Charakterisierung von primärem und sekundärem Stress im Zusammenhang mit takOtsubo (MAESTRO)

Hintergrund und Begründung Das Takotsubo-Syndrom (TTS) ist eine akute und reversible Form der Myokardschädigung, der häufig ein körperlicher oder emotionaler Auslöser vorausgeht. Obwohl TTS aufgrund seiner reversiblen Natur allgemein als gutartige Krankheit angesehen wurde, ist jetzt klar, dass hämodynamische und elektrische Instabilität während der akuten Phase Patienten häufig schwerwiegenden unerwünschten Komplikationen im Krankenhaus aussetzt. Die Pathophysiologie des TTS ist jedoch noch lange nicht vollständig verstanden. Konsistente Beweise zeigten, dass die von den meisten dieser Patienten erlebten und als stressig (sowohl körperlich als auch emotional) empfundenen Umweltereignisse eine Aktivierung des Gehirns und eine stressbezogene Reaktion mit zunehmender Bioverfügbarkeit lokaler und zirkulierender Stressmediatoren wie Katecholamin und Cortisol hervorrufen. die eine Hauptrolle in der Ätiologie des für diesen klinischen Zustand verantwortlichen "neurogenen Betäubungsmyokards" spielten. Jüngste Studien bestärkten die Hypothese einer herausragenden Verbindung zwischen dem Stressreaktionssystem des Gehirns und dem Herzen bei TTS-Patienten unter Verwendung eines bildgebenden Ansatzes. Die grundlegenden anatomischen Strukturen, die an der Stressreaktion beteiligt sind, sind der Neocortex, das limbische System, die Formatio reticularis, der Hirnstamm und das Rückenmark zusammen mit der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse, die schließlich zur Cortisolsekretion führt. In dieser Hinsicht wurden bei TTS-Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) des Gehirns erhebliche strukturelle Unterschiede im Neokortex und im limbischen Netzwerk (Insula, Amygdala, cingulärer Kortex und Hippocampus) sowie eine Hypokonnektivität gezeigt der zentralen Hirnregionen mit regulatorischer Funktion des vegetativen und limbischen Systems. Darüber hinaus zeigte eine kürzlich durchgeführte PET/TC-Studie, dass eine erhöhte limbische Aktivität der Entwicklung von TTS vorausgeht und dass Patienten mit der höchsten Aktivität der Amygdala das Syndrom am frühesten entwickeln, was die Hypothese stützt, dass ein neurobiologisches Substrat sie für dieses klinische Syndrom prädisponieren könnte.

Da TTS bei einer zunehmenden Anzahl von Krankenhauspatienten identifiziert wurde, trat eine wichtige klinische Heterogenität unter den Betroffenen auf, und klinische Merkmale wie körperliche Auslöser zusammen mit akuten neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen, hohen Troponinspiegeln und niedriger Ejektionsfraktion zeigten sich von Interesse Identifizierung einer bestimmten Kategorie von Personen mit TTS mit höherem Mortalitätsrisiko und Krankenhauskomplikationen. Daher zeichnet sich in letzter Zeit ab, dass bisher zwei verschiedene Kategorien von TTS-Patienten mit unterschiedlichen klinischen Merkmalen und Risikoprofilen beschrieben wurden: primäres TTS, das hauptsächlich Patienten nach emotionalem Stress betrifft, ohne epikardiale Koronarerkrankung, mit geringer Troponinfreisetzung , leicht reduzierte und schnell reversible linksventrikuläre (LV) Dysfunktion und gutartige Prognose; das zweite ist ein sekundäres TTS, das nach einem physischen Stressor auftritt, bei Vorliegen einer epikardialen koronaren Herzkrankheit (KHK), mit starker Troponinfreisetzung, mit schwererer oder anhaltender LV-Dysfunktion und verbunden mit einer schlechteren Prognose. Eine interessante Hypothese, die noch getestet werden muss, ist, dass nur primäres TTS aus einer reversiblen linksventrikulären Dysfunktion neurogenen Ursprungs durch Aktivierung von Neuronen resultieren könnte, die aus dem limbischen System stammen, was eine reversible Vasokonstriktion der koronaren Mikrovaskulatur verursachen kann, während sekundäres TTS möglicherweise darauf zurückzuführen ist ein direkter Katecholamin-induzierter Myokardschaden, der durch einen physikalischen Auslöser bei Patienten mit gleichzeitiger KHK hervorgerufen wird. Die pathophysiologischen Determinanten des primären bzw. sekundären TTS wurden jedoch bisher nie untersucht, ebenso wie eine unterschiedliche Gehirn-Herz-Achsen-Aktivierung bei diesen beiden Kategorien von TTS-Patienten nie nachgewiesen wurde.

Eine myokardiale Dysfunktion nach einem physischen Stressor wurde auch bei Sepsis-induzierter Kardiomyopathie beschrieben, einer bekannten systemischen Komplikation des Zytokinsturms nach der Immunantwort des Wirts auf eine Infektion, die die Prognose dieser Patienten erheblich beeinflussen kann. Sowohl die linksventrikuläre systolische Dysfunktion (LVSD) als auch die LV-diastolische Dysfunktion (LVDD) wurden in der ersten Phase eines schweren septischen Schocks wie beim sekundären TTS beschrieben, aber mit Ausnahme der reversiblen Natur der myokardialen Dysfunktion sind klinische und echokardiographische Merkmale (z. typische linksventrikuläre kinetische Anomalien, elektrokardiographische Merkmale und mögliche nachteilige Wirkungen der Verwendung von Vasopressoren) schienen ein sekundäres TTS von einer Sepsis-induzierten Kardiomyopathie zu unterscheiden, was auf eine andere systemische Reaktion des Wirts auf dieselben "Stressoren" und unterschiedliche pathophysiologische Mechanismen hindeutet, die diesen klinischen Zuständen zugrunde liegen.

Biochemische Profile von primären vs. sekundären TTS-Patienten sind noch weitgehend unbekannt, und ob ein unterschiedliches Profil in Verbindung mit diesen beiden Patientenkategorien existiert, bleibt unbekannt. Zu den bekannten Mechanismen, die mit der Entwicklung von TTS verbunden sind, gehören erhöhte Konzentrationen von zirkulierenden Plasma-Katecholaminen und deren Metaboliten. Es wurde berichtet, dass TTS durch ein myokardiales Makrophagen-Entzündungsinfiltrat und einen Anstieg systemischer proinflammatorischer Zytokine gekennzeichnet ist. In der Tat berichteten neuere Studien, dass Patienten mit akutem TTS erhöhte Spiegel der entzündungsfördernden Zytokine IL-6, IL-8 und CXCL1 im Blut aufwiesen, aber nach unserem besten Wissen hat keine Studie zuvor jemals die entzündliche Belastung der primären untersucht und sekundäres TTS.

Eine proinflammatorische Reaktion ist auch als ein pathogenetischer Schlüsselmechanismus der Sepsis-induzierten Kardiomyopathie bekannt. Tatsächlich wurden entzündungsfördernde Zytokine wie Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α), Interleukin-1-beta (IL-1β) und Chemokine, die durch Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) aktiviert werden, mit der Pathogenese von in Verbindung gebracht myokardiale Dysfunktion nach Sepsis, sowie endotheliale Dysfunktion und gestörte Endothel-abgeleitete NO-Freisetzung, die die physiologische Regulierung der Blutflussverteilung verändern kann. Bemerkenswert ist, dass bei Sepsis-induzierter Kardiomyopathie die veränderte Immunantwort auf Krankheitserreger zu einer Herunterregulierung von β-adrenergen Rezeptoren und zu einer Abschwächung der adrenergen Antwort auf Kardiomyozytenebene führt, im Gegensatz zu dem, was bei TTS gezeigt wurde . Ob jedoch unterschiedliche biologische Reaktionen auf dieselben Stressoren den unterschiedlichen klinischen Merkmalen von sekundärem TTS, Sepsis-induzierter Kardiomyopathie und Patienten mit Sepsis/septischem Schock ohne myokardiale Dysfunktion zugrunde liegen könnten, wurde bisher nie untersucht.

Da außerdem die Bedeutung akuter Stressmediatoren klar ist, bleibt die Rolle der Exposition gegenüber chronischem Stress bei der Pathogenese von TTS und ob es einen Unterschied zwischen primären und sekundären TTS-Patienten gibt, unerforscht. In dieser Hinsicht hat sich Haarcortisol kürzlich als neuer Biomarker für die langfristige HPA-Aktivität herausgestellt, der eine alternative Methode zur Beurteilung des Ausmaßes der psychosozialen Stressexposition Monate vor einem akuten Stressereignis bietet. Tatsächlich wurde gezeigt, dass Cortisol, wie andere lipophile Serumkomponenten, die Kapillaren durchqueren kann, die den Follikel durch Diffusion ernähren, und proportional zu seiner zirkulierenden Konzentration in das wachsende Haar eingebaut wird. Da das Haar mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 cm/Monat wächst, kann die Haarprobenahme in 6 cm Entfernung von der Kopfhaut eine Schätzung der plasmatischen Cortisolspiegel bis zu sechs Monate früher ermöglichen. Daher wollen die Ermittler untersuchen, ob eine unterschiedliche chronische Belastung durch Stress, bewertet durch Haarkortisolanalyse, eine Rolle bei der Pathogenese von primärem vs. sekundärem TTS spielen könnte.

Begründung Primäres und sekundäres TTS zeigten eine bedeutende klinische Heterogenität, wobei zwei unterschiedliche Subtypen von Patienten mit unterschiedlichen Ergebnissen und Risikoprofilen identifiziert wurden. Die Untersucher gehen davon aus, dass eine unterschiedliche Aktivierung der Gehirnstrukturen, die an der akuten Stressreaktion beteiligt sind, sowie eine unterschiedliche Exposition gegenüber chronischem Stress die unterschiedlichen klinischen und Risikoprofile, die bei primären vs. sekundären TTS-Patienten beobachtet werden, untermauern könnten. Darüber hinaus stellen die Ermittler die Hypothese auf, dass unterschiedliche Signaturen zirkulierender Biomarker mit diesen beiden Kategorien von TTS-Patienten assoziiert sein könnten. Daher kann die Identifizierung dieser spezifischen Signaturen bei der Diagnose dieser Patienten helfen und den Weg für die Identifizierung spezifischer pathophysiologischer Signalwege und die Entwicklung zukünftiger Therapien ebnen. Da primäres vs. sekundäres TTS unterschiedliche klinische Ergebnisse zeigten, gehen die Untersucher außerdem davon aus, dass die Identifizierung solcher spezifischer Signaturen bei der prognostischen Stratifizierung von TTS-Patienten hilfreich sein kann.

Außerdem wollen die Forscher die unterschiedlichen klinischen Merkmale von Patienten mit sekundärem TTS, Sepsis-induzierter Kardiomyopathie und Sepsis/septischem Schock ohne myokardiale Dysfunktion bewerten, um zu sehen, ob eine unterschiedliche biologische Reaktion auf dasselbe Stressereignis (Infektion) zugrunde liegen könnte Pathophysiologische Mechanismen.

Daher lauten unsere Hypothesen wie folgt:

• Eine unterschiedliche Aktivierung von Gehirnstrukturen, die an der akuten Stressreaktion beteiligt sind, kann die unterschiedlichen klinischen und Ergebnisprofile untermauern, die bei primärem vs. sekundärem TTS beobachtet werden.
• Eine unterschiedliche Exposition gegenüber chronischem Stress, bewertet durch einen Cortisol-Assay im Haar, kann entweder für primäres oder sekundäres TTS prädisponieren.
• Spezifische im Plasma zirkulierende Biomarker könnten zwischen primärem und sekundärem TTS unterscheiden und dabei helfen, die zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen zu identifizieren.
• Spezifische im Plasma zirkulierende Biomarker könnten zwischen Sepsis-induzierter Kardiomyopathie, sekundärem TTS und Patienten mit Sepsis/septischem Schock ohne myokardiale Dysfunktion unterscheiden und dabei helfen, die zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen zu identifizieren.

ZIELE Primäres Ziel Das primäre Ziel der Studie ist die Bewertung der Aktivierung von Hirnstrukturen, die an der akuten Stressreaktion bei primärem vs. sekundärem TTS beteiligt sind, durch Analyse der Positronen-Emissions-Tomographie (PET).

Sekundäre Ziele

1. Bewertung der chronischen Stressbelastung durch Cortisolspiegel im Haar bei primärem vs. sekundärem TTS.
2. Identifizierung von im Plasma zirkulierenden Biomarkern bei primärem vs. sekundärem TTS sowohl im akuten Setup als auch bei der Nachbeobachtung nach 3 Monaten.
3. Um festzustellen, ob unterschiedliche plasmazirkulierende Biomarker bei Sepsis/septischem Schock ohne kardiale Dysfunktion im Vergleich zu sepsisinduzierter Kardiomyopathie identifiziert werden können;
4. Um festzustellen, ob unterschiedliche plasmazirkulierende Biomarker bei Sepsis/septischem Schock ohne kardiale Dysfunktion vs. sekundärem TTS identifiziert werden können;
5. Um festzustellen, ob unterschiedliche plasmazirkulierende Biomarker bei Sepsis-induzierter Kardiomyopathie im Vergleich zu sekundärem TTS identifiziert werden können, die unterschiedlichen pathophysiologischen Mechanismen zugrunde liegen.

Studiendesign Single-Center prospektive interventionelle Studie aufgrund des Verfahrens (ohne Medikament oder Gerät)

Studiendauer Die Studie dauert 42 Monate nach Genehmigung durch die lokale Ethikkommission, von denen die ersten 24 für die Einschreibungsphase, 12 für die Nachbereitung und die folgenden 6 für die Datenanalyse und wissenschaftliche Ausarbeitung vorgesehen sind.

Verfahren Die Untersucher werden demografische Daten (d. h. Alter, Geschlecht, Rasse), klassische kardiovaskuläre Risikofaktoren, Vorgeschichte früherer akuter Koronarsyndrome, Vorgeschichte von Malignomen, psychiatrische Vorgeschichte und medizinische Behandlungen auswerten.

Zum Zeitpunkt der Koronarangiographie bei Patienten mit primärem oder sekundärem TTS und innerhalb der ersten 48 Stunden bei Patienten mit Sepsis oder septischem Schock werden arterielle Blutproben in 1 Vacuette® 9 ml CAT Serum Clot Activator-Röhrchen und 4 Vacuette® 6 ml entnommen EDTA-Röhrchen. Darüber hinaus wird eine Haarprobe von 6 cm für den Haar-Cortisol-Assay entnommen.

Bei Patienten mit primärem oder sekundärem TTS werden Blutproben durch Venenpunktion mit 1 Vacuette® 9-ml-CAT-Serum-Gerinnungsaktivatorröhrchen und 4 Vacuette® 6-ml-EDTA-Röhrchen auch nach 3 Monaten zur Nachsorge entnommen.

Blutproben werden sofort zentrifugiert, um Vollblut-, Serum- und Plasmaproben zu erhalten, und dann in Eppendorf-Röhrchen aliquotiert. Alle Proben werden dann bis zur Analyse bei -80°C gelagert.

Zirkulierende Biomarkerspiegel von pro- und entzündungshemmenden Signalwegen (IL-6, IL-1beta, IL-10, IL-18) werden mit einem im Handel erhältlichen quantitativen Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) gemessen. Die Prüfärzte werden auch die Endothelin-1- und BDNF-Spiegel bewerten und schließlich werden die Prüfärzte die Katecholamin- und relative Rezeptorexpression durch den ELISA-Test bewerten.

Folgebesuch Die Teilnahme an dieser Studie erfordert für Patienten mit primärem vs. sekundärem TTS einen Folgebesuch 3 Monate (90 +/- 5 gg) nach der Aufnahme, um eine Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Analyse und während desselben Besuchs zu beurteilen wird weiterhin eine venöse Blutentnahme wie oben beschrieben durchgeführt.

Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Analyse 18F-FDG-PET/CT-Bildgebung wird 3 Monate nach dem akuten Ereignis in der Abteilung für Nuklearmedizin der Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS mit einem integrierten Scanner (z. B. Biograph 64 Siemens Healthcare, Erlangen) durchgeführt , Deutschland oder ähnlich). Intravenöses 18F-FDG (370 MBq) wird nach Fasten über Nacht verabreicht. Dreidimensionale PET-Bildgebung wird nach 1 h ruhigem Warten durchgeführt. Zur Schwächungskorrektur wird ein nicht getriggertes, kontrastfreies CT aufgenommen. Zu den analysierten Gehirnstrukturen gehören der Neokortex, das limbische System (Insula, Amygdala, cingulärer Kortex und Hippocampus), die Formatio reticularis, der Hirnstamm und das Rückenmark.

Die Analyse der stressbedingten neuronalen Aktivität wird in einer retrospektiven Analyse unter Verwendung validierter Forschungsmethoden von Forschern durchgeführt, die gegenüber klinischen Daten blind sind. Die Amygdala-18F-FDG-Aufnahme wird gemessen, indem kreisförmige Regionen von Interesse (ROIs) über der rechten und linken Amygdalae platziert werden und die Tracer-Akkumulation als standardisierter Aufnahmewert (SUV) gemessen wird.

Die bilateralen Amygdala-Mittelwert-SUVs werden sowohl als Durchschnitt als auch einzeln bewertet, indem sie durch die regulatorische regionale neuronale Aufnahme dividiert werden, um ein Verhältnis von Amygdala- zu regulatorischer Aktivität zu erzeugen (20). Das primäre Maß für die Amygdala-Aktivität (AmygA) wird abgeleitet, indem die SUVs der rechten und linken Amygdalae gemittelt und dieser Wert durch den mittleren SUV des Temporallappens (TL) dividiert wird (20). Da der ventromediale präfrontale Cortex (vmPFC) unter Stressbedingungen als regulatorisches Zentrum dient, wird AmygA außerdem in einer sekundären Analyse für den mittleren vmPFC-SUV angepasst.

Berechnung der Stichprobengröße Nach unserem besten Wissen gibt es keine frühere Literatur, die primäres vs. sekundäres TTS vergleicht. Daher konfiguriert sich dies als Pilotstudie. Daher ist keine formelle Berechnung der Stichprobengröße erforderlich. Basierend auf allgemeinen Faustregeln für Pilotstudien von Julious (2005), der sich auf 12 Probanden pro Gruppe bezieht, und auf der jährlichen Zahl von TTS-Patienten, die in unserer Abteilung beobachtet werden, planen die Invastigatoren, 60 Patienten in 24 Monaten aufzunehmen, davon 15 mit primärem TTS und 15 mit sekundärem TTS sowie 15 mit Sepsis/septischem Schock und 15 mit sepsisinduzierter Kardiomyopathie.

Statistische Analyse Die Stichprobe wird in ihren demografischen, anthropometrischen, klinischen, instrumentellen und Variablen durch deskriptive statistische Techniken beschrieben. Qualitative Variablen werden als absolute und relative prozentuale Häufigkeit ausgedrückt, während quantitative Variablen je nach Bedarf entweder als Mittelwert und Standardabweichung (SD) oder Median und Interquartilbereich (IQR) ausgedrückt werden. Die Gaußsche Verteilung wird zuvor durch den Shapiro-Wilk-Test bewertet. Im Falle fehlender Daten werden diese durch Datenimputationsmethoden über das imputeR-Paket behandelt, wobei im Falle quantitativer Daten multiple Imputation mit mittelwertzentrierten Lasso-Regressionsmethoden verwendet wird, während Klassifikationsbäume für die Imputation durch die Funktion "RpartC" auf Mode zentriert sind , das ist das am häufigsten vertretene Klassenobjekt, auf qualitativen Daten.

Vergleiche zwischen Gruppen zu Studienbeginn werden bei qualitativen Daten mit dem Chi-Quadrat-Test oder dem exakten Test nach Fisher, gegebenenfalls mit Freeman-Halton-Erweiterung, ausgewertet, während Vergleiche zwischen quantitativen Daten mit einer einfachen ANOVA oder Kruskal-Wallis durchgeführt werden prüfen. Paarweise Vergleiche werden entweder mit dem Student-t-Test oder dem Mann-Whitney-U-Test berechnet. In diesem letzteren Fall wird unter Verwendung des R-Pakets "Coin" der Wilcoxon-Pratt-Vorzeichen-Rangtest angewendet, um das Vorhandensein von Bindungen zu behandeln.

Die Bewertung des primären Endpunkts hinsichtlich der SUV-Wertunterschiede zwischen primärem und sekundärem TTS wird entweder durch den Student-t-Test oder den Mann-Whitney-U-Test bewertet.

Unter den sekundären Endpunkten werden der Haarcortisol- und Biomarkerunterschied nach 3 Monaten im Vergleich zum Ausgangswert in erster Linie in den einzelnen Gruppen unter Verwendung des gepaarten Student's t-Tests oder des Wilcoxon-Rangsummentests für gepaarte Daten bewertet.

Unterschiede zwischen und innerhalb der Gruppen im Laufe der Zeit und zu Studienbeginn bei Biomarkern und Cortisolspiegeln werden weiter durch „Violin Plots“ dargestellt, indem die R-Pakete „ggpubr“, „ggstatsplot“, „ggplot2“, „ggprism“ und „ggsignif“ verwendet werden. .

Der primäre Endpunkt sowie die sekundären Endpunkte, die darauf abzielen, die Variation in den oben genannten Indizes zwischen den beiden Gruppen zu vergleichen, werden durch lineare Mixed-Effects-Modelle für wiederholte Messungen (LMMRMs) mit dem „glmmTMB“ R-Paket durchgeführt, einschließlich langer Ergebnisdaten -Format als abhängige Variable. Feste Effekte umfassen die Zuweisung von Teilproben, die Zeit als qualitative Variable und ihre Wechselwirkung, während Zufallseffekte die Patienten-ID beeinflussen. Im Detail werden Korrelationen zwischen wiederholten Messungen modelliert, indem ansonsten entweder eine zusammengesetzte Symmetriestruktur oder eine unstrukturierte Kovarianzmatrix verwendet wird. Die beste Anpassung für die Modelle wird durch das „DHARMa“ R-Paket getestet, das einen simulationsbasierten Ansatz verwendet, um leicht interpretierbare skalierte (Quantil-)Residuen für angepasste LMMs zu erstellen und einen Test auf Modellüber-/Unterdispersion bereitzustellen. Die resultierenden Residuen sind auf Werte zwischen 0 und 1 normiert und können ebenso intuitiv wie Residuen aus einer linearen Regression interpretiert werden.

Um diese Modelle auf kleine Stichproben anzuwenden, wird eine Bartlett-ähnliche Anpassung durch Bootstrap-Resampling mit dem R-Paket "pbkrtest" vorgenommen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Annäherung der T-Teststatistik der maximalen Wahrscheinlichkeit (LR) an die Chi-Quadrat-Verteilung in großen Stichproben auf einer niedrigen Skala nicht genau ist, dividiert die Bartlett-Korrektur durch einen Korrekturterm, wobei der Term der Anpassung which ist eine Schätzung des ersten Moments der Nullverteilung der T-Statistik.

P-Werte < 0,05 gelten als statistisch signifikant. Suggestive p-Werte werden ebenfalls berichtet (0,05 ≤ p < 0,10). Alle Analysen werden mit der R-Software, Version 4.2.0 (CRAN ®, R Core 2022, Wien, Österreich) durchgeführt.