Angiogénesis y fibrosis en el infarto de miocardio

Las integrinas son un grupo de moléculas responsables de la adhesión y señalización intercelular. Comprenden una superfamilia de receptores heterodiméricos que se componen de 18 subunidades α y β diferentes. En combinación, pueden generar 24 subtipos de receptores diferentes con una variedad de funciones fisiológicas y fisiopatológicas [Takada et al, 2007]. El receptor αvβ3 es una integrina que se encuentra en niveles bajos en las células endoteliales maduras, pero se regula de manera marcada en las células endoteliales de los vasos sanguíneos en crecimiento activo. Anteriormente se conocía como receptor de vitronectina, aunque posteriormente se descubrió que se unía a muchos otros ligandos, incluidos fibrinógeno, fibronectina, laminina, trombospondina, factor de von Willebrand y ciertos subtipos de colágeno. Estas características también se observan con el receptor de integrina αvβ5, y ambos receptores reconocen el motivo arginina-glicina-aspartato (RGD) presente en estos ligandos.

1.1.2 Papel de las integrinas αvβ3 y αvβ5 en la enfermedad cardiovascular

La expresión de los receptores αvβ3 y αvβ5 está regulada al alza en varios estados patológicos y esto se ha caracterizado particularmente bien en la angiogénesis asociada con el crecimiento tumoral y metástasis [Friedlander et al, 1995; Brooks et al., 1994]. Sin embargo, hay muchas funciones potenciales para esta vía de la integrina en la enfermedad cardiovascular, incluido el infarto de miocardio, la aterosclerosis, la reestenosis, la estenosis aórtica y la enfermedad del aneurisma que han sido relativamente inexploradas.

1.1.2.1 Infarto de miocardio

Después del infarto de miocardio, hay una intensa respuesta inflamatoria seguida de angiogénesis y fibrosis. Durante este tiempo de curación y reparación, existe una marcada regulación de las integrinas para orquestar una curación miocárdica eficiente. Para los receptores de integrina αvβ3 y αvβ5, esto refleja tanto la angiogénesis como la fibrosis dadas sus propiedades de unión a ligandos [van den Borne et al, 2008; Higuchi et al., 2008]. Esto está en el centro de la remodelación temprana y tardía del ventrículo izquierdo en la zona de infarto y periinfarto. La fase temprana está dominada por la angiogénesis para restaurar la integridad vascular y la perfusión tisular con los receptores αvβ3 y αvβ5 regulados al alza y expresados ​​en las células endoteliales activadas dentro de los vasos recién formados [Higuchi et al, 2008]. Con la posterior curación y remodelación del miocardio, la activación de los fibroblastos y la diferenciación en miofibroblastos requiere interacciones con los receptores αvβ3 y αvβ5 y es fundamental para el desarrollo de la fibrosis [van den Borne et al, 2008]. Las respuestas fibróticas desadaptativas y la remodelación adversa del ventrículo izquierdo pueden ser la base del desarrollo de insuficiencia cardíaca después de un infarto de miocardio. Estos procesos y vías también pueden desempeñar un papel en el desarrollo de la fibrosis miocárdica en otras afecciones, como la hipertrofia ventricular izquierda asociada con la estenosis aórtica [Dweck et al, 2011].

1.1.2.2 Aterosclerosis y Reestenosis

El desarrollo de la aterosclerosis se debe a una interacción compleja de lípidos oxidados, infiltración de células inflamatorias y migración de células de músculo liso en la pared arterial. Una vez establecidas, las placas ateroscleróticas pueden progresar y romperse, dando lugar a presentaciones clínicas de infarto agudo de miocardio y accidente cerebrovascular. Las características asociadas con la ruptura de la placa incluyen una capa fibrosa delgada, una acumulación rica en lípidos y una hemorragia intraplaca. De hecho, la ruptura de la placa se asocia particularmente con la neovascularización de la placa y la expresión del factor de crecimiento endotelial vascular [Hiyama et al, 2010], lo que sugiere que la angiogénesis puede inducir inestabilidad. Por lo tanto, la regulación positiva de los receptores αvβ3 y αvβ5 puede representar un nuevo marcador y un objetivo terapéutico potencial para [Maile et al, 2010], la vulnerabilidad de la placa.

El proceso de hiperplasia neointimal y reestenosis después de una intervención coronaria percutánea implica el reclutamiento de células musculares lisas vasculares. Este proceso también depende de los receptores αvβ3 y αvβ5 y también es un objetivo potencial para la inhibición de la reestenosis [Kokubo et al, 2007].

1.1.3 Fluciclatida

La fluciclatida es un péptido cíclico que contiene RGD que se ha desarrollado recientemente como un radiotrazador 18F para detectar la angiogénesis tumoral mediante tomografía por emisión de positrones. Es altamente selectivo para los receptores αvβ3 y αvβ5 con afinidades (EC50) de 11,1 y 0,1 nM respectivamente con reactividad cruzada mínima con el receptor αIIbβ3 (EC50 281 nM). El trabajo preclínico en tumores ha demostrado que los glioblastomas absorben la 18F-fluciclatida y que esto es suprimido por el inhibidor antiangiogénico de la tirosina quinasa, sunitinib, lo que confirma la especificidad de la fluciclatida para las áreas de angiogénesis. Se ha evaluado en ensayos clínicos de fase I y se ha demostrado que es seguro y bien tolerado.

1.1.4 Objetivos

Hasta la fecha, ha habido muchos estudios preclínicos que examinan la aplicación de radiotrazadores dirigidos a los receptores de integrina αvβ3 y αvβ5. La aplicación clínica de estos marcadores se ha limitado en gran medida a la oncología como método para evaluar la angiogénesis dentro de los tumores. Aquí deseamos explorar el papel del radiotrazador de los receptores αvβ3 y αvβ5, 18F-fluciclatide, para evaluar la angiogénesis y la fibrosis en dos áreas importantes de enfermedades cardiovasculares. En concreto, pretendemos evaluar la angiogénesis y el remodelado miocárdico en pacientes con infarto de miocardio reciente. Anticipamos que este grupo de pacientes tendrá ateroma aórtico coexistente y esto nos proporcionará una evaluación oportunista de la captación del marcador en la aterosclerosis. Creemos que es importante evaluar una variedad de condiciones cardiovasculares para determinar si la expresión del receptor de integrina αvβ3 y αvβ5 es particular de ciertos procesos de enfermedad. Si tiene éxito, estos datos preliminares permitirán una exploración más detallada de áreas de enfermedades específicas y nuevas intervenciones terapéuticas. En la actualidad, la fluciclatida no tiene licencia ni está aprobada para uso clínico y se utiliza aquí como agente en investigación para explorar la fisiopatología de la estenosis aórtica.

1.2 HIPÓTESIS ORIGINALES

Nuestra hipótesis es que la 18F-fluciclatida puede identificar la expresión de los receptores de integrina αvβ3 y αvβ5 in vivo en el hombre en dos áreas importantes de enfermedades cardiovasculares: infarto agudo de miocardio y aterosclerosis aórtica. Específicamente, planteamos la hipótesis de que la 18F-fluciclatida:

1. Demostrar captación selectiva dentro de la región del infarto de miocardio en la fase temprana de recuperación (1-3 semanas).
2. Se unen tanto en el infarto como en regiones remotas de pacientes con infarto de miocardio considerable en las últimas fases de recuperación (6 a 12 semanas)
3. Ser absorbido por la placa aterosclerótica aórtica.

6 EVALUACIONES

6.1 ANGIOGÉNESIS Y FIBROSIS DESPUÉS DE INFARTO AGUDO DE MIOCARDIO

Después de un infarto agudo de miocardio, existe una intensa regulación positiva de los receptores αvβ3 y αvβ5 que inicialmente ayuda a regular la angiogénesis y la restauración de la integridad vascular y la perfusión tisular, además de la expresión retardada que se asocia con el desarrollo de fibrosis dentro del miocardio infartado. Por lo tanto, evaluaremos a los pacientes dos y nueve semanas después del infarto agudo de miocardio. Debido a que no será posible realizar una confirmación histológica directa de angiogénesis o fibrosis en esta población, compararemos estos hallazgos con pacientes con flujo sanguíneo coronario colateral establecido a partir de una oclusión arterial coronaria crónica, así como con imágenes de resonancia magnética cardíaca de miocardio establecido y estable. fibrosis.

6.1.1 Programa de estudio

En los días 14±7 y 63±7 después de un infarto agudo de miocardio, 30 pacientes serán sometidos a muestreo de sangre y exploración por emisión de positrones y tomografía computarizada con 18F-fluciclatida. Después de la inyección de 18F-fluciclatide, los pacientes serán monitoreados utilizando nuestro enfoque clínico estándar, incluida la observación de los parámetros hemodinámicos, y esto continuará durante su visita del estudio hasta la salida. También se les realizará una resonancia magnética cardíaca con evaluación de la perfusión de gadolinio y realce tardío el día 14±7 y nuevamente entre 6 y 12 meses después del infarto de miocardio. Reclutaremos específicamente dos poblaciones de pacientes del mismo tamaño y emparejados (n = 15 por grupo) en los que la arteria relacionada con el infarto haya sido, o no haya sido, revascularizada con una intervención coronaria percutánea. Además, evaluaremos de forma similar, en una sola ocasión, a 10 pacientes apareados por edad y sexo con una oclusión crónica (> 6 meses) de un vaso epicárdico mayor.

Las muestras de sangre se evaluarán utilizando perfiles bioquímicos y hematológicos clínicos estándar, como hemograma completo y urea y electrolitos. Además, se evaluarán marcadores de isquemia cardiaca, fibrosis y angiogénesis. Suero, plasma y ADN adicionales se almacenarán a -80 grados centígrados para futuros análisis potenciales.

6.1.2 Interpretación del estudio

Dado que los vasos estarán completamente establecidos, las arterias colaterales y cualquier miocardio infartado de pacientes con una oclusión crónica no expresarán los receptores αvβ3 y αvβ5 y actuarán como controles negativos. También anticipamos que aquellos con un infarto agudo de miocardio y una oclusión arterial coronaria completa no revascularizada tendrán una captación más intensa de 18F-fluciclatida tanto en el día 14 como en el día 63 debido a una mayor neovascularización temprana y un infarto más extenso. Es probable que los pacientes con revascularización completa tengan angiogénesis y fibrosis modestas y, por lo tanto, anticipamos una captación de 18F-fluciclatida menos intensa en ambos momentos. Aunque no tendremos un comparador de histología, la resonancia magnética cardíaca nos proporcionará datos sobre la extensión del infarto de miocardio (día 14) y fibrosis (6 - 12 meses), función ventricular izquierda, grado de perfusión miocárdica y presencia de obstrucción microvascular. También evaluaremos todo el grupo de infarto (n = 30) para determinar si el grado de captación de 18F-fluciclatida se correlaciona con las medidas de resonancia magnética de la función ventricular izquierda y la remodelación después del infarto.

Tenemos la intención de utilizar las imágenes obtenidas de 10 sujetos sanos de la misma edad y sexo reclutados de un estudio coexistente titulado 'La identificación de la angiogénesis y la fibrosis in vivo en la estenosis aórtica mediante tomografía por emisión de positrones' (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Estos actuarán como controles negativos como comparadores de miocardio sano. Se trata de un estudio similar que involucra el uso del radiotrazador 18F-Fluciclatide en pacientes con Estenosis Aórtica. Estos pacientes se habrán sometido a una sola tomografía computarizada por emisión de positrones y una resonancia magnética con evaluación del realce tardío de gadolinio y habrán dado su consentimiento para que sus datos se utilicen en este estudio actual.

6.2 ANGIOGÉNESIS EN LA ATEROSCLEROSIS AÓRTICA

Los pacientes con infarto agudo de miocardio tendrán una alta prevalencia de aterosclerosis aórtica concomitante. En la Beca del Dr. Dweck, pudimos explotar esta asociación y realizar análisis secundarios de la captación de 18F-fluoruro de sodio en la aterosclerosis aórtica y coronaria [Dweck et al, 2012b]. Esto generó algunos hallazgos muy innovadores que informaron nuestra comprensión de la aterosclerosis y el papel de la calcificación.

6.2.1 Programa de estudio

Usaremos los conjuntos de datos obtenidos de los pacientes anteriores para explorar la captación de 18F-fluciclatida dentro de la aorta torácica. La aterosclerosis se identificará utilizando imágenes de tomografía computarizada y resonancia magnética obtenidas del tórax en el momento de las exploraciones del estudio. No se requerirá adquisición de imágenes adicionales. Esto proporcionará datos piloto para informar estudios dedicados posteriores centrados en placas ateroscleróticas agudamente inflamadas, como pacientes con ataques isquémicos transitorios recientes o accidentes cerebrovasculares atribuibles a la enfermedad de la carótida.