Physiologische Plastizität der intramyokardialen Lipidspeicherung

Hintergrund

Adipositas ist ein bekannter Risikofaktor für die Entwicklung von Glukoseintoleranz, Typ-2-Diabetes mellitus und folglich diabetischen Komplikationen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Wichtig ist, dass Adipositas nicht nur mit einer Lipidakkumulation im Fettgewebe (orthotope Fettablagerung), sondern auch in nicht-adipösen Geweben (ektope Fettablagerung) verbunden ist. Klinische Studien haben wiederholt gezeigt, dass muskuläre und hepatische Lipidakkumulation sowie erhöhtes viszerales Fettgewebe mit der Entwicklung einer zentralen und peripheren Insulinresistenz assoziiert sind. Darüber hinaus zeigen neuere Daten aus Tierversuchen zunehmend Hinweise darauf, dass zwei weitere Organe, das Herz und die Bauchspeicheldrüse, ebenfalls an den pathophysiologischen Prozessen der verminderten Insulinsensitivität beteiligt sein können. Während eine verringerte Insulinsekretion im Verlauf von Typ-2-Diabetes gut dokumentiert ist, wurde die Bedeutung der Bauchspeicheldrüsenfettablagerung als früher Schritt in diesem Prozess erst kürzlich anhand von Tiermodellen nahegelegt. Umgekehrt ist die ischämische Herzkrankheit eine der gefährlichsten Komplikationen von Diabetes mellitus, weshalb ihre Prävention ein Eckpfeiler des aktuellen Diabetesmanagements ist. Jüngste Daten deuten darauf hin, dass Veränderungen im Lipidstoffwechsel des Herzens und die damit verbundene epi- und myokardiale Lipidablagerung die frühesten Anzeichen einer diabetischen Kardiopathie sein können.

Magnetresonanztomographie (MRT) und -Spektroskopie (MRS) gehören zu den vielseitigsten Methoden zur nicht-invasiven Untersuchung von menschlichem Gewebe und/oder Stoffwechsel in vivo und in situ. Der hervorragende Weichteilkontrast der MRT hat bereits zur Implementierung dieser Methode zur Beurteilung der Lipidakkumulation im ganzen Körper geführt, während MRS erfolgreich zur Untersuchung des Lipidstoffwechsels von Skelettmuskel und Leber eingesetzt wurde. Die erweiterte Anwendung dieser Methode auf Herz und Bauchspeicheldrüse wird eine umfassende Untersuchung der orthotopen und ektopischen Fettablagerung beim Menschen und deren Zusammenhang mit der Entwicklung von Insulinresistenz und Diabetes mellitus ermöglichen.

Der methodische Teil der Studie wird sich auf die physiologische Plastizität von Herzlipiden konzentrieren, um Folgendes zu bewerten:

i) methodische Reproduzierbarkeit ii) intraindividuelle physiologische Reproduzierbarkeit durch Messung von Schwankungen von Tag zu Tag sowie Schwankungen im Laufe des Tages.

Zielsetzung

i) Anpassung und Optimierung der derzeit für Muskel und Leber verwendeten Single-Voxel-MRS-Sequenz, so dass eine respiratorische und kardiale Doppeltriggerung eine Spektroskopie des Herzmuskels ermöglicht.

ii) Validierung der Methodik unter verschiedenen standardisierten physiologischen Bedingungen.

Methoden

Die Bestimmung der Herzlipide erfolgt in fünf unabhängigen MR-Untersuchungen, verteilt auf zwei Tage im Abstand von ein bis zwei Wochen. Beide Tage beinhalteten eine Messung morgens nach nächtlichem Fasten (>8h) und eine am Nachmittag (8h nach dem Frühstück, 3,5h nach dem Mittagessen). Zur Ermittlung der methodischen Reproduzierbarkeit wurde die Nachmittagsmessung an einem der beiden Tage wiederholt (1h Pause). Die Vorbereitung der Freiwilligen umfasste die Beibehaltung ihrer normalen Ernährung, aber eine eingeschränkte körperliche Aktivität für zwei vorangehende Tage. Herzlipide wurden durch Single-Voxel-MR-Spektroskopie bestimmt.