31Р-магнитно-резонансная спектроскопия при различных сердечно-сосудистых заболеваниях

Магнитно-резонансная спектроскопия по ядрам фосфора (31P-МРС) — единственный метод неинвазивного исследования энергетического метаболизма миокарда, не требующий введения радиофармпрепаратов. Метод основан на получении сигнала от ядер 31Р, содержащихся в таких важных макроэргических фосфатах, как фосфокреатин (ФК) и аденозинтрифосфат (АТФ). МРС может дать ответ на множество теоретических и клинических вопросов кардиологии. В первую очередь, это ишемическая болезнь сердца, а также сердечная недостаточность, гипертрофии различного генеза. Кроме того, метод может использоваться для контроля различных видов лечения. В сочетании с магнитно-резонансной томографией сердца МРС позволяет получать информацию об анатомии, размерах, функции сердца, дефектах перфузии и структурных изменениях миокарда, а также о состоянии энергетического метаболизма миокарда.

История развития магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) началась в 1945 г., когда было открыто
явление ядерно-магнитного резонанса. Четырьмя годами позже было описано еще одно важное физическое явление — химический сдвиг резонансной частоты. Эти два физических явления стали основой МРС. Первое упоминание о МРС по фосфору в научной литературе датируется 1976—1977 гг. [1, 2], а первые результаты фосфорной МРС в исследовании сердца были опубликованы в 1985 г. [3]. В течение своего развития методика МРС применялась для исследований как различных биоптатов,
так и для тканей животных и человека.

Принято считать, что в однородном магнитном поле частота вращения ядер одного и того же вещества одинакова, однако это касается лишь идеальных условий. При реальных исследованиях с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) магнитное поле в области исследуемого объекта не совсем однородное, что связано с образованием локальных магнитных полей. Электронные связи крупных молекул создают собственные «маленькие» магнитные поля, которые воздействуют
на окружающие их протоны, что приводит к некоторому изменению резонансной частоты этих протонов. Вследствие этого в различных средах или вне их воздействия резонансные частоты одних и тех же ядер различаются. Данное смещение частоты и называется химическим сдвигом резонансной частоты. Изменяя частоту радиочастотного излучения, мы можем возбуждать, а затем получать сигнал от ядер, находящихся в определенных веществах. Например, можно получить сигнал от ядер
фосфора (31Р), находящихся в молекуле аденозинтрифосфата (АТФ).

При проведении методики получается спектральная картина, которая отражает пики различных веществ, содержащие ядра одного типа, но с разной резонансной частотой. Резонансная частота веществ заранее известна, следовательно, известно, к какому веществу относится каждый пик. Площадь под каждым пиком пропорциональна концентрации данного вещества.

Наибольшее распространение в исследованиях сердца приобрела МРС по ядрам фосфора, продемонстрировавшая большие возможности в изучении состояния энергетического метаболизма миокарда как у здоровых лиц, так и у лиц, страдающих различными сердечно-сосудистыми заболеваниями. МРС по ядрам фосфора уникальна тем, что позволяет неинвазивно получать
данные о концентрациях высокоэнергетических фосфатов в живом миокарде. К таким веществам, в первую очередь, относятся фосфокреатин (ФК) и аденозинтрифосфат (АТФ). Оба эти вещества являются важнейшими элементами энергетического метаболизма клетки. АТФ — универсальная энергетическая единица клетки,

а ФК — энергоаккумулирующая молекула, участвующая в восстановлении аденозиндифосфата до аденозинтрифосфата. Снижение уровня АТФ свидетельствует о нарушении его транспорта или утилизации и приводит к уменьшению сократительной функции миоцитов [4]. Однако уровень ФК начинает снижаться раньше, поскольку расходуется на поддержание концентрации АТФ [5, 6]. Следовательно, отношение площадей пиков ФК и АТФ отражает раннее снижение концентраций
ФК и является признаком нарушения энергетического метаболизма миокарда при дисбалансе потребности в энергии и возможностях ее покрытия.

Преимущество МРС перед альтернативными методами изучения нарушений метаболизма (однофотонная эмиссионная компьютерная и позитронно-эмиссионная томографии) обусловлено отсутствием необходимости введения радиофармпрепаратов. Сравнивая МРС с биопсией, стоит подчеркнуть ее неинвазивность, отсутствие осложнений, а также возможность получения результата
от живого, сокращающегося миокарда. Важным преимуществом МРС является то, что она выполняется
на том же оборудовании, что и магнитно-резонансная томография сердца, исключение составляет использование специализированных приемно-передающих катушек. Несложное объединение этих методик может позволить за одно исследование получать данные не только об анатомии, размерах и функции сердца, но и о состоянии энергетического метаболизма миокарда.

Изучение возможностей фосфорной МРС продолжается уже более 20 лет [3], за это время были обследованы немногим более 700 здоровых лиц и 1000 пациентов. Наш обзор посвящен результатам этих немногочисленных, но очень важных исследований.

³¹P дает возможность неинвазивного исследования высокоэнергетических фосфатов, участвующих в энергетическом метаболизме миокарда. Типичный спектр сердца содержит следующие пики (рис. 1): фосфокреатина (PCr), триплет аденозинтрифосфата (ATP), неорганического фосфата (Pi), 2,3-дифосфоглицерата (2.3DPG), фосфодиэфиров (PDE) [7].

Несколько групп ученых [8—10] показали, что у здоровых добровольцев нет снижения отношения ФК к АТФ в ответ на аэробные нагрузочные пробы, потому что дефицит энергии покрывается за счет увеличения потребления кислорода без участия ФК. Таким образом, было показано, что АТФ не является основным регулятором повышения энергетического метаболизма во время нагрузки. Однако H.J. Lamb и соавт. [11] показали снижение энергетического индекса на 14% у здоровых добровольцев...

Мазаев В.В., Стукалова О.В., Терновой С.К., Чазова И.Е.