Myocardial sympathetic innervation in diabetic patients with symptomatic coronary artery disease

Summary

Aim: In non-diabetic patients, sympathetic innervation can be preserved even if there is major impairment of myocardial blood supply. Matters may be more complex in diabetic patients because denervation can be caused by cardiac autonomic neuropathy (CAN) or by ischemic injury. Our aim was to determine whether restrictions in myocardial blood supply have a pronounced influence on sympathetic innervation in diabetics and if this effect can be differentiated from CAN. Patients, methods: We analyzed 20 diabetics with advanced coronary artery disease (CAD) and without known CAN. We determined quantitative myocardial blood flow using ¹³N-ammonia-PET, myocardial viability with ¹⁸F-FDG, and cardiac innervation with 11C-HED. We investigated the relationship between regional HED retention, blood flow, and coronary flow reserve (CFR). Attenuated heart rate response to adenosine was taken as indicator for CAN (HR ratio). Results: There was minor correlation of segmental stress flow and HED retention (r² = 0.063, p <0.0001). Correlation improved when stress flow as well as HED retention were normalized to the individual maximum (r² = 0.162, p <0.0001). In nine patients, a HR ratio < 1.2 implicated subclinical CAN. Duration of diabetic disease or glycaemic control (HbA1c) did not correlate with mean HED retention in the viable segments, but with its variation coefficient. Conclusions: As in non-diabetic patients, a slight correlation exists between CFR and sympathetic innervation. The sensitivity of sympathetic nerves to reductions in CFR does not seem to be increased as compared to the results reported for non-diabetics. Besides impaired blood supply, long duration of diabetic disease and bad glycaemic control also seem to impair sympathetic innervation provoking higher heterogeneity.

Zusammenfassung

Bei Nicht-Diabetikern kann die sympathische Innervation des Myokards auch bei ausgeprägten Störungen der Blutversorgung erhalten sein. Bei Diabetikern kann sowohl eine autonome Neuropathie (KADN), als auch eine ischämische Schädigung zu einer Denervierung des Myokards führen. Unser Ziel war es, herauszufinden, ob bei Diabetikern eine erhöhte Empfindlichkeit der Neurone gegenüber einer Minderdurchblutung besteht und ob man Effekte der KADN davon trennen kann. Patienten, Methodik: Wir untersuchten 20 Diabetiker mit ausgeprägter Angina pectoris – Symptomatik bei bekannter koronarer Herzerkrankung (KHK) ohne klinischen Anhalt für eine KADN. Es erfolgten dynamische PET-Akquisitionen mit ¹³N-Ammoniak in Ruhe und unter Adenosinbelastung, eine Vitalitätsstudie mit ¹⁸F-FDG sowie eine Innervationsstudie mit 11C-HED. Untersucht wurde der Zusammenhang der Flussparameter mit der Retention von HED. Der verminderte Anstieg der Herzfrequenz unter Adenosinbelastung (HR-Ratio) wurde als indirektes Zeichen einer KADN dokumentiert. Ergebnisse: Es zeigte sich eine geringe Korrelation zwischen der Belastungsperfusion und der Retention von HED (r² = 0.063, p <0.0001). Nach Normalisierung beider Parameter auf das individuelle Maximum des Patienten verbesserte sich die Korrelation (r² = 0.162, p < 0.0001). Bei 9 Patienten bestand aufgrund einer HR-Ratio von < 1,2 der Verdacht auf eine subklinische KADN. Der Variationskoeffizient der intraindividuellen HED-Retention korrelierte mit der Güte der Stoffwechseleinstellung (HbA1c) und dem Zeitraum seit der Erstdiagnose der Diabeteserkrankung, nicht aber die mittlere HED-Retention. Schlussfolgerungen: Wie bei Nicht-Diabetikern gibt es auch bei Diabetikern eine Korrelation zwischen der Blutversorgung des Myokards und der sympathischen Innervation. Die Empfindlichkeit der Neurone gegenüber Einschränkungen in der Blutversorgung scheint jedoch nicht gesteigert zu sein. Neben Störungen der Blutversorgung führen auch schlechte Stoffwechseleinstellung und lange Dauer der Diabeteserkrankung zu größerer Heterogenität der sympathischen Innervation.

Keywords

Diabetes mellitus - coronary heart disease - sympathetic nervous system - ischaemia - positron emission tomography

Schlüsselwörter

Diabetes mellitus - koronare Herzerkrankung - sympathisches Nervensystem - Ischämie - PET

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