多模态MRI探索慢性缺氧大鼠心肌损伤的发生机制及其早期预测价值的实验研究

Chronic hypoxia is a common pathophysiologic process of various chronic hypoxic diseases (CHD), leading to pulmonary hypertension and cor pulmonale. Recent researches suggest that myocardial injury plays a key role in the evolution process of CHD. However, the mechanism of chronic hypoxic myocardial injury and its early predictive value of CHD is not clear and lack of early evaluation evidence in vivo. Late gadalinum enhancement and T1 mapping based on multimodal MRI can precisely detect myocardial viability and fibrosis, which can be used to quantitatively reveal the myocardial injury in vivo. Therefore, we will establish the chronic hypoxia rat model, and be proved by trimetazidine treatment. In order to make clear the early predictive value of myocardial injury in the process of CHD, the multimodal 7.0 T MRI technology at different time points are applied: (1) to determine the time window and the characteristics of myocardial injury to explore the occurrence mechanism: chronic hypoxia time dependence vs. pulmonary artery pressure dependency; (2) to evalute the relationship between myocardial injury severity and pulmonary hypertension, cardiac function indexes and trimetazidine treatment response in the process of CHD. Finally, this experimental study may provide a non-invasive method for early diagnosis of chronic hypoxic myocardial injury and lay a solid foundation for prevention and cure for CHD using multimodal MRI.

慢性缺氧是多种慢性缺氧性疾病（chronic hypoxic diseases, CHD）的共同病理生理过程，由此导致的肺高压及肺心病是该病预后不良的主要原因。近期研究认为心肌损伤在CHD演进过程中起着关键作用，但心肌损伤的发生机制及早期预测价值目前尚不明确，且缺乏早期活体评估依据。多模态MRI可以利用延迟强化及T1 mapping序列精确检测心肌活性及纤维化，进而活体反映心肌损伤的程度。因此，本研究拟建立大鼠慢性缺氧模型并通过曲美他嗪治疗验证，在缺氧不同时间点运用多模态7.0T MRI技术探讨：（1）心肌损伤发生时间窗及特征，探索其发生机制：缺氧时间依赖性vs.肺动脉压力依赖性;（2）CHD演进过程中心肌损伤严重程度与肺高压、心功能等预后指标的关系及药物治疗反应，明确基于MRI检测的心肌损伤的早期预测价值，从而为CHD所致心肌损伤的早期无创性诊断及防治奠定坚实的实验研究基础。

研究背景：慢性缺氧是多种慢性缺氧性疾病（chronic hypoxic diseases, CHD）的共同病理生理过程，由此导致的肺高压及肺心病是该病预后不良的主要原因。近期研究认为心肌损伤在CHD演进过程中起着关键作用，但心肌损伤的发生机制及早期预测价值目前尚不明确，且缺乏早期活体评估依据。多模态MRI可以利用电影成像及磷谱成像早期活体反映心肌损伤及心功能变化的程度。.研究内容：（1）慢性缺氧及相关肺高压病程中心肌损伤发生时间窗及特征，探索其发生机制：缺氧时间依赖性vs.肺动脉压力依赖性;（2）CHD演进过程中心肌损伤严重程度与肺高压、心功能等预后指标的关系，明确基于MRI检测心肌损伤的早期预测价值，从而为CHD所致心肌损伤的早期无创性诊断及防治奠定坚实的实验研究基础。.实验方案的设计与改进：在7.0T磁共振上利用心脏磁共振解剖、功能及磷谱序列在缺氧大鼠模型不同时间点观察心脏及肺动脉解剖及功能改变，早期发现缺氧大鼠的心肌损伤（心肌线粒体功能情况），并通过RHC、病理及血液学相关指标进行验证，探讨缺氧大鼠的病理生理变化，尤其是心肌线粒体功能代谢变化在其中的意义和价值。.主要结果：（1）造模后第1周大鼠RVSP即较基线升高［（29.92 ± 1.94）mmHg vs.（41.55 ± 3.14）mmHg，P＜0.01］，后每周逐步升高，MPA、dRVmax/dLVmax及RVESV、RVEDV逐渐增大（P＜0.01），RVEF在缺氧第2周显著降低（P＜0.01）。MPA/AA、dRVmax/dLVmax、RVEF与RVSP具有较好的相关性（r 分别为0.573、0.700、-0.760，P 均＜0.01）。结论：7.0T CMR可敏感地观察到CHD-PAH大鼠病程进展中肺动脉及右心形态功能的改变，为研究PAH的演变机制打下基础。（2）心脏静息状态下PCr / ATP比值随缺氧时间延长逐渐下降。造模第1周可观察到实验组大鼠静息状态PCr / ATP比值较健康鼠下降（3.01±0.87 vs.3.53±0.43，P ＜0.05），而LVEF和RVEF没有明细改变。 结论：在心室功能障碍发生前，31P MRS可以更早期敏感探测慢性缺氧相关肺高压大鼠的心脏能量代谢改变,为CHD患者心肌损伤的早期发现和治疗奠定一定的基础。