT, a bal kamra falvastagsága; LVDd, bal kamra végdiasztolés átmérője; RWT, relatív falvastagság; és W, hetek.

* P

1.ábra. A szisztolés vérnyomás változása (A), a bal kamra (LV) súlya (B), testsúly (C) és a tüdő súlya (D) magas vérnyomás (HT, vörös körök; és kontroll, kék körök) csoportokban. *P

Echokardiográfiai vizsgálatok

A standard echokardiográfiai paraméterek mérését az 1. táblázat mutatja. A HT csoport a falvastagság és az LV tömegének progresszív növekedését mutatta 6 és 18 hét között (1. táblázat). A bal pitvarátmérő nőtt, és az E/A és az E 'az öregedéssel csökkent a HT csoportba tartozó patkányokban. Összehasonlításképpen, az EF nem mutatott változást a 16 hétig tartó idővel, és az EF enyhe, de jelentős csökkenését figyelték meg a 18. héten a HT csoportban.

Szisztolés és diasztolés kamra funkció

A kontroll csoporthoz képest a HT csoport nem mutatott különbséget az ESPVR-ben a vizsgálati időszak alatt (2. ábra). Megállapították, hogy a τ 10 hét és 18 hét között szignifikánsan nagyobb volt a HT csoportban, és hogy a kamra merevsége megnőtt a 18. héten.

2. ábra. Bal kamra (LV) kamra működése magas vérnyomásban (HT) szenvedő patkányokban. Felül reprezentatív nyomás-térfogat hullámformákat mutat a manipulációk során (az alsó vena cava összenyomódása) a 10., 14. és 18. héten végzett előterhelés csökkentése érdekében. Az Emax nem különbözött szignifikánsan a kísérletek során (bal alsó), míg a τ relaxációs időállandó megnyúlt a korai periódustól (jobb alsó), és a kamra merevsége jelentősen megnőtt a 18. héten (alsó, középső). Az EDPVR jelzi a vég-diasztolés nyomás – térfogat összefüggést; és ESPVR, vég-szisztolés nyomás – térfogat viszony. *P

Transzmurális feszültség és száleloszlás

A szisztolés falfeszültségek mindkét csoportban nagyobbak voltak a subendocardialis rétegben, mint a subepicardialis rétegben, és a HT csoportban magasabb subendocardialis falfeszültségeket figyeltünk meg, mint a kontrollcsoport megfelelő rétegében (S2. Ábra a csak online elérhető adatmellékletben). A szívizom rost orientációjának transzmurális eloszlása a két csoportban minden vizsgálati periódusban azonos volt, és 69 ± 19 ° volt a subendocardium vízszintes síkjától. A szisztolés falfeszültség fokozatosan nőtt, amikor a HT állatok öregedtek, anélkül, hogy befolyásolták volna a szívizom rost szögeit.

A szívizom törzsének mérése

Speckle követési echokardiográfiát sikeresen alkalmaztunk a hosszanti és a rövid tengelyes nézeteknél (3A. Ábra). Bár a 3 törzsparaméter a kontrollcsoportban az idővel nem változott, a HT csoportban a hosszirányú globális törzs (GLS) a 10. héttől jelentős károsodást mutatott, és az életkor előrehaladtával fokozatosan romlott (3B. Ábra, felső és 3C. Ábra). A radiális irányú globális igénybevétel (GRS) csökkent a 16. héttől (3B. Ábra, középső és 3D), a kerületirányú globális igénybevétel (GCS) a 18. héten csökkent a HT-csoportban (3B. Ábra, alja és 3E. Ábra).

3. ábra. A szívizom törzse magas vérnyomásban (HT) szenvedő patkányokban. Speckle követési echokardiográfiát alkalmaztunk a hosszanti (tetejére) és rövid tengelyű (alsó) paraszti nézetek (A), majd törzsméréseket kaptunk (B), amelyben minden szín a bal kamra 6 szegmensét képviseli, és a fekete vonal az átlagos törzset jelzi. A globális longitudinális törzs (GLS) jelentősen, 10-ről 18 hétre csökkent (B, felső; C), mivel a globális radiális törzs (GRS; B, közép; D) és a globális kerületi törzs (GCS; (B, alsó; E) a kísérleti tanfolyam késői szakaszáig fennmaradtak. *P

A fibrózis és a hipertrófia transzmurális eloszlása patológiai mintákban

A 14. héten a terület fibrózisának teljes terhe szignifikánsan nagyobb volt a HT csoportban, mint a kontroll csoportban (4,9 ± 1,4%, szemben 2,2 ± 0,4%; P

4. ábra. A transzmurális fibrózis megoszlása magas vérnyomásban (HT) szenvedő patkányokban. A fibrózis területei (kékkel festve) 14 héten túlsúlyban voltak a subendocardialis rétegben, és a HT csoportban 18 hétig terjedtek a középső rétegbe (A). A terület fibrózisának százaléka (B) szignifikánsan nagyobb volt a subendocardialis rétegben a 14. héten, a subendocardiumtól a midmyocardiumig a 18. héten a HT csoportban. Kollagén I/III arány (C) szignifikánsan megnőtt a subendocardialis rétegben a 18. héten a HT csoportban. *P

5. ábra. A kontraktilis fehérje transzmurális myocyta szélessége és magzati izoformája magas vérnyomásban (HT) szenvedő patkányokban. A miocita szélessége (A) szignifikánsan nagyobb volt a subendocardialis rétegben a 14. héten, a subendocardiumtól a midmyocardiumig pedig 18. hétig. β-miozin nehézlánc (MHC) hírvivő RNS (B) szignifikánsan növekedett a subendocardialis és a középső falon a 14. és 18. héten a kontroll csoporthoz képest. β-MHC/α-MHC (C) szintén szignifikánsan növekedett a subendocardialis és a középső réteg között a 14. és 18. héten a HT csoportban. *P

A fibrózis és a hipertrófia rétegspecifikus változása valós idejű polimeráz láncreakció-analízissel

Az I/III típusú kollagén myocardialis expressziója 18. héten növekedett, túlsúlyban volt a subendocardialis régióban (4C. Ábra, alul). A szívizom β-miozin nehéz láncát (MHC; 5B. Ábra) és a β-MHC/α-MHC izoformákat (5C. Ábra) szignifikánsan felülszabályozták a subendocardialis és a középső falrétegekben a 14. és 18. héten a HT csoportban.

A törzs és a kóros leletek kapcsolata

A hosszanti törzs szignifikánsan korrelált a szubendokardiális (6A. Ábra) és a középső réteg százalékos fibrózisával (R= 0,59, P= 0,004 és R= 0,51, P= 0,0018, illetve az összes rétegű myocyta szélessége (R= 0,61, P= 0,001). Jelentős negatív összefüggés volt a falfeszültség és a törzsek között (6B. Ábra), amint azt a stressz-alakváltozás eredeti tanulmányainak eredményei várhatók. Ezért a megfelelő rétegspecifikus falfeszültséggel történő kiigazítást végeztük (2. táblázat). Miután beállítottuk a stresszt, a szubendokardiális százalékos területfibrózist, de nem a subendokardiális miocita szélességét választottuk a GLS független determinánsának. Kiderült, hogy a középső és az epikardiális réteg százalékos fibrózisa és a szívizom sejtszélessége a GRS szignifikáns meghatározó tényezője, és a teljes és a subendocardialis miokardiális hipertrófia, de nem a kollagén lerakódás mértéke, amely jelentősen összefügg a GCS-vel.

2. táblázat. Korreláció a törzs és a transzmurális patológiai eredmények között a megfelelő réteg falfeszültségének beállítása után *

% Terület fibrózisAz izomsejt szélességeEndocardiumMidwallEpicardiumTotalEndocardiumMidwallEpicardiumTotalGLSR = 0,75P = 0,451P = 0,691P = 0,071P = 0,694P = 0,099P = 0,069P = 0,078P = 0,019GRSP = 0,957R = −0,60R = −0,55P = 0,154P = 0,0781R = −0,78R = −0,55R = −0,75P = 0,039P = 0,039P * A megfelelő falfeszültség azt jelenti, hogy az endokardiális, a középső és az epicardialis falfeszültséget használták az egyes törzsek és az endokardiális, a középső fal és az epicardialis kóros leletek összefüggésének kiigazítására.

6. ábra. A globális longitudinális törzs (GLS) kapcsolata az endocardialis százalékos terület fibrózissal, az endocardialis falfeszültséggel és a kamra merevségével. A GLS szignifikáns pozitív összefüggést mutatott az endocardialis százalékos területfibrózissal (A), az endocardialis falfeszültség (B) és a kamra merevsége, amely a vég-diasztolés nyomás-térfogat összefüggésből származik (C).

A törzs és a kamra funkciójának kapcsolata

Bár a GLS nem mutatott kapcsolatot az Emax-szal, szignifikáns összefüggés volt a GLS és a kamra merevsége (6C. Ábra) és τ (R= 0,58, P Az extracelluláris kollagén hálózat, amely fenntartja a miociták egymással való összehangolását, és biztosítja a myocyta összehúzódása által létrehozott erő átadását a kamrai kamrába, 13 a hipertóniás szív összekapcsolódó rétegében összeolvad és megvastagszik. A jelen vizsgálat fibrózisa túlnyomórészt a subendocardialis rétegben halmozódott fel, ahol a miokardiális rost szöge hosszirányban orientált. Ezen túlmenően a subendocardiumban a maximális nyírás a többi rétegéhez viszonyítva a szívizomrétegek egymáshoz való csúsztatásával történik. Ez arra utal, hogy maga a fibrózis közvetlenül gátolhatja a szívizomlemezek átrendeződését az egyes rétegekben, és szisztolés faldeformációs rendellenességet eredményezhet.

Molekuláris szinten a kollagén I/III szintje emelkedett a HT-csoport subendocardiumában. A megnövekedett kollagén I/III arány szintén kimutatta a kamra merevségét, 17 ami megállapított fibrózisra utal. 13 Számos klinikai vizsgálatban a longitudinális szisztolés diszfunkció negatív klinikai eredménnyel járt. 18–20. E tanulmány eredményei azt sugallják, hogy a GLS mérése lehetővé teszi a fibrotikus változások mértékének felmérését, és ezen információk felhasználását prognosztikai kockázati rétegződésre hipertóniás szívelégtelenségben.

Miocita hipertrófia gradiens a kamrai falon és a törzsön

Kamrai fal szisztolés diszfunkciója és kamra diasztolés károsodása

A GLS nem korrelált a szisztolés kamra elasztanciájával, de szignifikánsan a diasztolés hemodinamikával. A miokardiális hipertrófia és a megnövekedett fibrózis fontos szerepet játszhat mind a szisztolés, mind a diasztolés kamra merevségének fenntartásában krónikus nyomástúlterhelés esetén. Különösen a szívizom merev kollagénjének túlzott mennyisége a fő meghatározója a hipertenzív szív passzív kamrájának merevségének. 24 Tekintettel arra, hogy a kamra deformációja a korai diasztolénál hosszirányból indul ki, 5 ésszerű azt feltételezni, hogy a lassú relaxációs ráta keresztirányban kapcsolódik a hosszanti diszfunkcióhoz. Ezenkívül a lassú β-MHC izoform növekedése a hosszirányban orientált szálakban a szubendokardiális rétegben késleltetheti a kamra relaxációját.

Korlátozások

Jelen tanulmányban a transzmurális falfeszültséget egy korábban közölt számítás alapján becsültük meg; a szisztolés falfeszültség mérése az epikardiális rétegben azonban alapvetően nehéz volt, mert az epikardiális réteg a szívburokhoz és a mellkashoz volt kötve.

Nem vizsgáltuk a hipertrófia vagy a fibrózis szegmentális különbségeit, valamint nem vizsgáltuk a rétegspecifikus miocita vagy mikrovaszkuláris funkciót. Bár sok tényezőt értékeltek, a tényezők okozati összefüggéseit nem sikerült teljes mértékben bizonyítani. A megnövekedett szubendokardiális fibrózis patogenezisét nem értékelték; azonban a megnövekedett szubendokardiális falfeszültség, az oxidatív stressz, 25 és a renin – aldoszteron rendszer ígéretes jelöltnek számítanak a szubendokardiális fibrózis okozó tényezőként. 26–28 Végül nem végeztek beavatkozásokat a terápia myocyta hipertrófiára vagy fibrózisra gyakorolt hatásainak megfigyelésére. Mindezek a kérdések relevánsak és további tanulmányok tárgyát képezik.

Perspektívák

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük Emi Shiomitsunak, a Tsukubai Egyetem Orvostudományi Karának Orvostudományi Tanszékének segítségét a kóros minták mérésében.

A finanszírozás forrásai

T. Ishizu-t és Y. Seo-t a Japán Tudományos Támogatás Támogatásának támogatása a tudományos kutatáshoz finanszírozta (24591035).

A bal kamrai törzs és a strukturális átalakítás transzmurális eloszlása ​​hipertóniás szívbetegségben