Thermology international 2002: 12(1): 14-22                                                                                                                              Original article

Infrared Imaging in Cardiology: Evaluating the Dual Nature of Endothelin-1

 

Tamás Szabó, László Gellér

Department of Cardiovascular Surgery, Semmelweis University of Medicine, Városmajor u. 68., Budapest H-1122, Hungary

Summary

Endothelin-1 (ET-1) is a potent vasoconstrictor peptide, which may also elicit severe ventricular arrhythmias. The aims of our study were apply infrared imaging to compare the effects of total left anterior descending coronary artery (LAD) occlusion to intracoronary (ic.) ET-1 administration and to investigate the pathomechanism of ET-1 induced arrhythmias in 3 groups of anesthetized, open-thoracic mongrel dogs. In group A (n=10) a total LAD occlusion was carried out for 30 min, followed by a 60 min reperfusion period. In groups B and C ET-1 was administered into LAD for 30 min at a rate of 30 pmol/min (n=6) and 60 pmol/min (n=8). Infrared imaging was applied to follow the epimyocardial heat emission changes. Significant epimyocardial temperature decrease indicating ischemia was observed only in group A (DT30MIN: -1.44±0.21°C, p<0.01). At the end of the ET-1 infusion period coronary blood flow (CBF) was reduced significantly in groups B and C (DCBF30MIN B: 21±2%, p<0.05; C: 35±2%, p<0.05), paralleled by a significant epimyocardial temperature decrease in group C (DT30MIN: -0.65±0.29 °C, p<0.05). Two dogs died of ventricular fibrillation (VF) in the reperfusion period in group A. Ventricular premature contractions and ventricular tachycardic episodes appeared in group B, where six dogs died of VF in group C. In conclusion, although ET-1 reduced CBF significantly in groups B and C, cardiothermography did not indicate ischemic changes. ET-1 induced major ventricular arrhythmias appeared before signs of myocardial ischemia developed, though reduced coronary blood flow presumably contributed to sustaining the arrhythmias.

Key words: infrared imaging, endothelin-1, ventricular arrhythmias

Infrarot Thermographie in der Kardiologie: die Beurteilung der Doppelnatur von Endothelin-1

Endothelin-1 (ET-1) ist ein hochwirksames vasokonstringierendes Peptide, das auch schwere ventrikuläre Arrhythmien auslösen kann. Das Ziel unserer Studie war mittels Infrarot-Thermographie den Einfluss eines völligen Verschlusses des  vorderen absteigenden Astes der linken Koronararterie (LAD) mit der intrakoronaren (ic) Infusion von ET-1 zu vergleichen un den Pathomechanismus von ET-1 ausgelösten Arrhythmien im Tierexperiment an 3 Gruppen von narkotisierten Bastardhunden mit geöffnetem Brustkorb zu untersuchen. In Gruppe A (n=10) wurde der vollständige LAD-Verschluss 30 Min. lang aufrecht erhalten,  anschließend wurde 60 Min. lang  reperfundiert. In den Gruppen  B und C wurde ET-1 in die LAD 30 Min. in einer Konzentration of 30 pmol/min (n=6) bzw. 60 pmol/min (n=8) infundiert. Mittels Infrarot-Thermographie wurden die Veränderungen der epimyokardilen Wärmeabstrahlung registriert. Ein für eine Ischämie typischer, epimyokardiale Temperaturabfall signifikanten Ausmaßes  wurde nur in Gruppe A (DT30MIN: -1.44±0.21°C, p<0.01) beobachtet. Am Ende der ET-1-Infusion fand sich die Koronardurchblutung(CBF) in den Gruppen  B und C (DCBF30MIN B: 21±2%, p<0.05; C: 35±2%, p<0.05) signifikant reduziert, bei gleichzeitigen signifikanten epimyokardialen Temperaturabfall in Gruppe C (DT30MIN: -0.65±0.29 °C, p<0.05). In Gruppe A verendeten 2 Tiere in der Reperfusionsphase an ventrikulären Fibrillationen (VF). Unzureichende ventrikuläre Kontraktionen und ventriculäre Tachycardien wurden in Gruppe B beobachtet, während in Gruppe C sechs Hunde an VF verstarben. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Thermographie des Herzens keine ischämischen Veränderungen entdecken konnte, obwohl ET-1 den CBF in  den Gruppen B und C signifikant reduziert hatte. Deutliche ET-1 induzierte ventrikuläre Arrhythmien entstehen bevor sich Zeichen einer myokardialen Ischämie entwickeln, auch wenn die reduzierte Kotronardurchblutung mit großer Wahrscheinlichkeit am Fortbestand der Arrhythmien beteiligt ist.

Schlüsselwörter: Infrarot-Thermographie, Endothelin-1, ventrikuläre Arrhythmie