Verwendung von Speckle-tracking Echokardiographie für die Evaluation der subendokardialen Funktion im Kleintiermodell

Abstract

Hintergrund: Aufgrund seiner hohen Vulnerabilität ist das Subendokard bereits in subklinischen Phasen von kardiovaskulären Erkrankungen betroffen. Methoden zur Beurteilung der subendokardialen Funktion kommt daher eine große klinische Relevanz in Hinblick auf Früherkennung kardialer Schädigungen und Prävention funktioneller Einschränkungen zu. Die vorliegende Arbeit untersucht das Potential von myokardialen Strain-Parametern, Veränderungen innerhalb des Subendokards zu evaluieren.

Methodik: Männliche 129/Sv Mäuse wurden zur Induktion isolierter subendokardialer Fibrose mit Isoproterenol behandelt (ISO; n = 32), eine Kontrollgruppe erhielt stattdessen Kochsalzlösung (n = 15). Die transthorakale Echokardiographie der Tiere erfolgte mit einem 30-MHz Linearschallkopf und einem hochauflösenden System für Kleintierbildgebung; in den anschließenden Auswertungen des akquirierten Bildmaterials wurden sowohl konventionelle- als auch myokardiale Strain-Parameter erhoben. Der Kollagengehalt innerhalb der verschiedenen myokardialen Schichten wurde histologisch bestimmt, und die Serumkonzentration des Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-1, einem Biomarker für Fibrose, erhoben.

Ergebnisse: Die Gabe von ISO führte als Reaktion auf Zelluntergang zu einem deutlichen Anstieg des subendokardialen Kollagengehaltes (Kontrollgruppe: 0,6 ± 0,3% vs. ISO: 5,8 ± 0,9%, P < 0,001) und resultierte in einem moderaten Anstieg der linksventrikulären Wanddicken bei erhaltener systolischer Funktion. Global Longitudinal Peak Strain (LS) und -Strain Rate waren in den ISO-behandelten Tieren deutlich erniedrigt (LS: –15,49% vs. –11,49% [P = 0,001]; Longitudinal Strain Rate: –4,81 vs. –3,88 sec-1 [P < 0,05]), während die radialen und circumferentiellen Strain-Parameter unverändert blieben. Global LS korrelierte mit dem subendokardialen Kollagengehalt (r = 0,46; P = 0,01) und der Serumkonzentration von Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-1 (r = 0,52; P < 0,05). Anschließende Analysen identifizierten den global LS als überlegenden Prädiktor für das Vorhandensein von subendokardialer Fibrose (Sensitivität: 84 %, Spezifität: 80 %; Cut-off: –14,4%).

Schlussfolgerung: Die Erhebung des LS könnte eine nicht-invasive Methode zur Detektion subendokardialer Schäden darstellen und folglich die frühzeitige Diagnose kardialer Erkrankungen verbessern.

Background: The subendocardium is highly vulnerable to damage and is thus affected even in subclinical disease stages. Therefore, methods reflecting subendocardial status are of great clinical relevance for the early detection of cardiac damage and the prevention of functional impairment. The aim of this study was to investigate the potential ability of myocardial strain parameters to evaluate changes within the subendocardium.

Methods: Male 129/Sv mice were injected with isoproterenol (ISO; n = 32) to induce isolated subendocardial fibrotic lesions or saline as appropriate control (n = 15). Transthoracic echocardiography was performed using a 30-MHz linear-frequency transducer coupled to a high-resolution imaging system, and acquired images were analyzed for conventional and strain parameters. The degree of collagen content within the different cardiac layers was quantified by histologic analysis and serum levels of tissue inhibitor of metalloproteinase-1, a biomarker for fibrosis, were assessed.

Results: ISO treatment induced a marked increase in subendocardial collagen content in response to cell loss (control vs ISO, 0.6 ± 0.3% vs 5.8 ± 0.9%; P < .001) and resulted in a moderate increase in left ventricular wall thickness with preserved systolic function. Global longitudinal peak strain (LS) and longitudinal strain rate were significantly decreased in ISO-treated animals (LS, –15.49% vs –11.49% [P = .001]; longitudinal strain rate, –4.81 vs –3.88 sec-1 [P < .05]), whereas radial and circumferential strain values remained unchanged. Global LS was associated with subendocardial collagen content (r = 0.46, P = .01) and tissue inhibitor of metalloproteinase–1 serum level (r = 0.52, P < .05). Further statistical analyses identified global LS as a superior predictor for the presence of subendocardial fibrosis (sensitivity, 84%; specificity, 80%; cutoff value, –14.4%).

Conclusion: Assessment of LS may provide a noninvasive method for the detection of subendocardial damage and may consequently improve early diagnosis of cardiac diseases.