Risonanza magnetica nucleare

La Risonanza Magnetica (MR) ha trovato nello studio della cardiomiopatia diabetica uno dei suoi numerosi campi di applicazione. La MR consente infatti una accurata determinazione della funzione e della struttura cardiaca. È possibile ottenere misure precise della volumetria delle camere cardiache e dello spessore delle pareti ventricolari oltre che della loro cinetica. È la tecnica considerata come gold standard per la misura della frazione di eiezione del ventricolo sinistro e

destro.

 Metodica MR del “late enhancement” con gadolinio.

Rappresenta la tecnica di riferimento per l’analisi della fibrosi miocardica in diversi modelli fisiopatologici: dall’infarto miocardico alle cardiomiopatie dilatative, ipertrofiche o infiltrative.

Il gadolinio legato all’acido dietilen-triamino-pentacetico (Gd-DTPA) è il mezzo di contrasto più usato in clinica. Il Gd-DTPA è adatto per la risonanza magnetica cardiaca perché il Gd ha un numero dispari di elettroni che lo rendono un elemento paramagnetico efficace. Il Gd ha bisogno di essere associato ad un ligando, a causa della sua tossicità quando si trova da solo.

Ci sono fondamentalmente due processi attraverso i quali il Gd-DTPA è stato suggerito che funzioni, e sono il volume di distribuzione e il tasso di incorporazione/eliminazione cellulare, noto anche come cinetica del wash- in/wash-out. Un meccanismo ha più peso a seconda del tipo di danno miocardico. Tuttavia, il volume di distribuzione e il tasso di incorporazione/eliminazione giocano spesso un ruolo simile nel contrast-

enhanced della risonanza magnetica cardiaca.

Nell'infarto del miocardio, Kim et al.254_{, hanno dimostrato che il tasso di}

incorporazione/eliminazione di Gd-DTPA da parte delle cellule danneggiate gioca un ruolo primario nel contrast enhancement tardivo osservato nella risonanza magnetica cardiaca. L'area infartuata ha sia un lento wash-in che un lento wash-out. All'inizio dell’infusione di Gd-DTPA, il tessuto danneggiato richiede più tempo del miocardio normale per captare il mezzo di contrasto, e dopo un paio di minuti, quando il tessuto normale ha eliminato il Gd-DTPA, il tessuto danneggiato ha ancora una grande concentrazione del mezzo di contrasto. Ciò si traduce in un tardivo effetto enhancement caratteristico del miocardio infartuato. In aggiunta alla cinetica del wash-in/wash-out, è stato osservato che una bassa densità funzionale dei capillari aumenta il tempo di wash-in e wash-out.

Allo stesso modo dell’infarto miocardico acuto, la fibrosi miocardica regionale produce un accumulo di Gd-DTPA. I meccanismi alla base

dell'aumento di Gd-DTPA che portano al tardivo enhancement del gadolinio, sono stati spiegati con una diminuzione della densità capillare, che potenzia gli effetti della cinetica del wash-in/wash-out. Questi risultati suggeriscono che un accumulo ritardato di Gd-DTPA nel tessuto fibroso è responsabile dell'effetto tardivo visto alla risonanza magnetica cardiaca. L'uso clinico di Gd-DTPA è stato associato con la sequenza a tempo di inversione (TI). Simonetti et al. hanno progettato il tempo di inversione per il suo utilizzo in risonanza magnetica T1-pesata. Una volta che il Gd- DTPA è stato infuso, il TI praticamente annulla il segnale proveniente dal miocardio normale. Con l'avvento del TI, la differenza tra miocardio normale e danneggiato prodotta dal Gd-DTPA è ulteriormente aumentata255_{. Il Late enhancement con}

gadolinio è stato utilizzato per rilevare la fibrosi miocardica regionale nei pazienti con malattia di Anderson-Fabry256,257_{, con cardiomiopatia}

ipertrofica258 _{e nei pazienti con insufficienza cardiaca}259_{. I risultati della}

metodica del late enhancement con gadolinio sono stati considerati predittori di eventi avversi cardiaci maggiori, come ad esempio l’infarto acuto del miocardio, lo sviluppo di insufficienza cardiaca e le aritmie ventricolare, in pazienti affetti da diabete mellito senza evidenze cliniche di infarto miocardico260_.

 Risonanza magnetico-nucleare spettroscopica.

Nel diabete mellito, l'utilizzo dei substrati energetici è alterato. Questi cambiamenti metabolici spesso appaiono nella fase asintomatica del diabete. Recentemente, la spettroscopia dell’1_{H in risonanza magnetica (}1_H-

MRS) e la spettroscopia del 31_{P in risonanza magnetica (}31_{P-MRS) hanno}

dimostrato di essere un buon mezzo diagnostico utile nella diagnosi di sottili cambiamenti del metabolismo miocardio che si realizzano nell’evoluzione della cardiomiopatia diabetica.

La spettroscopia in risonanza magnetica (MRS) è una tecnica non invasiva che costituisce uno strumento capace di produrre informazioni quantitative e semi-quantitative sul metabolismo dei substrati energetici e sul metabolismo energetico, anche senza la necessità di dover eventualmente somministrare un tracciante esterno.

L’1_{H è il nucleo più sensibile per gli studi in MRS e per questa ragione}

produce un rapporto segnale-rumore maggiore rispetto a quello di qualsiasi altro nucleo. D’altro canto lo svantaggio è che l’1_{H è presente in tutte le}

molecole; questo può rendere difficile l’interpretazione degli spettri perché poco specifico. Inoltre, in ogni spettro ottenuto in vivo nell’uomo sarà presente il grosso picco dell’acqua che costituisce il solvente dell’ambiente intracellulare. Più recentemente, però, sono state sviluppate tecniche di soppressione del segnale dell’acqua che permettono di individuare metaboliti presenti anche a concentrazioni più basse. In questo contesto, l’1_{H-MRS permette di poter ottenere informazioni relative al contenuto intra-}

miocardiocitario di diversi substrati, quali la creatina, il lattato, la deossiemoglobina ed i trigliceridi.

Un aumento dei lipidi miocardiocitari è stato visto nel diabete mellito. Con l'uso della risonanza magnetica protonica spettroscopica e della risonanza magnetica nucleare (MRI) Rijzewijk et al. hanno dimostrato che il contenuto di trigliceridi del miocardio è correlato con le alterazioni della funzione cardiaca in pazienti con diabete mellito di tipo 2. Il contenuto di trigliceridi del miocardico è risultato elevato in pazienti diabetici ed è stato associato con una compromissione della funzione diastolica ventricolare sinistra (valutata mediante risonanza magnetica standard) e con un aumento del contenuto dei trigliceridi epatici261_{. L'osservazione che aumenti del}

contenuto di trigliceridi epatici correlino con quelli osservati nel cuore pone l'interessante possibilità che le scansioni epatiche in risonanza magnetica (che sono più facili e meno costose da eseguire) possano fornire una "finestra" per cambiamenti simili nel miocardio.

Il 31_{P, invece, grazie alla sua abbondanza (100%) legata al fatto che è}

l’isotopo presente in tutti i composti che contengono fosforo, è stato il nucleo più largamente sfruttato perché capace di dare informazioni sul metabolismo dell’adenosina-trifosfato (ATP) e sul metabolismo della fosfocreatina (PCr), ovvero le due forme di riserva energetica biochimica a cui può attingere il miocardiocita per produrre lavoro meccanico, nonché del fosforo inorganico (Pi), le cui caratteristiche di suscettibilità possono

essere sfruttate per misurare il pH in vivo.

Quindi, in aggiunta alle variazioni dei trigliceridi rilevate dall’1_{H-MRS, ci}

possono essere alterazioni del metabolismo ad alta energia del fosfato (HEP). I cambiamenti miocardici metabolici ad alta energia del fosfato vengono valutati attraverso la 31_{P-MRS, misurando il rapporto tra la}

fosfocreatina e l’ATP (PCr/ATP). Due studi condotti separatamente su pazienti affetti da DM di tipo 2, hanno dimostrato indipendentemente che il rapporto PCr/ATP è diminuito. Nel primo studio, il rapporto ridotto è stato associato con la disfunzione diastolica ventricolare sinistra262_{. Mentre nel}

secondo studio è stato trovato un rapporto PCr/ATP più basso del 35% nei pazienti diabetici che nei controlli, in assenza di una disfunzione cardiaca263_.

Gli esatti meccanismi molecolari che portano ad una diminuzione del rapporto PCr/ATP sono ancora poco chiaro, tuttavia, le modalità alternative di risonanza magnetica spettroscopica forniscono un nuovo percorso per valutare e diagnosticare i pazienti diabetici sulla base dei cambiamenti metabolici del miocardio.