Karakterisering af primær og sekundær stresrelateret takOtsubo (MAESTRO)

Baggrund og begrundelse Takotsubo syndrom (TTS) er en akut og reversibel form for myokardieskade, der ofte går forud for en fysisk eller følelsesmæssig trigger. Selvom TTS generelt blev betragtet som en godartet sygdom på grund af dens reversible natur, er det nu klart, at hæmodynamisk og elektrisk ustabilitet under den akutte fase udsætter patienter for hyppige alvorlige uønskede komplikationer på hospitalet. Patofysiologien af ​​TTS er dog langt fra fuldstændig forstået. Konsekvente beviser viste, at de miljøhændelser, som de fleste af disse patienter oplever og opfattes som stressende (både fysisk eller følelsesmæssigt), inducerer en hjerneaktivering og en stressrelateret reaktion med stigende biotilgængelighed af lokale og cirkulerende stressmediatorer, såsom katekolamin og kortisol, som viste sig at spille en stor rolle i ætiologien til det "neurogene bedøvelse myokardium", der er ansvarligt for denne kliniske tilstand. Nylige undersøgelser styrkede hypotesen om en enestående sammenhæng mellem hjernens stressresponssystem og hjertet hos TTS-patienter, der bruger neuroimaging tilgang. De grundlæggende anatomiske strukturer involveret i stressreaktionen er neocortex, limbiske system, retikulær dannelse, hjernestamme og rygmarv sammen med hypothalamus-hypofyse-binyreaksen, som til sidst fører til kortisolsekretion. I denne henseende er væsentlige strukturelle forskelle i neocortex og det limbiske netværk (insula, amygdala, cingulate cortex og hippocampus) blevet vist blandt TTS-patienter sammenlignet med raske kontroller, der anvender hjernefunktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI), sammen med en hypoconnectivity af de centrale hjerneregioner, der har en regulerende funktion af det autonome og limbiske system. Desuden viste en nylig PET/TC-undersøgelse, at øget limbisk aktivitet går forud for udviklingen af ​​TTS, og at patienter med den højeste aktivitet af amygdala udvikler syndromet tidligst, hvilket understøtter hypotesen om, at et neurobiologisk substrat kan disponere dem for dette kliniske syndrom.

Af interesse, da TTS er blevet identificeret i et stigende antal hospitalsindlagte patienter, opstod en vigtig klinisk heterogenitet blandt de ramte, og kliniske karakteristika såsom fysiske triggere sammen med akut neurologisk eller psykiatrisk sygdom, høje troponinniveauer og lav ejektionsfraktion viste at identificere en specifik kategori af individer med TTS med højere risiko for dødelighed og komplikationer på hospitalet. Derfor er det for nylig kommet frem, at der indtil videre er blevet beskrevet to forskellige kategorier af TTS-patienter med forskellige kliniske træk og risikoprofiler: primær TTS, som hovedsageligt rammer patienter efter en følelsesmæssig stressfaktor, i fravær af epikardiekoronarsygdom, med mindre troponinfrigivelse , let reduceret og hurtigt reverseret venstre ventrikulær (LV) dysfunktion og benign prognose; den anden af ​​sekundær TTS, der opstår efter en fysisk stressfaktor, i nærvær af epicardial koronararteriesygdom (CAD), med større troponinfrigivelse, med mere alvorlig eller vedvarende LV-dysfunktion og forbundet med dårligere prognose. En interessant hypotese, som mangler at blive testet, er, at kun primær TTS kan skyldes reversibel venstre ventrikel dysfunktion af neurogen oprindelse gennem aktivering af neuroner med oprindelse i det limbiske system, hvilket kan forårsage reversibel vasokonstriktion af koronar mikrovaskulatur, mens sekundær TTS kan skyldes en direkte katekolamin-induceret myokardieskade fremkaldt af en fysisk trigger hos patienter med samtidig CAD. Imidlertid er de patofysiologiske determinanter for henholdsvis primær og sekundær TTS aldrig blevet undersøgt indtil videre, ligesom en anden hjerne-hjerte-akseaktivering i disse to kategorier af TTS-patienter aldrig er blevet påvist.

Myokardiedysfunktion efter en fysisk stressfaktor er også blevet beskrevet i sepsis-induceret kardiomyopati, en velkendt systemisk komplikation af cytokinstormen efter værtens immunrespons på infektion, som kan påvirke disse patienters prognose betydeligt. Både venstre ventrikulær systolisk dysfunktion (LVSD) og LV diastolisk dysfunktion (LVDD) er blevet beskrevet i den første periode med alvorligt septisk shock som ved sekundær TTS, men bortset fra den reversible karakter af myokardiedysfunktionen, kliniske og ekkokardiografiske karakteristika (f.eks. typiske venstre ventrikulære kinetiske abnormiteter, elektrokardiografiske træk og mulige skadelige virkninger af vasopressorbrug) syntes at skelne sekundær TTS fra sepsis-induceret kardiomyopati, hvilket tyder på en anden systemisk værtsrespons på de samme "stressorer" og forskellige patofysiologiske mekanismer, der ligger til grund for disse kliniske tilstande.

Biokemiske profiler af primære vs. sekundære TTS-patienter er stadig stort set uidentificerede, og hvorvidt der eksisterer en anden profil forbundet med disse to kategorier af patienter, er stadig ukendt. De kendte mekanismer forbundet med udviklingen af ​​TTS omfatter forhøjede niveauer af cirkulerende plasma katekolaminer og deres metabolitter. TTS er blevet rapporteret at være karakteriseret ved et myokardiemakrofag-inflammatorisk infiltrat og en stigning i systemiske proinflammatoriske cytokiner. Faktisk rapporterede nyere undersøgelser, at patienter med akut TTS havde forhøjede niveauer af de pro-inflammatoriske cytokiner IL-6, IL-8 og CXCL1 i blodet, men efter vores bedste overbevisning har ingen undersøgelser tidligere undersøgt den inflammatoriske byrde på primær og sekundær TTS.

Et pro-inflammatorisk respons er også kendt som en nøglepatogenetisk mekanisme for sepsis-induceret kardiomyopati. Faktisk er pro-inflammatoriske cytokiner, såsom tumornekrosefaktor-alfa (TNF-α), interleukin-1-beta (IL-1β) og kemokiner aktiveret af patogen-associerede molekylære mønstre (PAMP'er) blevet impliceret i patogenesen af myokardiedysfunktion efter sepsis, samt endoteldysfunktion og svækket endothel-afledt NO-frigivelse, som kan ændre den fysiologiske regulering af blodgennemstrømningsfordelingen. Det skal bemærkes, at ved sepsis-induceret kardiomyopati fører det ændrede immunrespons på patogener til en nedregulering af β-adrenerge receptorer og til svækkelse af det adrenerge respons på kardiomyocytniveau, som det modsatte af, hvad der er blevet påvist i TTS . Men hvis forskellige biologiske reaktioner på de samme stressfaktorer kan ligge til grund for de forskellige kliniske træk ved sekundær TTS, er sepsis-induceret kardiomyopati og patienter med sepsis/septisk shock uden myokardiedysfunktion aldrig blevet undersøgt hidtil.

Da betydningen af ​​akutte stressmediatorer er klar, forbliver betydningen af ​​eksponering for kronisk stress i patogenesen af ​​TTS og om der eksisterer en forskel i primære versus sekundære TTS-patienter uudforsket. I denne henseende er hårcortisol for nylig dukket op som en ny biomarkør for langsigtet HPA-aktivitet, der giver en alternativ metode til at vurdere graden af ​​psykosocial stresseksponering måneder før en akut stressende begivenhed. Det er faktisk blevet vist, at kortisol, ligesom andre lipofile komponenter i serum, kan krydse kapillærerne, der nærer folliklen ved diffusion og inkorporeres i det voksende hår proportionalt med dets cirkulerende koncentration. Da håret vokser med en hastighed på omkring 1 cm/måned, kan hårprøvetagningen 6 cm fra hovedbunden give mulighed for at estimere de plasmatiske kortisolniveauer op til seks måneder tidligere. Derfor sigter invastigatorerne på at undersøge, om en anden kronisk eksponering for stress, evalueret gennem hårcortisolanalyse, kan spille en rolle i patogenesen af ​​primær vs. sekundær TTS.

Begrundelse Primær og sekundær TTS viste en vigtig klinisk heterogenitet, der identificerede to forskellige undertyper af patienter med forskellige resultater og risikoprofiler. invastigatorerne antager, at en forskellig aktivering af hjernestrukturerne involveret i akut stressrespons, såvel som en forskellig eksponering for kronisk stress, kan underbygge de forskellige kliniske og risikoprofiler, der observeres hos primære versus sekundære TTS-patienter. Desuden antager invastigatorerne, at særskilte signaturer af cirkulerende biomarkører kan være forbundet med disse to kategorier af TTS-patienter. Derfor kan identifikation af disse specifikke signaturer hjælpe med at diagnosticere disse patienter og bane vejen for identifikation af specifikke patofysiologiske veje og udvikling af fremtidige terapier. Da primær vs. sekundær TTS viste forskellige kliniske resultater, antager invastigatorerne desuden, at identifikation af sådanne specifikke signaturer kan hjælpe med den prognostiske stratificering af TTS-patienter.

Ligeledes ønsker invastigatorerne at vurdere de forskellige kliniske træk hos patienter med sekundær TTS, sepsis-induceret kardiomyopati og sepsis/septisk shock uden myokardiedysfunktion for at se, om en anden biologisk reaktion på den samme stressende hændelse (infektion) kan ligge til grund for forskellig patofysiologiske mekanismer.

Derfor er vores hypoteser følgende:

• En anden aktivering af hjernestrukturer involveret i akut stressreaktion kan undertrykke de forskellige kliniske og resultatprofiler, der observeres i primær vs. sekundær TTS.
• En anden eksponering for kronisk stress, vurderet gennem hårcortisol-assay, kan disponere for enten primær eller sekundær TTS.
• Specifikke plasma cirkulerende biomarkører kunne skelne mellem primær vs. sekundær TTS, hvilket hjælper med at identificere de underliggende patofysiologiske mekanismer.
• Specifikke plasma cirkulerende biomarkører kunne skelne mellem sepsis-induceret kardiomyopati, sekundær TTS og patienter med sepsis/septisk shock uden myokardiedysfunktion, der hjælper med at identificere de underliggende patofysiologiske mekanismer.

MÅL Primært mål Det primære formål med undersøgelsen er at vurdere aktiveringen af ​​hjernestrukturer involveret i akut stressrespons i primær vs. sekundær TTS gennem Positron Emission Tomography (PET) analyse.

Sekundære mål

1. At vurdere kronisk stresseksponering gennem hårcortisolniveauer i primær vs. sekundær TTS.
2. At identificere plasma cirkulerende biomarkører i primær vs. sekundær TTS både i det akutte setup og ved 3 måneders opfølgning.
3. At identificere om forskellige plasma cirkulerende biomarkører kan identificeres i sepsis/septisk shock uden hjertedysfunktion vs sepsis-induceret kardiomyopati;
4. For at identificere om forskellige plasma cirkulerende biomarkører kan identificeres i sepsis/septisk shock uden hjertedysfunktion vs. sekundær TTS;
5. For at identificere, om forskellige plasma cirkulerende biomarkører kan identificeres i sepsis-induceret kardiomyopati vs sekundær TTS, der ligger til grund for forskellige patofysiologiske mekanismer.

Studiedesign Prospektiv interventionsundersøgelse på et enkelt center på grund af procedure (uden lægemiddel eller enhed)

Undersøgelsens varighed Undersøgelsen vil vare 42 måneder efter godkendelsen af ​​den lokale etiske komité, hvoraf de første 24 vil blive anbefalet til tilmeldingsfasen, 12 til opfølgning og de følgende 6 til dataanalyse og videnskabelig udarbejdelse.

Procedurer Invastigatorerne vil evaluere demografiske data (dvs. alder, køn, race), klassiske kardiovaskulære risikofaktorer, historie med tidligere akutte koronare syndromer, malignitetshistorie, psykiatrisk historie og medicinske behandlinger.

På tidspunktet for koronar angiografi for patienter med primær eller sekundær TTS og inden for de første 48 timer for patienter med sepsis eller septisk shock, vil arterielle blodprøver blive indsamlet i 1 Vacuette® 9 mL CAT Serum Clot Activator-rør og 4 Vacuette® 6 mL EDTA rør. Endvidere vil der blive indsamlet en hårprøve på 6 cm til hårcortisolanalyse.

For patienter med primær eller sekundær TTS vil blodprøver blive udtaget ved venepunktur med 1 Vacuette® 9 mL CAT Serum Clot Activator-rør og 4 Vacuette® 6 mL EDTA-rør også ved 3 måneders opfølgning.

Blodprøver vil øjeblikkeligt blive centrifugeret for at opnå fuldblods-, serum- og plasmaprøver og derefter alikvoteret i Eppendorf-type rør. Alle prøver vil derefter blive opbevaret ved -80°C indtil analysen.

Cirkulerende biomarkørers niveauer af pro- og antiinflammatoriske veje (IL-6, IL-1beta, IL-10, IL-18) vil blive målt ved hjælp af kommercielt tilgængeligt kvantitativt enzymbundet immunosorbent-assay (ELISA). Invastigatorerne vil også evaluere Endothelin-1- og BDNF-niveauer, og endelig vil invastigatorerne vurdere katekolamin og relative receptorers ekspression gennem ELISA-testen.

Opfølgningsbesøg Deltagelse i denne undersøgelse kræver for patienter med primær versus sekundær TTS et opfølgningsbesøg 3 måneder (90 +/- 5 gg) efter tilmelding for at vurdere en positronemissionstomografi (PET)-analyse og under samme besøg , vil venøs blodprøvetagning som beskrevet ovenfor blive udført yderligere.

Positron Emission Tomography (PET) analyse 18F-FDG-PET/CT billeddannelse vil blive udført 3 måneder efter den akutte hændelse ved Institut for Nuklear Medicin ved Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS ved hjælp af en integreret scanner (f.eks. Biograph 64 Siemens Healthcare, Erlangen , Tyskland eller lignende). Intravenøs 18F-FDG (370 MBq) vil blive givet efter en faste natten over. Tredimensionel PET-billeddannelse vil blive udført efter 1 times stille ventetid. En non-gated, non-contrast CT vil blive erhvervet til dæmpningskorrektion. De analyserede hjernestrukturer vil omfatte neocortex, limbiske system (insula, amygdala, cingulate cortex og hippocampus), retikulær dannelse, hjernestamme og rygmarv.

Analyse af stress-associeret neural aktivitet vil blive udført i en retrospektiv analyse ved hjælp af validerede forskningsmetoder af efterforskere, der er blindet for kliniske data. Amygdalar 18F-FDG-optagelse vil blive målt ved at placere cirkulære områder af interesse (ROI'er) over højre og venstre amygdalae og måle sporstofakkumulering som en standardiseret optagelsesværdi (SUV).

De bilaterale amygdalar gennemsnitlige SUV'er vil blive vurderet både som et gennemsnit og individuelt ved at dividere med regulatorisk regional neural optagelse for at generere et forhold mellem amygdalar og regulatorisk aktivitet (20). Det primære mål for amygdalar aktivitet (AmygA) vil blive udledt ved at beregne et gennemsnit af SUV'erne for højre og venstre amygdalae og dividere denne værdi med den gennemsnitlige temporallaps (TL) SUV (20). Derudover, fordi den ventromediale præfrontale cortex (vmPFC) fungerer som et regulatorisk center under stressende forhold, vil AmygA også blive justeret for middel vmPFC SUV i en sekundær analyse.

Prøvestørrelsesberegning Så vidt vi ved, er der ingen tidligere litteratur, der sammenligner primær vs. sekundær TTS. Derfor konfigureres dette som en pilotundersøgelse. Som sådan kræves der ingen formel prøvestørrelsesberegning. Baseret på almindelige tommelfingerregler for pilotundersøgelser af Julious (2005), der refererer til 12 forsøgspersoner pr. gruppe, og på det årlige antal TTS-patienter observeret på vores afdeling, planlægger invastigatorerne at indskrive 60 patienter i løbet af 24 måneder, heraf 15 med primær TTS og 15 med sekundær TTS og ligeledes 15 med sepsis/septisk shock og 15 med sepsis-induceret kardiomyopati.

Statistisk analyse Prøven vil blive beskrevet i dens demografiske, antropometriske, kliniske, instrumentelle variable gennem beskrivende statistiske teknikker. Kvalitative variable vil blive udtrykt som absolut og relativ procentfrekvens, mens kvantitative variabler som enten middelværdi og standardafvigelse (SD) eller median og interkvartilområde (IQR), alt efter hvad der er relevant. Gaussisk fordeling vil tidligere blive vurderet ved Shapiro-Wilk-testen. I tilfælde af manglende data vil disse blive behandlet med dataimputeringsmetoder gennem imputeR-pakken, ved brug af multiple imputation med middelcentrerede Lasso-regressionsmetoder i tilfælde af kvantitative data, mens klassifikationstræer for imputation efter funktion "RpartC", centreret om mode , det er det mest repræsenterede klasseobjekt, på kvalitative data.

Sammenligninger mellem grupper ved baseline vil blive evalueret ved Chi-square test eller Fishers eksakte test, med Freeman-Haltons udvidelse, hvor det er relevant, i tilfælde af kvalitative data, mens sammenligninger mellem kvantitative data vil blive udført ved en-vejs ANOVA eller Kruskal-Wallis prøve. Parvise sammenligninger vil blive beregnet af enten den studerendes t-test eller Mann Whitneys U-test. I sidstnævnte tilfælde, ved at bruge "mønt" R-pakke, vil Wilcoxon-Pratt underskrevet rangtest blive anvendt til at håndtere tilstedeværelsen af ​​bånd.

Evalueringen af ​​det primære endepunkt, hvad angår SUV-værdiforskelle mellem primær og sekundær TTS, vil blive vurderet ved enten den studerendes t-test eller Mann Whitneys U-test.

Blandt de sekundære endepunkter vil forskellen mellem hårcortisol og biomarkører efter 3 måneder sammenlignet med baseline primært blive vurderet i de individuelle grupper ved hjælp af parret Student's t-test eller Wilcoxon rangsum-test for parrede data.

Forskelle mellem og inden for grupper over tid og ved baseline i biomarkører og cortisolniveauer vil yderligere blive repræsenteret ved "violin plots", ved at bruge R-pakker "ggpubr", "ggstatsplot", "ggplot2", "ggprism" og "ggsignif" .

Det primære endepunkt, såvel som de sekundære endepunkter, der sigter mod at sammenligne variationen i de førnævnte indekser mellem de to grupper, vil blive udført af lineære mixed effects-modeller for gentagne mål (LMMRM'er), med "glmmTMB" R-pakke, inklusive resultatdata i lang tid. -format som afhængig variabel. Faste effekter vil omfatte tildeling af delprøver, tid som kvalitativ variabel og deres interaktion, mens tilfældige effekter påvirker patientens ID. I dybden vil korrelationer mellem gentagne mål blive modelleret ved hjælp af enten en sammensat symmetristruktur eller en ustruktureret kovariansmatrix. Den bedste tilpasning til modellerne vil blive testet af "DHARMa" R-pakken, som bruger en simulationsbaseret tilgang til at skabe let fortolkelige skalerede (kvantile) residualer for monterede LMM'er og giver test for model over/underdispersion. De resulterende residualer er standardiseret til værdier mellem 0 og 1 og kan tolkes lige så intuitivt som residualer fra en lineær regression.

For at bruge disse modeller på små prøver, vil en Bartlett-lignende justering blive foretaget ved bootstrap resampling med "pbkrtest" R-pakken. Faktisk, når man tager i betragtning, at tilnærmelsen af ​​den maksimale sandsynlighed (LR) T-teststatistikken til chi-kvadratfordelingen i store prøver ikke er nøjagtig på en lav skala, dividerer Bartletts korrektion med et korrektionsled med justeringsperioden, som er et skøn over det første øjeblik af nulfordelingen af ​​T-statistikken.

P-værdier <0,05 vil blive betragtet som statistisk signifikante. Suggestive p-værdier vil også blive rapporteret (0,05 ≤ p < 0,10). Alle analyser vil blive udført med R-software, version 4.2.0 (CRAN ®, R Core 2022, Wien, Østrig).