Angiogeneze a fibróza u aortální stenózy

integriny

Integriny jsou skupinou molekul odpovědných za mezibuněčnou adhezi a signalizaci. Zahrnují superrodinu heterodimerních receptorů, které se skládají z 18 různých podjednotek α ​​a β. V kombinaci mohou generovat 24 různých podtypů receptorů s řadou fyziologických a patofyziologických funkcí. Receptor avp3 je integrin, který se nachází v nízkých hladinách na zralých endoteliálních buňkách, ale je výrazně regulován na endoteliálních buňkách aktivně rostoucích krevních cév. Dříve byl znám jako vitronektinový receptor, ačkoli bylo následně zjištěno, že váže mnoho dalších ligandů včetně fibrinogenu, fibronektinu, lamininu, trombospondinu, von Willebrandova faktoru a určitých podtypů kolagenu. Tyto rysy jsou také pozorovány u integrinového receptoru avp5, přičemž oba receptory rozpoznávají motiv arginin-glycin-aspartát (RGD) přítomný na těchto ligandech.

1.1.2 Úloha integrinů avp3 a avp5 u kardiovaskulárních onemocnění

Exprese avp3 a avp5 receptorů je upregulována v řadě chorobných stavů a ​​to bylo zvláště dobře charakterizováno v angiogenezi spojené s růstem nádoru a metastázami. Existuje však mnoho potenciálních rolí této integrinové dráhy u kardiovaskulárních onemocnění, včetně infarktu myokardu, aterosklerózy, restenózy, aortální stenózy a onemocnění aneuryzmat, které byly relativně neprozkoumané.

1.1.2.1 Aortální stenóza

Aortální stenóza je charakterizována rozsáhlým ztluštěním chlopní v důsledku akumulace fibrózní tkáně a remodelací extracelulární matrix. Ve všech třech vrstvách chlopně se nacházejí hojné buňky podobné fibroblastům a běžně se označují jako chlopňové intersticiální buňky. Subpopulace těchto buněk se aktivuje zánětlivou aktivitou ve chlopni a diferencuje se na myofibroblasty. Zatímco fibroblasty řídí syntézu kolagenu v normální chlopni, myofibroblasty jsou zodpovědné za akcelerovanou fibrózu pozorovanou ve stenotických chlopních. Kromě toho jsou matrixové metaloproteinázy secernovány myofibroblasty a zánětlivými buňkami a mají důležitou a komplexní roli při restrukturalizaci matrix cípů chlopně. Jak již bylo uvedeno, aktivace a diferenciace fibroblastů na myofibroblasty jsou závislé na expresi avp3 a avp5 receptoru. Kromě toho, odrážející situaci v karotidové ateroskleróze, mají pacienti s těžkou aortální stenózou vysoký výskyt (78 %) intraletákového krvácení, což je spojeno s angiogenezí a rychlejší progresí onemocnění.

Histopatologické studie potvrdily, že fibróza je nedílnou součástí hypertrofického procesu levé komory u aortální stenózy. Myofibroblasty infiltrují myokard a vylučují proteiny extracelulární matrix včetně kolagenu typu I a III. Bylo pozorováno, že oblasti fibrózy se lokalizují společně s oblastmi apoptózy myocytů a bylo navrženo, že fibróza se vyskytuje jako forma zjizvení po smrti a poranění myocytů. Stejně jako u fibrózy ve chlopni se na tomto procesu podílí systém renin-angiotensin, transformující růstový faktor beta a nerovnováha v matricové metaloproteináze a jejich tkáňové inhibiční aktivitě. Vzor fibrózy ve střední části byl pozorován v myokardu až u 38 % pacientů se středně těžkou nebo těžkou aortální stenózou a byl spojen s pokročilejší hypertrofickou odpovědí. Důležité je také 8násobné zvýšení mortality spojené s fibrózou střední stěny.

1.1.2.2 Ateroskleróza a restenóza

Rozvoj aterosklerózy je způsoben komplexní souhrou oxidovaných lipidů, infiltrace zánětlivých buněk a migrace buněk hladkého svalstva v arteriální stěně. Jakmile se aterosklerotické pláty vytvoří, mohou progredovat a prasknout, což vede ke klinickým projevům akutního infarktu myokardu a cévní mozkové příhody. Mezi rysy spojené s rupturou plaku patří tenký vláknitý uzávěr, zásoba bohatá na lipidy a intraplakové krvácení. Prasknutí plaku je skutečně spojeno s neovaskularizací plaku a expresí vaskulárně-endoteliálního růstového faktoru, což naznačuje, že nestabilita může být indukována angiogenezí. Zvýšená regulace avp3 a avp5 receptorů tedy může představovat nový marker a potenciální terapeutický cíl pro zranitelnost plaků.

1.1.3 Fluciklatid

Fluciklatid je cyklický peptid obsahující RGD, který byl nedávno vyvinut jako 18F-radiotracer k detekci nádorové angiogeneze pomocí pozitronové emisní tomografie. Je vysoce selektivní pro avp3 a avp5 receptory s afinitami (EC50) 11,1 a 0,1 nM v daném pořadí s minimální zkříženou reaktivitou s aIIbp3 receptorem (EC50 281 nM). Preklinické práce na nádorech prokázaly, že 18F-fluciklatid je vychytáván glioblastomy a že je potlačován antiangiogenním inhibitorem tyrozinkinázy, sunitinibem, což potvrzuje specifičnost fluciklatidu pro oblasti angiogeneze. Byl hodnocen v I. fázi klinických studií a bylo zjištěno, že je bezpečný a dobře tolerovaný.

1.1.4 Cíle

Dosud bylo provedeno mnoho preklinických studií zkoumajících použití radioaktivních indikátorů zacílených na integrinové receptory avp3 a avp5. Klinická aplikace těchto indikátorů byla do značné míry omezena na onkologii jako metoda hodnocení angiogeneze v nádorech. Zde chceme prozkoumat roli radioaktivního indikátoru receptoru avp3 a avp5, 18F-fluciklatidu, pro hodnocení angiogeneze a fibrózy u pacientů s aortální stenózou jako měřítko fibrózy chlopní i myokardu. Tato skupina pacientů bude mít koexistující aortální aterom, což nám poskytne příležitostné posouzení vychytávání indikátoru při ateroskleróze. Domníváme se, že je důležité vyhodnotit řadu kardiovaskulárních stavů, abychom určili, zda exprese integrinových receptorů avp3 a avp5 je specifická pro určité chorobné procesy. Pokud budou úspěšné, umožní tyto předběžné údaje podrobnější průzkum specifických oblastí onemocnění a nové terapeutické intervence. V současné době není fluciklatid licencován ani schválen pro klinické použití a používá se zde jako výzkumný prostředek ke zkoumání patofyziologie aortální stenózy.

1.2 PŮVODNÍ HYPOTÉZY

Předpokládáme, že 18F-fluciklatid může identifikovat expresi integrinových receptorů avp3 a avp5 in vivo u člověka ve dvou hlavních oblastech kardiovaskulárních onemocnění: aortální ateroskleróza a aortální stenóza. Konkrétně předpokládáme, že 18F-fluciklatid bude:

1. Být zachycen do aortálního aterosklerotického plátu.
2. Ukázat prokazatelné vychytávání v aortální chlopni a myokardu pacientů s aortální stenózou, které bude korelovat se stupněm aktivní angiogeneze a fibrózy.

6.1 ANGIOGENEZE A FIBRÓZA U STENOZY AORTY

Aortální stenóza je spojena se značnou hypertrofií levé komory a následnou fibrózou myokardu, která předpovídá prognózu. Hypertrofie levé komory a související fibróza jsou také hlavním rizikovým faktorem pro nežádoucí kardiovaskulární příhody u řady dalších stavů včetně esenciální hypertenze. Srdeční magnetická rezonance je zlatým standardem metody hodnocení přítomnosti fibrózy myokardu, ale nemusí nutně indikovat pokračující aktivitu fibrotického procesu. V této studii budeme hodnotit vychytávání 18F-fluciklatidu u pacientů s aortální stenózou jako model tlakového přetížení hypertrofie levé komory. Využijeme také příležitosti, abychom určili, zda dochází k nějakému vychytávání 18F-fluciklatidu v aortální chlopni vzhledem k tomu, že se ukázalo, že má oblasti fibrózy a angiogeneze.

Všichni studovaní pacienti a zdraví dobrovolníci podstoupí odběr krve, echokardiogram, pozitronovou emisi a počítačovou tomografii s 18F-fluciklatidem a také srdeční magnetickou rezonanci s hodnocením pozdního zesílení gadolinia. Po injekci 18F-fluciklatidu budou pacienti sledováni pomocí našeho standardního klinického přístupu, včetně sledování hemodynamických parametrů, a to bude pokračovat po celou dobu jejich studijní návštěvy až do odjezdu. U pacientů, kteří podstupují operaci náhrady aortální chlopně, bude tkáň aortální chlopně zachována a bude získána 3 mm biopsie myokardu levé komory, se kterou budou porovnány nálezy ze skenů.

Zdraví dobrovolní pacienti nepodstoupí opakované vyšetření. Po uplynutí jednoho až dvou let od počátečního skenování se pacienti s aortální stenózou vrátí k opakovanému odběru krve, magnetické rezonanci srdce s posouzením pozdního zesílení gadolinia a echokardiogramu. Ti pacienti, kteří podstoupili náhradu aortální chlopně, podstoupí opakované pozitronové emise a počítačovou tomografii s 18F-fluciklatidem šest měsíců po operaci, před druhým vyšetřením srdce MRI.

Vzorky krve budou hodnoceny pomocí standardních klinických biochemických a hematologických profilů, jako je úplný krevní obraz a močovina a elektrolyty. Kromě toho budou hodnoceny markery srdeční ischémie, fibrózy a angiogeneze. Další sérum, plazma a DNA budou uloženy při -80 stupních Celsia pro budoucí potenciální analýzy.

6.1.2 Výklad studie

Předpokládáme, že myokardiální vychytávání 18F-fluciklatidu bude zvýšeno u pacientů s aortální stenózou a hypertrofií levé komory. Očekáváme, že stupeň vychytávání myokardu bude korelovat s hodnocením fibrózy srdeční magnetickou rezonancí, stejně jako s histologickými měřeními fibrózy a exprese receptorů integrinu αvβ3 a αvβ5. Očekáváme, že stupeň vychytávání myokardu bude předpovídat vyšetření fibrózy srdeční magnetickou rezonancí po období jednoho až dvou let. V exploratorních analýzách také využijeme příležitosti k posouzení rozsahu vychytávání 18F-fluciklatidu v samotné aortální chlopni, a pokud bude úspěšná, korelujeme ji s histologickými měřeními angiogeneze a fibrózy.

6.2 ANGIOGENEZE PŘI ATEROSKLEROZE AORTY

Pacienti s aortální stenózou budou mít vysokou prevalenci souběžné aterosklerózy aorty. V Dr. Dweck's Fellowship jsme byli schopni využít tuto asociaci a provést sekundární analýzy vychytávání 18F-fluoridu sodného v aortální a koronární ateroskleróze. To přineslo některé vysoce inovativní nálezy, které informovaly o našem chápání aterosklerózy a role kalcifikace.

6.2.1 Studijní plán

Použijeme soubory dat získané od pacientů výše ke zkoumání vychytávání 18F-fluciklatidu v hrudní aortě. Ateroskleróza bude identifikována pomocí počítačové tomografie a zobrazení magnetické rezonance získané z hrudníku v době skenování studie. Nebude vyžadováno žádné další pořizování snímků. To poskytne pilotní data pro následné specializované studie zaměřené na akutně zanícené aterosklerotické pláty, jako jsou pacienti s nedávnými přechodnými ischemickými atakami nebo mrtvicemi, které lze připsat karotidám.