Hämodynamische Beurteilung der zugrunde liegenden Myozytenfunktion bei Rechtsherzinsuffizienz (HALT-RHF)

Dieser Vorschlag zielt darauf ab, die Diagnose und das mechanistische Verständnis der rechtsventrikulären (RV) Myozytendysfunktion bei Herzinsuffizienzpatienten mit reduzierter Ejektionsfraktion und pulmonaler Hypertonie (HFrEF-PH) zu verbessern. Eine RV-Dysfunktion ist häufig und beschleunigt schlechte Ergebnisse bei HFrEF-PH. Trotz seiner Bedeutung ist die klinische Fähigkeit, es zu charakterisieren, nach wie vor ungenau. Dies macht prognostische und therapeutische Bemühungen in vielen Szenarien zunichte, beispielsweise bei der Vorhersage eines RV-Versagens nach einem linksventrikulären Unterstützungsgerät. Im Jahr 2023 berichteten die Forscher, dass die kontraktilen Reserveindizes der RV-Myozyten, wie etwa die kalziumaktivierte isometrische Spannung und die längenabhängige aktive Spannung, im RV-Gewebe von explantierten menschlichen HFrEF-PH-Herzen im Endstadium reduziert sind. Bemerkenswerterweise korrelierten die klinischen Indizes geringfügig mit der kalziumaktivierten Spannung, konnten jedoch die Depression der längenabhängigen Spannung überhaupt nicht erfassen, wobei letztere einen wichtigen Beitrag zur RV Frank-Starling-Reserve leistete. Dieser Mangel verdeutlicht einen möglichen Grund dafür, dass klinische Indizes ein RV-Versagen nicht erkennen können. Ein Manko dieser Arbeit war die Untersuchung von Erkrankungen im Endstadium, und die Forscher glauben, dass bessere klinische Korrelate der Myozytendysfunktion bei Erkrankungen im Frühstadium mehr Erkenntnisse zu einem Zeitpunkt liefern könnten, zu dem Interventionen noch hilfreich wären. Die zentrale Hypothese der Forscher ist, dass die klinische Identifizierung einer RV-Myozytenerkrankung bei HFrEF-PH die Messung der RV-Kontraktilität erfordert Reserve, wie sie während des Trainings hervorgerufen wird. Die vorherige Studie der Forscher an primären PH-Patienten unterstützt dies, und neue vorläufige Daten bei Patienten mit PH als Folge einer Herzinsuffizienz belegen dies ebenfalls. Als die Forscher tiefer gingen, berichteten sie kürzlich über einen neuartigen Mangel des dicken Sarkomerfilaments in HFrEF-PH-RV-Myozyten, der durch einen Überschuss an Myosin im inaktiven, superrelaxierten Zustand verursacht wird und dessen Rekrutierung zur Bildung von Querbrücken durch Kalzium oder Dehnung behindert -Aktivierung. Letzteres ist wichtig, da es bei kleinen Nagetieren nicht auftritt und erst kürzlich bei Schweinen berichtet wurde, wodurch superrelaxiertes Myosin neu mit der RV-Myozyten- und Kammerreserve beim Menschen verknüpft wird. Die neuen phosphoproteomischen Daten der Forscher zeigen eine geringere Myosin-bindende Protein-C-Phosphorylierung, dafür aber eine stärkere Phosphorylierung mehrerer Sarkomer-Z-Scheibenproteine ​​und unterstützen die mögliche Rolle, die auf Kinase- und Phosphatase-Modifikationen basiert.

Dieser Vorschlag entstand aus diesen jüngsten Erkenntnissen. Die Ziele der Forscher bestehen darin: (1) klinische Indizes zu identifizieren, die das Versagen der RV-Myozytenreserve im frühen bis mittleren Stadium von HFrEF-PH erfassen; (2) Mechanismen der myozytenlängenabhängigen kontraktilen Depression aufdecken; und (3) Sarkomer-aktivierende Medikamente testen, die sich bei HFrEF-PH-RV-Versagen als nützlich erweisen könnten. Die Forscher kombinieren modernste Druck-Volumen-Schleifen und klinische Beurteilungen der Funktion der RV-Kammer mit der Phänotypisierung des kontraktilen Myozytenapparats. Die Forscher untersuchen außerdem eine neue Rolle von superrelaxiertem Myosin bei einer verminderten Myozytenreserve. Der Vorschlag nutzt meine in den letzten Jahren mit der Unterstützung von K23 und einem hervorragenden Kooperationsteam entwickelten translationalen und grundlegenden Muskelkenntnisse. Seine Ziele stimmen mit den strategischen Visionen der NHLBI für RV und Advanced HF überein. Es gibt drei spezifische Ziele:

Ziel 1. Testen Sie, ob klinische Messungen der RV-Trainingsreserve die kontraktile Dysfunktion der RV-Myozyten bei HFrEF-PH im Frühstadium besser widerspiegeln. HFrEF-Patienten, die zur Rechtsherzkatheteruntersuchung überwiesen werden, durchlaufen bei Johns Hopkins ein bewährtes Protokoll zur Beurteilung der klinischen hämodynamischen und echokardiographischen RV-Indizes sowie der RV-Druck-Volumen-Schleifenparameter in Ruhe und bei Fahrradübungen in Rückenlage. Es werden RV-Endomyokardbiopsien entnommen und isolierte Myozyten permeabilisiert, um die Kontraktionsmechanik sowie die durch Kalzium und Länge aktivierte Spannung zu beurteilen. Die Forscher testen dann, ob die Parameter der klinischen RV-Trainingsreserve die Einschränkungen der kontraktilen Reserve der RV-Myozyten empfindlicher widerspiegeln als häufig verwendete Ruhemessungen der RV-Funktion.

Ziel 2. Bestimmen Sie die Rollen und Identitäten von Phosphorylierungsmediatoren der reduzierten längenabhängigen Reserve von HFrEF-PH RV-Myozyten. Neue phosphoproteomische Daten zeigen eine Proteinkinase A (PKA)-Hypophosphorylierung von dicken Filamentproteinen und eine Hyperphosphorylierung von Z-Scheiben-Gerüstproteinen im HFrEF-PH-RV-Myokard. Die PKA-Inkubation erhöht die längenabhängige Spannung der Myozyten, während die Proteinphosphatase 2a (die PKA-Änderungen nicht umkehrt) die durch Kalzium aktivierte Spannung verbessert. Die Forscher testen die Relevanz für das Versagen der kontraktilen Myozytenreserve bei HFrEF-PH in permeabilisierten RV-Myozyten durch selektive Kinase- und Phosphatase-Inkubation und mutieren dann selektiv hochwertige phosphomodifizierte Stellen, um die Rolle bei der längenabhängigen Aktivierung zu testen.

Ziel 3: Bestimmen Sie, ob neuere Sarkomer-aktivierende Medikamente die längenabhängige Spannung der HFrEF RV-Myozyten wiederherstellen. Zwei Sarkomer-aktivierende Medikamente werden in HFrEF-PH-RV-Myozyten getestet: Danicamtiv und CK-136, die die längenabhängige Spannung besser steigern sollten als ähnliche, zuvor getestete Medikamente. Die Forscher bestimmen die Auswirkung auf die kontraktile Reserve von enthäuteten Myozyten und testen dann, ob die in Ziel 1 identifizierten klinischen RV-Reserveindizes die Auswirkung auf einzelne HFrEF-PH-RV-Myozyten desselben Patienten vorhersagen können.

Erwartete Ergebnisse: Die Forscher werden optimale klinische Indizes für das Versagen der RV-Reserve bei HFrEF-PH identifizieren, Myozytenmechanismen der längenabhängigen Reserve klären und neuartige RV-Medikamente testen. Die Ergebnisse wirken sich auf RV-Ausfälle aufgrund von HFrEF-PH aus und sollten auch für die anderen Ursachen gelten. Das Forschungsteam der Forscher verfügt über außergewöhnliche Fachkenntnisse in der translationalen RV-Phänotypisierung und Muskelbiophysik und ist in der einzigartigen Lage, diesen Vorschlag umzusetzen.