Bewertung des Risikos bei thorakaler Aortopathie unter Verwendung von 18F-Natriumfluorid (AoRTAS)

Die bicuspide Aortenklappe wurde zusammen mit anderen angeborenen Zuständen, die die Aortenwand betreffen, mit einem Verlust elastischer Fasern, einer Abnahme der Größe elastischer Lamellen, einer erhöhten Kollagenablagerung und einem Verlust glatter Muskulatur im Vergleich zu gesunden Kontrollen sowohl in der Lichtmikroskopie als auch in der Elektronenmikroskopie in Verbindung gebracht. Darüber hinaus zeigte die Analyse von ortsspezifischen Regionen der aufsteigenden Aorta unter Verwendung von Biopsieproben signifikante Unterschiede in der Apoptoserate und dem Überleben glatter Muskelzellen, die die geringere Krümmung gegenüber der stärkeren Krümmung der Aorta (dem Bereich mit größerer Wandscherspannung) begünstigten.

Bisherige Studien deuten darauf hin, dass die Mikroverkalkung der Gefäßwand (Läsionen < 50 μm) ein dynamischer Marker dieser Gefäßwandpathologie ist: das Endprodukt eines pathologischen Prozesses, der eine Gefäßwandentzündung, Apoptose und Nekrose medialer glatter Muskelzellen und einen anschließenden Abbau elastischer Fasern umfasst. Granuläre mediale Kalzinose, die Ablagerung von Mikroverkalkungen in der medialen Schicht von reseziertem Aortengewebe, wurde im Vergleich zu Aortenproben, die von Patienten mit Trikuspidalklappen entnommen wurden, als signifikantes Merkmal der Aortopathie im Zusammenhang mit der bikuspiden Aortenklappe erkannt.

Kürzlich durchgeführte histologische Analysen von Marfan-Aorten von Mensch und Maus zeigten Elastinbrüche, die gemeinsam mit Mikroverkalkungsbereichen in der Aortenmedia lokalisiert waren. Weiterhin korrelierten die Bereiche mit Elastinbruch signifikant mit verringerter Dehnbarkeit und erhöhtem Aortendurchmesser. Schließlich demonstrierte die Gruppe einen Elastin-Rezeptor-Komplex-ERK1/2-ALP-vermittelten Mechanismus für eine erhöhte Ablagerung von Mikroverkalkungen. Obwohl sich diese Ergebnisse auf das Marfan-Syndrom konzentrieren, sind sie für die Aortopathie im Zusammenhang mit der bikuspiden Aortenklappe relevant, da sie darauf hindeuten, dass die Mikroverkalkung mit dem Abbau elastischer Fasern verbunden ist, einem vorgeschlagenen Mechanismus der Bildung eines bikuspiden Aortenklappen-Aneurysmas in Bereichen mit hoher Wandscherspannung. Die Möglichkeit, die Mikroverkalkung der Aorta sowohl ex vivo als auch nicht-invasiv in vivo bei Patienten mit bikuspider Aortenklappenaortopathie nachzuweisen und zu quantifizieren, wäre ein wichtiger Schritt zur Verbesserung unseres Wissens über den pathologischen Prozess, der dieser Erkrankung zugrunde liegt.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendet einen Radiotracer, der funktionelle Informationen über Gewebe auf zellulärer oder molekularer Ebene liefert. Aufgrund ihrer begrenzten räumlichen Auflösung werden PET-Bilder mit Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT) kombiniert, so dass die funktionellen PET-Bilder mit den detaillierten anatomischen und strukturellen Bildern, die durch CT oder MRI geliefert werden, koregistriert werden können. Während CT oder MRT allein bei einer Vielzahl von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt wurden und größere Bereiche mit Makroverkalkung (> 200 μm) identifizieren können, wurde PET/CT mit 18F-Natriumfluorid verwendet, um Mikroverkalkungen an Gefäßwänden (Kalkläsionen < 50 μm) zu identifizieren ), die im CT oder MRT nicht nachweisbar ist. 18F-Natriumfluorid wurde unter Verwendung von Elektronenmikroskopie, immunhistochemischen Analysen, pharmakodynamischen Konzentrations-Wirkungs-Kurven und Ex-vivo- und In-vivo-Mikro-PET/CT an Gefäßwandabschnitten umfassend als Radiotracer für Mikroverkalkungen validiert. Die Aufnahme von 18F-Natriumfluorid wird durch den Austausch von Fluoridionen mit Hydroxylgruppen von Hydroxyapatit, dem Hauptbestandteil der Gefäßwandverkalkung, vermittelt. Die Positronen-Emissions-Tomographie unter Verwendung von 18F-Natriumfluorid hat sich bei der Identifizierung aktiver Gefäßwandpathologien bei einer Reihe von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich Karotis-, Koronar-, Aortenklappen- und abdominaler Aortenaneurysma-Krankheit, als vielversprechend erwiesen. Die Verwendung von 18F-Natriumfluorid-PET-Bildgebung bei thorakalen Aortenaneurysmen ist neu.

Es besteht eine Korrelation zwischen Bereichen mit hoher Wandspannung und der Lokalisation des Intimarisses. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass aneurysmatisches Aortengewebe sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung eine verringerte Delaminierungsfestigkeit aufweist: ein Beweis für eine Beteiligung hämodynamischer Wirkungen an der Auslösung der Dissektion. Der mittels MRT erfasste zeitaufgelöste 3D-Blutfluss, auch bekannt als 4D-Fluss-MRT, ist ein sich entwickelndes Forschungsinstrument, das nicht-invasiv den patientenspezifischen regionalisierten Blutfluss und die Blutgeschwindigkeit erfasst, was die Berechnung der Scherspannung der Aortenwand ermöglicht und für Studien verwendet wurde bicuspide Aortenklappen-assoziierte Aortopathie. Eine Studie, in der präoperative 4D-Fluss-MRT und postoperative Biopsien von Aortengewebe kombiniert wurden, zeigte eine Abnahme des Elastins an Stellen mit hoher Belastung der Aortenwand, was auf eine Beziehung zwischen Hämodynamik und der strukturellen Zusammensetzung der aneurysmatischen Aortenwand hindeutet. Die Möglichkeit, einen pathologischen Prozess im Zusammenhang mit einer Aneurysmaschwäche nachzuweisen, könnte ein wichtiger Schritt zur besseren Identifizierung von Läsionen mit hohem Risiko sein.