Cardiac function before and after treatment for various types of loading conditions and in myocardial restriction : A prospective study on pediatric patients with two- and three-dimensional echocardiography and measurement of serum natriuretic peptides

Background: The incidence of all forms of congenital heart defects is 0.75%. For patients with congenital heart defects, life-expectancy has improved with new treatment modalities. Structural heart defects may require surgical or catheter treatment which may be corrective or palliative. Even those with corrective therapy need regular follow-up due to residual lesions, late sequelae, and possible complications after interventions. Aims: The aim of this thesis was to evaluate cardiac function before and after treatment for volume overload of the right ventricle (RV) caused by atrial septal defect (ASD), volume overload of the left ventricle (LV) caused by patent ductus arteriosus (PDA), and pressure overload of the LV caused by coarctation of the aorta (CoA), and to evaluate cardiac function in patients with Mulibrey nanism. Methods: In Study I, of the 24 children with ASD, 7 underwent surgical correction and 17 percutaneous occlusion of ASD. Study II had 33 patients with PDA undergoing percutaneous occlusion. In Study III, 28 patients with CoA underwent either surgical correction or percutaneous balloon dilatation of CoA. Study IV comprised 26 children with Mulibrey nanism. A total of 76 healthy voluntary children were examined as a control group. In each study, controls were matched to patients. All patients and controls underwent clinical cardiovascular examinations, two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) echocardiographic examinations, and blood sampling for measurement of natriuretic peptides prior to the intervention and twice or three times thereafter. Control children were examined once by 2D and 3D echocardiography. M-mode echocardiography was performed from the parasternal long axis view directed by 2D echocardiography. The left atrium-to-aorta (LA/Ao) ratio was calculated as an index of LA size. The end-diastolic and end-systolic dimensions of LV as well as the end-diastolic thicknesses of the interventricular septum and LV posterior wall were measured. LV volumes, and the fractional shortening (FS) and ejection fraction (EF) as indices of contractility were then calculated, and the z scores of LV dimensions determined. Diastolic function of LV was estimated from the mitral inflow signal obtained by Doppler echocardiography. In three-dimensional echocardiography, time-volume curves were used to determine end-diastolic and end-systolic volumes, stroke volume, and EF. Diastolic and systolic function of LV was estimated from the calculated first derivatives of these curves. Results: (I): In all children with ASD, during the one-year follow-up, the z score of the RV end-diastolic diameter decreased and that of LV increased. However, dilatation of RV did not resolve entirely during the follow-up in either treatment group. In addition, the size of LV increased more slowly in the surgical subgroup but reached control levels in both groups. Concentrations of natriuretic peptides in patients treated percutaneously increased during the first month after ASD closure and normalized thereafter, but in patients treated surgically, they remained higher than in controls. (II): In the PDA group, at baseline, the end-diastolic diameter of LV measured over 2SD in 5 of 33 patients. The median N-terminal pro-brain natriuretic peptide (proBNP) concentration before closure measured 72 ng/l in the control group and 141 ng/l in the PDA group (P = 0.001) and 6 months after closure measured 78.5 ng/l (P = NS). Patients differed from control subjects in indices of LV diastolic and systolic function at baseline, but by the end of follow-up, all these differences had disappeared. Even in the subgroup of patients with normal-sized LV at baseline, the LV end-diastolic volume decreased significantly during follow-up. (III): Before repair, the size and wall thickness of LV were higher in patients with CoA than in controls. Systolic blood pressure measured a median 123 mm Hg in patients before repair (P < 0.001) and 103 mm Hg one year thereafter, and 101 mm Hg in controls. The diameter of the coarctation segment measured a median 3.0 mm at baseline, and 7.9 at the 12-month (P = 0.006) follow-up. Thicknesses of the interventricular septum and posterior wall of the LV decreased after repair but increased to the initial level one year thereafter. The velocity time integrals of mitral inflow increased, but no changes were evident in LV dimensions or contractility. During follow-up, serum levels of natriuretic peptides decreased correlating with diastolic and systolic indices of LV function in 2D and 3D echocardiography. (IV): In 2D echocardiography, the interventricular septum and LV posterior wall were thicker, and velocity time integrals of mitral inflow shorter in patients with Mulibrey nanism than in controls. In 3D echocardiography, LV end-diastolic volume measured a median 51.9 (range 33.3 to 73.4) ml/m² in patients and 59.7 (range 37.6 to 87.6) ml/m² in controls (P = 0.040), and serum levels of ANPN and proBNP a median 0.54 (range 0.04 to 4.7) nmol/l and 289 (range 18 to 9170) ng/l, in patients and 0.28 (range 0.09 to 0.72) nmol/l (P < 0.001) and 54 (range 26 to 139) ng/l (P < 0.001) in controls. They correlated with several indices of diastolic LV function. Conclusions (I): During the one-year follow-up after the ASD closure, RV size decreased but did not normalize in all patients. The size of the LV normalized after ASD closure but the increase in LV size was slower in patients treated surgically than in those treated with the percutaneous technique. Serum levels of ANPN and proBNP were elevated prior to ASD closure but decreased thereafter to control levels in patients treated with the percutaneous technique but not in those treated surgically. (II): Changes in LV volume and function caused by PDA disappeared by 6 months after percutaneous closure. Even the children with normal-sized LV benefited from the procedure. (III): After repair of CoA, the RV size and the velocity time integrals of mitral inflow increased, and serum levels of natriuretic peptides decreased. Patients need close follow-up, despite cessation of LV pressure overload, since LV hypertrophy persisted even in normotensive patients with normal growth of the coarctation segment. (IV): In children with Mulibrey nanism, the LV wall was hypertrophied, with myocardial restriction and impairment of LV function. Significant correlations appeared between indices of LV function, size of the left atrium, and levels of natriuretic peptides, indicating that measurement of serum levels of natriuretic peptides can be used in the clinical follow-up of this patient group despite its dependence on loading conditions.

Sydämen hypertrofian ja kroonisen vajaatoiminnan farmakologinen hoito

Sydämen krooninen vajaatoiminta on merkittävä maailmanlaajuinen ongelma. Se on erilaisten sydän- ja verisuonisairauksien aiheuttama monimuotoinen oireyhtymä. Sydämen vasemman kammion hypertrofia eli sydämen seinämien paksuuntuminen on yksi keskeinen tekijä, joka voi olla sydämen vajaatoiminnan taustalla. Kohonnut verenpaine on yleisin syy, joka johtaa sydänlihaksen paksuuntumiseen. Tämä johtaa sydämen pumppaustoiminnan häiriintymiseen, erilaisten neurohormonaalisten mekanismien aktivaatioon ja edelleen sydämen vajaatoimintaan. Sydämen vajaatoiminnan neurohormonaalisista mekanismeista tärkeimmät ovat reniini-angiotensiini-aldosteroni-järjestelmän ja sympaattisen hermoston aktivaatio, sydämen rakenteiden uudelleenmuovautuminen, sydänlihassolujen apoptoosi ja systeeminen tulehdustila. Sydämen hypertrofiaa ja sen syntymistä pyritään estämään kohonneen verenpaineen lääkehoidolla. Reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmällä on keskeinen merkitys sydämen vajaatoiminnassa. Sydämen vajaatoiminnan ennusteeseen vaikuttavista lääkeaineista angiotensiinikonvertasin estäjät (ACEestäjät) ovat säilyttäneet johtoasemansa jo vuosikymmenten ajan. Angiotensiinireseptoreiden salpaajien (AT1-salpaajien) odotettiin syrjäyttävän ACE-estäjät sydämen vajaatoiminnan hoidossa, mutta toistaiseksi niitä pidetään vain vaihtoehtoisina lääkkeinä. Sympaattisen hermoston aktivaatiota vähentävät β-salpaajat ovat vakiinnuttaneet asemansa toiseksi tärkeimpänä lääkeryhmänä. Diureetit ovat paljon käytetty lääkeaineryhmä sydämen vajaatoiminnan hoidossa, mutta niistä ainoastaan aldosteroniantagonisteilla on tutkitusti ennustetta parantavaa vaikutusta. Kroonisen vajaatoiminnan hoidossa käytetään edelleen myös digoksiinia. Tulevaisuudessa sydämen vajaatoiminnan ennusteeseen vaikuttavia lääkeaineita voivat olla reniinin estäjät, neutraaliendopeptidaasin estäjät, vasopressiinin antagonistit tai inflammatroisiin sytokiineihin vaikuttavat molekyylit. Erikoistyön kokeellisessa osiossa tarkoituksena oli tutkia sydämen hypertrofian kehittymistä vatsa-aortta kuristetuilla rotilla ja kalsiumherkistäjä levosimendaanin sekä AT1-salpaaja valsartaanin vaikutuksia hypertrofian kehittymiseen. Kokeellisessa osiossa arvioitiin myös sydämen hypertrofian ja vajaatoiminnan jyrsijämallina käytetyn vatsa-aortan kuristuksen (koarktaation) toimivuutta ja vaikutuksia ultraäänen avulla määritettyihin kardiovaskulaarisiin parametreihin. Vatsa-aortta kuristettiin munuaisvaltimoiden yläpuolelta. Kuristus saa aikaan verenpaineen kohoamisen ja sydämen työtaakan lisääntymisen. Pitkittyessään tila johtaa sydänlihaksen hypertrofiaan ja vajaatoimintaan. 64 eläintä jaettiin ryhmiin, siten että jokaiseen ryhmään tuli kahdeksan eläintä. Ryhmistä kolmelle annettiin lääkeaineena levosimendaania kolmella eri päiväannoksella (0,01 mg/kg; 0,10 mg/kg; 1,00 mg/kg) ja kolmelle valsartaania kolmella eri päiväannoksella (0,10 mg/kg; 1,00 mg/kg; 10,00 mg/kg) juomaveden mukana. Lääkitys aloitettiin leikkauksen jälkeen ja jatkettiin kahdeksan viikon ajan. Kardiovaskulaariset parametrit, kuten isovolumetrinen relaksaatioaika (IVRT), vasemman kammion läpimitta systolessa ja diastolessa sekä seinämäpaksuudet, ejektiofraktio (EF), supistuvuusosuus (FS), minuuttitilavuus (CO) ja iskutilavuus (SV) määritettiin kahdeksan viikon kuluttua leikkauksesta ultraäänitutkimuksen avulla. Lisäksi määritettiin eläinten sydämen paino suhteessa ruumiin painoon. Tuloksia verrattiin ilman lääkehoitoa olleeseen koarktaatioryhmään. Eläinmallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla koarktaatioryhmän tuloksia sham-operoidun ryhmän tuloksiin. Levosimendaanilla havaittiin työssä sydämen systolista toimintaa parantava vaikutus. Tämä näkyi tendenssinä parantaa ejektiofraktioita ja vasemman kammion supistuvuusosuuksia. Sydämen diastoliseen toimintaan ei kummallakaan lääkeaineella ollut merkittävää vaikutusta. Diastolista toimintaa arvioitiin isovolumetrisen relaksaatioajan muutoksilla. Sydämen hypertrofian kehittymiseen ei kummallakaan lääkeaineella ollut merkittävää vaikutusta. Eläinmallin todettiin mallintavan hyvin sydämen hypetrofiaa ihmisellä, mutta ei niinkään sydämen vajaatoimintaa.

Measurements of branching fraction ratios and CP asymmetries in B±→DCPK± decays in hadron collisions

We reconstruct B+/- -> D K+/- decays in a data sample collected by the CDF II detector at the Tevatron collider corresponding to 1 fb-1 of integrated luminosity. We select decay modes where the D meson decays to either K- pi+ (flavor eigenstate) or K- K+, pi- pi+ (CP-even eigenstates), and measure the direct CP asymmetry A_CP+ = 0.39 +/- 0.17(stat) +/- 0.04(syst), and the double ratio of CP-even to flavor eigenstate branching fractions R_CP+ = 1.30 +/- 0.24(stat) +/- 0.12(syst). These measurements will improve the determination of the CKM angle gamma. They are performed here for the first time using data from hadron collisions.