Взаимосвязь Воспаления и Функции Миокарда у Мышей после Инфаркта: Комплексный Анализ с Применением Высокочастотной Speckle Tracking Эхокардиографии и Магнитно-резонансной Томографии

Ежегодно инфаркт миокарда (ИМ) поражает миллионы людей по всему миру, оставаясь одной из ведущих причин смертности и инвалидности. Однако смертоносность острого эпизода — лишь одна сторона медали. Гораздо более коварны долгосрочные последствия, такие как воспаление и последующее ремоделирование сердца, которые неуклонно приводят к хронической сердечной недостаточности. Понимание этих комплексных процессов на молекулярном, клеточном и органном уровнях является критически важным для разработки эффективных терапевтических стратегий. Несмотря на значительные достижения в кардиологии, количественная оценка взаимосвязи между динамикой постинфарктного воспаления и тонкими изменениями функции миокарда остается вызовом.

В настоящем дипломном исследовании мы ставим перед собой задачу глубокого анализа этой взаимосвязи, используя передовые неинвазивные методы визуализации на мышиных моделях инфаркта миокарда. В отличие от множества работ, фокусирующихся на отдельных аспектах, наше исследование предлагает интегративный подход, сочетая высокочастотную speckle tracking эхокардиографию (STE) для детализированной оценки региональной деформации миокарда и магнитно-резонансную томографию (МРТ) для всестороннего анализа глобальной функции и морфологии сердца. Этот двойной подход позволит не только точно измерить функциональные изменения, но и соотнести их со специфическими клеточными и молекулярными маркерами воспаления, давая более полное представление о патогенезе постинфарктного ремоделирования. Особое внимание будет уделено сравнительному анализу возможностей этих методов и их комплементарности, что позволит закрыть существующие «слепые зоны» в текущих исследованиях и предложит новые методологические горизонты для доклинической кардиологии.

Обзор Литературы: Патогенез Инфаркта Миокарда, Воспаления и Ремоделирования Сердца

Понимание патогенеза инфаркта миокарда и последующих за ним изменений является краеугольным камнем для любого исследования в кардиологии, ведь это не просто изолированное событие, а сложный каскад взаимосвязанных биологических процессов, начинающихся с ишемии и завершающихся ремоделированием сердца. Особенно информативными в изучении этих процессов являются мышиные модели, позволяющие контролировать множество переменных.

Определение и Общий Патогенез Инфаркта Миокарда

Инфаркт миокарда (ИМ) представляет собой фатальное событие для сердечной мышцы – омертвение (некроз) ее участка, вызванное острой и критической нехваткой кислорода (ишемией). Чаще всего это происходит из-за полной или частичной закупорки коронарной артерии, питающей сердце, что приводит к нарушению кровоснабжения соответствующей области миокарда. Это явление, хотя и кажется простым на первый взгляд, является результатом сложного взаимодействия нескольких патологических процессов: атеротромбоза, ишемии и последующей клеточной гибели.

Атеротромбоз — это первичный фактор, лежащий в основе большинства случаев ИМ. Он представляет собой образование тромба на поверхности атеросклеротической бляшки, которая десятилетиями формировалась в стенке артерии. При разрыве или эрозии такой бляшки обнажаются ее внутренние, тромбогенные компоненты, что немедленно запускает каскад свертывания крови и приводит к образованию тромба, который в свою очередь закупоривает просвет сосуда.

Ишемия — это состояние, возникающее вследствие нарушения кровотока. Когда тромб блокирует коронарную артерию, кровоснабжение участка миокарда прекращается. Кардиомиоциты, лишенные кислорода и питательных веществ, не могут производить достаточно энергии для поддержания своей жизнедеятельности. Это приводит к нарушению функции и структуры клеток.

Клеточная гибель, или некроз, является конечным результатом длительной ишемии. Без адекватного кровоснабжения кардиомиоциты погибают. Размер этой некротической зоны напрямую коррелирует с тяжестью инфаркта и его прогностическим значением для дальнейшей насосной функции сердца. Чем больше участок поврежденного миокарда, тем значительнее снижается способность сердца сокращаться и перекачивать кровь, что может привести к кардиогенному шоку и фатальным исходам. Таким образом, ИМ – это не только острая фаза закупорки, но и последующая реакция организма на некроз, которая запускает механизмы воспаления и ремоделирования.

Воспаление Миокарда: Классификация и Этиология

Воспаление миокарда, или миокардит, представляет собой патологический процесс, при котором сердечная мышца поражается воспалительной реакцией, часто сопровождающейся некрозом кардиомиоцитов, даже если первопричина не связана напрямую с ишемией коронарных артерий. Этиологический спектр миокардита чрезвычайно широк и включает в себя множество факторов, которые могут запускать иммунный ответ в сердечной мышце.

Наиболее распространенными причинами миокардита являются инфекционные агенты. Среди них:

• Вирусы: Являются наиболее частыми виновниками вирусных миокардитов. Особенно выделяются энтеровирусы, в частности, вирусы Коксаки группы В, которые ответственны за более чем 50% всех случаев вирусного миокардита. Другие значимые вирусные агенты включают парвовирус В19, аденовирусы (типы 2 и 5), вирусы гриппа А и В, различные герпесвирусы (вирус герпеса 6 типа, Эпштейна-Барр, Варицелла-Зостер, цитомегаловирус), парамиксовирусы, вирусы краснухи, гепатитов В и С, ВИЧ, а также, что особенно актуально в последние годы, коронавирусы, включая SARS-CoV-2.
• Бактерии: Хотя и реже, но бактериальные инфекции также могут вызывать миокардит. К ним относятся стафилококковые, стрептококковые (например, при ревматической лихорадке), дифтерийные, хламидийные, риккетсиозные, сальмонеллезные инфекции и инфекции, вызванные гемофильной палочкой.

Помимо инфекций, миокардит может быть спровоцирован кардиотоксинами и лекарственными препаратами:

• Кардиотоксины: К этой категории относятся такие вещества, как алкоголь, кокаин, амфетамины и тяжелые металлы (например, мышьяк, свинец, кобальт, ртуть), которые прямо или опосредованно повреждают кардиомиоциты и запускают воспалительный ответ.
• Лекарственные препараты: Некоторые медикаменты известны своей способностью вызывать миокардит. Это, в частности, антрациклины (доксорубицин, даунорубицин, эпирубицин, идарубицин, митоксантрон), используемые в химиотерапии, некоторые антибиотики (пенициллины, азитромицин, тетрациклины, сульфаниламиды), диуретик фуросемид, антигипертензивный препарат метилдопа, а также ингибиторы иммунных контрольных точек (например, атезолизумаб, ипилимумаб, ниволумаб, пембролизумаб), применяемые в онкологии, и антипсихотический препарат клозапин.

Наконец, системные расстройства и аутоиммунные реакции также могут быть причиной миокардита. В этих случаях воспаление миокарда является частью более широкого системного заболевания:

• Системная красная волчанка, ревматоидный артрит, системная склеродермия, гранулематоз с полиангиитом (Вегенера), саркоидоз, дерматомиозит, полимиозит.
• Неспецифический язвенный колит, тиреотоксикоз, сахарный диабет 1 типа и рассеянный склероз.

Таким образом, воспаление миокарда — это многофакторное состояние, которое может возникать как изолированно, так и в рамках более широкого патологического процесса, существенно влияя на структуру и функцию сердца.

Ремоделирование Сердца после Инфаркта Миокарда

Ремоделирование сердца – это адаптивный (или дезадаптивный) процесс, при котором структурно-геометрические параметры органа претерпевают изменения под воздействием различных патологических факторов, таких как инфаркт миокарда. Этот процесс ведет к отклонению от анатомической и физиологической нормы, стремясь компенсировать сниженную функцию, но в долгосрочной перспективе часто усугубляет сердечную дисфункцию.

После инфаркта миокарда ремоделирование левого желудочка (ЛЖ) является ключевым событием, определяющим прогноз пациента. Этот процесс включает в себя несколько взаимосвязанных изменений:

1. Гипертрофия миокарда: Увеличение размера кардиомиоцитов, что ведет к утолщению стенок желудочка. Гипертрофия может быть двух основных типов:
   • Концентрическая гипертрофия: Характеризуется увеличением толщины стенок ЛЖ при сохранении нормального или даже уменьшенного объема полости. Этот тип часто развивается в ответ на перегрузку давлением, например, при артериальной гипертензии или аортальном стенозе.
   • Эксцентрическая гипертрофия: В этом случае происходит увеличение объема полости ЛЖ при нормальной или уменьшенной толщине стенок. Она обычно является ответом на объемную перегрузку, например, при недостаточности клапанов. После инфаркта миокарда гипертрофия миоцитов может быть выраженной, достигая увеличения объема клеток до 78% от исходного.
2. Дилатация полостей сердца: Это увеличение объема полостей сердца, в данном случае, левого желудочка, часто без соразмерного утолщения стенок. Патологическая дилатация является основой дилатационной кардиомиопатии, при которой происходит значительное расширение камер сердца и снижение их сократительной способности. Критериями дилатационной кардиомиопатии считаются диаметр полости левого желудочка в диастолу более 6 см и снижение фракции выброса левого желудочка ниже 45%.
3. Изменение геометрической характеристики желудочков: Инфаркт миокарда приводит к изменению формы ЛЖ, который из эллипсоидного становится более сферическим. Это изменение геометрии неоптимально для эффективной насосной функции, поскольку увеличивает напряжение на стенки и потребление кислорода миокардом.

В целом, ремоделирование сердца после ИМ – это прогрессирующий процесс, который может быть вызван множеством факторов, включая воспаление, активацию нейрогуморальных систем, изменения внеклеточного матрикса и механическое напряжение. Вначале эти изменения могут быть адаптивными, поддерживая сердечный выброс, но со временем они становятся дезадаптивными, приводя к прогрессирующей дисфункции и сердечной недостаточности.

Систолическая и Диастолическая Дисфункция Миокарда

После инфаркта миокарда функция сердца, критически важная для поддержания кровообращения, нарушается по нескольким направлениям. Эти нарушения классифицируются как систолическая и диастолическая дисфункции, каждая из которых имеет свои уникальные проявления и последствия.

Систолическая дисфункция характеризуется снижением сократительной способности левого желудочка (ЛЖ). Это означает, что сердце не может эффективно выбрасывать кровь в системный кровоток при каждом сокращении. Главным показателем систолической функции является фракция выброса левого желудочка (ФВЛЖ) – процент крови, выбрасываемой из ЛЖ при каждом сокращении. В клинической практике систолическая сердечная недостаточность со сниженной фракцией выброса (СНнФВ) определяется при ФВЛЖ ≤ 40%. Такое состояние приводит к уменьшению сердечного выброса, что в свою очередь вызывает снижение перфузии органов и тканей, активацию компенсаторных механизмов и развитие симптомов сердечной недостаточности, таких как одышка, утомляемость и отеки.

Диастолическая дисфункция – это состояние, при котором сердце испытывает затруднения с наполнением кровью. Оно обусловлено повышением резистентности к наполнению одного или обоих желудочков. В отличие от систолической дисфункции, при диастолической дисфункции сократительная способность сердца может быть сохранена, и ФВЛЖ часто остается нормальной или почти нормальной (≥ 50%). Тем не менее, жесткие или плохо расслабляющиеся желудочки не могут эффективно принимать кровь из предсердий, что приводит к повышению давления в полостях сердца и застою крови в венах легких и системном кровообращении.

Оценка диастолической функции ЛЖ обычно проводится с помощью допплеровской эхокардиографии и включает анализ нескольких ключевых показателей:

• Максимальная скорость пиков Е и А: Пик Е отражает скорость раннего диастолического наполнения ЛЖ, а пик А – наполнение, обусловленное сокращением предсердий.
• Соотношение E/A: Этот показатель является одним из наиболее важных. В норме пик Е выше пика А. При различных степенях диастолической дисфункции это соотношение может изменяться. Например, при тяжелой диастолической дисфункции соотношение E/A может превышать 2.0, указывая на выраженное нарушение расслабления ЛЖ и повышение давления наполнения.
• Время замедления пика Е (DT): Отражает скорость снижения давления в ЛЖ в раннюю диастолу.

Важно отметить, что систолическая и диастолическая дисфункции часто сопутствуют друг другу после инфаркта миокарда и вносят свой вклад в развитие и прогрессирование сердечной недостаточности, усугубляя ремоделирование сердца.

Механизмы Постинфарктного Воспаления и Его Влияние на Функцию Сердца

Воспаление, изначально задуманное природой как защитный механизм, после инфаркта миокарда становится двуликим Янусом, играя как созидательную, так и разрушительную роль. Глубокое понимание его клеточных и молекулярных механизмов имеет решающее значение для разработки новых терапевтических подходов, которые могут спасти множество жизней.

Активация Воспалительного Каскада

Сразу после инфаркта миокарда, когда часть сердечной мышцы погибает из-за ишемии, организм запускает мощную воспалительную реакцию. Это не просто локальное событие, а системный ответ, который начинается с активации системы комплемента – ключевого компонента врожденного иммунитета. Система комплемента, в свою очередь, стимулирует высвобождение целого ряда провоспалительных сигнальных молекул, известных как цитокины. Этот «цитокиновый каскад» является одним из первых и наиболее интенсивных ответов на повреждение.

В первые часы и сутки после инфаркта миокарда в очаге повреждения и в системном кровотоке значительно возрастают уровни таких провоспалительных цитокинов, как:

• Интерлейкин-1β (ИЛ-1β): Мощный медиатор воспаления, играющий центральную роль в инициации и усилении иммунного ответа.
• Интерлейкин-2 (ИЛ-2): Цитокин, стимулирующий рост и дифференцировку Т-лимфоцитов.
• Интерлейкин-6 (ИЛ-6): Один из ключевых цитокинов острой фазы воспаления, регулирующий иммунный ответ и синтез белков острой фазы в печени.
• Интерлейкин-8 (ИЛ-8): Мощный хемокин, привлекающий нейтрофилы к месту воспаления.
• Интерлейкин-12 (ИЛ-12): Способствует дифференцировке Т-хелперов 1-го типа и продукции интерферона-γ.
• Интерферон-γ (ИФН-γ): Цитокин, усиливающий функции макрофагов и играющий важную роль в клеточном иммунитете.

Эти цитокины создают мощный хемотаксический градиент, который служит маяком для иммунных клеток. В результате этого градиента происходит направленная миграция клеток периферической крови – в основном лейкоцитов – в очаг повреждения миокарда. Эта миграция является ключевым этапом в развитии постинфарктного воспаления и последующего ремоделирования.

Роль Лейкоцитов и Провоспалительных Цитокинов

Прибытие лейкоцитов в ишемизированный участок миокарда является центральным событием постинфарктного воспаления. Эти клетки, хотя и призваны очистить область повреждения от некротических тканей, могут также усугублять повреждение. Как же именно они влияют на дальнейшее состояние сердца?

Первыми к месту событий устремляются нейтрофилы. На мышиных моделях инфаркта миокарда их инфильтрация начинается уже в течение нескольких минут после ИМ, достигая своего пика в первые трое суток. После этого их количество постепенно снижается к пятому дню, возвращаясь к базовым значениям к седьмому дню. Нейтрофилы активно фагоцитируют погибшие клетки, но при этом выделяют большое количество провоспалительных цитокинов и, что особенно важно, матриксных металлопротеиназ (ММР). Эти ферменты способны расщеплять компоненты внеклеточного матрикса, что способствует началу ремоделирования, но также может привести к дестабилизации инфарктной зоны.

Вслед за нейтрофилами в очаг повреждения мигрируют моноциты, которые затем дифференцируются в макрофаги. Мобилизация моноцитов происходит под действием таких мощных цитокинов, как хемокин CCL2/MCP-1 (моноцитарный хемотаксический белок-1) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор. Эти молекулы выделяются активированными эндотелиоцитами и резидентными макрофагами в зоне инфаркта, создавая притягивающий сигнал.

Особую роль в этом процессе играет интерлейкин-1β (ИЛ-1β). На мышиных моделях инфаркта миокарда с дефицитом ИЛ-1β исследователи обнаружили значительное улучшение исходов: наблюдалась меньшая дилатация левого желудочка и лучшая выживаемость по сравнению с контрольными группами. Этот благоприятный эффект связывают со снижением интенсивности апоптоза (программированной клеточной гибели) и уменьшением активности ММР, что указывает на ключевую роль ИЛ-1β в патогенезе неблагоприятного постинфарктного ремоделиров��ния.

Таким образом, лейкоциты и провоспалительные цитокины формируют сложную сеть взаимодействий, которая, с одной стороны, направлена на удаление поврежденных тканей, а с другой – может способствовать дальнейшему повреждению и патологическому ремоделированию миокарда.

Матриксные Металлопротеиназы (ММР) в Ремоделировании Миокарда

Матриксные металлопротеиназы (ММР) представляют собой обширное семейство цинк-зависимых ферментов, играющих ключевую роль в динамических процессах изменения внеклеточного матрикса (ВКМ). В норме ММР участвуют в морфогенезе, росте, заживлении ран и резорбции тканей. Однако в условиях патологии, такой как инфаркт миокарда, их активность может стать критическим фактором, определяющим исход ремоделирования сердца.

После инфаркта миокарда, когда некротические кардиомиоциты разрушаются, а воспалительные клетки активно инфильтрируют зону повреждения, происходит значительное повышение экспрессии и активности различных ММР. Эти ферменты начинают деградировать основные компоненты ВКМ, такие как коллаген, эластин, фибронектин и ламинин.

Одной из наиболее изученных и прогностически значимых ММР в контексте постинфарктного ремоделирования является матриксная металлопротеиназа-9 (ММР-9), также известная как желатиназа B. Ее роль в ремоделировании миокарда после ИМ многогранна и может быть как вредной, так и полезной:

• Вредное воздействие: Чрезмерная и пролонгированная активность ММР-9 может приводить к избыточной деградации коллагенового каркаса миокарда, что ослабляет стенку левого желудочка. Это способствует его патологической дилатации и увеличению объема полости, что является признаком неблагоприятного ремоделирования. Кроме того, ММР-9 может усиливать воспаление и способствовать разрушению микрососудов.
• Полезное воздействие: В начальные фазы заживления после ИМ, умеренная активность ММР-9 необходима для очистки некротической зоны от погибших клеток и разрушенного матрикса. Она также может способствовать миграции фибробластов в зону повреждения, что является важным этапом для формирования фиброзного рубца, необходимого для структурной целостности миокарда. Таким образом, баланс активности ММР-9 критически важен.

Интенсивность воспаления при инфаркте миокарда значительно выше, чем при других формах перегрузки сердца, например, при перегрузке давлением (как при гипертензии). Это объясняется мощным стимулом, который представляют собой погибшие клетки. Они высвобождают так называемые «ассоциированные с повреждением молекулярные паттерны» (DAMPs), которые вызывают быстрое и значительное скопление воспалительных клеток в области некроза. Эти клетки, в том числе нейтрофилы и макрофаги, активно продуцируют ММР, способствуя резорбции некротического миокарда и началу фиброгенеза.

Понимание динамики и регуляции ММР после инфаркта миокарда открывает перспективы для разработки таргетных терапевтических стратегий, направленных на модулирование их активности для достижения более благоприятного ремоделирования сердца.

Связь Воспаления с Фиброзом и Дисфункцией

Воспаление и фиброз – это две стороны одной медали в патогенезе постинфарктного ремоделирования сердца. Их взаимосвязь является ключевым фактором, определяющим прогрессирование дисфункции миокарда.

После инфаркта миокарда, когда воспалительный каскад уже запущен, в очаг повреждения активно мигрируют и активируются различные иммунные клетки. Среди них особо выделяются Т-клетки и макрофаги. Эти клетки не только участвуют в поддержании воспалительной реакции, но и активно стимулируют процессы фиброза миокарда. Макрофаги, в частности, могут дифференцироваться в различные фенотипы (например, M1-провоспалительные и M2-прорегенеративные), каждый из которых вносит свой вклад в динамику ремоделирования. M1-макрофаги усиливают воспаление, тогда как M2-макрофаги участвуют в фагоцитозе некротических остатков и продуцируют профибротические факторы.

Фиброз – это избыточное накопление компонентов внеклеточного матрикса, в основном коллагена, в миокарде. В постинфарктной зоне фиброзный рубец формируется для замещения некротизированной ткани, что необходимо для предотвращения разрыва стенки желудочка. Однако избыточный фиброз, особенно реактивный фиброз в неинфарктной зоне, ведет к увеличению жесткости миокарда и нарушению его сократительной и расслабляющей способности.

Прямая связь между воспалением и дисфункцией миокарда проявляется следующим образом:

• Нарушение сократительной способности: Провоспалительные цитокины (ИЛ-1β, ИЛ-6, ФНО-α) могут напрямую подавлять сократительную функцию кардиомиоцитов, уменьшая их способность к генерации силы. Это приводит к снижению фракции выброса и, как следствие, к развитию застойной сердечной недостаточности и отеков.
• Прогрессирование ремоделирования: Хроническое воспаление инициирует и поддерживает процессы патологического ремоделирования, включая гипертрофию миокарда и дилатацию полостей сердца. Активированные Т-клетки и макрофаги высвобождают ростовые факторы (например, трансформирующий ростовой фактор-β — TGF-β), которые стимулируют активацию и пролиферацию фибробластов, превращая их в миофибробласты – основные клетки, продуцирующие коллаген.
• Апоптоз кардиомиоцитов: Воспалительные медиаторы могут также индуцировать апоптоз кардиомиоцитов, что приводит к дальнейшей потере функциональной мышечной массы и усугублению дисфункции.

Мобилизация моноцитов, предшественников макрофагов, происходит под действием таких цитокинов, как хемокин CCL2/MCP-1 и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор. Эти молекулы, выделяемые активированными эндотелиоцитами и резидентными макрофагами, создают хемотаксический градиент, привлекающий моноциты в очаг. Интересно, что на мышиной модели реперфузионного инфаркта миокарда было показано, что разрушение MCP-1 ослабляло инфильтрацию миофибробластов, что подчеркивает его роль в развитии фиброза.

Таким образом, воспаление является не просто сопутствующим явлением, а активным драйвером патологического ремоделирования и дисфункции миокарда после инфаркта, создавая порочный круг, который ведет к хронической сердечной недостаточности.

Методы Оценки Воспаления и Функции Миокарда у Мышей после Инфаркта

Для точной и комплексной оценки тонких изменений в миокарде мышей после инфаркта требуются передовые методы визуализации. В данном исследовании особое внимание уделяется высокочастотной speckle tracking эхокардиографии (STE) и магнитно-резонансной томографии (МРТ), которые предлагают уникальные возможности для количественной оценки как функциональных нарушений, так и признаков воспаления.

Высокочастотная Speckle Tracking Эхокардиография (STE)

Speckle-tracking эхокардиография (STE) представляет собой революционную количественную ультразвуковую методику, которая позволяет с беспрецедентной точностью оценивать функцию миокарда. Ее принцип основан на анализе движения «спеклов» – естественных акустических отражений, которые формируются при взаимодействии ультразвуковых волн с микроструктурами миокарда и видны на стандартных двухмерных (2D) эхокардиографических изображениях. Эти спеклы служат уникальными маркерами движения каждой отдельной области миокарда.

Ключевые преимущества STE заключаются в том, что она предоставляет недоплеровские и, что особенно важно, угол-независимые данные о деформации миокарда и динамике левого желудочка (ЛЖ). Это означает, что результаты STE менее чувствительны к углу инсонации ультразвукового луча по сравнению с допплеровскими методами, что повышает воспроизводимость и точность измерений.

Методика STE позволяет оценить различные типы деформации миокарда:

• Продольная деформация (longitudinal strain): Отражает сокращение миокарда по длинной оси сердца (от основания к верхушке). Снижение глобальной продольной деформации (GLS) миокарда является одним из наиболее чувствительных и ранних маркеров его повреждения и предиктором сердечной недостаточности.
• Радиальная деформация (radial strain): Измеряет утолщение стенки миокарда в направлении от центра полости ЛЖ к периферии.
• Циркулярная деформация (circumferential strain): Отражает сокращение миокарда по окружности ЛЖ.
• Скорость деформации (strain rate): Показывает скорость, с которой происходит деформация миокарда.
• Вращение левого желудочка (left ventricular twist/untwist): Оценивает комплексное вращательное движение ЛЖ во время систолы и диастолы, которое является важным компонентом его насосной функции.

В клинической практике STE позволяет выявлять субклинические нарушения в работе миокарда в каждом отдельном сегменте, что может предшествовать клиническим проявлениям сердечной недостаточности. Для мышей, обладающих высокой частотой сердечных сокращений и малыми размерами сердца, высокочастотная STE (с датчиками 30-50 МГц) является незаменимым инструментом, позволяющим получить детальные кинематические данные, недоступные другими методами.

Однако STE имеет и свои значительные ограничения:

• Зависимость от частоты кадров: Для точного отслеживания спеклов и расчета деформации требуется высокая частота кадров (чем выше, тем лучше), что может быть технически сложно при высокой частоте сердечных сокращений мышей.
• Качество 2D-изображений: Методика строгим образом зависит от качества исходных двухмерных изображений. Нечеткие границы эндокарда, артефакты или плохая визуализация спеклов могут значительно снизить точность анализа.
• Необходимость ЭКГ-канала: Для синхронизации изображений с сердечным циклом и корректного расчета деформации требуется постоянный ЭКГ-канал.

Несмотря на эти ограничения, высокочастотная STE остается мощным инструментом для глубокой фенотипизации сердечной функции в доклинических исследованиях на мышах, предоставляя детальную информацию о региональной и глобальной сократимости миокарда.

Магнитно-резонансная Томография (МРТ) Сердца

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это передовой неинвазивный метод исследования, который использует мощное магнитное поле и радиоволны для создания высокодетализированных изображений органов и тканей. В кардиологии МРТ сердца (кардио-МРТ) зарекомендовала себя как золотой стандарт для оценки как анатомических, так и функциональных характеристик сердца, а также жизнеспособности миокарда.

Применение МРТ позволяет получать высококонтрастные трехмерные (3D) изображения сердца, что критически важно для точной оценки его структуры и функции. С помощью МРТ могут быть оценены следующие параметры:

• Объем и масса миокарда левого желудочка (ЛЖ): Эти показатели являются ключевыми для оценки ремоделирования сердца.
• Фракция выброса (ФВ): Точная количественная оценка ФВ ЛЖ является основным показателем глобальной систолической функции.
• Наличие и размер зоны некроза (инфаркта) или фиброза: Методики МРТ, такие как отсроченное контрастирование гадолинием (LGE), позволяют четко визуализировать и количественно оценить зоны инфаркта и фиброза, что невозможно с такой точностью при использовании других методов.

МРТ сердца проводится при синхронизации с электрокардиограммой (ЭКГ), что позволяет получать изображения в определенные фазы сердечного цикла, минимизируя артефакты от движения сердца.

В доклинических исследованиях на малых лабораторных животных (например, мышах) МРТ приобретает особое значение. Она может быть использована для неинвазивного мониторинга развития заболеваний сердечно-сосудистой системы, оценки эффективности новых терапевтических подходов и изучения патогенетических механизмов. Высокопольные МРТ-сканеры (например, 7 Тесла и выше), предназначенные для животных, обеспечивают достаточное разрешение для визуализации мышиного сердца.

Преимущества МРТ:

• Неинвазивность и отсутствие лучевой нагрузки: МРТ не использует ионизирующее излучение, что делает ее безопасной для многократных исследований.
• Трехмерное получение изображений: Позволяет получить полную пространственную информацию о сердце.
• Естественный контраст от движущейся крови: Не требует введения контрастных веществ для оценки кровотока в крупных сосудах и полостях сердца.
• Высокий мягкотканный контраст: Отличная дифференциация между различными тканями (миокард, кровь, фиброз, жир).
• Возможность изучения перфузии и жизнеспособности миокарда: С помощью специальных последовательностей и контрастных средств можно оценить кровоснабжение миокарда и выявить зоны ишемии или некроза.

Ограничения МРТ:

• Необходимость седации или наркоза для животных: Чтобы избежать двигательных артефактов и обеспечить неподвижность животного во время длительной процедуры (от 30 до 60 минут для мышей), требуется глубокая седация или наркоз.
• Чувствительность к металлическим имплантатам: Наличие металлических имплантатов (например, клипсы на коронарных артериях в моделях ИМ) может приводить к артефактам на изображениях, искажая результаты.
• Длительность процедуры: Несмотря на постоянное развитие технологий, МРТ-сканирование сердца остается относительно длительной процедурой, что увеличивает время нахождения животного под наркозом.
• Высокая стоимость оборудования и эксплуатации: МРТ-сканеры, особенно высокопольные, дороги в приобретении и обслуживании, что ограничивает их широкое внедрение. Также существует дефицит квалифицированных кадров для проведения и интерпретации кардио-МРТ.

Несмотря на эти ограничения, МРТ остается незаменимым инструментом для всесторонней и точной оценки морфологии и функции сердца, а также диагностики постинфарктных изменений в доклинических исследованиях.

Сравнительный Анализ и Комбинированное Использование STE и МРТ (Закрытие «слепой зоны»)

Понимание сильных и слабых сторон высокочастотной speckle tracking эхокардиографии (STE) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) в контексте исследования инфаркта миокарда (ИМ) у мышей позволяет не только выбрать наиболее подходящий метод для конкретной задачи, но и, что более важно, разработать интегрированный подход, который раскрывает полную картину патофизиологических изменений.

Сравнительный Анализ STE и МРТ для Мышей:

Характеристика	Высокочастотная STE	МРТ
Принцип	Анализ движения акустических отражений («спеклов»)	Регистрация радиосигналов от протонов водорода в магнитном поле
Оценка функции	Региональная деформация (продольная, радиальная, циркулярная strain), скорость деформации, вращение ЛЖ. Ранние изменения.	Глобальные объемы (КДО, КСО), фракция выброса (ФВЛЖ), масса миокарда. Точная оценка некроза/фиброза (LGE).
Оценка воспаления	Косвенно, через снижение региональной функции в зоне воспаления.	Прямая визуализация воспаления (например, отек миокарда в T2-взвешенных изображениях, усиление контрастирования в ранних фазах при остром миокардите), детализация зоны некроза.
Разрешение	Высокое временное разрешение (для деформации), но зависит от качества 2D-изображений.	Высокое пространственное разрешение, особенно для 3D-реконструкции.
Требования к животному	Менее инвазивно, но требует ЭКГ-синхронизации и умеренной седации.	Более длительная процедура, требует глубокой седации/наркоза, чувствительность к металлическим имплантатам.
Преимущества	Недоплеровская, угол-независимая, чувствительна к субклиническим изменениям.	Неинвазивна, отсутствие лучевой нагрузки, высокий мягкотканный контраст, точная оценка объемов и ФВ, LGE для рубца/фиброза.
Ограничения	Зависимость от частоты кадров и качества изображения, сложность при артефактах.	Высокая стоимость, длительность, чувствительность к артефактам от движения/металла.

Уникальные Возможности и Комбинированное Использование:

• Количественная оценка воспаления: В то время как STE косвенно указывает на зоны воспаления через нарушения региональной сократимости, МРТ предоставляет более прямые методы. С помощью T2-взвешенных изображений можно обнаружить отек миокарда, характерный для острой воспалительной реакции. Более того, при остром миокардите или выраженном постинфарктном воспалении может наблюдаться раннее усиление контрастирования после введения гадолиния, что отражает повышенную проницаемость сосудов и накопление контраста в воспаленной ткани. Техника LGE на МРТ позволяет не только определить размер инфаркта, но и визуализировать зоны микрососудистой обструкции и фиброза, которые тесно связаны с постинфарктным воспалением и ремоделированием.
• Функциональная оценка: STE является непревзойденным методом для анализа региональной деформации миокарда, позволяя выявить даже самые тонкие нарушения сократительной способности в различных сегментах ЛЖ. Это критически важно для понимания локальных эффектов воспаления. МРТ, в свою очередь, обеспечивает золотой стандарт для измерения глобальных объемов ЛЖ и ФВ, а также его массы, что позволяет получить исчерпывающую картину общего функционального состояния и степени ремоделирования.
• Комплементарность методов: Совместное применение STE и МРТ позволяет создать всеобъемлющую картину патофизиологических изменений. Например, МРТ может точно определить размер и локализацию инфаркта, а STE затем может детально проанализировать региональную деформацию как в инфарктной, так и в пограничной зонах, а также в удаленных, казалось бы, неповрежденных сегментах. Это позволяет выявить ранние признаки дисфункции, которые могут быть обусловлены воспалением, даже до значительного изменения глобальной ФВ. Более того, МРТ-данные по объему, массе и наличию фиброза могут быть сопоставлены с показателями деформации STE, чтобы понять, как структурные изменения влияют на механику миокарда.

Таким образом, STE и МРТ не конкурируют, а взаимно дополняют друг друга. STE предоставляет высокочувствительную информацию о региональной механике миокарда, в то время как МРТ дает точную анатомическую и глобальную функциональную оценку, а также уникальные данные о жизнеспособности тканей и воспалении. Их совместное применение является наиболее мощным подходом для всесторонней и количественной оценки взаимосвязи между воспалением и дисфункцией миокарда у мышей после инфаркта, закрывая «слепые зоны» конкурентов и открывая новые перспективы для фундаментальных исследований и разработки новых терапевтических стратегий.

Экспериментальные Модели Инфаркта Миокарда у Мышей и Типы Повреждений

Моделирование инфаркта миокарда (ИМ) на мышах является краеугольным камнем в доклинических исследованиях, позволяя изучать патогенез заболевания, тестировать новые диагностические подходы и разрабатывать эффективные способы лечения. Выбор конкретной модели индукции ИМ имеет критическое значение, поскольку различные типы повреждений могут приводить к существенным различиям в профиле воспалительной реакции и последующих функциональных изменениях сердца.

Методы Индукции Инфаркта Миокарда

Существует несколько основных подходов к экспериментальному моделированию ИМ у мышей, каждый из которых имеет свои особенности:

1. Прецизионное перевязывание левой передней нисходящей коронарной артерии (LAD): Это наиболее распространенный и широко используемый метод. Он включает микрохирургическое прецизионное перевязывание LAD – главной коронарной артерии, снабжающей кровью значительную часть передней стенки левого желудочка. Операция выполняется под микроскопом с использованием микроманипуляций. Полная и постоянная окклюзия LAD приводит к обширной ишемии и последующему некрозу миокарда в зоне кровоснабжения этой артерии. Эта модель позволяет создавать предсказуемые по размеру и локализации инфаркты, что важно для стандартизации исследований.
2. Модели ишемии-реперфузии: В отличие от постоянной окклюзии, модели ишемии-реперфузии имитируют клиническую ситуацию, когда кровоток в коронарной артерии восстанавливается после периода ишемии (например, после тромболитической терапии или стентирования). В этих моделях LAD перевязывается на определенный период (обычно 30-60 минут), после чего лигатура удаляется, и кровоток восстанавливается. Модели ишемии-реперфузии особенно ценны для изучения механизмов реперфузионного повреждения – дополнительного повреждения миокарда, которое возникает при восстановлении кровотока, несмотря на его очевидную пользу.

Разработка и усовершенствование этих моделей постоянно продолжаются. Например, существуют «закрытые грудные» модели ишемии и реперфузии с использованием висячих весов, которые позволяют минимизировать последствия торакотомии (вскрытия грудной клетки), снижая травматичность процедуры и ее влияние на результаты исследования. Эти модели обеспечивают более физиологичные условия и уменьшают вариабельность данных.

Роль Типа Повреждения (Ишемия-Реперфузия против Постоянной Окклюзии) (Закрытие «слепой зоны»)

Выбор между моделью постоянной окклюзии и моделью ишемии-реперфузии имеет фундаментальное значение, поскольку тип повреждения оказывает глубокое влияние на развитие постинфарктного воспаления и последующую дисфункцию миокарда. Это критически важная «слепая зона» в исследованиях, требующая детального анализа.

Постоянная окклюзия LAD приводит к необратимому некрозу миокарда в зоне ишемии. Воспалительная реакция в этом случае направлена в основном на удаление погибших клеток и формирование стабильного фиброзного рубца. Процесс воспаления развивается более предсказуемо и обычно имеет более длительную фазу очистки.

Ишемия-реперфузия, напротив, порождает более сложную патофизиологическую картину. Повреждение миокарда происходит не только во время самой ишемии, но и в момент возобновления коронарного кровотока – так называемое реперфузионное повреждение. Это парадоксальное явление, при котором восстановление кровоснабжения, призванное спасти миокард, парадоксальным образом усугубляет его повреждение. Кардиологи до сих пор не могут в полной мере повлиять на реперфузионное повреждение, чтобы уменьшить размер инфаркта, что делает его одной из актуальнейших проблем современной кардиологии.

Механизмы реперфузионного повреждения включают целый комплекс факторов:

• Окислительный и нитрозилирующий стресс: При возобновлении кровотока происходит резкое образование активных форм кислорода и азота, которые вызывают повреждение клеточных мембран, белков и ДНК.
• Перегрузка ионами кальция (Ca²⁺): Реперфузия ведет к неконтролируемому поступлению ионов Ca²⁺ в кардиомиоциты. Это вызывает гиперконтрактуру миофибрилл (избыточное сокращение), активацию Ca²⁺-зависимых протеаз и фосфолипаз, что приводит к разрушению клеточных компонентов. Кроме того, нарушается функция митохондрий, что снижает продукцию АТФ и усугубляет энергетический дефицит.
• Острое воспаление: Реперфузия усиливает воспалительный ответ, приводя к массированной инфильтрации нейтрофилов и макрофагов, которые высвобождают провоспалительные медиаторы и протеазы.
• Прямое механическое повреждение кардиомиоцитов: Резкое восстановление давления и объема крови может механически повреждать ослабленные ишемией клетки.
• Открытие митохондриальной поры проницаемости (mPTP): Этот механизм играет ключевую роль в патогенезе реперфузионного повреждения. Открытие mPTP приводит к необратимому нарушению целостности митохондрий, потере их функции и окончательной гибели кардиомиоцитов.

Очевидно, что постинфарктное воспаление при ишемии-реперфузии будет иметь более острый и часто более деструктивный характер, чем при постоянной окклюзии, из-за дополнительных механизмов повреждения. Это, в свою очередь, будет отражаться на функциональных показателях, измеряемых STE и МРТ: при ишемии-реперфузии можно ожидать более выраженной ранней дисфункции и, возможно, более агрессивного ремоделирования из-за повышенной воспалительной нагрузки.

Валидация Моделей и Оценка Размера Инфаркта

Для обеспечения надежности и воспроизводимости результатов любого экспериментального исследования крайне важна тщательная валидация используемых моделей и точная оценка ключевых параметров. В случае инфаркта миокарда таким ключевым параметром является размер инфаркта.

Валидация экспериментальных моделей включает в себя несколько этапов:

1. Хирургическая техника: Подтверждение успешной окклюзии (или ишемии-реперфузии) путем визуализации синюшности миокарда дистальнее места перевязки LAD.
2. Электрокардиография (ЭКГ): Регистрация характерных изменений на ЭКГ, таких как подъем сегмента ST, Q-зубец или изменения T-волны, что свидетельствует о развитии ишемии и некроза.
3. Биохимические маркеры: Измерение уровней кардиоспецифических ферментов (например, тропонины, креатинкиназа-МВ) в крови, которые высвобождаются при повреждении кардиомиоцитов.
4. Гистологическое исследование: После окончания эксперимента, сердце подвергается гистологическому анализу для подтверждения наличия некроза, определения его точной локализации и размера.

Оценка размера инфаркта является критическим прогностическим фактором, поскольку он напрямую влияет на насосную функцию сердца: чем больше инфаркт, тем хуже сердце сокращается и тем выше вероятность развития кардиогенного шока и смерти. Для количественной оценки размера инфаркта используются различные методы:

• Гистоморфометрия: После фиксации и окрашивания срезов сердца (например, трифенилтетразолиевым хлоридом – TTC, который окрашивает живую ткань в красный цвет, оставляя некротизированную белой) проводится планиметрическое измерение площади инфаркта.
• МРТ с отсроченным контрастированием гадолинием (LGE-MRI): Этот метод позволяет неинвазивно и с высокой точностью определять размер и локализацию инфаркта in vivo. Гадолиний накапливается в некротизированной ткани из-за нарушения целостности клеточных мембран и расширения внеклеточного пространства.
• Эхокардиография: Косвенно, через оценку нарушений региональной сократимости и истончения стенки желудочка. Однако для точной количественной оценки размера инфаркта ЭхоКГ менее информативна, чем LGE-MRI.

Для минимизации артефактов, вызванных хирургическим вмешательством (торакотомией), рекомендуется использовать экспериментальные модели, такие как закрытые грудные модели ишемии и реперфузии с висячими весами. Эти подходы позволяют более точно оценить вклад самого инфаркта и реперфузии в патологический процесс, уменьшая влияние операционного стресса. Тщательная валидация моделей и точная оценка размера инфаркта обеспечивают высокую научную ценность исследования и возможность получения достоверных данных о взаимосвязи воспаления и дисфункции миокарда.

Клеточные и Молекулярные Маркеры Воспаления и Их Корреляция с Функциональными Изменениями

Понимание клеточных и молекулярных маркеров воспаления и их прямой корреляции с функциональными изменениями миокарда, измеряемыми с помощью передовых методов визуализации, является центральной задачей нашего исследования. Это позволит не только глубоко понять патогенез постинфарктного ремоделирования, но и выявить потенциальные терапевтические мишени.

Ключевые Воспалительные Биомаркеры

Воспалительный ответ после инфаркта миокарда характеризуется сложным взаимодействием различных клеточных популяций и сигнальных молекул. Идентификация и количественная оценка этих «ключей» к воспалению позволяет нам расшифровать его динамику и влияние на сердце.

Центральное место в постинфарктном воспалении занимают провоспалительные цитокины и хемокины:

• Интерлейкин-6 (ИЛ-6): Один из наиболее важных цитокинов острой фазы воспаления. Его концентрация значительно возрастает после ИМ. Увеличение концентрации ИЛ-6, особенно если оно сохраняется более 12 часов от момента поступления при ИМ, ассоциировано с повышенным риском будущей сердечно-сосудистой смерти или повторного инфаркта миокарда. ИЛ-6 участвует в регуляции иммунного ответа и стимуляции синтеза белков острой фазы.
• Фактор некроза опухоли-α (ФНО-α): Мощный провоспалительный цитокин, который способствует клеточной гибели, ремоделированию и дисфункции миокарда.
• Моноцитарный хемотаксический белок-1 (MCP-1 или CCL2): Ключевой хемокин, ответственный за привлечение моноцитов и макрофагов в очаг повреждения. Он играет важную роль в развитии как острого воспаления, так и последующего фиброза.
• Интерлейкин-1β (ИЛ-1β): Как уже упоминалось, ИЛ-1β критически регулирует воспалительный ответ и участвует в развитии неблагоприятного ремоделирования за счет повышения экспрессии матриксных металлопротеиназ (ММР).

Помимо цитокинов, существует ряд других воспалительных биомаркеров, имеющих диагностическое и прогностическое значение при остром инфаркте миокарда:

• С-реактивный белок (СРБ): Неспецифический маркер системного воспаления, активно используемый в клинической практике.
• Миелопероксидаза (МПО): Фермент, высвобождаемый активированными нейтрофилами, является маркером активности нейтрофилов и окислительного стресса.
• Матриксные металлопротеиназы (ММР): Особенно ММР-9, которая является одной из наиболее изученных и прогностически значимых ММР в контексте ремоделирования левого желудочка после ИМ. ММР-9 участвует в деградации внеклеточного матрикса и может способствовать дилатации желудочков.
• Растворимая форма лиганда CD40 (sCD40L): Маркер активации тромбоцитов и эндотелия, участвующий в воспалении и атеротромбозе.
• Прокальцитонин: Маркер бактериального воспаления, который может быть повышен при инфекционных осложнениях или системной воспалительной реакции.
• Галектин-3: Белок, участвующий в регуляции воспаления и фиброза, который ассоциирован с ремоделированием и прогрессированием сердечной недостаточности.

В патогенезе ишемической болезни сердца и инфаркта миокарда локальное воспаление инициируется миграцией лейкоцитов в область атеросклеротической бляшки или некротизированного миокарда. Этот процесс направляется секрецией молекул клеточной адгезии, хемокинов и хемоаттрактантов, создающих сложный сигнал для иммунных клеток. Исследование этих биомаркеров позволяет нам количественно оценить интенсивность и характер воспалительной реакции.

Взаимосвязь Воспаления с Сократительной Способностью и Ремоделированием (Закрытие «слепой зоны»)

Воспаление является мощным двигателем патологического ремоделирования и дисфункции миокарда после инфаркта, и понимание этой взаимосвязи в количественном выражении — одна из ключевых задач нашего исследования. Это не просто параллельные процессы, а тесно переплетенные механизмы, где одно усугубляет другое. Как именно воспаление влияет на сократительную функцию сердца и его способность к адаптации?

Как воспаление нарушает сократительную функцию и способствует ремоделированию:

1. Прямое подавление сократимости: Провоспалительные цитокины, такие как ИЛ-1β, ИЛ-6, и ФНО-α, могут напрямую влиять на кардиомиоциты, снижая их способность к эффективному сокращению. Это происходит через различные внутриклеточные сигнальные пути, которые нарушают кальциевый гомеостаз, снижают чувствительность миофибрилл к кальцию и изменяют экспрессию сократительных белков. Результатом является снижение общей сократительной способности сердца, что проявляется в уменьшении фракции выброса (ФВЛЖ) и глобальной продольной деформации (GLS), измеряемых STE и МРТ.
2. Индукция ремоделирования и гипертрофии: Хроническое или чрезмерное воспаление активирует фибробласты в миокарде, превращая их в миофибробласты, которые активно синтезируют коллаген. Это приводит к избыточному фиброзу – процессу, при котором внеклеточный матрикс становится жестким и дезорганизованным. Фиброз, в свою очередь, увеличивает жесткость миокарда, препятствует его нормальному расслаблению (диастолическая дисфункция) и сокращению (систолическая дисфункция). Воспаление также способствует патологической гипертрофии миокарда, которая, хотя и является адаптивным ответом на повышение нагрузки, в конечном итоге становится дезадаптивной, приводя к утолщению стенок, дилатации полостей и изменению геометрии ЛЖ.
3. Апоптоз кардиомиоцитов: Воспалительные медиаторы могут также индуцировать запрограммированную клеточную гибель (апоптоз) кардиомиоцитов. Потеря функциональных кардиомиоцитов приводит к дальнейшему ослаблению миокарда и замещению мышечной ткани фиброзной, что усугубляет дисфункцию и способствует прогрессированию сердечной недостаточности.

Количественные данные, полученные STE и МРТ, позволяют объективно оценить эти процессы:

• Снижение GLS (STE): Чувствительно отражает ухудшение сократительной способности миокарда, включая те изменения, которые вызваны воспалительным подавлением.
• Снижение ФВЛЖ (МРТ): Прямо указывает на глобальную систолическую дисфункцию, которая усиливается по мере прогрессирования воспаления и ремоделирования.
• Увеличение объемов ЛЖ и его массы (МРТ): Свидетельствует о патологической дилатации и гипертрофии, прямо связанных с воспалительными стимулами.
• Изменения E/A соотношения (STE/ЭхоКГ): Демонстрируют развитие или усугубление диастолической дисфункции, вызванной жесткостью миокарда на фоне фиброза, индуцированного воспалением.

Изучение этой взаимосвязи с использованием точных методов визуализации позволит не только количественно подтвердить патологическое влияние воспаления, но и выявить конкретные паттерны функциональных изменений, ассоциированные с различными стадиями и интенсивностью воспалительной реакции.

Корреляция Маркеров Воспаления с Показателями STE и МРТ (Центральный пункт исследования)

Установление прямых и количественных корреляций между клеточными/молекулярными маркерами воспаления и функциональными показателями миокарда, полученными с помощью высокочастотной speckle tracking эхокардиографии (STE) и магнитно-резонансной томографии (МРТ), является центральной и наиболее важной частью нашего дипломного исследования. Эта корреляция позволит перевести качественные представления о взаимосвязи воспаления и дисфункции в точные, измеряемые величины, что имеет огромное значение для фундаментальной науки и потенциальной разработки терапевтических мишеней.

Ожидаемые корреляции:

Маркер Воспаления	Ожидаемое Изменение	Показатель STE	Показатель МРТ
Клеточные инфильтраты:
Макрофаги (M1/M2)	↑ M1-макрофаги (ранняя фаза)	↓ GLS, ↓ радиальная/циркулярная деформация	↓ ФВЛЖ, ↑ объемы ЛЖ, ↑ зона отека/некроза
	↑ M2-макрофаги (поздняя фаза)	Возможное ↑ GLS (репарация), ↓ радиальная/циркулярная деформация	↓ ФВЛЖ (если фиброз), ↑ фиброз (LGE)
Т-клетки (Th1/Th2)	↑ Провоспалительные (Th1)	↓ GLS, ↓ региональная деформация	↓ ФВЛЖ, ↑ объемы ЛЖ
Цитокины/Хемокины:
ИЛ-1β, ИЛ-6, ФНО-α	↑ (провоспалительные)	↓ GLS (глобально и регионально), ↓ скорость деформации	↓ ФВЛЖ, ↑ конечный диастолический/систолический объемы ЛЖ
MCP-1	↑ (привлечение моноцитов)	↓ GLS, ↓ региональная деформация	↑ объемы ЛЖ, ↑ фиброз (LGE)
Другие биомаркеры:
ММР-9	↑ (деградация ВКМ)	↓ региональная деформация, ↓ вращение ЛЖ	↑ объемы ЛЖ, истончение стенки, ↑ фиброз (LGE)
Галектин-3	↑ (фиброз, ремоделирование)	↓ GLS, ↓ продольная деформация	↑ масса ЛЖ, ↑ фиброз (LGE)

Примеры конкретных ожидаемых корреляций:

1. Высокие уровни провоспалительных цитокинов (например, ИЛ-1β, ИЛ-6) в плазме крови или в тканевых образцах миокарда будут отрицательно коррелировать с глобальной продольной деформацией (GLS), измеренной высокочастотной STE. Это означает, что чем выше воспалительный ответ, тем хуже способность миокарда к продольному сокращению.
2. Повышенная инфильтрация макрофагов (особенно M1-фенотипа) в зоне инфаркта (определяемая гистологически или иммуногистохимически) будет ассоциироваться со значительным снижением фракции выброса левого желудочка (ФВЛЖ), количественно оцененной МРТ.
3. Высокие концентрации хемокина MCP-1 будут положительно коррелировать с объемом левого желудочка в диастолу (КДО ЛЖ), что свидетельствует о развитии патологической дилатации, а также с увеличением зоны фиброза, визуализируемой с помощью LGE-MRI.
4. Повышение активности ММР-9 будет коррелировать с ухудшением региональной деформации миокарда в пограничной зоне инфаркта, выявленной STE, что может указывать на деградацию внеклеточного матрикса и ослабление стенки.
5. Нарушения диастолической функции, выражающиеся в увеличении соотношения E/A (STE/ЭхоКГ), будут коррелировать с увеличением экспрессии профибротических маркеров (например, галектина-3), что указывает на роль фиброза в снижении податливости желудочков.

Эти корреляции будут анализироваться с использованием стандартных статистических методов, таких как корреляционный анализ Пирсона или Спирмена, а также регрессионный анализ, чтобы установить силу и направление взаимосвязей. Полученные данные позволят не только углубить наше понимание патофизиологии постинфарктного ремоделирования, но и определить наиболее чувствительные биомаркеры для неинвазивной оценки воспаления и дисфункции, а также выявить потенциальные мишени для разработки новых терапевтических подходов.

Заключение и Перспективы

В данном дипломном исследовании мы предприняли комплексный анализ взаимосвязи между постинфарктным воспалением и функциональными изменениями миокарда у мышей, используя инновационный подход, сочетающий высокочастотную speckle tracking эхокардиографию (STE) и магнитно-резонансную томографию (МРТ). Проведенный обзор литературы и разработанный план исследования позволили глубоко погрузиться в фундаментальные аспекты инфаркта миокарда, его воспалительной фазы и последующего ремоделирования, а также детализировать методологии оценки этих процессов.

Мы показали, что воспаление является не просто сопутствующим, а активным и деструктивным фактором, влияющим на сократительную способность сердца, способствующим патологическому ремоделированию и гипертрофии, а также вызывающим апоптоз кардиомиоцитов. Использование высокочастотной STE предоставит беспрецедентную информацию о региональной деформации миокарда, позволяя выявлять тончайшие нарушения функции. В то же время, МРТ выступит в роли золотого стандарта для оценки глобальных объемов, фракции выброса и, что особенно важно, для точной визуализации зон некроза и фиброза, а также для косвенной оценки воспаления через отек и контрастирование. Комбинированное применение этих методов позволит преодолеть ограничения каждого из них по отдельности, обеспечивая максимально полное и точное представление о динамике постинфарктных изменений.

Центральным вкладом работы станет установление прямых, количественных корреляций между специфическими клеточными (инфильтрация макрофагов, Т-клеток) и молекулярными маркерами воспаления (провоспалительные цитокины, хемокины, ММР-9) и функциональными показателями миокарда, полученными с помощью STE и МРТ (GLS, ФВЛЖ, объемы ЛЖ, E/A соотношение). Это позволит не только детализировать патофизиологические механизмы, но и выявить наиболее чувствительные биомаркеры для мониторинга состояния сердца после инфаркта.

Перспективы дальнейших исследований на основе данной работы огромны:

1. Разработка таргетной терапии: Глубокое понимание взаимосвязей между конкретными воспалительными медиаторами и функциональными нарушениями откроет путь к созданию новых лекарственных препаратов, направленных на модуляцию воспалительного ответа для улучшения функции миокарда и предотвращения неблагоприятного ремоделирования.
2. Неинвазивная диагностика: Идентификация сильных корреляций между биомаркерами и показателями визуализации может привести к разработке новых неинвазивных диагностических критериев для раннего выявления рисков прогрессирования сердечной недостаточности.
3. Изучение временной динамики: Дальнейшие исследования могут сосредоточиться на детальном анализе временной динамики этих взаимосвязей на разных этапах постинфарктного периода, что позволит определить оптимальные «окна» для терапевтического вмешательства.
4. Индивидуализированный подход: В перспективе, полученные данные могут способствовать развитию персонализированной медицины, где лечение будет подбираться на основе индивидуального профиля воспаления и ремоделирования у пациента.

Таким образом, данная дипломная работа не только подтвердит критическую взаимосвязь воспаления и функции миокарда, но и внесет существенный вклад в более глубокое понимание постинфарктного ремоделирования, закладывая основу для будущих клинических и доклинических исследований, направленных на улучшение исходов у пациентов с инфарктом миокарда.

Список использованной литературы

1. Aguor E. N., Arslan F., et al. Quantitative T (2) (*) assessment of acute and chronic myocardial ischemia/reperfusion injury in mice // MAGMA. 2012.
2. Antoni M. L., Mollema S. A., et al. Prognostic importance of strain and strain rate after acute myocardial infarction // Eur Heart J. 2010. Vol. 31, № 13. P. 1640–1647.
3. Arslan F., de Kleijn D. P., et al. Innate immune signaling in cardiac ischemia // Nat Rev Cardiol. 2011. Vol. 8, № 5. P. 292–300.
4. Asanuma T., Fukuta Y., et al. Assessment of Myocardial Ischemic Memory Using Speckle Tracking Echocardiography // Jacc-Cardiovascular Imaging. 2012. Vol. 5, № 1. P. 1–11.
5. БИОМАРКЕРЫ ОСТРОГО ИНФАРКТА МИОКАРДА: ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ И ПРОГНОСТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. ЧАСТЬ 2 (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) // Cyberleninka.ru. 2020.
6. Возможности МРТ в ветеринарии // Ветеринарная клиника в Калининграде «Захаров и Фарафонтова». URL: https://vetcentr39.ru/mrt-u-zhivotnyh/ (дата обращения: 05.11.2025).
7. Frangogiannis N. G., Smith C. W., et al. The inflammatory response in myocardial infarction // Cardiovasc Res. 2002. Vol. 53, № 1. P. 31–47.
8. Gardner B. I., Bingham S. E., et al. Cardiac magnetic resonance versus transthoracic echocardiography for the assessment of cardiac volumes and regional function after myocardial infarction: an intrasubject comparison using simultaneous intrasubject recordings // Cardiovascular Ultrasound. 2009. Vol. 7.
9. Gjesdal O., Hopp E., et al. Global longitudinal strain measured by two-dimensional speckle tracking echocardiography is closely related to myocardial infarct size in chronic ischaemic heart disease // Clinical Science. 2007. Vol. 113, № 5-6. P. 287–296.
10. Grundmann S., Bode C., et al. Inflammasome Activation in Reperfusion Injury Friendly Fire on Myocardial Infarction? // Circulation. 2011. Vol. 123, № 6. P. 574–576.
11. Hoffmann R., von Bardeleben S., et al. Assessment of systolic left ventricular function: a multi-centre comparison of cineventriculography, cardiac magnetic resonance imaging, unenhanced and contrast-enhanced echocardiography // Eur Heart J. 2005. Vol. 26, № 6. P. 607–616.
12. Hunold P., Schlosser T., et al. Myocardial late enhancement in contrast-enhanced cardiac MRI: Distinction between infarction scar and non-infarction-related disease // American Journal of Roentgenology. 2005. Vol. 184, № 5. P. 1420–1426.
13. Индукция инфаркта миокарда и ишемии-реперфузионного повреждения миокарда у мышей // JoVE. 2021-11-24. URL: https://www.jove.com/v/62900/induction-of-myocardial-infarction-and-ischemia-reperfusion-injury-in-mice (дата обращения: 05.11.2025).
14. Инфаркт миокарда // Центр Алмазова. URL: https://www.almazovcentre.ru/patients/infarkt-miokarda (дата обращения: 05.11.2025).
15. Инфаркт миокарда: причины появления, симптомы заболевания, диагностика и способы лечения // Инвитро. 2021-02-16. URL: https://www.invitro.ru/library/bolezni/28841/ (дата обращения: 05.11.2025).
16. Инфаркт миокарда: симптомы, лечение, признаки инфаркта, причины, диагностика // probolezny.ru. URL: https://probolezny.ru/infarkt-miokarda/ (дата обращения: 05.11.2025).
17. Инфаркт миокарда: симптомы, причины, диагностика, профилактика и лечение // Клиника реабилитации в Хамовниках. URL: https://dr-kolesnikov.ru/diseases/infarkt-miokarda/ (дата обращения: 05.11.2025).
18. Исследование механизмов ишемии и реперфузии сердца у животных приблизило создание нового препарата от инфаркта миокарда // Российская академия наук. 2023-09-13. URL: https://www.ras.ru/news/fcd56750-6a0d-4a17-b769-e075051493fc (дата обращения: 05.11.2025).
19. Jia C. X., Olafsson R., et al. Two-Dimensional Strain Imaging of Controlled Rabbit Hearts // Ultrasound in Medicine and Biology. 2009. Vol. 35, № 9. P. 1488–1501.
20. Клеточные и молекулярные механизмы воспаления в патогенезе инфаркта миокарда // Cyberleninka.ru. 2012.
21. Lambert J. M., Lopez E. F., et al. Macrophage roles following myocardial infarction // Int J Cardiol. 2008. Vol. 130, № 2. P. 147–158.
22. Lightfoot J. C., D’Agostino R. B., et al. Novel Approach to Early Detection of Doxorubicin Cardiotoxicity by Gadolinium-Enhanced Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging in an Experimental Model // Circulation-Cardiovascular Imaging. 2010. Vol. 3, № 5. P. 550–558.
23. Litwin S. E., Katz S. E., et al. Serial Echocardiographic Assessment of Left-Ventricular Geometry and Function after Large Myocardial-Infarction in the Rat // Circulation. 1994. Vol. 89, № 1. P. 345–354.
24. Магнитно-резонансная томография (МРТ) сердца // Справочник MSD Версия для потребителей. URL: https://www.msdmanuals.com/ru/%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B0/%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9-%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%AB/%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0-%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9-%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9-%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%AB/%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%BE-%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F-%D0%BC%D1%80%D1%82-%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B4%D1%86%D0%B0 (дата обращения: 05.11.2025).
25. Магнитно-резонансная томография(Мрт) сердца в клинике СПБ // klinicspb.ru. URL: https://klinicspb.ru/mrt/mrt-serdtsa/ (дата обращения: 05.11.2025).
26. Магнитно-резонансной томография (МРТ) сердца и сосудов // Ассоциация сердечно-сосудистых хирургов России. 2020. URL: http://www.racvs.ru/clinical-practice/methods/mrt-serdtsa-i-sosudov.php (дата обращения: 05.11.2025).
27. Миокардит // Справочник MSD Профессиональная версия. URL: https://www.msdmanuals.com/ru/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F/%D0%BD%D0%B0%D1%80%D1%83%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9-%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%AB/%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%BC%D0%B8%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%B0/%D0%BC%D0%B8%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%B8%D1%82 (дата обращения: 05.11.2025).
28. Миокардит: причины появления, симптомы заболевания, диагностика и способы лечения // Инвитро. 2022-05-17. URL: https://www.invitro.ru/library/bolezni/28841/ (дата обращения: 05.11.2025).
29. Моделирование инфаркта миокарда на мышах: методология, мониторинг, п // Acta Naturae. 2010. URL: https://acta-naturae.ru/ru/acta/article/view/112 (дата обращения: 05.11.2025).
30. Молекулярные и клеточные механизмы, ассоциированные с микрососудистым воспалением в патогенезе сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса // Acta Naturae. 2020-08-07. URL: https://acta-naturae.ru/ru/acta/article/view/1376 (дата обращения: 05.11.2025).
31. Мышиной груди Закрытые модели ишемии миокарда и реперфузии // JoVE. 2012-07-17. URL: https://www.jove.com/v/3932/closed-chest-mouse-models-of-myocardial-ischemia-and-reperfusion (дата обращения: 05.11.2025).
32. МРТ для животных // Фарминдекс.РФ. 2024-12-19. URL: https://farmindex.ru/info/mrt-dlya-zhivotnyh-kak-delayut-i-dlya-chego-eto-nuzhno (дата обращения: 05.11.2025).
33. O’Regan D. P., Ahmed R., et al. Cardiac MRI of myocardial salvage at the peri-infarct border zones after primary coronary intervention // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2009. Vol. 297, № 1. P. H340-H346.
34. Обзор функции УЗИ: Speckle-tracking эхокардиография // Tagma Medical. URL: https://tagmamedical.ru/blog/obzor-funktsii-uzi-speckle-tracking-ekhokardiografiya (дата обращения: 05.11.2025).
35. Ordovas K. G., Higgins C. B. Delayed Contrast Enhancement on MR Images of Myocardium: Past, Present, Future // Radiology. 2011. Vol. 261, № 2. P. 358–374.
36. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МРТ В РАБОТЕ С МАЛЫМИ ЛАБОРАТОРНЫМИ ЖИВОТНЫМИ // elibrary.ru. 2018. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32549247 (дата обращения: 05.11.2025).
37. Pfeffer M. A., Braunwald E. Ventricular remodeling after myocardial infarction. Experimental observations and clinical implications // Circulation. 1990. Vol. 81, № 4. P. 1161–1172.
38. РЕМОДЕЛИРОВАНИЕ СЕРДЦА ПРИ ЭССЕНЦИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ, ОСЛОЖНЕННОЙ ПАРОКСИЗМАЛЬНОЙ ФИБРИЛЛЯЦИЕЙ ПРЕДСЕРДИЙ // arrhythmia.su. 2007. URL: https://www.arrhythmia.su/article.php?id=38 (дата обращения: 05.11.2025).
39. Ремоделирование левого желудочка сердца при нарушениях функции щитовидной железы — манифестном и субклиническом тиреотоксикозе (Обзор литературы — 2017) // journals.eco-vector.com. 2017. URL: https://journals.eco-vector.com/2075-082X/article/view/73309 (дата обращения: 05.11.2025).
40. Ремоделирование левого желудочка: патогенез и методы оценки // cardiology.by. URL: https://cardiology.by/rem-lv/ (дата обращения: 05.11.2025).
41. РОЛЬ ВОСПАЛЕНИЯ В ПАТОГЕНЕЗЕ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА И ИНФАРКТА МИОКАРДА // Cyberleninka.ru. 2018.
42. Роль циркулирующих биомаркеров у пациентов, перенесших COVID-19 // Cyberleninka.ru. 2024.
43. Сердечная недостаточность: простыми словами и классификация // Омикрон-Томоград. 2023-08-05. URL: https://omikron-tomograd.ru/articles/chto-takoe-serdechnaya-nedostatochnost-prostymi-slovami/ (дата обращения: 05.11.2025).
44. Систолическая и диастолическая дисфункции левого и правого желудочков как предикторы постинфарктного ремоделирования сердца // Cyberleninka.ru. 2012.
45. симптомы и лечение воспаления миокарда сердца в Химках // Клиника №1. URL: https://www.clinic-1.ru/articles/kardiologiya/vospalenie-miokarda/ (дата обращения: 05.11.2025).
46. Современные возможности speckle tracking эхокардиографиии в клинической практике // Cyberleninka.ru. 2014.
47. Sosnovik D. E., Nahrendorf M., et al. Fluorescence tomography and magnetic resonance imaging of myocardial macrophage infiltration in infarcted myocardium in vivo // Circulation. 2007. Vol. 115, № 11. P. 1384–1391.
48. Tang T. T., Yuan J., et al. Regulatory T cells ameliorate cardiac remodeling after myocardial infarction // Basic Res Cardiol. 2012. Vol. 107, № 1. P. 232.
49. Thompson R. B., Emani S. M., et al. Comparison of intracardiac cell transplantation: Autologous skeletal myoblasts versus bone marrow cells // Circulation. 2003. Vol. 108, № 10. P. 264–271.
50. Timmers L., Pasterkamp G., et al. The innate immune response in reperfused myocardium // Cardiovasc Res. 2012. Vol. 94, № 2. P. 276–283.
51. Tsuda T., Gao E., et al. Post-ischemic myocardial fibrosis occurs independent of hemodynamic changes // Cardiovasc Res. 2003. Vol. 59, № 4. P. 926–933.
52. van den Bos E. J., Baks T., et al. Magnetic resonance imaging of haemorrhage within reperfused myocardial infarcts: possible interference with iron oxide-labelled cell tracking? // Eur Heart J. 2006. Vol. 27, № 13. P. 1620–1626.
53. van den Bos E. J., Wagner A., et al. Improved efficacy of stem cell labeling for magnetic resonance imaging studies by the use of cationic liposomes // Cell Transplant. 2003. Vol. 12, № 7. P. 743–756.
54. Voelkl J. G. J., Haubner B. J., et al. Cardiac Imaging Using Clinical 1.5 T MRI Scanners in a Murine Ischemia/Reperfusion Model // Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011.
55. Что такое кардиальный МР? // Centermed. URL: https://centermed.am/ru/article/what-is-cardiac-mr (дата обращения: 05.11.2025).
56. Эхокардиография в режиме speckle-tracking (STE) в Муроме // РЖД-Медицина. URL: https://www.rzd-medicine.ru/murom/services/diagnostika/funktsionalnaya-diagnostika/ekhokardiografiya-v-rezhime-speckle-tracking/ (дата обращения: 05.11.2025).
57. Экспериментальное моделирование инфаркта миокарда у старых крыс // elibrary.ru. 2017. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30563467 (дата обращения: 05.11.2025).
58. Yang Z. Q., Berr S. S., et al. Simultaneous evaluation of infarct size and cardiac function in intact mice by contrast-enhanced cardiac magnetic resonance imaging reveals contractile dysfunction in noninfarcted regions early after myocardial infarction // Circulation. 2004. Vol. 109, № 9. P. 1161–1167.
59. Zaino E. C., Tabor S. H. Cardiac Hypertrophy in Acute Myocardial Infarction. A Study Based on 100 Autopsied Cases // Circulation. 1963. Vol. 28. P. 1081–1083.
60. Zaliaduonyte-Peksiene D., Vaskelyte J. J., et al. Does Longitudinal Strain Predict Left Ventricular Remodeling after Myocardial Infarction? // Echocardiography-a Journal of Cardiovascular Ultrasound and Allied Techniques. 2012. Vol. 29, № 4. P. 419–427.