Kondicionování založené intervenční strategie (ConBIS)

Pozadí

Klinické pozadí – ischemické a zánětlivé stavy Pandemie kardiovaskulárních onemocnění má nesmírné negativní dopady na zdraví světové populace a na očekávanou délku života. Nejškodlivějšími akutními ischemickými příhodami jsou infarkt myokardu a cévní mozková příhoda. Orgánové selhání způsobené ischemicko-reperfuzními syndromy, jako je mrtvice a infarkt myokardu, představuje celosvětově hlavní příčinu úmrtí a nese obrovskou socioekonomickou zátěž. Celkově se odhaduje, že 17 milionů lidí na celém světě zemře na kardiovaskulární onemocnění (7,4 milionu na ischemickou chorobu srdeční a 6,7 ​​milionu na mrtvici). Pokusy o modifikaci růstu rizikových faktorů a životního stylu souvisejícího s kardiovaskulárním onemocněním jsou důležité a v některých částech světa byly úspěšné, ale pro zmírnění zátěže onemocnění je zásadní zlepšení léčby akutních a chronických kardiovaskulárních onemocnění.

U akutních ischemických stavů, jako je infarkt myokardu a cévní mozková příhoda, je včasná a úspěšná obnova tkáňové perfuze po ischemické příhodě nejúčinnější strategií ke snížení poškození tkáně a zlepšení klinického výsledku, ale reperfuze může sama vyvolat další poškození tkáně, takzvané reperfuzní poškození . Přestože reperfuzní strategie pokračují v pokroku díky zlepšené logistice a lékařské léčbě, i optimální akutní reperfuzní léčba může zanechat pacienty s chronickou ischemickou chorobou. Ve skutečnosti, jak se počáteční přežití zlepšilo díky zlepšení akutní reperfuzní terapie, počet pacientů s chronickou ischemickou chorobou srdeční celosvětově roste (více než 35 milionů lidí na celém světě trpí srdečním selháním). Souhrnně mají pacienti se srdečním selháním horší pětileté přežití než pacienti s většinou typů rakoviny. Ukázalo se však, že vývoj účinných léků zaměřených na škodlivé účinky samotného reperfuzního poškození je výzvou. Několik farmakologických strategií vykazujících přesvědčivé účinky na zvířecích modelech ischemicko-reperfuzního poškození se nepodařilo převést do klinického přínosu.

Klíčovým rysem srdečního selhání způsobeného chronickou ischemickou chorobou srdeční je zánět, který sdílí mechanismy s jinými zánětlivými stavy, jako je zánětlivé onemocnění střev a ankylozující spondylitida. Srdeční selhání, které dále oslabuje, má také negativní vliv na obvyklou fyzickou aktivitu a zdraví tkáně kosterního svalstva, což má řadu škodlivých účinků na metabolismus a mobilitu celého těla. Společným základním mechanistickým rysem těchto procesů by mohla být regulace pomocí cirkulujících malých nekódujících RNA (mikro RNA nebo miRNA/miR).

Vědecké pozadí Vzdálené ischemické kondicionování Hlavním prognostickým determinantem výsledku u akutního infarktu myokardu je rozsah poškození tkáně (velikost infarktu), který je dán nejen délkou trvání ischemie, ale také poraněním způsobeným reperfuzním poraněním. Remote Ischemic Conditioning (RIC) je nová léčebná modalita pro zmírnění reperfuzního poškození. Orgánové ochrany pomocí RIC lze dosáhnout jednoduše vyvoláním 3 nebo 4 pětiminutových cyklů ischemie končetiny a reperfuze pomocí turniketu nebo jednoduché manžety na měření krevního tlaku. Až na několik výjimek se trvale prokázalo, že RIC poskytuje silnou ochranu proti ischemicko-reperfuznímu poškození srdce, mozku, ledvin, plic a jater na zvířecích modelech a RIC byl úspěšně převeden do klinického použití. Specifickou výhodou RIC je její snadná aplikovatelnost během probíhající ischemie cílového orgánu, což bylo využito na zvířecích modelech i na lidech k prokázání, že RIC snižuje poranění během rozvíjejícího se infarktu myokardu a cévní mozkové příhody.

Zatímco mediátory a mechanismy RIC zbývá identifikovat, ukázalo se, že RIC 1) indukuje cytoprotekci, 2) zlepšuje endoteliální funkci a mikrocirkulaci a 3) modifikuje zánět – všechny tři klíčové hráče v patologii srdečního selhání – což naznačuje potenciálně účinný nástroj k současnému působení proti škodlivým biologickým procesům zapojeným do rozvoje srdečního selhání. RIC může mít další potenciál, protože se zdá, že pokračující RIC po infarktu myokardu vyvolává trvalé výhody během následující nepříznivé remodelace srdce. Protizánětlivé účinky mohou být důležité u jiných stavů zahrnujících akutní nebo chronický zánět.

Ischémie a kondice s odporovým cvičením s omezeným průtokem krve Cvičení je tradičně kategorizováno a praktikováno buď jako aerobní vytrvalostní cvičení náročné na kyslík s vlivem na metabolické vlastnosti nebo mechanicky zatěžující odporové cvičení s vlivem na kontraktilní vlastnosti. Kromě lokálních myocelulárních účinků se zdá, že cvičení podporuje molekulární meziorgánovou komunikaci. Nedávné studie skutečně prokázaly schopnost tradičních cvičebních režimů chránit např. ischemicko-reperfuzního poškození myokardu a také ke zlepšení kognitivních funkcí, odtud tedy koncepce, že „cvičení je lék“. Studie naznačují, že tyto vzdálené účinky jsou vyvolány myocelulární produkcí oběhových mediátorů k ovlivnění tkání vzdálených orgánů. Cvičením navozený cross-talk svalový orgán se může, podobně jako RIC, spoléhat na miRNA odvozenou z extracelulárních vezikul (viz další odstavec). Tuto představu podporuje zjištění, že tradiční cvičení s vysokou intenzitou odporu vyvolává zvýšenou transkripci miR133b, protože miR133b nedávno prokázalo, že podporuje zotavení po mrtvici přenosem extracelulárních částic obohacených o exosomy. Tradiční cvičení s vysokou intenzitou však může způsobit zranění svalů, a proto nemusí být v souladu s cvičením u pacientů s kardiovaskulárním nebo jiným chronickým onemocněním ochabování svalů.

Nový přístup může nabídnout ischemický odporový trénink vedený jako nízkointenzivní odporové cvičení s omezeným průtokem krve (BFRE) se stimulem nízkého okluzního tlaku, který pouze kompromituje venózní, ale nikoli arteriální krevní průtok. Podobně jako RIC se BFRE provádí jako 3-5 cyklů (sérií cvičení) propojených krátkou dobou zotavení. Tímto mechanicky velmi šetrným přístupem lze dosáhnout svalového narůstání podobného tomu u vysoce intenzivního tradičního odporového tréninku (TRT), pravděpodobně v důsledku urychlení metabolického budování nebo aktivace svalových kmenových buněk. Je zajímavé, že naše nové výsledky ukazují, že BFRE může zprostředkovat dlouhotrvající předkondicionační účinky ve svalech. Protože BFRE s nízkou intenzitou napodobuje události jak tradičního vysoce intenzivního odporového cvičení (okluze-reperfuze), tak tradičního aerobního cvičení (hypoxie), lze předpokládat, že BFRE řídí zdraví prospěšné metabolické i anabolické adaptace ve svalu. Na základě své podobnosti s RIC, BFRE pravděpodobně také ovlivňuje vzdálené tkáně a vyvozuje ochranu vzdálených orgánů. Míra, do jaké se RIC a cvičební režimy mohou sdílet, překrývat nebo se mechanicky lišit – a potenciálně vykazovat aditivní účinky – není známa, ale aplikace BFRE s sebou nese velmi slibné klinické perspektivy.

MikroRNA signalizace Cirkulující extracelulární vezikuly (EV) jsou malé částice uvolňované z plazmatických membrán téměř všech typů buněk. Zdá se, že tyto EV fungují jako transportní systémy v těle nesoucí náklad signálních látek včetně miRNA. miRNA jsou také efektorové molekuly při ischemických příhodách, např. myokardiální hladiny miRNA144 (miR144) jsou sníženy ischemickým reperfuzním poškozením (IR poškození), které je oslabeno RIC. RIC také indukuje zvýšené hladiny EV v oběhu, zatímco EV obohacené o miR22 a miR451 z anoxických kultivovaných MSC a progenitorových buněk kardiomycytů zmírňují poškození srdce. Léčba specifickou miRNA vloženou do EV může potenciálně poskytnout ochranu před akutními a chronickými účinky ischemicko-reperfuzního poškození myokardu u pacientů [19]. Má se také za to, že EV obsahují další látky včetně protizánětlivých složek působících v synergii s miRNA, aby uplatnily plný účinek signální kaskády.

Cíle Celkovým cílem této studie je odhalit a využít mechanismy aktivace ochrany endogenních orgánů pomocí vzdáleného ischemického kondicionování (RIC), vysoce intenzivního tradičního odporového tréninku (TRT) a nízkointenzivního odporového cvičení s omezeným průtokem krve (BFRE) s perspektivu definování jejich použitelnosti pro okamžitou ochranu orgánů při ischemicko-reperfuzním poškození (akutní kondicionování) a následné reparaci tkáně (chronické kondicionování) během prodlouženého období rekonvalescence. Tohoto cíle bude dosaženo studiem toho, které a jak jsou molekulární dráhy, které jsou základem těchto ochranných mechanismů, sdíleny a mohou být přeneseny k léčbě zdravotních stavů. Specifickým zaměřením jsou role EV a miRNA. Dalším cílem je prozkoumat, jak cvičení s ischemií a bez ní může působit proti úbytku svalů.

Hypotéza

Celková hypotéza návrhu je, že RIC a cvičení potencované BFRE a TRT uvolňují cirkulující ochranné mediátory, které mají okamžité ochranné účinky proti poškození IR a také podporují prospěšnou opravu během následné přestavby tkáně a při chronických zánětlivých stavech. Konkrétně budeme testovat následující hypotézy:

1. RIC, BFRE a TRT sdílejí vlastnosti ochrany orgánů a protizánětlivé vlastnosti vyvolané běžnými miRNA signálními cestami

2. Dlouhodobého účinku RIC, BFRE a TRT lze dosáhnout opakovanou léčbou a chronické účinky zahrnují protizánětlivé a antiischemické vlastnosti klinického významu:

   1. Zlepšení komorové funkce a snížení příznaků u pacientů se srdečním selháním a chronickou ischemickou chorobou srdeční (jednotlivá dílčí studie, samostatná žádost byla předložena a schválena De Videnskabsetiske Komitéer).
   2. Působení proti úbytku svalů u pacientů se srdečním selháním.
3. BFRE je účinnější prostředek ke zvýšení svalové hmoty, svalové síly a svalové funkce ve srovnání s TRT.
4. Nekondicionované EV mohou být naplněny RIC, BFRE a specifickou miRNA in vitro a vykazovat okamžité ochranné účinky proti poškození IR po intravenózní injekci (budoucí dílčí studie)