Der Einfluss des elektrischen Remodelings während des akuten und chronischen Myokardinfarktstadiums der Ratte auf das Magnetokardiogramm

Abstract

Der Hintergrund für diese Studie stellt die hohe Inzidenz von Myokardinfarkten in den Industrieländern und den damit verbundenen Folgen wie z.B. die hohe Mortalität durch maligne Herzrhythmusstörungen dar. Ziel dieser vorliegenden Arbeit war es, an einem Infarktmodell für die Ratte das magnetokardiographische Infarktbild zu entwickeln. Ebenfalls wurde das sich an den Myokardinfarkt anschließende elektrische Remodeling erstmals magnetokardiographisch erforscht. Insgesamt wurden vierzig Sprague Dawley- Ratten in dieser Studie untersucht. Nach erfolgter Randomisierung erhielten die 14 Ratten in der Kontrollgruppe eine Schein-OP und die 26 Tiere in der Infarktgruppe eine Okklusion des Ramus interventricularis anterior. Von den Infarkttieren überlebten 11 die Akutphase des Myokardinfarktes. Die MKG- Messungen fanden für die Kontrollgruppe zum ersten Mal 1 bis 5 Tage vor der OP statt. Die folgenden drei magnetokardiographischen Messungen erfolgten für die beiden Gruppen 45 Minuten nach der Schein- bzw. Infarkt-OP sowie 2 und 4 Wochen später. Mittels Echokardiographie und eine durch Obduktion ermittelte Infarktgrößenbestimmung wurde gezeigt, dass ein großer reproduzierbarer Infarkt induziert werden konnte. Mit dieser Studie konnten systematisch magnetokardiographische Parameter für den akuten Myokardinfarkt und dem folgendem elektrischen Remodeling im experimentellen Tiermodell gefunden und registriert werden. Zur Separation der Gruppen trugen am besten die 3 Parameter des Inhomogenitätsindex (IHi), der absoluten Differenz vom Magnetfeldmaximum und minimum (max-min) und der Winkel von den 9 ermittelten Parametern (IHi, max-min, Winkel, die Koordinaten Xmin, Xmax, Ymin, Ymax, die Magnetfeldstärke Vmin, Vmax ) bei. Für die Differenzierung zwischen De- und Repolarisationsänderungen zeigten sich die Zeitintervalle von QRSGesamt (0-20 ms), RSpitze (8-12 ms), STT (20-25 ms) und TEnde (60-70 ms) als geeignet. Parallel zu den MKG-Messungen wurden elektrokardiographische Registrierungen durchgeführt, die die infarkttypischen Veränderungen mit einer ST- Streckenhebung im akuten und einer Q-Zacken-Ausbildung im chronischen Stadium zeigten. Im akuten Infarktstadium waren die Veränderungen im MKG in allen Parametern außer dem Winkel vor allem während des STT-Intervalls sichtbar. Verantwortlich dafür sind hauptsächlich die entstandenen Verletzungsströme, die aufgrund von Potentialdifferenzen zwischen gesundem und geschädigtem Myokard fließen. Durch die Schein-OP wurde das magnetokardiographische Bild vor allem im IHi und max-min durch Repolaristionsverlängerung verändert. Im chronischen Infarktstadium (2 und 4 Wochen nach Infarkt) zeigten sich signifikante De- und Repolarisationsstörungen. Trotz beginnender Angleichung des IHi und max-min-Wertes im STT-Intervall für die Infarkt- bzw. die Kontrolltiere konnte im Intervall TEnde eine hochsignifikante Veränderung im Winkelparameter zwischen diesen beiden Gruppen festgestellt werden. Der Winkel gibt einen Hinweis auf die Lageveränderung des Herzens durch entstehende Kompensationsmechanismen wie z.B. der Hypertrophiebildung. Auf elektrophysiologischer Ebene spielen im chronischen Infarktstadium vor allem die Auswirkungen des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems und die Veränderungen auf Ionenkanalebene eine Rolle. Durch Reduktion des K+-Flusses verlangsamt sich die Repolarisation. Die Ausbildung von Fibrose im infarziertem Herzgewebe und von der myokardialen Hypertrophie wirkt auf die elektrischen Veränderungen in der Depolarisation mit ein. Zusammenfassend konnte durch diese experimentelle Arbeit gezeigt werden, dass die Magnetokardiographie sehr gut die elektromagnetischen Änderungen des akuten Myokardinfarktes und des sich anschließenden elektrischen Remodelings registrieren kann. Bedingt durch die Methode können nur direkte Aussagen über die elektrischen Vorgänge gemacht werden. Rückschlüsse auf das strukturelle Remodeling lassen sich nur indirekt auf dem Hintergrund des Gesamtbildes der pathophysiologischen Infarktentwicklung wie z.B. der Fibrosebildung ziehen. Durch die tierschonende Nicht-Invasivität bei der Infarktregistrierung, die kostengünstige und zeitsparende Komponente und die Sensivität zur tangential verlaufenden Ströme, die von ischämischen Gewebe generierten werden, kann es anderen Methoden überlegen sein.

The background of this study represents the high incidence of myocardial infarctions in the industrialized countries and the associated consequences e.g. the high mortality by arrhythmias. The goal of this present paper was to develop the magnetocardiographic image of a myocardial infarction at a myocardial infarction model for the rat. Likewise, the electrical remodeling following to the myocardial infarction was investigated itself for the first time magnetocardiographically. Altogether forty Sprague Dawley rats were examined in this study. After randomization, the 14 rats in the control-group received a SHAM-OP and the 26 animals in the myocardial infarction-group received an occlusion of the ramus interventricularis anterior. 11 animals survived teh acute phase of the myocardial infarction. 1 to 5 days before the operation, the magnetocardiographic measurements took place for the control- group for the first time. The following three magnetocardiographic measurements took place 45 minutes after the SHAM- and infarction-operation, as well as 2 and 4 weeks later. By means of echocardiography and autopsy, which determined the infarction size, it was shown that a large reproducible myocardial infarction could be induced. With this study, magnetocardiographic parameters for the acute myocardial infarction and the following electrical remodeling could be found systematically and could be registered in an experimental animal model. For separation of the groups, the 3 parameters of the inhomogenity-index (IHi), the absolute difference of the magnetic field maximum and minimum (max-min), and the angle revealed to be useful (out of the 9 determend parameters IHi, max-min, angle, the coordinate Xmin, Xmax, Ymin, Ymax, the magnetic field strength Vmin, Vmax ). For the differentiation between de- and repolarization, the change of time intervals of QRStotal (0-20 ms), Rpeak(8-12 ms), STT (20-25 ms) und Tend (60-70 ms) was suitable. Parallel to the MCG measurements, electrokardiographic registrations were accomplished, which showed the typical changes of a myocardial infarction with a ST-segment elevation in the acute and q-wave in the chronic stage. In the acute myocardial infarction, the changes in the MCG were visible in all parameters during the STT interval, except the angle. Responsible for it was the developed injury current, which flowed, due to potential differences, between healthy and damaged myocardium. The magnetocardiographic picture was changed by the SHAM-OP, particularly with prolongation of the repolarisation time in the parameters IHi and max-min. In the chronic phase of the myocardial infarction (2 and 4 weeks after infarction), significant de- and repolarisation disturbances showed up. Despite beginning adjustment of the IHi and max-min in the STT interval for the infarction and/or the control animals in the interval Tend a high-significant change in the angle could be determined between these two groups. The angle gives a reference to the change of position of the heart by developing compensation mechanisms e.g. the myocardial hypertrophy. On the electricalphysiological level, the renin- angiotensin-aldosterone-systeme and the changes on ion channel level play a role in the chronic myocardial infarction stage. By reduction of the potassium-current the repolarisation slows down. The electrical changes in depolarisation are well effected by the development of the fibrosis in the infarct-tissue and of the myocardial hypertrophy.