¹⁸F-FDG metabolism in a rat model of chronic infarction

Summary

Strategies to establish the functional benefit of cell therapy in cardiac regeneration and the potential mechanism are needed. Aims: Development of a semi-quantitative method for non invasive assessment of cardiac viability and function in a rat model of myocardial infarction (MI) based on the use of microPET. Animals, methods: Ten rats were subjected to myocardial imaging 2, 7, 14, 30, 60 and 90 days after left coronary artery ligation. Intravenous ¹⁸F-fluoro- 2-deoxy-2-D-glucose (¹⁸F-FDG) was administered and regional ¹⁸F activity concentrations per unit area were measured in 17 regions of interest (ROIs) drawn on cardiac polar maps. By comparing the differences in ¹⁸F uptake between baseline and each of the follow up time points, parametric polar maps of statistical significance (PPMSS) were calculated. Left ventricular ejection fraction (LVEF) was blindly assessed echocardiographically. All animals were sacrificed for histopathological analysis after 90 days. Results: The diagnostic quality of ¹⁸F-FDG microPET images was excellent. PPMSS demonstrated a statistically significant decrease in ¹⁸F concentrations as early as 48 hours after MI in 4 of the 17 ROIs (segments 7, 13, 16 and 17; p <0.05) that persisted throughout the study. Semiquantitative analysis of ¹⁸F-FDG uptake correlated with echocardiographic decrease in LVEF (p <0.001). Conclusion: The use of PPMSS based on ¹⁸F-FDG-microPET provides valuable semi-quantitative information of heart glucose metabolism allowing for non-invasive follow up thus representing a useful strategy for assessment of novel therapies in cardiac regeneration.

Zusammenfassung

Strategien zur Ermittlung des funktionellen Nutzens einer Zelltherapie zur kardialen Regeneration und der potenziellen Mechanismen werden benötigt. Ziele: Entwicklung eines semiquantitativen Verfahrens zur nicht invasiven Bestimmung der kardialen Vitalität und Funktion in einem Rattenmodell für Myokardinfarkt (MI) basierend auf der Untersuchung mittels microPET. Tiere, Methodik: Bei zehn Ratten erfolgte 2, 7, 14, 30, 60 und 90 Tage nach einer Ligatur der Arteria coronaria sinistra eine myokardiale Bildgebung. ¹⁸F-Fluor-2-deoxy-2-D-glukose (¹⁸F-FDG) wurde intravenös verabreicht und die regionalen ¹⁸F-Aktivitätskonzentrationen pro Gebiet in 17 ROIs (regions of interest), die auf Polar-Maps definiert wurden, gemessen. Mittels eines Vergleichs der Differenzen der Aufnahme von ¹⁸F zwischen dem Ausgangswert und jedem der Zeitpunkte der Nachbeobachtung wurden parametrische Polar-Maps der statistischen Signifikanz (parametric polar maps of statistical significance, PPMSS) berechnet. Die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) wurde geblindet echokardiographisch untersucht. Alle Tiere wurden nach 90 Tagen zur histopathologischen Analyse getötet. Ergebnisse: Die diagnostische Qualität der ¹⁸F-FDG-microPET-Bilder war ausgezeichnet. In den PPMSS zeigte sich bereits 48 Stunden nach dem MI eine statistisch signifikante Verringerung der ¹⁸F-Konzentrationen in vier der 17 ROIs (Segmente 7, 13, 16 und 17; p <0,05), die während der gesamten Studie persistierte. Die semiquantitative Analyse der ¹⁸F-FDG-Aufnahme korrelierte mit der echokardiographischen Verringerung der LVEF (p <0,001). Schlussfolgerung: Die Verwendung von PPMSS auf Basis der ¹⁸F-FDG-microPET ergibt wertvolle semiquantitative Informationen des kardialen Glukosemetabolismus und ermöglicht die nicht invasive Nachbeobachtung. Sie ist nützlich zur Beurteilung der Wirksamkeit neuer Therapien zur kardialen Regeneration.

Keywords

Myocardial infarction - ¹⁸F-FDG-microPET - parametric polar map

Schlüsselwörter

Myokardinfarkt - ¹⁸F-FDG-Kleintier-PET - parametrische Polar-Map

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