A perda da permeabilidade seletiva de membrana celular causada pela isquemia leva ao acúmulo de sódio e edema miocárdico. Este fenômeno tem implicações importantes na estrutura e função do ventrículo esquerdo, nas primeiras horas após infarto do miocárdio. Objetivou-se investigar a hipótese de que, durante as primeiras horas após oclusão coronária prolongada e restabelecimento de fluxo completo, a taxa de acúmulo de sódio miocárdico é determinado pela integridade da microvasculatura. Utilizou-se imagem de ressonância magnética do sódio-23 em 3 dimensões, para monitorizar as alterações do conteúdo de sódio miocárdico no tempo, em um modelo canino in vivo e com tórax fechado (n = 19) de infarto do miocárdio e reperfusão. Seis animais apresentaram fibrilação ventricular durante a oclusão ou imediatamente após reperfusão coronária, não completando o protocolo. Em quatro experimentos não se detectou nenhuma área de infarto, por nenhum dos métodos utilizados. Um animal foi submetido a oclusão coronária permanente. Os oito animais restantes constituíram o grupo de infartos reperfundidos. Destes, infartos com obstrução microvascular (n = 4), detectados por microesfera radioativa e por imagem por ressonância magnética do hidrogênio realçada com contraste, mostraram uma taxa menor de acúmulo de sódio, assim como um menor fluxo sangüíneo 20 minutos e 6 horas após reperfusão. A ausência de obstrução microvascular nos infartos (n = 4) esteve associada a taxas maiores de acúmulo do sódio e maior restabelecimento do fluxo sangüíneo miocárdico. Além disso, o tamanho do infarto por imagem por ressonância magnética do sódio-23 apresentou boa correlação com o tamanho do infarto pela anatomopatologia (cloreto de trifeniltetrazólio ou TTC) e pela imagem de ressonância do hidrogênio realçada por contraste (hiperintensificação ou realce tardio) 9 horas após reperfusão. Conclui-se que, em infartos do miocárdio reperfundidos, o acúmulo de sódio é dependente da integridade microvascular e está diminuído em regiões de obstrução microvascular, comparado com regiões miocárdicas com microvasculatura patente. A imagem por ressonância do sódio-23 pode ser um instrumento útil para a monitorização in vivo do conteúdo do sódio no infarto agudo do miocárdio. / Loss of membrane permeability caused by ischemia leads to cellular sodium accumulation and myocardial edema. This phenomenon has important implications to left ventricular structure and function in the first hours after myocardial infarction. We hypothesized that during this period of time, after prolonged coronary occlusion and complete reflow, the rate of myocardial sodium accumulation is governed by microvascular integrity. We used 3-dimensional 23 Na magnetic resonance imaging to monitor myocardial sodium content changes over time in an in vivo closed-chest canine model (n = 19) of myocardial infarction and reperfusion. Six animals had ventricular fibrillation during occlusion or immediately after coronary reperfusion, and did not finish the protocol. Myocardial infarction was not detected in four experiments, by any of utilized methods. In one experiment, we produced permanent coronary occlusion. The remaining eight animals constituted the reperfused myocardial infarction group. From those, infarcts with microvascular obstruction n = 4) defined by both radioactive microsphere and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging showed a slower rate of sodium accumulation as well as lower blood flow at 20 minutes and 6 hours after reperfusion. Conversely, the absence of microvascular obstruction (n = 4) was associated with faster rates of sodium accumulation and greater blood flow restoration. In addition, infarct size by 23 Na magnetic resonance imaging correlated best with infarct size by triphenyltetrazolium chloride and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging at 9 hours after reperfusion. We conclude that in reperfused myocardial infarction, sodium accumulation is dependent on microvascular integrity and is slower in regions of microvascular obstruction compared with those with patent microvasculature. Finally, 23 Na magnetic resonance imaging can be a useful tool for monitoring in vivo myocardial sodium content in acute myocardial infarction.

A perda da permeabilidade seletiva de membrana celular causada pela isquemia leva ao acúmulo de sódio e edema miocárdico. Este fenômeno tem implicações importantes na estrutura e função do ventrículo esquerdo, nas primeiras horas após infarto do miocárdio. Objetivou-se investigar a hipótese de que, durante as primeiras horas após oclusão coronária prolongada e restabelecimento de fluxo completo, a taxa de acúmulo de sódio miocárdico é determinado pela integridade da microvasculatura. Utilizou-se imagem de ressonância magnética do sódio-23 em 3 dimensões, para monitorizar as alterações do conteúdo de sódio miocárdico no tempo, em um modelo canino in vivo e com tórax fechado (n = 19) de infarto do miocárdio e reperfusão. Seis animais apresentaram fibrilação ventricular durante a oclusão ou imediatamente após reperfusão coronária, não completando o protocolo. Em quatro experimentos não se detectou nenhuma área de infarto, por nenhum dos métodos utilizados. Um animal foi submetido a oclusão coronária permanente. Os oito animais restantes constituíram o grupo de infartos reperfundidos. Destes, infartos com obstrução microvascular (n = 4), detectados por microesfera radioativa e por imagem por ressonância magnética do hidrogênio realçada com contraste, mostraram uma taxa menor de acúmulo de sódio, assim como um menor fluxo sangüíneo 20 minutos e 6 horas após reperfusão. A ausência de obstrução microvascular nos infartos (n = 4) esteve associada a taxas maiores de acúmulo do sódio e maior restabelecimento do fluxo sangüíneo miocárdico. Além disso, o tamanho do infarto por imagem por ressonância magnética do sódio-23 apresentou boa correlação com o tamanho do infarto pela anatomopatologia (cloreto de trifeniltetrazólio ou TTC) e pela imagem de ressonância do hidrogênio realçada por contraste (hiperintensificação ou realce tardio) 9 horas após reperfusão. Conclui-se que, em infartos do miocárdio reperfundidos, o acúmulo de sódio é dependente da integridade microvascular e está diminuído em regiões de obstrução microvascular, comparado com regiões miocárdicas com microvasculatura patente. A imagem por ressonância do sódio-23 pode ser um instrumento útil para a monitorização in vivo do conteúdo do sódio no infarto agudo do miocárdio. / Loss of membrane permeability caused by ischemia leads to cellular sodium accumulation and myocardial edema. This phenomenon has important implications to left ventricular structure and function in the first hours after myocardial infarction. We hypothesized that during this period of time, after prolonged coronary occlusion and complete reflow, the rate of myocardial sodium accumulation is governed by microvascular integrity. We used 3-dimensional 23 Na magnetic resonance imaging to monitor myocardial sodium content changes over time in an in vivo closed-chest canine model (n = 19) of myocardial infarction and reperfusion. Six animals had ventricular fibrillation during occlusion or immediately after coronary reperfusion, and did not finish the protocol. Myocardial infarction was not detected in four experiments, by any of utilized methods. In one experiment, we produced permanent coronary occlusion. The remaining eight animals constituted the reperfused myocardial infarction group. From those, infarcts with microvascular obstruction n = 4) defined by both radioactive microsphere and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging showed a slower rate of sodium accumulation as well as lower blood flow at 20 minutes and 6 hours after reperfusion. Conversely, the absence of microvascular obstruction (n = 4) was associated with faster rates of sodium accumulation and greater blood flow restoration. In addition, infarct size by 23 Na magnetic resonance imaging correlated best with infarct size by triphenyltetrazolium chloride and contrast-enhanced 1 H magnetic resonance imaging at 9 hours after reperfusion. We conclude that in reperfused myocardial infarction, sodium accumulation is dependent on microvascular integrity and is slower in regions of microvascular obstruction compared with those with patent microvasculature. Finally, 23 Na magnetic resonance imaging can be a useful tool for monitoring in vivo myocardial sodium content in acute myocardial infarction.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Peripheral arterial disease is caused by plaque buildup in the peripheral arteries. Standard treatments are available when the blockage is proximal and focal, however when distal and diffuse the same type of the treatment options are not beneficial due to the diseased locations. Restoration of blood flow and further salvaging of the limb in these patients can occur in a retrograde manner through the venous system, called retroperfusion or arteriovenous reversal. Retroperfusion has been explored over the last century, where early side to side artery to venous connections had issues with valve competency prohibiting distal flows, edema buildup, and heart failure. However, more recent clinical studies create a bypass to a foot vein to ensure distal flows, and though the results have been promising, it requires a lengthy invasive procedure. It is our belief that the concerns of both retroperfusion approaches can be overcome in a minimally invasive/catheter based approach in which the catheter is engineered to a specific resistance that avoids edema and the perfusion location allows for valves to be passable and flow to reach distally. In this approach, the pressure flow relations were characterized in the retroperfused venous system in ex-vivo canine legs to locate the optimal perfusion location followed by in-vivo validation of canines. Six canines were acutely injured for 1-3 hours by surgical ligation of the terminal aorta and both external iliac arteries. Retroperfusion was successfully performed on five of the dogs at the venous popliteal bifurcation for approximately one hour, where flow rates at peak pressures reached near half of forward flow (37±3 vs. 84±27ml/min) and from which the slope of the P/F curves displayed a retro venous vasculature resistance that was used to calculate the optimal catheter resistance. To assess differences in regional perfusion, microspheres were passed during retroperfusion and compared to baseline microspheres passed arterially prior to occlusion in which the ratio of retroperfusion and forward perfusion levels were near the ratio of reversed and forward venous flow (0.44) throughout the limb. Decreases in critical metabolites during injury trended towards normal levels post-retroperfusion. By identifying the popliteal bifurication as a perfusion site to restore blood flow in the entirety of the distal ischemic limb, showing reversal of injury, and knowing what catheter resistances to target for further chronic studies, steps towards controlled retroperfusion and thus more efficient treatment options can be made for severe PAD patients.