Angiogenese og fibrose ved myokardieinfarkt

Integriner er en gruppe af molekyler, der er ansvarlige for intercellulær adhæsion og signalering. De omfatter en superfamilie af heterodimere receptorer, der er sammensat af 18 forskellige α- og β-underenheder. I kombination kan de generere 24 forskellige receptorundertyper med en række fysiologiske og patofysiologiske funktioner [Takada et al, 2007]. αvβ3-receptoren er et integrin, der findes i lave niveauer på modne endotelceller, men er markant opreguleret på endotelceller i aktivt voksende blodkar. Det var tidligere kendt som vitronectin-receptoren, selvom det efterfølgende viste sig at binde mange andre ligander, herunder fibrinogen, fibronectin, laminin, thrombospondin, von Willebrand-faktor og visse kollagenundertyper. Disse træk ses også med αvβ5-integrinreceptoren, hvor begge receptorer genkender arginin-glycin-aspartat (RGD)-motivet til stede på disse ligander.

1.1.2 Rolle af αvβ3 og αvβ5 integriner i kardiovaskulær sygdom

Ekspressionen af ​​αvβ3- og αvβ5-receptorer er opreguleret i en række sygdomstilstande, og dette er blevet særligt velkarakteriseret i angiogenesen forbundet med tumorvækst og metastaser [Friedlander et al, 1995; Brooks et al., 1994]. Imidlertid er der mange potentielle roller for denne integrinvej i kardiovaskulær sygdom, herunder myokardieinfarkt, aterosklerose, restenose, aortastenose og aneurismesygdom, som har været relativt uudforskede.

1.1.2.1 Myokardieinfarkt

Efter myokardieinfarkt er der en intens inflammatorisk respons efterfulgt af angiogenese og fibrose. I løbet af denne tid med heling og reparation er der en markant regulering af integriner for at orkestrere effektiv myokardieheling. For αvβ3- og αvβ5-integrinreceptorerne afspejler dette både angiogenese og fibrose givet deres ligandbindingsegenskaber [van den Borne et al, 2008; Higuchi et al., 2008]. Dette er i centrum for tidlig og forsinket venstre ventrikulær ombygning i infarkt- og peri-infarktzonen. Den tidlige fase er domineret af angiogenese for at genoprette vaskulær integritet og vævsperfusion med αvβ3- og αvβ5-receptorer, der opreguleres og udtrykkes på aktiverede endotelceller i nydannende kar [Higuchi et al, 2008]. Med efterfølgende myokardieheling og remodellering kræver aktivering af fibroblaster og differentiering til myofibroblaster αvβ3- og αvβ5-receptorinteraktioner og er central for udviklingen af ​​fibrose [van den Borne et al, 2008]. Maladaptive fibrotiske responser og uønsket venstre ventrikulær ombygning kan ligge til grund for udviklingen af ​​hjertesvigt efter myokardieinfarkt. Disse processer og veje kan også spille en rolle i udviklingen af ​​myokardiefibrose under andre tilstande, såsom venstre ventrikulær hypertrofi forbundet med aortastenose [Dweck et al, 2011].

1.1.2.2 Aterosklerose og restenose

Udviklingen af ​​åreforkalkning skyldes et komplekst samspil mellem oxideret lipid, inflammatorisk celleinfiltration og glatmuskelcellemigration i arterievæggen. Når først er etableret, kan aterosklerotiske plaques udvikle sig og briste, hvilket fører til de kliniske præsentationer af akut myokardieinfarkt og slagtilfælde. Funktioner forbundet med plaksprængning omfatter en tynd fibrøs hætte, lipidrig pool og intraplaque-blødning. Plaqueruptur er faktisk især forbundet med plak-neovaskularisering og vaskulær-endotelvækstfaktorekspression [Hiyama et al, 2010], hvilket tyder på, at ustabilitet kan induceres af angiogenese. Opregulering af αvβ3- og αvβ5-receptorer kan således repræsentere en ny markør for og potentielt terapeutisk mål for [Maile et al, 2010] plaquesårbarhed.

Processen med neointimal hyperplasi og restenose efter perkutan koronar intervention involverer rekruttering af vaskulære glatte muskelceller. Denne proces er også afhængig af både αvβ3- og αvβ5-receptorer og er også et potentielt mål for inhibering af restenose [Kokubo et al, 2007].

1.1.3 Fluciclatid

Fluciclatid er et RGD-holdigt cyklisk peptid, der for nylig er blevet udviklet som en 18F-radiotracer til at påvise tumorangiogenese ved positronemissionstomografi. Det er meget selektivt for αvβ3- og αvβ5-receptorerne med affiniteter (EC50) på henholdsvis 11,1 og 0,1 nM med minimal krydsreaktivitet med αIIbβ3-receptoren (EC50 281 nM). Præklinisk tumorarbejde har vist, at 18F-fluciclatid optages af glioblastomer, og at dette undertrykkes af den anti-angiogene tyrosinkinasehæmmer, sunitinib, hvilket bekræfter fluciclatid's specificitet for områder med angiogenese. Det er blevet vurderet i fase I kliniske forsøg og fundet at være sikkert og veltolereret.

1.1.4 Mål

Til dato har der været mange prækliniske undersøgelser, der har undersøgt anvendelsen af ​​radiotracere rettet mod αvβ3- og αvβ5-integrinreceptorerne. Den kliniske anvendelse af disse sporstoffer har stort set været begrænset til onkologi som en metode til vurdering af angiogenese i tumorer. Her ønsker vi at udforske rollen af ​​αvβ3 og αvβ5 receptor radiotracer, 18F-fluciclatid, for at vurdere angiogenese og fibrose i to store hjerte-kar-sygdomsområder. Specifikt har vi til hensigt at vurdere myokardieangiogenese og ombygning hos patienter med nyligt myokardieinfarkt. Vi forventer, at denne patientgruppe vil have co-eksisterende aorta atherom, og dette vil give os en opportunistisk vurdering af sporstofoptagelse i åreforkalkning. Vi føler, at det er vigtigt at vurdere en række kardiovaskulære tilstande for at bestemme, om αvβ3- og αvβ5-integrinreceptorekspression er specifik for visse sygdomsprocesser. Hvis det lykkes, vil disse foreløbige data tillade en mere detaljeret udforskning af specifikke sygdomsområder og nye terapeutiske indgreb. På nuværende tidspunkt er fluciclatid ikke licenseret eller godkendt til klinisk brug og bliver brugt her som et undersøgelsesmiddel til at udforske patofysiologien af ​​aortastenose.

1.2 ORIGINALE HYPOTESER

Vi antager, at 18F-fluciclatid kan identificere ekspressionen af ​​αvβ3- og αvβ5-integrinreceptorerne in vivo hos mennesker i to store hjerte-kar-sygdomsområder: akut myokardieinfarkt og aorta aterosklerose. Specifikt antager vi, at 18F-fluciclatid vil:

1. Demonstrere selektiv optagelse inden for myokardieinfarktområdet i den tidlige fase af genopretning (1-3 uger).
2. Bindes i både infarkt og fjerntliggende områder af patienter med betydeligt myokardieinfarkt i de senere faser af genopretning (6-12 uger)
3. Optages i aorta aterosklerotisk plak.

6 VURDERINGER

6.1 ANGIOGENESE OG FIBROSIS EFTER AKUT HJÆRTEINFARKTION

Efter akut myokardieinfarkt er der intens opregulering af αvβ3- og αvβ5-receptorer, som i første omgang hjælper med at regulere angiogenese og genopretning af vaskulær integritet og vævsperfusion ud over forsinket ekspression, der er forbundet med udviklingen af ​​fibrose i det infarkterede myokardium. Vi vil derfor vurdere patienter to og ni uger efter akut myokardieinfarkt. Da det ikke vil være muligt at foretage direkte histologisk bekræftelse af angiogenese eller fibrose i denne population, vil vi sammenligne disse fund med patienter med etableret kollateral koronar blodgennemstrømning fra en kronisk koronararterieokklusion samt hjertemagnetisk resonansbilleddannelse af etableret og stabil myokardie. fibrose.

6.1.1 Studieskema

På dag 14±7 og 63±7 efter et akut myokardieinfarkt vil 30 patienter gennemgå blodprøvetagning og positronemission og computertomografiscanninger med 18F-fluciclatid. Efter injektion af 18F-fluciclatid vil patienterne blive monitoreret ved hjælp af vores standard kliniske tilgang, herunder observation af hæmodynamiske parametre, og dette vil fortsætte under hele deres studiebesøg indtil afrejse. De vil også gennemgå hjertemagnetisk resonansbilleddannelse med vurdering af gadoliniumperfusion og sen forstærkning på dag 14±7 og igen mellem 6 til 12 måneder efter myokardieinfarktet. Vi vil specifikt rekruttere to lige store og matchede populationer af patienter (n=15 pr. gruppe), hvor den infarktrelaterede arterie er blevet eller ikke er blevet revaskulariseret med perkutan koronar intervention. Derudover vil vi på samme måde ved en enkelt lejlighed vurdere 10 alders- og kønsmatchede patienter med en kronisk (>6 måneder) okklusion af et større epikardiekar.

Blodprøver vil blive vurderet ved hjælp af standard kliniske biokemiske og hæmatologiske profiler såsom fuld blodtælling og urinstof og elektrolytter. Derudover vil markører for hjerteiskæmi, fibrose og angiogenese blive vurderet. Yderligere serum, plasma og DNA vil blive opbevaret ved -80 grader Celsius til fremtidige potentielle analyser.

6.1.2 Undersøgelsesfortolkning

Da karrene vil være fuldt etablerede, vil de kollaterale arterier og ethvert infarkt myokardium hos patienter med en kronisk okklusion ikke udtrykke αvβ3- og αvβ5-receptorerne og vil fungere som negative kontroller. Vi forventer også, at personer med et akut myokardieinfarkt og en ikke-revaskulariseret fuldstændig koronararterieokklusion vil have mere intensiv optagelse af 18F-fluciclatid på både dag 14 og dag 63 på grund af større tidlig neovaskularisering og mere omfattende infarkt. Patienter med fuldstændig revaskularisering har sandsynligvis beskeden angiogenese og fibrose, og vi forventer derfor mindre intens 18F-fluciclatid-optagelse på begge tidspunkter. Selvom vi ikke vil have en komparator af histologi, vil hjertemagnetisk resonansbilleddannelse give os data om omfanget af myokardieinfarkt (dag 14) og fibrose (6 - 12 måneder), venstre ventrikelfunktion, grad af myokardieperfusion og tilstedeværelse af mikrovaskulær obstruktion. Vi vil også vurdere hele infarktgruppen (n=30) for at bestemme, om omfanget af 18F-fluciclatid-optagelse korrelerer med magnetiske resonansmålinger af venstre ventrikelfunktion og remodellering efter infarkt.

Vi har til hensigt at bruge billederne fra 10 alders- og kønsmatchede raske forsøgspersoner rekrutteret fra en sameksisterende undersøgelse med titlen 'Identifikationen af ​​in vivo angiogenese og fibrose ved aortastenose ved hjælp af positronemissionstomografi' (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Disse vil fungere som negative kontroller som komparatorer for sundt myokardium. Det er en lignende undersøgelse, der involverer brugen af ​​radiotracer 18F-Fluciclatid hos patienter med aortastenose. Disse patienter vil have gennemgået en enkelt CT-PET-scanning og en MR-scanning med vurdering af sen gadoliniumforstærkning og vil have givet samtykke til, at deres data bruges i denne aktuelle undersøgelse.

6.2 ANGIOGENESE VED AORTA ATHEROSCLEROSE

Patienter med akut myokardieinfarkt vil have en høj forekomst af samtidig aorta aterosklerose. I Dr Dwecks Fellowship var vi i stand til at udnytte denne sammenhæng og foretage sekundære analyser af 18F-natriumfluoridoptagelse i aorta og koronar åreforkalkning [Dweck et al, 2012b]. Dette genererede nogle meget innovative resultater, der informerede vores forståelse af åreforkalkning og forkalkningens rolle.

6.2.1 Studieskema

Vi vil bruge datasæt opnået fra patienterne ovenfor til at udforske optagelsen af ​​18F-fluciclatid i thoraxaorta. Aterosklerose vil blive identificeret ved hjælp af computertomografi og magnetiske resonansbilleder opnået af thorax på tidspunktet for undersøgelsesscanningerne. Der kræves ingen yderligere billedopsamling. Dette vil give pilotdata til at informere efterfølgende dedikerede undersøgelser med fokus på akut betændte aterosklerotiske plaques, såsom patienter med nylige forbigående iskæmiske anfald eller slagtilfælde, der kan tilskrives carotissygdom.