Ensayo de empalme de canales de sodio en insuficiencia cardíaca (SOCS-HEFT)

Antecedentes científicos e importancia

Introducción:

La insuficiencia cardíaca congestiva (CHF, por sus siglas en inglés) representa un importante problema de atención médica en los Estados Unidos. Se ha estimado que aproximadamente 5 millones de pacientes en los EE. UU. tienen CHF, y casi 550 000 personas son diagnosticadas con esta enfermedad anualmente.1 Se sabe que la muerte súbita cardiaca ocurre con más frecuencia en el contexto de una cardiopatía estructural. Además, el riesgo de muerte súbita cardíaca es de 6 a 9 veces mayor en la población con insuficiencia cardíaca, y las arritmias cardíacas son quizás la principal causa de muerte en pacientes con ICC. 2,3 Actualmente, tanto el Colegio Americano de Cardiología como la Asociación Americana del Corazón avalan la colocación de desfibriladores cardioversores internos (DCI) en pacientes con miocardiopatía isquémica, expectativa de vida razonable y fracción de eyección reducida por debajo del 40% (clase I, nivel de evidencia A).4 Adicionalmente, se recomienda la colocación de DAI en pacientes con miocardiopatía no isquémica que cumplan requisitos similares con una fracción de eyección inferior al 35% (clase I, nivel de evidencia B).4 A pesar de estas recomendaciones para la prevención primaria de muerte por medio de la implantación de un DAI, es probable que más de la mitad de los pacientes que reciben un dispositivo no experimenten un evento arrítmico que requiera la administración de descargas del DAI.3 Los dispositivos ICD, en promedio, cuestan $ 20-50,000 sin incluir los costos operativos y de seguimiento. Actualmente, la estratificación del riesgo de muerte cardíaca súbita y la necesidad de colocar un DAI depende esencialmente de la evaluación de la fracción de eyección del ventrículo izquierdo. Otros métodos empleados para la estratificación del riesgo son el electrocardiograma de señal promedio (ECG) y otra técnica electrocardiográfica conocida como alternancia de onda T. Aunque estos métodos están aprobados por la FDA a partir de la predicción del riesgo de muerte cardíaca, tales técnicas no se emplean ampliamente en los EE. UU. debido a los costos de equipo y personal para implementarlas. Por lo tanto, son deseables pruebas alternativas para la evaluación del riesgo de desarrollo de muerte súbita cardíaca en la población con insuficiencia cardíaca.

Papel de los canales de sodio y el gen SCN5A:

El canal de sodio (Na+) dependiente de voltaje cardíaco, SCN5A, es el canal principal que genera corriente para la propagación eléctrica en el músculo cardíaco y es el objetivo de muchos fármacos antiarrítmicos. La expresión defectuosa del canal cardíaco de Na+ resulta en un aumento del riesgo arrítmico como lo demuestra la muerte súbita en el Síndrome de Brugada.5 Las mutaciones SCN5A también se han implicado en el síndrome de QT largo hereditario, que puede provocar el desarrollo de arritmias mortales como fibrilación ventricular y torsades de pointes.6 Además, también se ha propuesto que existen mutaciones en el gen SCN5A y aumentan el riesgo de arritmias inducidas por fármacos.7 Se han realizado muchos estudios para arrojar luz sobre el papel de este canal de sodio insensible a la tetrodotoxina en estados patológicos. Se ha demostrado que los canales de sodio mutados en la miocardiopatía dilatada pueden funcionar de manera diferente dependiendo del tipo de mutación específica de la subunidad alfa principal del canal de Na+.8 Específicamente, Nguyen et al han demostrado que estas mutaciones pueden conducir a cambios en la función fisiológica, como un tiempo de aumento del potencial de acción más lento, una corriente tardía de sodio aumentada durante el estado estacionario o una inactivación alterada.8 Se han relacionado mutaciones adicionales en el gen SCN5A con cambios en la dependencia del voltaje de la inactivación de los canales de Na+ en pacientes con fibrilación ventricular idiopática.9 Investigaciones adicionales han concluido que la disminución de la inactivación de las corrientes tardías de sodio puede contribuir a la prolongación del potencial de acción.10 Se ha demostrado que una anomalía del gen SCN5A diferente, la mutación E161K, conduce a una disminución de la densidad de corriente de sodio y a un cambio positivo de 11,9 mV en el potencial de activación medio máximo de la membrana celular.11 Por lo tanto, las mutaciones del canal de Na+ pueden causar alteración del comportamiento del canal y arritmias.

Valdivia et al. demostraron que la densidad máxima de corriente de sodio se reduce un 39 % en el modelo de perro y aproximadamente un 57 % en corazones humanos explantados defectuosos, aunque el mecanismo no está claro.10 Aunque nuestra comprensión de los cambios electrofisiológicos en la insuficiencia cardíaca y su relación con la arritmogénesis sigue sin estar clara, se puede inferir que las interrupciones en el manejo del sodio, y quizás el aumento del sodio intracelular, también pueden provocar cambios en la homeostasis del calcio a través de la acción del intercambiador Na+/Ca2+. 12,13 En general, es probable que tales cambios en INa contribuyan significativamente a la arritmia en el contexto de falla del miocardio.

A nivel del genoma, la investigación se ha centrado en el papel de las mutaciones del gen SCN5A en la arritmogénesis.8,9,14-16 Sin embargo, recientemente hemos descrito defectos adquiridos en el ARN mensajero (ARNm) del canal de Na+ que dan como resultado una corriente de Na+ reducida y ocurren solo en corazones defectuosos. Se identificaron y caracterizaron tres variantes de corte y empalme de ARNm de SCN5A 3'-terminal en ventrículos cardíacos humanos defectuosos. Se predijo que estas variantes de empalme darían como resultado la traducción de canales de iones de sodio no funcionales que carecen de una región de poro de dominio IV apropiada. Estas tres variantes de corte y empalme para el producto del gen del canal de sodio no funcional se denominaron E28B, E28C y E28D. Los niveles relativos de la isoforma de ARNm de longitud completa, E28A, se redujeron en un 24,7 % en pacientes con ICC en comparación con el control. Además, dos versiones truncadas del producto del gen aumentaron en pacientes con insuficiencia cardíaca, lo que refleja una anomalía genética adquirida en la producción del gen SCN5A en la insuficiencia cardíaca. Al mismo tiempo, las abundancias de ARNm de E28C y E28D aumentaron 14,2 veces y 3,8 veces respectivamente en pacientes con ICC en comparación con los controles. Para confirmar que las variantes de truncamiento podrían contribuir al riesgo arrítmico, se creó un modelo de ratón objetivo de gen con una mutación sin sentido en el exón 28. También se examinó el efecto electrofisiológico de la presencia de este truncamiento de genes. Se encontró que la tasa de aumento del potencial de acción se redujo (p = 0.02, n=11), y la amplitud del potencial de acción se redujo de 76 ± 1,4 mV a 52 ± 0,6 mV (p≤0,01, n=11). El efecto integrado de este truncamiento se estudió examinando los potenciales de campo bipolares (FP) de los cardiomiocitos en conjuntos de microelectrodos.17 Se observó una reducción del 70,5% (p<0,05) de -1126 ± 314 μV (n=6) en WT a 332 ± 174 microV (n=7) en amplitud FP. Las mediciones adicionales realizadas por este método revelaron un retraso en el aumento de FP y una velocidad de conducción más lenta en las células mutantes frente a los controles normales, lo que sugiere que los mutantes truncados podrían causar anomalías eléctricas lo suficientemente graves como para contribuir al riesgo arrítmico. Además, demostramos que los linfocitos procesan los canales de sodio de manera similar a los cardiomiocitos. Por lo tanto, el procesamiento de ARNm de SCN5A de linfocitos puede servir como un marcador sustituto para evaluar SCN5A a nivel cardíaco y puede correlacionarse con el riesgo arrítmico en poblaciones de alto riesgo. Este estudio evaluará esa afirmación.

Metas/Objetivos Específicos:

Objetivo de investigación 1:

Determinar la abundancia de variantes de empalme de ARNm de SCN5A en pacientes con insuficiencia cardíaca congestiva y fracciones de eyección basales inferiores al 35 % frente a controles normales de grupos de edad similares.

Objetivo de investigación 2:

Comparar la abundancia de variantes de empalme de ARNm de SCN5A en pacientes con dispositivos ICD que han recibido y no han recibido terapia de choque con ICD.

Desempeño Sitios de Investigación:

Centro Médico de la Universidad de Illinois y Centro Médico Jesse Brown VA.

Personal de investigación clave:

El Investigador Principal de este estudio será el Dr. Samuel Dudley, MD, PhD. El Dr. Dudley es el Jefe de la Sección de Cardiología de la Universidad de Illinois en Chicago. Es profesor de medicina y autor publicado en el campo de la medicina y fisiología cardiovascular.

Métodos de búsqueda:

Diseño del estudio:

Objetivo de investigación 1: Correlacionaremos la cantidad de variantes de empalme del canal de Na+ de glóbulos blancos con la fracción de eyección en pacientes con y sin insuficiencia cardíaca.

Objetivo de investigación 2: Correlacionaremos la cantidad de variantes de empalme de canales de Na+ de glóbulos blancos con la cantidad de descargas de ICD apropiadas en pacientes con ICD colocados.

Intervenciones del estudio:

Este estudio no requiere ningún cambio en el estándar de atención. Todos los participantes del estudio serán sometidos a flebotomía en el momento de la inscripción.

Recolección y procesamiento de muestras:

Se extraerán alrededor de 15 ml de sangre de los participantes del estudio de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) o del Centro Médico de Asuntos de Veteranos Jesse Brown (JBVAMC) que hayan dado su consentimiento informado para la flebotomía y la participación en el estudio. Las muestras serán entregadas inmediatamente por el personal del estudio (coordinador, CO-PI, etc.) al laboratorio del Dr. Dudley (PI) en la habitación 1133 del Edificio de Ciencias Clínicas (CSB) para su procesamiento dentro de las 2 horas posteriores a la recolección. Se medirán los niveles de ARNm y parte de la muestra procesada se puede almacenar en un congelador a -80 °F en el mismo laboratorio hasta por 7 años. Las muestras NO se almacenarán ni procesarán en JBVAMC ni en ninguna otra instalación.

Consideraciones estadísticas:

La relación de las abundancias de variantes de ARNm del canal de Na+ se comparará en sujetos con y sin insuficiencia cardíaca y en sujetos con y sin eventos de ICD. El criterio principal de valoración será la comparación de las abundancias de variantes de ARNm. Las variables dependientes incluirán la insuficiencia cardíaca para el objetivo 1 y la cantidad de descargas en el objetivo 2. La cantidad de pacientes necesaria para cada objetivo está determinada por la varianza de la prueba, la diferencia media esperada y alguna consideración de la cantidad de covariables que se necesitarán. a analizar en el análisis de regresión. Previamente, mostramos que la medida menos sensible fue una reducción en la abundancia de E28A en un 24 %. Si suponemos que se producirá el mismo porcentaje de reducción en los objetivos 1 y 2, entonces necesitaríamos unos 45 pacientes en cada grupo para tener un poder del 90 % para detectar esta diferencia, suponiendo una tasa de pérdida del 10 % debido a errores técnicos en los ensayos. . Por lo tanto, necesitaríamos un total de 180 pacientes para el ensayo total, 45 con insuficiencia cardíaca, 45 controles, 45 pacientes con DAI con eventos y 45 pacientes sin eventos.

Los datos de referencia se expresarán como media ± desviación estándar (SD) para variables continuas y frecuencias para variables categóricas. Las diferencias en las características iniciales entre los grupos se examinarán mediante el uso de pruebas exactas de Fisher y Mann-Whitney para variables categóricas y continuas, respectivamente. Debido a que el número de eventos de ICD registrados es una función del tiempo de observación, se utilizará la regresión de Poisson para modelar cualquier relación. En este modelo, se supone que el número de eventos de ICD observados se distribuye siguiendo una distribución de Poisson. Es decir, para un período de tiempo dado, la probabilidad de que haya ocurrido un cierto número de eventos es una función de la tasa de eventos multiplicada por la duración de la observación. Para estimar los efectos de las variantes de ARNm en la tasa de aparición de eventos, se supone que la tasa de eventos es logarítmica lineal con respecto a los predictores de interés. La resolución de esta ecuación proporciona proporciones de tasas que comparan la tasa de ocurrencia de eventos en sujetos con y sin eventos ICD. Se considerarán múltiples expresiones para las abundancias de variantes de ARNm, como la abundancia relativa de cada variante individualmente, la abundancia de la variante individual en función del ARNm total del canal de Na+ y la proporción de los truncamientos con respecto al canal de Na+ de longitud completa ARNm. El coeficiente de regresión se estimará para la relación entre la variable dependiente, los eventos de la CIE y las variables independientes como el logaritmo de las estimaciones de la razón de tasas. La significación estadística se determinará utilizando la prueba de razón de verosimilitud. Un valor de p de 0,05 o menos se considerará estadísticamente significativo. Los resultados se informarán como la razón de riesgo y su intervalo de confianza del 95 % asociado. Para seleccionar las variables a incluir en el modelo, se considerarán, de forma conservadora, aquellas variables con una distribución diferente entre los dos grupos a una p<0,20. Se evaluará la posibilidad de multicolinealidad. Se considerarán términos lineales y no lineales. La normalidad de las distribuciones de las variables se probará mediante una gráfica de probabilidad normal y mediante una prueba de Shapiro-Wilk. Si bien la regresión es bastante tolerante con las violaciones en este sentido, las transformaciones se investigarán según sea necesario. La homocedasticidad se evaluará mediante un gráfico de residuos frente a los valores predichos. La discriminación del modelo se evaluará mediante un índice C general y se validará mediante métodos de arranque.

Resultados previstos y trampas:

No anticipamos ninguna complicación con la adquisición de muestras de sangre, el análisis de variantes de ARNm o la realización de estadísticas. No obstante, la principal limitación de este ensayo es su carácter retrospectivo. No obstante, estos datos serán útiles en el diseño de futuros ensayos prospectivos.