Hodnocení vaskulopatie srdečního aloštěpu pomocí optické koherentní tomografie (EARLY-OCT)

Vaskulopatie srdečního aloštěpu (CAV) představuje hlavní příčinu pozdní morbidity a mortality u příjemců srdečního transplantátu a představuje druhou sekundu mortality ze všech příčin po 3 letech. Vývoj CAV je složitý proces zahrnující histologické ztluštění intimy, aterosklerózu, trombózu a vaskulitidu, ale v konečném důsledku je hyperplazie intimy hlavní příčinou zúžení lumenu, což vede k ischemii a selhání štěpu. Na rozdíl od obecné koronární aterosklerózy, která se vyznačuje fokálním a excentrickým ateromem fibrofatty, CAV postihuje difúzně celou koronární vaskulaturu s výraznou proliferací intimy a koncentrickým vaskulárním ztluštěním a fibrózou.

Optická koherentní tomografie (OCT) je ve srovnání s IVUS citlivější pro časnou detekci CAV. OCT je nová generace katetrizační modality, která získává obrazy v prostorovém rozlišení 10-20 μm, což je 10krát větší než u IVUS. OCT mohla zjevně identifikovat vrstvu média jako linii s nižší echoickou linií, kterou nebylo možné identifikovat IVUS. Při přesném hodnocení kvality intrakoronární struktury se zdá, že OCT má větší potenciál než IVUS.

Endoteliální buňky srdeční vaskulatury exprimují lidské leukocytární antigeny (HLA) a další, jako je vimentin a hlavní histokompatibilní komplex (MHC), řetězec A související s třídou I (MICA), a zdá se, že jsou primárními cíli buňkami zprostředkované a humorální imunity. reakce po transplantaci srdce (HTx). Cirkulující protilátky zprostředkovávají odmítnutí prostřednictvím aktivace komplementu a fixace na endotel štěpu, čímž predisponují pacienta ke ztrátě štěpu, akcelerované vaskulopatii srdečního aloštěpu a smrti. Podíl allosenzibilizovaných pacientů (pacientů s cirkulujícími protilátkami proti dárcovským antigenům) na čekacích listinách se zvyšuje v důsledku rostoucího počtu retransplantací a implantací asistenčního zařízení. Allosenzibilizace je důsledkem expozice odlišným molekulám HLA během těhotenství, krevních/destičkových transfuzích nebo po srdečních opravách homograftovým materiálem, ale u některých pacientů se může z neznámých důvodů objevit i bez jakéhokoli z těchto spouštěčů.

Ortotopická transplantace srdce je doprovázena sympatickou a parasympatickou denervací. Následná srdeční frekvence je obvykle vyšší a cirkadiánní variace je nízká kvůli eliminaci efektu nervus vagus. Je známo, že trvalé zvyšování srdeční frekvence přispívá k patogenezi cévních onemocnění.

CÍLE PROJEKTU Cílem této studie je využít OCT zobrazení k identifikaci pacientů s časnou rychlou progresí vaskulopatie srdečního aloštěpu (rychlé progrese) a k identifikaci kritických rizikových faktorů odpovědných za progresi CAV. V prospektivní kohortové studii na národní úrovni bude studován vliv konvenčních a HTx specifických rizikových faktorů, jako jsou dárcovské specifické protilátky (s použitím nejcitlivějších metod pro jejich měření) nebo rychlá srdeční frekvence (pomocí opakovaného Holterova monitorování). Implikace výsledků OCT povede k úpravě imunosupresivní terapie do jednoho roku po transplantaci srdce, aby se zabránilo další progresi onemocnění u rychlých progresí CAV.

PRACOVNÍ HYPOTÉZY

1. Pacienti s rychlou progresí vaskulopatie srdečního aloštěpu mohou být identifikováni zvýšenými titry dárcovských specifických anti-HLA a/nebo MICA protilátek.
2. Lze identifikovat specifické vysoce rizikové charakteristiky anti-HLA protilátek, které jsou spojeny s obzvláště vysokou mírou progrese CAV (aktivace vaskulárního komplementu v biopsiích, určité haplotypy HLA).
3. Tachykardie u příjemců srdečního transplantátu představuje rizikový faktor pro rozvoj vaskulopatie srdečního aloštěpu.
4. Vliv anti-HLA protilátek a zvýšení srdeční frekvence je nezávislý na již prokázaných rizikových faktorech CAV.

NÁVRH STUDIE Odběr dat a krevních vzorků bude proveden současně s pravidelně plánovanou kontrolní srdeční katetrizací pacienta (1 měsíc a 12 měsíců po transplantaci srdce). Navíc budou měřeny dárcovské specifické anti-HLA protilátky (třída I, II) a protilátky proti MHC komplexu třídy I související s řetězcem A (MICA) také před transplantací srdce a 6 měsíců po transplantaci srdce při pravidelných kontrolách.

OCT (optická koherentní tomografie) zobrazení bude provedeno ve stejnou dobu jako u pacienta pravidelně plánovaná kontrolní srdeční katetrizace (1 měsíc a 12 měsíců po transplantaci srdce). OCT zobrazování bude prováděno s komerčně dostupnou frekvenční doménou druhé generace Ilumien Optis (St. Jude Medical, St. Paul, MN). OCT katétr (Dragonfly Duo) bude posouván přes 0,014palcový koronární vodicí drát do středních segmentů všech tří hlavních tepen (levá přední sestupná, levá cirkumflexní a pravá koronární tepna) a zobrazení bude provedeno automatickým stažením s délkou 45 mm, s rychlostí stahování 25 mm/s v režimu vysokého rozlišení (10 snímků/mm). OCT vyšetření bude provedeno po podání 200-300 μg intrakoronárního nitroglycerinu a současné injekci 14 ml kontrastní látky do každé tepny power injektorem přes vodící katetr. OCT data budou použita pro 3D rekonstrukci cévy provedenou fúzí s rutinní angiografií provedenou ve dvou projekcích vzdálených od sebe minimálně 60 stupňů.

Obrazová data získaná z dvourovinné angiografie lze využít k přesné rekonstrukci dráhy a orientace OCT katétru ve 3D.

Dvouúrovňové angiogramy se odebírají bezprostředně před začátkem stahování a každý pokrývá alespoň jeden srdeční cyklus. Používají se k automatické extrakci cesty katétru podél očekávané trajektorie tahu pomocí dynamického programování. Ze známé zobrazovací geometrie je generován přesný 3-D model dráhy katétru v příslušném segmentu cévy pro enddiastolickou srdeční fázi. Pro získání OCT zajišťuje motorizovaný pullback konstantní rychlost stahování, což umožňuje přiřadit každému snímku OCT specifické místo na 3D modelu trajektorie katétru. Relativní a absolutní orientace snímků OCT jsou určeny pomocí dříve uvedeného systému pro stanovení absolutní orientace ve 3-D na intravaskulárních ultrazvukových snímcích. Kvantitativní údaje lze odvodit z obrysových údajů, jako jsou luminální rozměry a tloušťka čepičky plaku, přičemž se ve skutečnosti bere v úvahu zakřivení cévy na rozdíl od konvenčních rekonstrukčních systémů OCT. Prostor mezi sousedními obrysy je interpolován tak, aby vytvořil objemový prvek. V místech uzávěru plaku se integrací celého segmentu cévy nebo jakékoli jeho části získá celkový objem uzávěru plaku obklopený vnitřním a vnějším povrchem uzávěru.

OCT vyšetření bude analyzováno podle standardních definic OCT konsenzu. Intima může být rozpoznána jako rovnoměrná světlá vrstva bohatá na signál a média jako tmavší vrstva se slabším signálem díky nízkému zpětnému rozptylu. Vrstvy lumen, intima a média budou trasovány automaticky s manuální korekcí, aby se získala průměrná tloušťka a plochy pro každý snímek. Jediný segment bez známek koronární aterosklerózy na koronarografii bude použit pro OCT vyšetření. Budou analyzovány následující indexy:

1. Normalizovaný objem intimy: součet plochy průřezu intimy (rozdíl mezi plochou média a plochou lumenu) v každém snímku / délce stažení.
2. Normalizovaný objem lumenu: součet plochy průřezu lumenu v každém snímku / délka stažení.
3. Střední tloušťka intimy: hodnoty ze všech snímků dostatečné kvality budou zprůměrovány, aby se získala průměrná tloušťka intimy.
4. Střední poměr intima k médiu (I/M): Hodnoty ze všech snímků dostatečné kvality budou zprůměrovány, aby se získala průměrná tloušťka intimy a tloušťka média. Poměr intima k médiu (I/M) bude vypočítán jako poměr průměrné plochy každé vrstvy k celému stažení. Poměr I/M vyšší než 1 bude definován jako abnormální.

Tyto indexy budou porovnány mezi základními a následnými vyšetřeními. Po identifikaci vaskulárních orientačních bodů odpovídajících ve dvou 3-D modelech cév budou páry modelů specifické pro pacienta společně registrovány, aby správně odpovídaly stažením OCT.

Základní a následná vyšetření OCT budou provedena v Praze (nemocnice IKEM) a Brně (nemocnice Svatá Anna) a data budou odeslána k analýze do základní laboratoře v Iowa Institute for Biomedical Imaging, The University of Iowa, USA. Iowa Institute for Biomedical Imaging je výzkumné centrum, které má bohaté zkušenosti s hodnocením koronární aterosklerózy. Pro účely detailní analýzy koronárních tepen byl na tomto pracovišti vyvinut unikátní software pro tvorbu 3-D rekonstrukcí koronárních tepen na bázi fúze angiografie a optické koherentní tomografie. Tento software umožňuje přesné stanovení objemu plaku a lumenu. Software je chráněn patentem USA. Vzhledem k velkému objemu dat a pacientů v tomto projektu jsou aplikace takových automatizovaných analytických nástrojů předpokladem úspěšné realizace.

Průměrná srdeční frekvence bude měřena během 24hodinového Holterova monitorování EKG, které vyhodnotí všechny potřebné parametry včetně její cirkadiánní variability. EKG Holterovy záznamy budou provedeny za 1 měsíc a za 12 měsíců po transplantaci srdce. Kromě střední 24hodinové srdeční frekvence budou analyzovány složky variability srdeční frekvence v časové a frekvenční oblasti, aby se získal odhad rozsahu vagové reinervace.

Budou měřeny dárcovské specifické anti-HLA protilátky (třída I,II) a protilátky proti komplexu MHC třídy I související s řetězcem A (MICA) (před transplantací srdce, 1 měsíc, 6 měsíců a 12 měsíců po transplantaci srdce). Hodnocení hladin anti-HLA protilátek (titrů) v séru pacienta se provádí intenzitou fluorescence vytvořených komplexů. Pro odečet fluorescence se používá dvojitý laserový cytometr Luminex 100 IS 2.3. Na základě srovnání negativních a pozitivních kontrol se vypočítá cut-off.

Konvenční rizikové faktory pro CAV budou stanoveny za 1 měsíc a za 12 měsíců po transplantaci srdce.

Bude měřen lipidový profil (celkový cholesterol, LDL, HDL a triglyceridy). Krevní tlak bude měřen třikrát v poloze na zádech (1 hodinu před pravidelnými endomyokardiálními biopsiemi). Glykemická kontrola bude kvantifikována měřením hladiny hemoglobinu A1, glukózy v plazmě. Stav cytomegaloviru (CMV) bude měřen titry imunoglobulinu G (IgG), imunoglobulinu M (IgM).

Dalšími sledovanými parametry budou: 1) potransplantační průběh a klinický stav; výskyt dysfunkce štěpu (echokardiografické monitorování bude následovat po každé endomyokardiální biopsii), 2) výskyt buněčné a/nebo humorální rejekce v endomyokardiálních biopsiích (8 protokolárních endomyokardiálních biopsií do 12 měsíců po transplantaci srdce), 3) přítomnost a distribuce ve tkáních (vaskulární /nevaskulární) barvení na fragmenty komplementu C3 a C4 (markery aktivace komplementu zprostředkované protilátkami), 4) období studené ischemie srdečního aloštěpu 5) etiologie mozkové smrti dárce 6) stupeň nesouladu HLA mezi dárcem a příjemcem , 7) hladiny krevních cytokinů zapojených do regulace humorální imunitní odpovědi.