Kardiovaskuläre Erkrankungen sind global die führende Ursache für Morbidität und Mortalität mit steigender Inzidenz. Es bedarf nicht-invasiver Screeningverfahren, wobei die Magnetresonanztomographie (MR) die vielversprechendste Methode zur frühzeitigen Identifizierung instabiler atherosklerotischer Plaques darstellt. Neben der Plaqueruptur ist die Plaqueerosion relevante Ursache akuter Koronarsyndrome - hier v.a. bei jüngeren, weiblichen Patienten ohne Lumenstenosierung. Instabile erosionsgefährdete Plaques besitzen einen hohen Glykosaminoglykan(GAG)-Anteil. In der MR können atherosklerotische Plaques nach Applikation unspezifischer Gadolinium-basierter Kontrastmittel (Gd-KM) zu späten Untersuchungszeitpunkten identifiziert werden (late gadolinium enhancement, LGE). Das pathomechanistische Korrelat des LGE wurde bisher nicht sicher zugeordnet. In vitro gezeigte Interaktionen zwischen GAG und Gd-KM unter Bildung von Gd-GAG-Chelatkomplexen mit hoher T1-Relaxivität implizieren ein potentielles Erklärungsmodell. In vivo wurden Zusammenhänge zwischen GAG-reichen instabilen erosiongefährdeten Plaques und LGE bisher nicht untersucht. In dieser Studie wurde im Kaninchen-Modell untersucht, ob unter Verwendung eines unspezifischen Gd-KM (Magnevist®, Dosierungen: 100 µmol Gd/kg KG, 300 µmol Gd/kg KG) eine Unterscheidung erosiongefährdeter instabiler GAG-reicher Plaques von initialen oder stabilen Plaquestadien anhand von aus dem Signalenhancement abgeleiteten MR-Messgrößen (SNR, PE; CNR) möglich ist und ein Zusammenhang zwischen LGE und GAG-Anteil der erosionsgefährdeten Plaques besteht. Dazu wurde eine T1-gewichtete Turbo-Spinecho-Sequenz durchgeführt (TR 1150/TE 14 msec, flip angle 90°, Schichtdicke 1,5 mm, FOV 256x256 mm, Matrix 192x256 mm). Die MR-Messgrößen von 134 Gefäßwandsegmenten wurden nativ und zu verschiedenen Zeitintervallen bis 3 Stunden nach KM-Applikation ermittelt und in Korrelation zu dem blau gefärbten Anteil einer Movat-Pentachrom-Färbung entsprechender histologischer Gefäßwandpräparate qualitativ (modifizierter AHA-Typ) als auch quantitativ (GAG-Flächenanteil) ausgewertet. Statistisch signifikante Korrelationen konnten zwischen zunehmender Plaqueinstabilität und dem prozentualen GAG-Flächenanteil einerseits und dem post-KM Enhancement andererseits - hier vor allem zu späten Zeitintervallen (LGE) - festgestellt werden. Eine statistisch signifikante Abgrenzung initialer Plaques gegenüber GAG-armen stabilen bzw. GAG-reichen instabilen Plaques gelingt mittels SNR und CNR bereits zu frühen Untersuchungszeitpunkten (Magnevist® 100 µmol Gd/kg KG). Eine weitere Diskriminierung zwischen GAG-armen stabilen und GAG-reichen instabilen Plaques gelingt aber erst zu späten Untersuchungszeitpunkten (LGE; Magnevist® 300 und teilweise bei 100 µmol Gd/kg KG). Somit konnte die Hypothese bestätigt werden, dass in erosionsgefährdeten Plaques der quantitative GAG-Anteil eine erhöhte SI zu späten Zeitpunkten nach Injektion fördert und als mögliches Korrelat für das LGE angesehen werden kann. Die erstmals gezeigten Zusammenhänge zwischen LGE und GAG-Gehalt erosionsgefährdeter Plaques sollten aufgrund von Limitationen der Studie (unterrepräsentierte initiale Plaquestadien, Streubreite der Zeitintervalle, Probenanzahl der Dosierungsstufen) in weiteren wissenschaftlichen Studien validiert werden.
Objective: Cardiovascular disease is the leading cause for morbidity and mortality worldwide. Efficient, non-invasive screening tools are needed. Magnetic resonance imaging (MRI) seems to be the most promising modality to identify unstable atherosclerotic plaques. Plaque erosion is a major cause for acute coronary syndrome in younger and female patients without lumen stenosis - a classic feature of rupture-prone plaques. Unstable erosion-prone plaques contain high amounts of glycosaminoglycans (GAGs). Atherosclerotic plaques can be identified by delayed signal enhancement (late gadolinium enhancement, LGE) after application of non-specific gadolinium-based contrast agents(Gd-CA). LGE's pathophysiologic correlate remains unclear. Proven in vitro interaction of GAG and Gd-CA resulting in Gd-GAG-chelates with high T1 relaxivity may imply a pathophysiogical explanation. To date correlations between LGE and GAG have not been studied. Thus, this study investigates the correlation between LGE and GAG-rich erosion-prone plaques. A further aim was to examine whether unstable erosion-prone plaques can be discriminated from initial or stable lesions by post Gd-CA MRI parameters. Methods: In vivo MRI study using Gd-CA Magnevist® (100 and 300 µmol Gd/kg bodyweight). Rabbit atherosclerosis model (New Zealand white rabbits). T1-weighted turbo-spinecho-sequence (TR 1150/TE 14 msec, flip angle 90°, slice thickness 1,5 mm, FOV 256x256 mm, matrix 192x256 mm). MRI parameters: signal-to-noise-ratio (SNR), relative enhancement in percentage (PE) and contrast-to-noise-ratio (CNR). 134 vessel segments were imaged at baseline and after Gd-CA application at various time intervals up to 3 hours. Results were correlated with modified AHA score and relative GAG amount resulting from analysis of corresponding Movat pentachrome stained histological specimen. Results: Statistically significant positive correlations between plaque instability, relative GAG-amount and LGE were shown. Initial plaques could be distinguished from GAG-rich unstable plaques and low-GAG stable plaques starting at early time intervals (SNR, CNR; Magnevist® 100 µmol Gd/kg body weight). Additional discrimination between GAG-rich unstable plaques from low-GAG stable lesions was possible at late time intervals only (LGE) (SNR, PE, CNR; Magnevist® 300, partly 100 µmol Gd/kg body weight). Conclusion: High GAG-amounts of unstable erosion-prone plaques promote enhancement at late time intervals after Magnevist® application and may be used to identify unstable lesions. Thus, interaction of Gd-CA and GAG may be the pathophysiological correlate of LGE. Further research is needed to verify this newly found correlation between LGE and GAGs.
