Voxel-basierte MRT-Analyse des Zusammenhangs von Schlaganfalllokalisationen und einer Herzschädigung (gemessen anhand der Troponin-T-Serum-Konzentration)

Abstract

Abstrakt Einleitung: Erhöhungen sowie ein Abfall oder Anstieg des kardialen Troponinspiegels weisen auf eine myokardiale Schädigung hin. Nach akuten ischämischen Schlaganfällen (AIS) wurden bereits mehrfach Erhöhungen oder Änderungen des kardialen Troponinspiegels beobachtet. Es ist bislang noch nicht geklärt, welche pathophysiologischen Mechanismen diesen Biomarker nach AIS beeinflussen, jedoch sind Troponinerhöhungen nach AIS mit einem schlechten funktionellen Outcome und erhöhten Mortalitätsrisiko assoziiert. Es wird angenommen, dass Läsionen in bestimmten Hirnarealen zu Troponinerhöhungen führen. Insbesondere der Insula wird als Teil des kardioautonomen Netzwerks eine bedeutende Rolle zugeschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mittels der Methode des voxel-based lesion-symptom mapping (VLSM) ein Zusammenhang zwischen Infarktlokalisationen und erhöhten Troponinspiegeln untersucht. Methodik: Ausgehend von einer Datenbank, die alle Patienten umfasst, die zwischen Februar 2011 und Januar 2014 mit einem AIS stationär auf die Stroke Unit des Campus Benjamin Franklin der Charité, Berlin aufgenommen wurden, wurde eine retrospektive Analyse vorgenommen. Einschlusskriterien in diese Analyse waren ein diffusionsgewichteter magnetresonanztomographischer Nachweis eines AIS in der vorderen Hirnstrombahn und das Vorliegen eines hochsensitiven Troponin-T-Wertes (hs-cTnT). Nach der Infarktmarkierung und Normalisierung der Schnittbilder, wurden die Bilddateien von 299 Patienten in die finale Analyse des VLSM einbezogen. 228 Patienten verfügten über zwei Troponinmesswerte. Bei diesem Kollektiv wurden die relativen Troponinwertänderungen berechnet. Sowohl die absoluten Troponinwerte der ersten Messung als auch die relativen Troponinwertänderungen wurden als kontinuierliche Parameter in die statistischen Analysen einbezogen. Mittels des Brunner-Munzel Tests (p < 0,01, False Discovery Rate (FDR) korrigiert für multiple Vergleiche) und logistischer Regressionsanalysen (p < 0,01, FDR korrigiert für multiple Vergleiche oder p < 0,05, familywise error (FWE) korrigiert für multiple Vergleiche, 3000 Permutationen) wurden die absoluten Troponinwerte und relativen Troponinwertänderungen hinsichtlich eines Zusammenhangs zur Läsionslokalisation analysiert. Ergebnisse: Die Ergebnisse des VLSM zeigten eine signifikante Korrelation zwischen den relativen Troponinwertänderungen und läsionierten Bereichen im rechten insulären Kortex, insbesondere seinem dorsalen anterioren Anteil. Dieses Ergebnis blieb auch unter Berücksichtigung des Alters, des Läsionsvolumens, der Schwere des Schlaganfalls und der Dauer zwischen zwei Troponinentnahmen bestehen. Ein Zusammenhang zwischen den absoluten Troponinwerten und Infarktlokalisationen konnte nicht festgestellt werden. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse erweitern jüngere Befunde aus funktionellen Bildgebungsstudien, nach denen die dorsale anteriore Insel vornehmlich parasympathische Funktionen besitzt. Störungen des rechten dorsalen anterioren Inselbereichs durch einen akuten ischämischen Schlaganfall führen zu einer kardialen Schädigung. Vermutlich wird diese kardiale Schädigung durch eine Dysbalance des autonomen Nervensystems zugunsten einer verstärkten sympathischen Aktivität vermittelt.

Abstract Introduction: Changes or elevations of cardiac troponin point towards myocardial injury. Elevated levels of cardiac troponin and their changes over time have been frequently observed in acute ischemic strokes. The detection of cardiac troponin in the context of an acute ischemic stroke (AIS) indicates a poor functional outcome and an increased mortality. So far, the underlying pathomechanisms influencing the levels of cardiac troponin after an AIS are not completely understood. Recent studies reveal that stroke-related mechanisms might directly lead to an elevation of this biomarker. Thereby, it has been suggested that lesions in certain areas of the brain are responsible for myocardial damage. Especially the insular cortex seems to play an important role in the regulation of the cardiac autonomic network. This study aimed at investigating a possible connection between the location of a vascular brain damage and elevated levels of high- sensitive Troponin T (hs- cTnT), employing the method of voxel-based lesion-symptom mapping (VLSM). Methods: A retrospective analysis was conducted, implementing all patients with an AIS that were admitted to the stroke unit at Campus Benjamin Franklin Charité, Berlin from February 2011 to January 2014. Only those patients with an AIS in the anterior circulation confirmed by diffusion weighted MRI, an exact hs-cTnT value and MRI sequences suitable for VLSM were considered for further processing (N = 299). In 228 patients two troponin values were available. Their relative troponin changes were calculated. The elevated troponin values and their relative changes were used as continuous variables of interest in the VLSM model. Brunner-Munzel tests (p < 0.01, FDR corrected for multiple comparison) and logistic regression analyses (p < 0.01, FDR corrected for multiple comparisons or p < 0.05, FWE corrected for multiple comparisons, 3000 permutations) served as the underlying statistical tests to examine a link between elevated hs-cTnT values and stroke lesion locations. Results: The anterior insular cortex of the right hemisphere, in particular its dorsal portion, was significantly associated with relative changes of hs- cTnT. This finding remained significant after adjustment for age, stroke severity, lesion volume and time between troponin measurements. In contrast, the absolute values of hs-cTnT were not related to lesion location. Conclusion: Amplifying recent evidence from functional neuroimaging, the dorsal anterior insular cortex plays a prominent role in the parasympathetic control of cardiac autonomic functions. Acute ischemic strokes in the right dorsal anterior insula might cause autonomic dysbalance and an upregulation of sympathetic function, thereby resulting in myocardial injury.