Srdeční mitochondriální funkce po transplantaci srdce (ENERGY-HTX)

Pozadí

Prognóza po transplantaci srdce (HTx) se od prvního provedení HTx v roce 1967 výrazně zlepšila. Studie z naší skupiny ukázaly, že funkce levé i pravé komory je ovlivněna bezprostředně po transplantaci srdce, ale zdá se, že se to během prvního roku do určité míry obnoví. Tento okamžitý účinek na orgán štěpu po HTx je spojen s tkáňovou ischemií a reperfuzním poškozením způsobujícím vyčerpání buněčné energie, mitochondriální selhání a následnou apoptózu. Stav může progredovat do úplného primárního selhání štěpu (PGF) s potřebou mechanické kardiovaskulární podpory nebo inotropů, což je pozorováno u 3–30 % pacientů s HTx. Srdeční poranění následně zvýší riziko morbidity i úmrtnosti. Kromě akutního PGF se může vyvinout chronická rejekce v důsledku koronární arteriální vaskulopatie (CAV). Navzdory pokrokům v peritransplantační léčbě a imunosupresi zůstávají PGF a CAV hlavními příčinami mortality související se srdcem po HTx, a proto je zapotřebí další hodnocení a léčba.

Odhojení štěpu je diagnostikováno a závažnost je odstupňována na základě endomyokardiálních biopsií (EMB) odebraných perkutánně přes jugulární nebo femorální žíly. Tyto biopsie jsou v našem ústavu rutinně prováděny, aby byla zajištěna prober imunosuprese po HTx.1 Akutní buněčná rejekce (ACR) se může objevit přibližně u 25 % pacientů, která je spojena s PGF, CAV a později chronickou rejekcí. Nicméně mitochondriální funkce a integrita se mohou ukázat jako citlivější marker rejekce aloštěpu. Při srdečním selhání se hustota mitochondrií mění, zatímco funkce a integrita jsou narušeny, což spojuje selhávající srdce s energetickou deprivací. Studie na zvířatech ukazují, že zhoršení celkové mitochondriální funkce předchází histopatologickým změnám během rejekce srdečního štěpu po HTx. Proto hodnocení mitochondriální funkce po HTx může umožnit dřívější detekci rejekce a dysfunkce aloštěpu. To může být zvláště důležité, protože nově vznikající léčby se zaměřují jak na dodávku energetického substrátu pro tvorbu adenosin-trifosfátu (ATP) produkovaného mitochondriemi, tak i na mitochondriální funkci v selhávajícím srdci. V naší instituci jsme zavedli metody hodnocení mitochondriální funkce v tkáni myokardu a pilotní studie prokázaly proveditelnost s použitím EMB. Navíc pomocí neinvazivní 11C-acetát pozitronové emisní tomografie (PET) můžeme hodnotit externí energetickou účinnost myokardu (MEE) vypočítanou poměrem externí práce myokardu (EW) a oxidativního metabolismu (MVO2). Umožňuje tedy kvantifikaci spojení mezi produkcí mitochondriální energie a mechanickou prací.

Přes zjevnou souvislost mezi dysfunkcí/odmítnutím štěpu a mitochondriální funkcí zůstává nejasné, zda obsah a funkce mitochondrií souvisí s PGF, ACR a CAV. Takové nálezy mohou mít prognostický význam a mohou dokonce objasnit nový cíl léčby.

Hypotézy

1. Primární funkce transplantační pumpy koreluje s mitochondriální funkcí v první biopsii myokardu odebrané ze srdce dárce během operace
2. Srdeční mitochondriální funkce se zlepšuje během prvních 3 měsíců po transplantaci srdce
3. Pacienti po transplantaci srdce se středně těžkou až těžkou vaskulopatií koronárního štěpu mají zhoršenou mitochondriální funkci
4. MEE lze použít jako marker mitochondriální funkce a chronické rejekce u pacientů s HTx

Cíle

Studie 1: Zkoumat, zda primární funkce myokardu souvisí se srdeční mitochondriální funkcí u de novo pacientů s HTx

Studie 2: Zkoumat, zda se srdeční mitochondriální funkce zlepšuje v průběhu času po HTx spolu se zlepšením srdeční funkce

Studie 3: Zjistit, zda pacienti po transplantaci srdce s chronickou rejekcí a vaskulopatií štěpu mají zhoršenou mitochondriální funkci

Studie 4: Vyhodnotit, zda lze MEE použít jako marker mitochondriální funkce a chronické rejekce

Design a koncové body

Studie 1: Souvislost mezi srdeční a mitochondriální funkcí po HTx

Design: Funkce mitochondrií myokardu analyzovaná od 15 pacientů s HTx odebraných ze srdce dárce během transplantace bude porovnána s EMB od 15 pacientů s HTx při plánovaných biopsiích (1 nebo 2 roky po implantaci)

Studie 2: Vývoj srdeční a mitochondriální funkce po HTx Design: Mitochondriální funkce měřená při plánovaném sledování EBM (1,2,3,4,8,12 týdnů a 6 měsíců po HTx) od 24 pacientů s HTx. Tyto výsledky jsou porovnány s 15 pacienty s biopsiemi provedenými 1 a 2 roky po HTx.

Studie 3: Vliv koronární arteriální vaskulopatie na mitochondriální funkci Design: Mitochondriální funkce hodnocená při plánovaných EMB následných návštěvách pacientů s CAV, jak bylo stanoveno koronarografií (plánovaný postup) 15 pacientů s HTx CAV je porovnáno s 15 pacienty s HTx bez CAV .

Studie 4: MEE jako neinvazivní marker mitochondriální funkce a rejekce aloštěpu Design: 24 HTX pacientů plánovaných na EMB bude vyšetřeno dvakrát pomocí 11C-acetát-PET. Záměrem je, abychom postupně nabírali pacienty zařazené do studie 2. První vyšetření se provádí do 3 týdnů po HTx a druhé vyšetření po 6 měsících. Připouští se až 4 týdny mezi EMB a druhým 11C-acetátovým PET vyšetřením.

(Kohorta pacientů s HTx, která byla podrobena biopsiím 1 a 2 roky po HTx ve studii 3 (n=15), je znovu použita ve studii 1 a 2 jako srovnatelná kohorta. Celkem je tedy zařazeno 69 pacientů. Předpokládá se však, že několik pacientů ze studie 1 a bude zařazeno do studie 2, což sníží celkový počet účastníků.)

Metody

Funkce mitochondrií bude hodnocena v biopsiích myokardu pomocí respirometrie s vysokým rozlišením a elektronové mikroskopie

Srdeční funkce se hodnotí transtorakální echokardiografií

K posouzení stupně CAV se provádí koronární angiografie

Budou odebrány vzorky krve

Ve studii 4 bude MEE hodnocena pozitronovou emisní tomografií za použití validovaných kinetických metod.

Etické úvahy

Projekt bude realizován v souladu se zásadami Helsinské deklarace II. Protokol včetně písemných informací o účastníkovi a formulářů souhlasu musí být s konečnou platností schválen Etickým výborem pro výzkum regionu Střední Dánsko a .

Publikace a studijní plán Všechny výsledky, ať už pozitivní, negativní nebo neprůkazné, budou publikovány v mezinárodním recenzovaném vědeckém časopise.

Perspektivy Buněčná rejekce (ACR) krátce po HTx je silně spojena s dlouhodobým rozvojem CAV a následnou dysfunkcí myokardu. Protože selhání štěpu a CAV jsou hlavními dlouhodobými příčinami pozdní úmrtnosti související se srdcem po HTx, zdá se prvořadé upravit dlouhodobá rizika, jako je ACR, CAV a selhání štěpu, aby se významně zlepšily výsledky po transplantaci.5 V tomto kontextu se mitochondriální funkce zdá být stěžejní, a proto se přístupy k hodnocení mitochondriální funkce u pacientů s HTx mohou ukázat jako příprava cesty pro nové sledovací algoritmy a dokonce i cíle léčby.