Summary
Aim: Myocardial perfusion scintigraphy (MPS) is one of the widely used tools to follow
developing radiation-induced heart disease (RIHD). But the clinical significance of
MPS defects has not been fully understood. We have investigated the biodistribution
alterations related to perfusion defects following radiotherapy (RT) and showed coexisting
morphologic changes. Animals, methods: A total of 18 Wistar rats were divided into three groups (1 control and 2 irradiated
groups). A single cardiac 20 Gy radiation dose was used to induce long term cardiac
defects. Biodistribution studies with technetium (99mTc) sestamibi and histological evaluations were performed 4 and 6 months after irradiation.
The percent radioactivity (%ID/g) was calculated for each heart. For determination
of the myocardial damage, positive apoptotic cardiomyocytes, myocardial cell degeneration,
myocardial fibrosis, vascular damage and ultrastructural structures were evaluated.
Results: Six months after treatment, a significant drop of myocardial uptake was observed
(p < 0.05). Irradiation- induced apoptosis rose within the first 4 months after radiation
treatment and were stayed elevated until the end of the observation period (p < 0.05).
Also, the irradiation has induced myocardial degeneration, perivascular and interstitial
fibrosis in the heart at the end of six and four months (p < 0.01). The severity and
extent of myocardial injury has became more evident at the end of six month (p < 0.05).
At ultrastructural level, prominent changes have been observed in the capillary endothelial
and myocardial cells. Conclusion: Our findings suggest that the reduced rest myocardial perfusion, occuring months
after the radiation, indicates a serious myocard tissue damage which is characterized
by myocardial degeneration and fibrosis.
Zusammenfassung
Ziel: Myokard-Perfusionsszintigraphie (MPS) eine häufig benutzte Methode, um die Entwicklung
von Strahlungs-verursachten Herzkrankheiten (RIHD) zu verfolgen. Allerdings sind die
klinische Signifikanz der MPS-Schädigungen und die zugrunde legenden pathologischen
Mechanismen bisher nicht vollständig untersucht. In dieser Studie wurden deswegen
die biodiversen Veränderungen, die durch Perfusionsschäden nach einer Strahlentherapie
(RT) entstehen, näher untersucht. Es zeigte sichhierbei, dass es zu verschiedenen
morphologischen Veränderungen kommt. Tiere, Methode: Insgesamt 18 Wistar-Ratten wurden in drei Gruppen unterteilt (1 Kontrollgruppe, 2
bestrahlte Gruppen). Durch einzelne, kardiale 20 Gy starke Strahlungsdosen wurden
langzeitliche Herzschäden induziert. Die biodiversen Untersuchungen wurden mittels
dem Wirkstoff Technetium (99mTc) sestamibi und histologischen Analysen entweder 4 oder 6 Monate nach der Strahlenbehandlung.
Zur Bestimmung der Myokardschädigung wurden einerseits die Anzahl apoptotisch-positiver
bzw. degenerierten Myokardzellen ermittelt und andererseits die myokardiale Fibsose
untersucht. Des Weiteren wurden vaskuläre Schädigungen und ultrazelluläre Strukturen
näher untersucht. Ergebnisse: Es zeigte sich, das 6 Monate nach der Behandlung ein signifikanter Abfall der myokardischen
Aufnahme zu beobachten war (p < 0,05), wohingegen die strahlungs-bedingte Apoptose
der Myokardzellen innerhalb der ersten 4 Monate stetig anstieg und bis zum Ende der
Untersuchungszeit signifikant erhöht blieb (p < 0,05). Des Weiteren traten durch die
Bestrahlung nach 4 bzw. 6 Monaten mykardiale Degenerationen sowie pervaskuläre und
interstitielle Fibrosen im Herz auf (p < 0,01). Das gesamte Ausmaß der myokardialen
Schädigung war am Deutlichsten nach 6 Monaten zu beobachten (p < 0.05). Ultrastrukturell,
wurden starke Veränderungen bei den kapillaren Endothelzellen und Myokardzellen sichtbar.
Schlussfolgerung: Diese Studie zeigt deutlich, dass reduzierte Myokardperfusionen, die Monate nach
Bestrahlungstherapien auftreten, durch schwere Myokardschädigungen hervorgerufen werden.
Diese Schädigungen sind durch myokardiale Degeneration und Fibrosen charakterisiert.
Keywords
Radiotheraphy - radiation-induced heart disease - cardiac toxicity - cardiac damage
- myocardial perfusion scintigraphy -
99mTc-sestamibi
Schlüsselwörter
Strahlentherapie - strahlungsverursachte Herzkrankheiten - kardiale Toxizität - Herzschädigung
- Myokard-Perfusionsszinti graphie -
99mTc-Sestamibi