Angiogénesis y fibrosis en la estenosis aórtica

integrinas

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. 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 aumenta en varios estados patológicos y esto se ha caracterizado particularmente bien en la angiogénesis asociada con el crecimiento tumoral y las metástasis. Sin embargo, hay muchas funciones potenciales para esta vía de integrina en la enfermedad cardiovascular, incluido el infarto de miocardio, la aterosclerosis, la restenosis, la estenosis aórtica y la enfermedad de los aneurismas que han sido relativamente inexploradas.

1.1.2.1 Estenosis aórtica

La estenosis aórtica se caracteriza por un extenso engrosamiento valvular debido a la acumulación de tejido fibroso y remodelación de la matriz extracelular. En las tres capas de la válvula, se encuentran abundantes células similares a fibroblastos y se denominan comúnmente células intersticiales valvulares. Una subpoblación de estas células se activa por la actividad inflamatoria dentro de la válvula y se diferencian en miofibroblastos. Mientras que los fibroblastos controlan la síntesis de colágeno en la válvula normal, los miofibroblastos son responsables de la fibrosis acelerada que se observa en las válvulas estenóticas. Además, las metaloproteinasas de matriz son secretadas por miofibroblastos y células inflamatorias, y tienen un papel importante y complejo en la reestructuración de la matriz de las valvas. Como ya se indicó, la activación y diferenciación de fibroblastos en miofibroblastos depende de la expresión de los receptores αvβ3 y αvβ5. Además, reflejando la situación en la aterosclerosis carotídea, los pacientes con estenosis aórtica severa tienen una alta incidencia (78%) de hemorragia intravalva y esto se asocia con angiogénesis y una progresión más rápida de la enfermedad.

Los estudios histopatológicos han confirmado que la fibrosis es parte integral del proceso hipertrófico del ventrículo izquierdo en la estenosis aórtica. Los miofibroblastos se infiltran en el miocardio y secretan proteínas de la matriz extracelular, incluidos los tipos de colágeno I y III. Se observa que las áreas de fibrosis se colocalizan con áreas de apoptosis de miocitos y se ha sugerido que la fibrosis se produce como una forma de cicatrización después de la muerte y lesión de los miocitos. Al igual que con la fibrosis en la válvula, el sistema renina-angiotensina, el factor de crecimiento transformante beta y un desequilibrio en la metaloproteinasa de matriz y su actividad inhibidora tisular han estado implicados en este proceso. Se ha observado un patrón de fibrosis de la pared media en el miocardio de hasta el 38% de los pacientes con estenosis aórtica moderada o severa y se ha asociado con una respuesta hipertrófica más avanzada. Es importante destacar que también hay un aumento de 8 veces en la mortalidad asociada con la fibrosis de la pared media.

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, 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 posible objetivo terapéutico para la vulnerabilidad de la placa.

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 esta es suprimida 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-fluciclatida, para evaluar la angiogénesis y la fibrosis en pacientes con estenosis aórtica como medida de la fibrosis valvular y miocárdica. 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: aterosclerosis aórtica y estenosis aórtica. Específicamente, planteamos la hipótesis de que la 18F-fluciclatida:

1. Ser absorbido por la placa aterosclerótica aórtica.
2. Muestre captación demostrable en la válvula aórtica y el miocardio de pacientes con estenosis aórtica que se correlacionará con el grado de angiogénesis activa y fibrosis.

6.1 ANGIOGÉNESIS Y FIBROSIS EN LA ESTENOSIS AÓRTICA

La estenosis aórtica se asocia con una hipertrofia ventricular izquierda sustancial y la consiguiente fibrosis miocárdica, siendo esta última un pronóstico predictivo. La hipertrofia del ventrículo izquierdo y la fibrosis asociada también es un factor de riesgo importante de eventos cardiovasculares adversos en otras condiciones, incluida la hipertensión esencial. La resonancia magnética cardíaca es el método estándar de oro para evaluar la presencia de fibrosis miocárdica, pero no indica necesariamente la actividad en curso del proceso fibrótico. En este estudio evaluaremos la captación de 18F-fluciclatida en pacientes con estenosis aórtica como modelo de hipertrofia ventricular izquierda por sobrecarga de presión. También aprovecharemos la oportunidad para determinar si hay captación de 18F-fluciclatida en la válvula aórtica, ya que se ha demostrado que tiene áreas de fibrosis y angiogénesis.

Todos los pacientes del estudio y los voluntarios sanos se someterán a muestras de sangre, ecocardiograma, exploración por emisión de positrones y tomografía computarizada con 18F-fluciclatida, así como resonancia magnética cardíaca con evaluación del realce tardío con gadolinio. 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. En los pacientes que se someten a una cirugía de reemplazo de la válvula aórtica, se conservará el tejido de la válvula aórtica y se obtendrá una biopsia tru-cut de 3 mm del miocardio del ventrículo izquierdo para comparar los resultados de las exploraciones.

Los pacientes voluntarios sanos no se someterán a una evaluación repetida. Después de un período de uno a dos años desde su exploración inicial, los pacientes con estenosis aórtica regresarán para repetir la toma de muestras de sangre, resonancia magnética cardíaca con evaluación del realce tardío de gadolinio y ecocardiograma. A los pacientes que se hayan sometido a un reemplazo de válvula aórtica se les repetirá la emisión de positrones y la tomografía computarizada con 18F-fluciclatida seis meses después de la operación, antes de su segunda resonancia magnética cardíaca.

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

Anticipamos que la captación miocárdica de 18F-fluciclatida aumentará en pacientes con estenosis aórtica e hipertrofia ventricular izquierda. Esperamos que el grado de captación miocárdica se correlacione con la evaluación de la fibrosis por imágenes de resonancia magnética cardíaca, así como con las medidas histológicas de la fibrosis y la expresión de los receptores de integrina αvβ3 y αvβ5. Esperamos que el grado de captación miocárdica prediga la evaluación de fibrosis por imágenes de resonancia magnética cardíaca después de un período de uno a dos años. En los análisis exploratorios, también aprovecharemos la oportunidad para evaluar el grado de captación de 18F-fluciclatida dentro de la propia válvula aórtica y, si tiene éxito, correlacionarlo con medidas histológicas de angiogénesis y fibrosis.

6.2 ANGIOGÉNESIS EN LA ATEROSCLEROSIS AÓRTICA

Los pacientes con estenosis aórtica 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. 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.