Гибернация миокарда: молекулярные механизмы, клиническая значимость и методы диагностики
Аннотация
Гибернация миокарда – стойкое угнетение сократимости жизнеспособного миокарда левого желудочка, возникающее вследствие его гипоперфузии. Важнейшим проявлением гибернации является сохранение жизнеспособности миокарда на тканевом уровне. В основе этого явления лежат три основных механизма: 1) метаболическая адаптация миокарда, проявляющаяся усиленным захватом глюкозы; 2) активация генетической программы выживания кардиомиоцитов; 3) программируемая клеточная гибель, т. е. аутофагия и апоптоз кардиомиоцитов. Методы диагностики жизнеспособного миокарда включают стресс-эхокардиографию с добутамином, однофотонную эмиссионную компьютерную томографию миокарда, позитронно-эмиссионную томографию, магнитно-резонансную томографию и электромеханическое картирование. В клиническом аспекте наличие и объем жизнеспособного миокарда учитываются при решении вопроса о реваскуляризации у пациентов с одно- и двухсосудистым поражением коронарных артерий без вовлечения передней нисходящей артерии, а также у больных со значительным снижением глобальной сократительной функции миокарда, когда оперативное вмешательство может привести к увеличению фракции выброса левого желудочка.
Об авторах
М. М. ГалагудзаРоссия
д-р мед. наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор Института экспериментальной медицины
Д. Л. Сонин
Россия
канд. мед. наук, заведующий НИО микроциркуляции и метаболизма миокарда Института экспериментальной медицины
И. В. Александров
Россия
младший научный сотрудник НИО микроциркуляции и метаболизма миокарда Института экспериментальной медицины
Список литературы
1. Diamond GA, Forrester JS, deLuz PL et al. Post-extrasystolic potentiation of ischemic myocardium by atrial stimulation. Am Heart J. 1978;95(2):204–209.
2. Rahimtoola SH. A perspective on the three large multicenter randomized clinical trials of coronary bypass surgery for chronic stable angina. Circulation. 1985;72(6 Pt 2):V123– V135.
3. Heusch G. Hibernating myocardium. Physiol Rev. 1998;78(4):1055–1085.
4. Шляхто Е. В., Петрищев Н. Н., Галагудза М. М. и др. Кардиопротекция: фундаментальные и клинические аспекты. – CПб.: НП-Принт, 2013. – 399 с.
5. Heusch G. Myocardial ischemia: lack of coronary blood flow, myocardial oxygen supply-demand imbalance, or what? Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2019;316(6):H1439–H1446. Doi: 10.1152/ajpheart.00139.2019.
6. Maes A, Flameng W, Nuyts J et al. Histological alterations in chronically hypoperfused myocardium. Correlation with PET findings. Circulation. 1994;90(2):735–745.
7. Schwarz ER, Schaper J, Dahl vom J et al. Myocyte degeneration and cell death in hibernating human myocardium. J Am Coll Cardiol. 1996;27(7):1577–1585.
8. Elsässer A, Schlepper M, Klövekorn WP et al. Hibernating myocardium: an incomplete adaptation to ischemia. Circulation. 1997;96(9):2920–2931.
9. Thomas SA, Fallavollita JA, Suzuki G et al. Dissociation of regional adaptations to ischemia and global myolysis in an accelerated Swine model of chronic hibernating myocardium. Circ Res. 2002;91(10):970–977.
10. Berry GJ, Masek M. The pathology of hibernating myocardium. Nucl Med Commun. 2002;23(4):303–309.
11. Ausma J, Eys van GJ, Broers JL et al. Nuclear lamin expression in chronic hibernating myocardium in man. J Mol Cell Cardiol. 1996;28(6):1297–1305.
12. Ausma J, Furst D, Thone F et al. Molecular changes of titin in left ventricular dysfunction as a result of chronic hibernation. J Mol Cell Cardiol. 1995;27(5):1203–1212.
13. Shvedova M, Anfinogenova Y, Popov SV, Atochin DN. Connexins and Nitric Oxide Inside and Outside Mitochondria: Significance for Cardiac Protection and Adaptation. Front Physiol. 2018;9:479. Doi: 10.3389/fphys.2018.00479.
14. Ausma J, Cleutjens J, Thone F et al. Chronic hibernating myocardium: interstitial changes. Mol Cell Biochem. 1995;147(1–2):35–42.
15. Frangogiannis NG, Shimoni S, Chang SM et al. Active interstitial remodeling: an important process in the hibernating human myocardium. J Am Coll Cardiol. 2002;39(9):1468–1474.
16. Frangogiannis NG, Shimoni S, Chang SM et al. Evidence for an active inflammatory process in the hibernating human myocardium. Am J Pathol. 2002;160(4):1425–1433.
17. Maki M, Luotolahti M, Nuutila P et al. Glucose uptake in the chronically dysfunctional but viable myocardium. Circulation. 1996;93(9):1658–1666.
18. Depre C, Vatner SF. Mechanisms of cell survival in myocardial hibernation. Trends Cardiovasc Med. 2005;15(3):101–110.
19. Depre C, Taegtmeyer H. Metabolic aspects of programmed cell survival and cell death in the heart. Cardiovasc Res. 2000;45(3):538–548.
20. Yuan Y, Huang B, Miao H et al. A «Hibernating-Like» Viable State Induced by Lentiviral Vector-Mediated Pigment Epithelium-Derived Factor Overexpression in Rat Acute Ischemic Myocardium. Hum Gene Ther. 2019;30(6):762–776. Doi: 10.1089/hum.2018.186.
21. May D, Gilon D, Djonov V et al. Transgenic system for conditional induction and rescue of chronic myocardial hibernation provides insights into genomic programs of hibernation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(1):282–287.
22. Mayr M, May D, Gordon O et al. Metabolic homeostasis is maintained in myocardial hibernation by adaptive changes in the transcriptome and proteome. J Mol Cell Cardiol. 2011;50(6):982–990. Doi: 10.1016/j.yjmcc.2011.02.010.
23. Yan L, Sadoshima J, Vatner DE, Vatner SF. Autophagy in ischemic preconditioning and hibernating myocardium. Autophagy. 2009;5(5):709–712.
24. Elsasser A, Vogt AM, Nef H et al. Human hibernating myocardium is jeopardized by apoptotic and autophagic cell death. J Am Coll Cardiol. 2004;43(12):2191–2199.
25. Angelini A, Maiolino G, La Canna G et al. Relevance of apoptosis in influencing recovery of hibernating myocardium. Eur J Heart Fail. 2007;9(4):377–383.
26. Canty JM Jr, Suzuki G, Banas MD et al. Hibernating myocardium: chronically adapted to ischemia but vulnerable to sudden death. Circ Res. 2004;94(8):1142–1149.
27. Luisi AJ Jr, Fallavollita JA, Suzuki G, Canty JM Jr. Spatial inhomogeneity of sympathetic nerve function in hibernating myocardium. Circulation. 2002;106(7):779–781.
28. Ovchinnikov V, Suzuki G, Canty JM Jr, Fallavollita JA. Blunted functional responses to pre- and postjunctional sympathetic stimulation in hibernating myocardium. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2005;289(4):H1719–H1728.
29. Fallavollita JA, Banas MD, Suzuki G et al. 11C-metahydroxyephedrine defects persist despite functional improvement in hibernating myocardium. J Nucl Cardiol. 2010; 17(1):85–96. Doi: 10.1007/s12350-009-9164-z.
30. Camici PG, Rimoldi O. Myocardial hibernation vs repetitive stunning in patients. Cardiol Rev. 1999;7(1):39–43.
31. Галагудза М. М. Оглушенный (станнированный) миокард: механизмы и клиническая значимость // Бюл. ФЦСКЭ им. В. А. Алмазова. – 2011. – № 2. – С. 5–11.
32. Redwood SR, Ferrari R, Marber MS. Myocardial hibernation and stunning: from physiological principles to clinical practice. Heart. 1998;80(3):218–222.
33. Rahimtoola SH. The hibernating myocardium. Am Heart J. 1989;117(1):211–221.
34. Montalescot G, Faraggi M, Drobinski G et al. Myocardial viability in patients with Q wave myocardial infarction and no residual ischemia. Circulation. 1992;86(1):47–55.
35. Dutka DP, Camici PG. Hibernation and congestive heart failure. Heart Fail Rev. 2003;8(2):167–173.
36. Shivalkar B, Borgers M, Daenen W et al. ALCAPA syndrome: an example of chronic myocardial hypoperfusion? J Am Coll Cardiol. 1994;23(3):772–778.
37. Westaby S. Coronary revascularization in ischemic cardiomyopathy. Surg Clin North Am. 2004;84(1):179–199.
38. Alderman EL, Fisher LD, Litwin P et al. Results of coronary artery surgery in patients with poor left ventricular function (CASS). Circulation. 1983;68(4):785–795.
39. Auerbach MA, Schoder H, Hoh C et al. Prevalence of myocardial viability as detected by positron emission tomography in patients with ischemic cardiomyopathy. Circulation. 1999;99(22):2921–2926.
40. Schinkel AF, Bax JJ, Sozzi FB et al. Prevalence of myocardial viability assessed by single photon emission computed tomography in patients with chronic ischaemic left ventricular dysfunction. Heart. 2002;88(2):125–130.
41. Cleland JG, Pennell DJ, Ray SG et al. Myocardial viability as a determinant of the ejection fraction response to carvedilol in patients with heart failure (CHRISTMAS trial): randomised controlled trial. Lancet. 2003;362(9377):14–21.
42. Löffler AI, Kramer CM. Myocardial Viability Testing to Guide Coronary Revascularization. Interv Cardiol Clin. 2018;7(3):355–365. Doi: 10.1016/j.iccl.2018.03.005.
43. Ker WDS, Nunes THP, Nacif MS, Mesquita CT. Practical Implications of Myocardial Viability Studies. Arq Bras Cardiol. 2018;110(3):278–288. Doi: 10.5935/abc.20180051.
44. Cullen MW, Pellikka PA. Recent advances in stress echocardiography. Curr Opin Cardiol. 2011;26(5):379–384. Doi: 10.1097/HCO.0b013e328349035b.
45. Нифонтов Е. М., Казарин В. В., Рыжкова Д. В. и др. Прогностическое значение жизнеспособности дисфункционирующего миокарда, выявляемой при проведении стрессэхокардиографических тестов // Артер. гипертензия. – 2001. – Т. 7, № 1. – С. 28–31.
46. Schinkel AF, Valkema R, Geleijnse ML et al. Single-photon emission computed tomography for assessment of myocardial viability. EuroIntervention. 2010;6(Suppl G):G115–G122.
47. Petrasinovic Z, Ostojic M, Beleslin B et al. Prognostic value of myocardial viability determined by a 201Tl SPECT study in patients with previous myocardial infarction and mild-to-moderate myocardial dysfunction. Nucl Med Com-mun. 2003;24(2):175–181.
48. Рыжкова Д. В., Нифонтов Е. М., Тютин Л. А. Позитронная эмиссионная томография как метод неинвазивной оценки миокардиального кровотока и коронарного резерва у пациентов с сердечно-сосудистой патологией // Артер. гипертензия. – 2006. – Т. 12, № 3. – C. 200–211.
49. Bengel FM, Higuchi T, Javadi MS, Lautamäki R. Cardiac positron emission tomography. J Am Coll Cardiol. 2009;54(1):1–15. Doi: 10.1016/j.jacc.2009.02.065.
50. Schwaiger M, Schelbert HR, Ellison D et al. Sustained regional abnormalities in cardiac metabolism after transient ischemia in the chronic dog model. J Am Coll Cardiol. 1985; 6(2):336–347.
51. Mpanya D, Tsabedze N, Libhaber C et al. Fluorine-18 fluorodeoxyglucose positron emission tomography in assessing myocardial viability in a tertiary academic centre in Johannesburg, South Africa: a pilot study. Cardiovasc J Afr. 2019;30:1–5. Doi: 10.5830/CVJA-2019-029.
52. Camici PG, Rimoldi OE. Myocardial blood flow in patients with hibernating myocardium. Cardiovasc Res. 2003; 57(2):302–311.
53. Blankstein R, Di Carli MF. Integration of coronary anatomy and myocardial perfusion imaging. Nat Rev Cardiol. 2010;7(4):226–236. Doi: 10.1038/nrcardio.2010.15.
54. Gaemperli O, Bengel FM, Kaufmann PA. Cardiac hybrid imaging. Eur Heart J. 2011;32(17):2100–2108. Doi: 10.1093/eurheartj/ehr057.
55. Ryan MJ, Perera D. Identifying and Managing Hibernating Myocardium: What’s New and What Remains Unknown? Curr Heart Fail Rep. 2018;15(4):214–223. Doi: 10.1007/s11897-018-0396-6.
56. Siebelink HM, Lamb HJ. Magnetic resonance imaging for myocardial viability. EuroIntervention. 2010;6(Suppl G): G107–G114.
57. Elhendy A, Porter TR. Assessment of myocardial perfusion with real-time myocardial contrast echocardiography: methodology and clinical applications. J Nucl Cardiol. 2005; 12(5):582–590.
58. Hayat SA, Senior R. Contrast echocardiography for the assessment of myocardial viability. Curr Opin Cardiol. 2006;21(5):473–478.
59. Fernandes DR, Tsutsui JM, Bocchi EA et al. Qualitative and quantitative real time myocardial contrast echocardiography for detecting hibernating myocardium. Echocardiography. 2011;28(3):342–349. Doi: 10.1111/j.1540-8175.2010.01317.x.
60. Chelliah RK, Hickman M, Kinsey C et al. Myocardial contrast echocardiography versus single photon emission computed tomography for assessment of hibernating myocardium in ischemic cardiomyopathy: preliminary qualitative and quantitative results. J Am Soc Echocardiogr. 2010;23(8):840–847. Doi: 10.1016/j.echo.2010.06.004.
61. Gyöngyösi M, Dib N. Diagnostic and prognostic value of 3D NOGA mapping in ischemic heart disease. Nat Rev Cardiol. 2011;8(7):393–404. Doi: 10.1038/nrcardio. 2011.64.
62. Zelt JGE, Liu PP, Erthal F et al. N-Terminal Pro B-Type Natriuretic Peptide and High-Sensitivity Cardiac Troponin T Levels Are Related to the Extent of Hibernating Myocardium in Patients with Ischemic Heart Failure. Can J Cardiol. 2017;33(11):1478–1488. Doi: 10.1016/j. cjca.2017.06.012.
Рецензия
Для цитирования:
Галагудза М.М., Сонин Д.Л., Александров И.В. Гибернация миокарда: молекулярные механизмы, клиническая значимость и методы диагностики. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2019;18(3):9-15. https://doi.org/10.24884/1682-6655-2019-18-3-9-15
For citation:
Galagudza M.M., Sonin D.L., Aleksandrov I.V. Myocardial hibernation: molecular mechanisms, clinical significance and diagnostic methods. Regional blood circulation and microcirculation. 2019;18(3):9-15. (In Russ.) https://doi.org/10.24884/1682-6655-2019-18-3-9-15