Angiogenese und Fibrose bei Myokardinfarkt

Integrine sind eine Gruppe von Molekülen, die für die interzelluläre Adhäsion und Signalübertragung verantwortlich sind. Sie umfassen eine Superfamilie heterodimerer Rezeptoren, die aus 18 verschiedenen α- und β-Untereinheiten bestehen. In Kombination können sie 24 verschiedene Rezeptorsubtypen mit einer Reihe von physiologischen und pathophysiologischen Funktionen erzeugen [Takada et al, 2007]. Der αvβ3-Rezeptor ist ein Integrin, das auf reifen Endothelzellen in geringen Konzentrationen gefunden wird, aber auf Endothelzellen von aktiv wachsenden Blutgefäßen deutlich hochreguliert wird. Es war früher als Vitronektinrezeptor bekannt, obwohl später festgestellt wurde, dass es viele andere Liganden bindet, einschließlich Fibrinogen, Fibronektin, Laminin, Thrombospondin, von-Willebrand-Faktor und bestimmte Kollagen-Subtypen. Diese Merkmale werden auch beim αvβ5-Integrinrezeptor beobachtet, wobei beide Rezeptoren das auf diesen Liganden vorhandene Arginin-Glycin-Aspartat (RGD)-Motiv erkennen.

1.1.2 Rolle von αvβ3- und αvβ5-Integrinen bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Die Expression von &agr;v&bgr;3- und &agr;v&bgr;5-Rezeptoren ist in einer Reihe von Krankheitszuständen hochreguliert, und dies wurde besonders gut in der Angiogenese, die mit Tumorwachstum und Metastasen verbunden ist, charakterisiert [Friedlander et al., 1995; Brooks et al., 1994]. Es gibt jedoch viele potenzielle Rollen für diesen Integrin-Weg bei kardiovaskulären Erkrankungen, einschließlich Myokardinfarkt, Arteriosklerose, Restenose, Aortenstenose und Aneurysma-Erkrankung, die relativ unerforscht sind.

1.1.2.1 Myokardinfarkt

Nach einem Myokardinfarkt kommt es zu einer intensiven Entzündungsreaktion, gefolgt von Angiogenese und Fibrose. Während dieser Zeit der Heilung und Wiedergutmachung erfolgt eine stärkere Regulierung der Integrine, um eine effiziente myokardiale Heilung zu orchestrieren. Für die αvβ3- und αvβ5-Integrinrezeptoren spiegelt dies aufgrund ihrer Ligandenbindungseigenschaften sowohl Angiogenese als auch Fibrose wider [van den Borne et al, 2008; Higuchi et al., 2008]. Dies steht im Zentrum des frühen und verzögerten linksventrikulären Umbaus in der Infarkt- und Periinfarktzone. Die frühe Phase wird von Angiogenese dominiert, um die vaskuläre Integrität und Gewebedurchblutung wiederherzustellen, wobei αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren hochreguliert und auf aktivierten Endothelzellen in sich neu bildenden Gefäßen exprimiert werden [Higuchi et al., 2008]. Mit anschließender myokardialer Heilung und Remodellierung erfordert die Aktivierung von Fibroblasten und die Differenzierung in Myofibroblasten Interaktionen mit αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren und ist zentral für die Entwicklung von Fibrose [van den Borne et al, 2008]. Maladaptive fibrotische Reaktionen und nachteiliges linksventrikuläres Remodeling können der Entwicklung einer Herzinsuffizienz nach einem Myokardinfarkt zugrunde liegen. Diese Prozesse und Signalwege können auch bei der Entwicklung von Myokardfibrose bei anderen Erkrankungen, wie z. B. linksventrikulärer Hypertrophie in Verbindung mit Aortenstenose, eine Rolle spielen [Dweck et al., 2011].

1.1.2.2 Atherosklerose und Restenose

Die Entstehung von Arteriosklerose ist auf ein komplexes Zusammenspiel von oxidiertem Lipid, Infiltration von Entzündungszellen und Migration glatter Muskelzellen in der Arterienwand zurückzuführen. Einmal etabliert, können atherosklerotische Plaques fortschreiten und reißen, was zu den klinischen Präsentationen eines akuten Myokardinfarkts und Schlaganfalls führt. Zu den Merkmalen, die mit einer Plaqueruptur verbunden sind, gehören eine dünne fibröse Kappe, ein lipidreicher Pool und eine Blutung innerhalb der Plaque. Tatsächlich ist Plaque-Ruptur besonders mit Plaque-Neovaskularisation und vaskulär-endothelialer Wachstumsfaktor-Expression verbunden [Hiyama et al., 2010], was darauf hindeutet, dass Instabilität durch Angiogenese induziert werden kann. Daher könnte die Hochregulierung von αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren einen neuen Marker und ein potenzielles therapeutisches Ziel für [Maile et al., 2010], Plaque-Anfälligkeit darstellen.

Der Prozess der neointimalen Hyperplasie und Restenose nach einer perkutanen Koronarintervention umfasst die Rekrutierung glatter Gefäßmuskelzellen. Dieser Prozess ist auch von αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren abhängig und ist auch ein potenzielles Ziel für die Hemmung der Restenose [Kokubo et al., 2007].

1.1.3 Fluciclatid

Fluciclatid ist ein RGD-haltiges zyklisches Peptid, das kürzlich als 18F-Radiotracer zum Nachweis von Tumorangiogenese durch Positronen-Emissions-Tomographie entwickelt wurde. Es ist hochselektiv für die αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren mit Affinitäten (EC50) von 11,1 bzw. 0,1 nM bei minimaler Kreuzreaktivität mit dem αIIbβ3-Rezeptor (EC50 281 nM). Präklinische Tumorarbeiten haben gezeigt, dass 18F-Fluciclatid von Glioblastomen aufgenommen und durch den anti-angiogenen Tyrosinkinase-Inhibitor Sunitinib unterdrückt wird, was die Spezifität von Fluciclatid für Bereiche der Angiogenese bestätigt. Es wurde in klinischen Studien der Phase I bewertet und als sicher und gut verträglich befunden.

1.1.4 Ziele

Bis heute gab es viele präklinische Studien, die die Anwendung von Radiotracern untersuchten, die auf die αvβ3- und αvβ5-Integrinrezeptoren abzielen. Die klinische Anwendung dieser Tracer war weitgehend auf die Onkologie als Methode zur Beurteilung der Angiogenese in Tumoren beschränkt. Hier möchten wir die Rolle des αvβ3- und αvβ5-Rezeptor-Radiotracers, 18F-Fluciclatid, untersuchen, um Angiogenese und Fibrose in zwei wichtigen Bereichen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu beurteilen. Insbesondere beabsichtigen wir, myokardiale Angiogenese und Remodeling bei Patienten mit kürzlich aufgetretenem Myokardinfarkt zu untersuchen. Wir gehen davon aus, dass diese Patientengruppe ein gleichzeitig bestehendes Aortenatherom haben wird, und dies wird uns eine opportunistische Bewertung der Traceraufnahme bei Atherosklerose liefern. Wir glauben, dass es wichtig ist, eine Reihe von kardiovaskulären Erkrankungen zu beurteilen, um festzustellen, ob die Expression von αvβ3- und αvβ5-Integrinrezeptoren für bestimmte Krankheitsprozesse spezifisch ist. Im Erfolgsfall werden diese vorläufigen Daten die genauere Erforschung spezifischer Krankheitsbereiche und neuartiger therapeutischer Interventionen ermöglichen. Derzeit ist Fluciclatid nicht für die klinische Anwendung zugelassen oder zugelassen und wird hier als Prüfsubstanz zur Erforschung der Pathophysiologie der Aortenstenose verwendet.

1.2 URSPRÜNGLICHE HYPOTHESEN

Wir nehmen die Hypothese an, dass 18F-Fluciclatid die Expression der αvβ3- und αvβ5-Integrinrezeptoren in vivo beim Menschen in zwei Hauptbereichen kardiovaskulärer Erkrankungen identifizieren kann: akuter Myokardinfarkt und Aorten-Atherosklerose. Insbesondere nehmen wir an, dass 18F-Fluciclatid:

1. Demonstrieren Sie eine selektive Aufnahme innerhalb der Region des Myokardinfarkts in der frühen Phase der Genesung (1-3 Wochen).
2. Binden in den späteren Phasen der Genesung (6-12 Wochen) sowohl in den Infarkt- als auch in abgelegenen Regionen von Patienten mit erheblichem Myokardinfarkt
3. In atherosklerotische Plaque der Aorta aufgenommen werden.

6 BEWERTUNGEN

6.1 ANGIOGENESE UND FIBROSE NACH AKUTEM MYOKARDINFARKT

Nach einem akuten Myokardinfarkt kommt es zu einer intensiven Hochregulierung von αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren, die anfänglich hilft, die Angiogenese und die Wiederherstellung der Gefäßintegrität und Gewebedurchblutung zu regulieren, zusätzlich zu einer verzögerten Expression, die mit der Entwicklung von Fibrose innerhalb des infarzierten Myokards verbunden ist. Wir werden daher Patienten zwei und neun Wochen nach einem akuten Myokardinfarkt untersuchen. Da es in dieser Population nicht möglich sein wird, eine direkte histologische Bestätigung der Angiogenese oder Fibrose vorzunehmen, werden wir diese Befunde mit Patienten mit etabliertem kollateralem koronarem Blutfluss von einem chronischen Koronararterienverschluss sowie einer kardialen Magnetresonanztomographie eines etablierten und stabilen Myokards vergleichen Fibrose.

6.1.1 Studienplan

An den Tagen 14 ± 7 und 63 ± 7 nach einem akuten Myokardinfarkt werden 30 Patienten einer Blutentnahme und Positronenemissions- und Computertomographie-Scans mit 18F-Fluciclatid unterzogen. Nach der Injektion von 18F-Fluciclatid werden die Patienten mit unserem klinischen Standardansatz überwacht, einschließlich der Beobachtung hämodynamischer Parameter, und dies wird während ihres gesamten Studienaufenthalts bis zur Abreise fortgesetzt. Sie werden sich auch einer kardialen Magnetresonanztomographie mit Beurteilung der Gadolinium-Perfusion und Spätverstärkung am Tag 14 ± 7 und erneut zwischen 6 und 12 Monaten nach dem Myokardinfarkt unterziehen. Wir werden speziell zwei gleich große und passende Populationen von Patienten (n = 15 pro Gruppe) rekrutieren, bei denen die infarktbedingte Arterie mit einer perkutanen Koronarintervention revaskularisiert wurde oder nicht. Darüber hinaus werden wir in ähnlicher Weise einmalig 10 alters- und geschlechtsangepasste Patienten mit einem chronischen (> 6 Monate) Verschluss eines großen epikardialen Gefäßes untersuchen.

Blutproben werden anhand klinischer biochemischer und hämatologischer Standardprofile wie Vollblutbild und Harnstoff und Elektrolyte bewertet. Außerdem werden Marker für kardiale Ischämie, Fibrose und Angiogenese bewertet. Zusätzliches Serum, Plasma und DNA werden für zukünftige Potenzialanalysen bei -80 Grad Celsius gelagert.

6.1.2 Studieninterpretation

Da die Gefäße vollständig etabliert sind, exprimieren die Kollateralarterien und jegliches Myokard mit Infarkt von Patienten mit chronischer Okklusion die αvβ3- und αvβ5-Rezeptoren nicht und dienen als negative Kontrollen. Wir gehen auch davon aus, dass diejenigen mit einem akuten Myokardinfarkt und einem nicht vaskularisierten vollständigen Koronararterienverschluss eine intensivere Aufnahme von 18F-Fluciclatid sowohl an Tag 14 als auch an Tag 63 aufgrund einer größeren frühen Neovaskularisation und eines ausgedehnteren Infarkts haben werden. Patienten mit vollständiger Revaskularisierung haben wahrscheinlich eine mäßige Angiogenese und Fibrose, und wir erwarten daher zu beiden Zeitpunkten eine weniger intensive 18F-Fluciclatid-Aufnahme. Obwohl wir keinen histologischen Komparator haben werden, wird uns die kardiale Magnetresonanztomographie Daten über das Ausmaß des Myokardinfarkts (Tag 14) und der Fibrose (6 - 12 Monate), die linksventrikuläre Funktion, den Grad der Myokarddurchblutung und das Vorhandensein liefern der mikrovaskulären Obstruktion. Wir werden auch die gesamte Infarktgruppe (n=30) untersuchen, um zu bestimmen, ob das Ausmaß der 18F-Fluciclatid-Aufnahme mit Magnetresonanzmessungen der linksventrikulären Funktion und Remodeling nach einem Infarkt korreliert.

Wir beabsichtigen, die Bilder von 10 gesunden Probanden gleichen Alters und Geschlechts zu verwenden, die aus einer gleichzeitig bestehenden Studie mit dem Titel „Die Identifizierung von in vivo Angiogenese und Fibrose bei Aortenstenose mittels Positronen-Emissions-Tomographie“ (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Diese dienen als Negativkontrollen als Vergleichsproben für gesundes Myokard. Es handelt sich um eine ähnliche Studie, bei der der Radiotracer 18F-Fluciclatid bei Patienten mit Aortenstenose eingesetzt wurde. Diese Patienten haben sich einem einzigen CT-PET-Scan und einem MRT-Scan mit Beurteilung der späten Gadolinium-Verstärkung unterzogen und der Verwendung ihrer Daten in dieser aktuellen Studie zugestimmt.

6.2 ANGIOGENESE BEI ​​AORTATHEROSKLEROSE

Patienten mit akutem Myokardinfarkt haben eine hohe Prävalenz einer begleitenden Aorten-Arteriosklerose. In Dr. Dwecks Fellowship konnten wir diese Assoziation nutzen und Sekundäranalysen der 18F-Natriumfluoridaufnahme bei Aorten- und Koronaratherosklerose durchführen [Dweck et al, 2012b]. Dies führte zu einigen hochinnovativen Erkenntnissen, die unser Verständnis von Atherosklerose und der Rolle der Verkalkung beeinflussten.

6.2.1 Studienplan

Wir werden die von den oben genannten Patienten erhaltenen Datensätze verwenden, um die Aufnahme von 18F-Fluciclatid in die thorakale Aorta zu untersuchen. Arteriosklerose wird anhand von Computertomographie- und Magnetresonanzbildern des Brustkorbs zum Zeitpunkt der Studienscans identifiziert. Es ist keine zusätzliche Bildaufnahme erforderlich. Dies wird Pilotdaten liefern, um nachfolgende spezielle Studien zu informieren, die sich auf atherosklerotische Plaques konzentrieren, die akut entzündet sind, wie z.