Biomarkers identified for assessing white matter injury after cardiopulmonary bypass banner
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对于患有严重或复杂先天性心脏病的儿科患者,心肺分流术 (CPB) 后白质损伤是一种潜在并发症。核磁共振成像 (MRI) 是鉴定这类患者白质损伤的理想工具。1,2,3,4

MRI 广泛应用于多种疾病中,包括神经系统疾病和心血管疾病。研究人员通常依靠成像工具研究白质损伤,深入了解心脏疾病背景下术后并发症的起源及发病机理。

MRI 一般用于白质损伤的深度检测。多项小动物体内 MRI 研究已经就患有心脏疾病的大鼠的白质发病机理提出了宝贵见解。5,6了解此并发症最复杂的状态,最终能够帮助研究者理解这些损伤如何影响心脏疾病患者的预后。

一项发表在《美国心脏协会杂志》上的研究显示,对前额叶进行修饰能够改善先天性心脏病患者的神经发育损伤。7

比较受 CPB 影响的 3 周龄小猪与正常小猪的白质发育。小猪随机接受三种 CPB 手术之一:34 摄氏度下进行 60 分钟的全流量分流术 (n = 4)、25 摄氏度下进行 60 分钟的循环骤停 (n = 6) 或假手术 (n = 3)。研究者持续监测动物血压,并通过右侧股动脉的 2 根插管持续进行输注。

CPB 完成后,采用布鲁克 BioSpec 7.0 T MRI 仪器对小猪的大脑进行分析,该仪器持久耐用、操作简便,用于小动物模型研究。此外,分析 31 个白质结构中的部分各向异性,部分各向异性可用于在显微水平下定量脑白质病理学组织。通过上述方法,可以直接定量术后细胞活动与临床生物标志物之间的动态关系。

图像显示了受到 CPB 不良影响的白质的具体区域。前额叶中的白质受 CPB 影响最大。因此,前额叶的部分各向异性可用作 CPB 后评估白质损伤的生物标志物。

前额叶中少突细胞发育变化的降低可作为改善先天性心脏病患者人群神经发育损伤的指标和目标。

参考文献:

1. Miller SP, Ferriero DM, Leonard C, et al. Early brain injury in premature newborns detected with magnetic resonance imaging is associated with adverse early neurodevelopmental outcome. J Pediatr. 2005;147(5):609-616.

2. Dyet LE, Kennea N, Counsell SJ, et al. Natural history of brain lesions in extremely preterm infants studied with serial magnetic resonance imaging from birth and neurodevelopmental assessment. Pediatrics. 2006;118(2):536-548.

3. Cornette LG, Tanner SF, Ramenghi LA, et al. Magnetic resonance imaging of the infant brain: anatomical characteristics and clinical significance of punctate lesions. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2002;86(3):F171-F177.

4. Beca J, Gunn JK, Coleman L, et al. New white matter brain injury after infant heart surgery is associated with diagnostic group and the use of circulatory arrest. Circulation. 2013;127(9):971-979.

5. Yang J, Li Q, Wang Z, et al. Multimodality MRI assessment of grey and white matter injury and blood-brain barrier disruption after intracerebral haemorrhage in mice. Sci Rep. 2017;7:40358.

6. Wang S, Wu EX, Tam CN, et al. Characterization of white matter injury in a hypoxic-ischemic neonatal rat model by diffusion tensor MRI. Stroke. 2008;39(8):2348-2353.

7. Stinnett GR, Lin S, Korotcov AV, et al. Microstructural Alterations and Oligodendrocyte Dysmaturation in White Matter After Cardiopulmonary Bypass in a Juvenile Porcine Model. J Am Heart Assoc. 2017;6(8).