Επίδραση της φασικής μεταβολής του μεταφορτίου στη διαστολική λειτουργία της αριστερής κοιλίας κατά την ισχαιμία και επαναιμάτωση: πειραματικό μοντέλο

Abstract

While afterload dependent diastolic dysfunction has been studied in the normal heart, little is known about the effects of increased afterload during acute ischemia and reperfusion.Our objectives were to examine: 1) the consequences of increasing the LV afterload on LV diastolic function during acute ischemia and reperfusion, 2) whether the myocardial response to afterload elevation is stable throughout a 2-h reperfusion period, and 3) the role of LV wall synchrony on the development of afterload-induced diastolic dysfunction. We instrumented 12 anesthetized, open chest pigs with Millar pressure catheters and piezoelectric crystals before ligating the mid left anterior descending coronary artery for 1 h, followed by reperfusion for 2 h. Six animals survived throughout the 2 hours of reperfusion and their data were used for comparisons across the different experimental phases. Canonical LV afterload elevations were induced by inflating an intraaortic balloon in the descending aorta so that the afterload would be elevated during the whole cardiac cycle. Non- canonical LV afterload elevations were induced by inflating the intraaortic balloon either during the isovolumic contraction period (early afterload elevation) or during the ejection period (late afterload elevation). Data were recorded at baseline and after 20 min of coronary occlusion, and after 30 and 90 min of reperfusion. The Canonical afterload elevation for 2 minutes lengthened the isovolumic relaxation during ischemia, during early and late reperfusion but had no significant effect on isovolumic relaxation before coronary artery occlusion. Increasing the afterload aggravated LV diastolic dyssynchrony during coronary artery occlusion, but not during reperfusion. The afterload-induced prolongation of isovolumic relaxation was positively correlated with afterload-induced diastolic dyssynchrony. These observations indicate that, during myocardial ischemia and throughout reperfusion, LV diastolic function is afterload-dependent. Afterload-induced diastolic dyssynchrony might be an underlying mechanism of diastolic dysfunction during acute ischemia. The Non Canonical afterload elevations had different effect on the LV diastolic function depending on the type of intervention. Early afterload elevation did not affect isovolumic relaxation of the normal, the ischemic and the reperfused myocardium. On the contrary, late afterload elevation resulted in deterioration of the isovolumic relaxation of the normal, the ischemic and the reperfused myocardium. Both early and late afterload elevations induced improvement of the diastolic dyssynchrony during ischemia but had no effect on normal or reperfused myocardium. In conclusion, 1) Canonical afterload elevation and non canonical afterload elevation during the ejection phase of the cardiac cycle induce deterioration of the diastolic function of the normal, as well as the ischemic and the reperfused myocardium. On the contrary, the diastolic function of the normal, ischemic and reperfused myocardium is resistant to the non canonical afterload elevation that takes place during the phase of isovolumic contraction. 2) Cardiac response to afterload elevations is mostly homogenous throughout the reperfusion period. There is though a trend for worse response during the early compared to the late reperfusion phase. 3) The positive correlation between the canonical afterload induced diastolic dysfunction and the canonical afterload induced diastolic dyssynchrony during ischemia suggests that afterload-induced diastolic dyssynchrony might be an underlying mechanism of afterload induced diastolic dysfunction during acute ischemia. There is improvement of diastolic dyssynchrony with non canonical afterload elevations during myocardial ischemia. This improvement of diastolic dyssynchrony could represent a compensatory mechanism in response to the afterload induced diastolic dysfunction.

Ενώ η επίδραση του αυξημένου μεταφορτίου στη διαστολική λειτουργία του φυσιολογικού μυοκαρδίου έχει εκτενώς μελετηθεί, λίγα είναι αυτά που γνωρίζουμε σχετικά με την επίδραση του αυξημένου μεταφορτίου στη διαστολική λειτουργία του μυοκαρδίου κατά την οξεία ισχαιμία και επαναιμάτωση. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήσαμε ένα πειραματικό μοντέλο οξείας ισχαιμίας-επαναιμάτωσης με σκοπό: 1. Να μελετήσουμε την επίδραση τόσο κανονικών όσο και των φασικών μεταβολών του μεταφορτίου στην διαστολική λειτουργία του ισχαιμούντος και επαναιματούμενου μυοκαρδίου, 2. Να εξετάσουμε κατά πόσον είναι ομοιογενής η ανταπόκριση του μυοκαρδίου στις μεταβολές του μεταφορτίου καθόλη τη διάρκεια των δύο ωρών της επαναιμάτωσης, και 3. Να μελετήσουμε το ρόλο του συγχρονισμού των τοιχωμάτων της αριστεράς κοιλίας στις τυχόν επαγόμενες από το μεταφορτίο μεταβολές της διαστολικής λειτουργίας κατά την ισχαιμία και την επαναιμάτωση.Για την εκπόνηση της παρούσας μελέτης χρησιμοποιήσαμε ως πειραματόζωα 12 χοίρους. Η καταγραφή της πίεσης αριστεράς κοιλίας έγινε με καθετήρα Millar ενώ ο υπολογισμός του όγκου της αριστεράς κοιλίας έγινε με τη βοήθεια υπερηχογραφικών μικροκρυστάλλων που τοποθετήθηκαν υποεπικαρδιακά. Μετά την επαγωγή γενικής αναισθησίας, προκαλέσαμε μυοκαρδιακή ισχαιμία διάρκειας 1 ώρας, ενώ ακολούθησε επαναιμάτωση διάρκειας 2 ωρών. Αύξηση του μεταφορτίου καθ’ όλη τη διάρκεια του καρδιακού κύκλου επιτεύχθηκε με τη έκπτυξη του ασκού ενδοαορτικής αντλίας που ήταν τοποθετημένος στην κατιούσα αορτή (Κανονική μεταβολή του μεταφορτίου). Πρώιμη αύξηση του μεταφορτίου επιτεύχθηκε με την έκπτυξη του ασκού κατά τη φάση της ισοογκωτικής συστολή ενώ καθυστερημένη αύξηση του μεταφορτίου επιτεύχθηκε με την έκπτυξη του ασκού κατά τη φάση της εξώθησης (Μη κανονικές μεταβολές του μεταφορτίου). Κανονική αύξηση του μεταφορτίου διάρκειας 2 λεπτών προκάλεσε επιδείνωση της ισοογκωτικής χάλασης κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας και της επαναιμάτωσης ενώ δεν επηρέασε την ισοογκωτική χάλαση του φυσιολογικού μυοκαρδίου. Επίσης κανονική αύξηση του μεταφορτίου προκάλεσε επιδείνωση του διαστολικού συγχρονισμού κατά την ισχαιμία αλλά όχι κατά την επαναιμάτωση. Αξίζει να σημειωθεί ότι η επαγόμενη από το μεταφορτίο επιδείνωση της ισοογκωτικής χάλασης, σχετίζονταν θετικά με την επαγόμενη από το μεταφορτίο επιδείνωση του διαστολικού δυσσυγχρονισμού. Τα ευρήματα αυτά καταδεικνύουν ότι τόσο κατά την ισχαιμία όσο και κατά την επαναιμάτωση, η διαστολική λειτουργία της αριστεράς κοιλίας είναι ευάλωτη στην αύξηση του μεταφορτίου καθώς επίσης ότι η επαγόμενος από το μεταφορτίο διαστολικός δυσσυγχρονισμός ίσως αποτελεί υποκείμενο μηχανισμό της διαστολικής δυσλειτουργίας κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας. Η ανταπόκριση της διαστολικής λειτουργίας της αριστεράς κοιλίας στις μη κανονικές μεταβολές του μεταφορτίου εξαρτάται από τον τύπο της παρέμβασης. Έτσι, αύξηση του μεταφορτίου κατά την ισοογκωτική συστολή δε επηρέασε την ισοογκωτική χάλαση τόσο του φυσιολογικού όσο και του ισχαιμούντος και επαναιματούμενου μυοκαρδίου. Αντίθετα, αύξηση του μεταφορτίου κατά τη φάση της εξώθησης επιδείνωσε τη διαστολική λειτουργία του φυσιολογικού, του ισχαιμούντος αλλά και του επαναιματούμενου μυοκαρδίου. Αύξηση του μεταφορτίου τόσο κατά τη φάση της ισοογκωτικής συστολής όσο και κατά τη φάση της εξώθησης οδήγησαν σε βελτίωση του διαστολικού δυσσυγχρονισμού κατά τη φάση της ισχαιμίας. Συμπερασματικά, 1) Αύξηση του μεταφορτίου τόσο καθ’ όλη τη διάρκεια του καρδιακού κύκλου όσο και κατά τη φάση της εξώθησης προκάλεσαν επιδείνωση της διαστολικής λειτουργίας του ισχαιμούντος και του επαναιματούμενου μυοκαρδίου. Αντίθετα η διαστολική λειτουργία του ισχαιμούντος και του επαναιματούμενου μυοκαρδίου φαίνεται ότι είναι ανθεκτική στην αύξηση του μεταφορτίου που επισυμβαίνει κατά τη φάση της ισοογκωτικής συστολής. 2) Η μεταβολή της διαστολικής λειτουργίας ήταν γενικά ομοιογενής κατά τη διάρκεια της επαναιμάτωσης. Υπήρχε ωστόσο μία τάση για μεγαλύτερη επιδείνωσης της διαστολικής λειτουργίας κατά την πρώιμη φάση της επαναιμάτωσης συγκριτικά με την όψιμη φάση. 3) Στην περίπτωση της κανονικής μεταβολής του μεταφορτίου, η θετική συσχέτιση μεταξύ της επαγόμενης από το μεταφορτίο διαστολικής δυσλειτουργίας και του επαγόμενου από το μεταφορτίου διαστολικού δυσσυγχρονισμού καταδεικνύει ότι ο διαστολικός δυσσυγχρονισμός θα μπορούσε να είναι ένας από τους υποκείμενους παθοφυσιολογικός μηχανισμούς που εξηγούν την επαγόμενη από το μεταφορτίο διαστολική δυσλειτουργία. Όσον αφορά στις μη κανονικές μεταβολές του μεταφορτίου, τόσο η πρώιμη όσο και η καθυστερημένη αύξηση του μεταφορτίου οδήγησε σε βελτίωση του διαστολικού δυσσυγχρονισμού κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας. Το γεγονός αυτό θα μπορούσε να αποτελεί έναν αντιρροπιστικό μηχανισμό με στόχο την εξομάλυνση της αρνητικής επίδρασης του μεταφορτίου στη διαστολική λειτουργία της αριστεράς κοιλίας.