Высокоэнергоемкие фосфаты, такие как аденозинтрифосфат, обеспечивают энергией сократительные белки КМЦ. АТФ накапливаются в миокарде благодаря двум различным, но интегрированным метаболическим процессам: окислительному фосфорилированию и гликолизу.

Жирные кислоты, глюкоза и лактат являются основными источниками энергии в сердце и в зависимости от концентрации каждого из них в артериальной крови и физиологических условий любой из этих трех источников может быть первичным субстратом. Повышенный захват и утилизация одного субстрата ведет к снижению потребления остальных.

В обычном состоянии натощак длинноцепочечные свободные ЖК являются предпочтительным источником энергии в сердце, а участие глюкозы составляет лишь 15-20% общего энергоснабжения. Когда снабжение кислородом нормальное, высокие уровни АТФ и тканевого цитрата, образующегося при расщеплении ЖК, подавляют окисление глюкозы.

Когда снабжение кислородом снижено, уровни АТФ и цитрата падают, а темпы гликолиза ускоряются. Анаэробный гликолиз может поддерживаться, если лактат и ионы водорода (продукты гликолиза) удаляются и не накапливаются. В условиях выраженной гипоперфузии эти конечные продукты гликолитического каскада накапливаются, вызывая ингибирование гликолитических ферментов и истощение имеющихся высокоэнергоемких фосфатов, что приводит к разрыву мембраны и гибели КМЦ.

В связи с этим даже для поддержания анаэробного гликолиза необходимо наличие минимально достаточного кровотока.

Визуализация метаболизма жирных кислот в миокарде

[¹¹C]-Пальмитат. Поскольку ЖК являются первичным источником энергии миокарда в состоянии больного натощак, ранние ПЭТ-исследования были сфокусированы на характеристике кинетики длинноцепочечных ЖК, таких как [11С] пальмитат. Использование динамической ПЭТ позволило определить поступление РФП (за счет регионарной перфузии), пик накопления и выведение из пораженной зоны.

При поступлении РФП внутрь кардиомиоцита (КМЦ) он либо включается в эндогенный липидный пул, либо перемещается в митохондрии, где быстро деградирует путем β-окисления с образованием двуокиси углерода. В зависимости от потребности 80% экстрагированного [11С]пальмитата активно транспортируется из липидного пула в митохондрии для β-окислительного катаболизма. Но из-за сложной кинетики и большого количества сопутствующих явлений [¹¹С]пальмитат не нашел широкого клинического применения.

[¹²³I]-β-Метилйодпентадексановая кислота. Визуализация с меченными радиоактивным йодом аналогами жирной кислоты (йод-123-β-метилйоднентадекановая кислота) методом ОФЭКТ — это исследовательская область, изучающая «ишемическую память». После эпизода ишемии метаболизм ЖК может быть подавлен в течение длительного времени, и визуализация с помощью [¹²³I]-β-метилйодпентадекановой кислоты обнаружит регионарный метаболический дефект, даже если произошло восстановление перфузии.

Этот метаболический сигнал о недавней ишемии был назван «ишемической памятью». Этот сигнал может быть полезен в клинической практике, например у пациентов, поступивших в отделение интенсивной терапии с купированными болями в груди. И хотя в Японии [123I|-β-метилйодпентадекановая кислота получила одобрение для клинического использования, она еще не одобрена PDA.

Визуализация метаболизма глюкозы в миокарде

Жирные кислоты являются первичным источником энергии натощак, а увеличение концентрации глюкозы в состоянии сытости приводит к повышению уровня инсулина, который стимулирует метаболизм глюкозы, подавляя липолиз. В результате метаболизм миокарда переключается с преимущественной утилизации ЖК на потребление глюкозы.

Принцип использования метаболического радиофармпрепарата (РФП), который отслеживает гликолиз, основанный на концепции сохранения или даже повышения утилизации глюкозы в миокарде с относительно плохой перфузией, но жизнеспособном (гибернирующем) миокарде, называют метаболически перфузионным несоответствием.

Потребление глюкозы миокардом в рубцовой или фиброзной ткани отсутствует, что представлено метаболически перфузионным соответствием. Несмотря на то что количество энергии, вырабатываемой при гликолизе, может быть адекватным для поддержания жизнеспособности кардиомиоцита (КМЦ) и сохранения электрохимического градиента на клеточных мембранах, ее может быть недостаточно для сохранения сократительной функции.

2-[¹⁸F]-Флюоро-2-дезоксиглюкоза. ФДГ — аналог глюкозы, используемый при ПЭТ для визуализации потребления глюкозы. ФДГ после инъекции в дозе 5-10 mCi быстро переходит из капилляров через клеточную мембрану внутрь КМЦ, где подвергается фосфорилированию гексокиназой до ФДГ-6-фосфата, но далее она не метаболизирует и не используется для синтеза гликогена. Вследствие того что скорость дефосфорилирования ФДГ низкая, она попадает в «ловушку» в миокарде, что создает возможность визуализировать при ПЭТ или ОФЭКТ регионарное потребление глюкозы.

В гибернирующем, но жизнеспособном миокарде захват ФДГ может быть повышен, что в асинергичных участках со сниженным в покое кровотоком становится сцинтиграфическим признаком гибернации.

Диагностическое качество визуализации ФДГ сильно зависит от гормонального статуса пациента и возможности использования субстрата. Большинство клинических исследований с ФДГ выполняют после нагрузки глюкозой в дозе 50-75 г приемом per os декстрозы за 1-2 ч перед инъекцией РФП, чтобы повысить метаболизм глюкозы и захват ФДГ, а также для улучшения качества изображений.

90% изображений с ФДГ у лиц без СД имеют вполне диагностически приемлемое качество, а у пациентов с клиническим или субклиническим СД при использовании только нагрузки глюкозой изображения менее четкие, т.к. повышение инсулина в плазме крови может быть замедлено, тканевой липолиз — не подавлен, а уровни свободных ЖК могут остаться довольно высокими. Стандартизация схем оптимизации качества изображений с ФДГ у пациентов с СД включает:
(1) в/в введение инсулина после нагрузки глюкозой;
(2) гиперинсулинемическое/эугликемическое клампирование (фиксация);
(3) использование дериватов никотиновой кислоты.

Визуализация окислительного метаболизма и митохондриальной функции миокарда

[¹¹C]-Ацетат. Все окислительные субстраты метаболизируют в цикле трикарбоновых кислот (ТКК) после конвертирования в ацетил-коэнзим А (КоА). [11С]Ацетат активно экстрагируется миокардом и метаболизирует преимущественно трансформацией в [11С]ацетил-КоА в цитозоле и окислением в цикле ТКК в митохондриях до двуокиси [11С] углерода и воды.

Таким образом, быстрое миокардиальное превращение и клиренс [11С]ацетата в форме двуокиси [11С]углерода представляет собой метаболизм миокарда и оценивает митохондриальную функцию. У пациентов со сравнительно недавним ИМ и хронической стабильной стенокардией, скорость клиренса [11С]ацетата может отражать жизнеспособность миокарда и прогнозировать функциональное восстановление после реваскуляризации. Несмотря на обнадеживающие данные, [11С]ацетат как РФП остается на стадии исследования.

- Читать "Радионуклидное исследование функции желудочков сердца"

1. Оценка метаболизма миокарда в норме и при ишемии
2. Радионуклидное исследование функции желудочков сердца
3. Радионуклидное исследование сердца при стабильных болях в груди
4. Стратификация риска при синдроме стабильных болей в груди
5. Значение и прогноз нормальных результатов визуализации миокардиальной перфузии (ВМП)
6. Влияние метода диагностики ИБС на чувствительность и точность
7. Влияние патологии сердца на точность диагностики ИБС визуализацией миокардиальной перфузии (ВМП)
8. Современная чувствительность и специфичность визуализации миокардиальной перфузии (ВМП)
9. Стресс-тест для диагностики ИБС при визуализации миокардиальной перфузии (ВМП)
10. Физическая нагрузка для диагностики ИБС при визуализации миокардиальной перфузии (ВМП)