Hæmodynamisk vurdering af underliggende myocyTe funktion ved højre hjertesvigt (HALT-RHF)

Dette forslag har til formål at forbedre diagnosticering og mekanistisk forståelse af højre ventrikulær (RV) myocytdysfunktion hos hjertesvigtpatienter med reduceret ejektionsfraktion og pulmonal hypertension (HFrEF-PH). RV-dysfunktion er almindelig og fremskynder dårlige resultater i HFrEF-PH. På trods af dens betydning forbliver den kliniske evne til at karakterisere den upræcis. Dette frustrerer prognostisk og terapeutisk indsats i mange scenarier, såsom forudsigelsen af ​​RV-fejl efter venstre ventrikulær hjælpeanordning. I 2023 rapporterede efterforskerne, at RV-myocytkontraktile reserveindekser, såsom calciumaktiveret isometrisk spænding og længdeafhængig aktiv spænding, er reduceret i RV-væv fra eksplanterede humane HFrEF-PH-hjerter i slutstadiet. Det er bemærkelsesværdigt, at kliniske indekser korrelerede beskedent med calciumaktiveret spænding, men det lykkedes ikke fuldstændigt at fange depression af længdeafhængig spænding, sidstnævnte en nøglebidragsyder til RV Frank-Starling-reserven. Denne mangel fremhæver en mulig årsag til, at kliniske indekser ikke kan identificere RV-fejl. En mangel ved dette arbejde var dets undersøgelse af sygdom i slutstadiet, og efterforskerne mener, at bedre kliniske korrelater af myocytdysfunktion fra tidligere sygdomsstadier kan give mere indsigt på et tidspunkt, hvor interventioner stadig ville være nyttige. Forskerens centrale hypotese er, at klinisk identifikation af RV-myocytsygdom i HFrEF-PH kræver måling af RV-kontraktil reserve, som fremkaldes under træning. Efterforskernes tidligere undersøgelse af primære PH-patienter understøtter dette, og nye foreløbige data hos patienter med PH sekundært til hjertesvigt gør det også. Ved at dykke dybere rapporterede forskerne for nylig en ny mangel på det tykke sarcomer-filament i HFrEF-PH RV-myocytter, drevet af et overskud af myosin i den inaktive super-afslappede tilstand, der forhindrer dets rekruttering til at danne tværbroer ved enten calcium- eller stræk -aktivering. Sidstnævnte er vigtigt, da det ikke ses hos små gnavere, og først for nylig rapporteret hos grise, og dermed nyligt forbinder super-afslappet myosin til RV-myocytter og kammerreserve hos mennesker. Efterforskernes nye phospho-proteomiske data viser mindre myosin-bindende protein-C-phosphorylering og endnu mere phosphorylering af adskillige sarcomere Z-disc-proteiner og understøtter den potentielle rolle baseret på kinase- og phosphatase-modifikationer.

Dette forslag blev affødt af disse nylige resultater. Efterforskernes mål er at: (1) identificere kliniske indekser, der fanger RV-myocytreservesvigt i tidligere til midt-stadiet HFrEF-PH; (2) afdække mekanismer for myocytlængdeafhængig kontraktil depression; og (3) teste sarkomer-aktiverende lægemidler, der kan vise sig nyttige for HFrEF-PH RV-fejl. Forskerne kombinerer state-of-the-art tryk-volumen loop og kliniske vurderinger af RV kammer funktion med fænotyping af myocyt kontraktile apparat. Forskerne udforsker yderligere en ny rolle af super-afslappet myosin i deprimeret myocytreserve. Forslaget udnytter min translationelle og grundlæggende muskelekspertise, der er udviklet i løbet af de sidste mange år med K23-støtte og et fantastisk samarbejdende team. Dens mål stemmer overens med NHLBIs strategiske visioner for RV og avanceret HF. Der er tre specifikke mål:

Formål 1. Test, om kliniske mål for RV-anstrengelsesreserve bedre afspejler RV-myocyt kontraktil dysfunktion i tidligere stadie af HFrEF-PH. HFrEF-patienter, der henvises til højre hjertekath, gennemgår en veletableret protokol hos Johns Hopkins for at vurdere kliniske hæmodynamiske og ekkokardiografiske RV-indekser sammen med RV-tryk-volumen loop-parametre i hvile og med liggende cykeløvelse. RV endomyocardiale biopsier opnås, og isolerede myocytter permeabiliseres for at vurdere kontraktil mekanik og calcium- og længdeaktiveret spænding. Efterforskerne tester derefter, om kliniske RV-øvelsesreserveparametre vil mere følsomt afspejle RV-myocytes kontraktile reservebegrænsninger end almindeligt anvendte hvilemål for RV-funktion.

Mål 2. Bestem roller og identiteter af fosforyleringsmediatorer af reduceret HFrEF-PH RV myocytlængdeafhængig reserve. Nye phospho-proteomiske data finder proteinkinase A (PKA)-hypophosphorylering af tykke filamentproteiner og hyperphosphorylering af Z-disc scaffold-proteiner i HFrEF-PH RV myokardium. PKA-inkubation øger myocytlængdeafhængig spænding, mens proteinphosphatase 2a (som ikke reverserer PKA-ændringer) forbedrer calciumaktiveret spænding. Forskerne tester relevansen for myocytkontraktile reservesvigt i HFrEF-PH i permeabiliserede RV-myocytter ved selektiv kinase- og phosphatase-inkubation, og muterer derefter selektivt phosphomodificerede steder med høj værdi for at teste rollen i længdeafhængig aktivering.

Mål 3: Bestem, om nyere sarkomeraktiverende lægemidler genopretter HFrEF RV-myocytlængdeafhængig spænding. To sarkomeraktiverende lægemidler testes i HFrEF-PH RV-myocytter: danicamtiv og CK-136, som burde øge længdeafhængig spænding bedre end lignende tidligere testede lægemidler. Efterforskerne bestemmer indvirkningen på hudens kontraktile reserve af hudceller og tester derefter, om de kliniske RV-reserveindekser identificeret i mål 1 kan forudsige indvirkningen på individuelle HFrEF-PH RV-myocytter fra den samme patient.

Forventede resultater: Efterforskerne vil identificere optimale kliniske indekser for RV-reservesvigt i HFrEF-PH, klarlægge myocytmekanismer for længdeafhængig reserve og teste nye RV-lægemidler. Resultaterne vil påvirke RV-fejl på grund af HFrEF-PH og bør også gælde for dets andre årsager. Forskerteamet har enestående ekspertise inden for translationel RV-fænotyping og muskelbiofysik og er unikt klar til at levere på dette forslag.