Angiogeneesi ja fibroosi sydäninfarktissa

Integriinit ovat ryhmä molekyylejä, jotka vastaavat solujen välisestä adheesiosta ja signaloinnista. Ne käsittävät heterodimeeristen reseptorien superperheen, joka koostuu 18 erilaisesta α- ja β-alayksiköstä. Yhdessä ne voivat tuottaa 24 erilaista reseptorialatyyppiä, joilla on erilaisia ​​fysiologisia ja patofysiologisia toimintoja [Takada et al, 2007]. αvβ3-reseptori on integriini, jota esiintyy alhaisina tasoina kypsissä endoteelisoluissa, mutta jota säädellään huomattavasti aktiivisesti kasvavien verisuonten endoteelisoluissa. Se tunnettiin aiemmin nimellä vitronektiinireseptori, vaikka sen havaittiin myöhemmin sitovan monia muita ligandeja, mukaan lukien fibrinogeeni, fibronektiini, laminiini, trombospondiini, von Willebrand -tekijä ja tietyt kollageenialatyypit. Nämä piirteet näkyvät myös αvβ5-integriinireseptorilla, jolloin molemmat reseptorit tunnistavat arginiini-glysiini-aspartaatti (RGD) -motiivin, joka on läsnä näissä ligandeissa.

1.1.2 αvβ3- ja αvβ5-integriinien rooli sydän- ja verisuonisairauksissa

αvβ3- ja αvβ5-reseptorien ilmentymistä säädellään ylöspäin useissa sairaissa tiloissa, ja tämä on erityisen hyvin karakterisoitu kasvaimen kasvuun ja metastaaseihin liittyvässä angiogeneesissä [Friedlander et ai, 1995; Brooks et ai, 1994]. Tällä integriinireitillä on kuitenkin monia mahdollisia rooleja sydän- ja verisuonisairauksissa, mukaan lukien sydäninfarkti, ateroskleroosi, restenoosi, aortan ahtauma ja aneurysmasairaus, joita ei ole vielä tutkittu.

1.1.2.1 Sydäninfarkti

Sydäninfarktin jälkeen on voimakas tulehdusvaste, jota seuraa angiogeneesi ja fibroosi. Tänä paranemisen ja korjaamisen aikana integriinit säätelevät voimakkaasti sydänlihaksen tehokkaan paranemisen järjestämiseksi. αvβ3- ja αvβ5-integriinireseptorien osalta tämä heijastaa sekä angiogeneesiä että fibroosia, kun otetaan huomioon niiden ligandia sitovat ominaisuudet [van den Borne et al, 2008; Higuchi et ai, 2008]. Tämä on keskellä varhaista ja viivästynyttä vasemman kammion uudelleenmuotoilua infarkti- ja peri-infarktivyöhykkeellä. Varhaista vaihetta hallitsee angiogeneesi verisuonten eheyden ja kudosten perfuusion palauttamiseksi, jolloin αvβ3- ja αvβ5-reseptorit säätelevät ja ekspressoituvat aktivoiduissa endoteelisoluissa vasta muodostuvissa verisuonissa [Higuchi et al, 2008]. Myokardiaalisen paranemisen ja uudelleenmuodostumisen myötä fibroblastien aktivoituminen ja erilaistuminen myofibroblasteiksi vaatii αvβ3- ja αvβ5-reseptorivuorovaikutuksia ja on keskeistä fibroosin kehittymiselle [van den Borne et al, 2008]. Epäadaptiiviset fibroottiset vasteet ja haitallinen vasemman kammion uusiutuminen voivat olla taustalla sydämen vajaatoiminnan kehittymiselle sydäninfarktin jälkeen. Näillä prosesseilla ja reiteillä voi myös olla rooli sydänlihaksen fibroosin kehittymisessä muissa olosuhteissa, kuten aorttastenoosiin liittyvässä vasemman kammion hypertrofiassa [Dweck et al, 2011].

1.1.2.2 Ateroskleroosi ja restenoosi

Ateroskleroosin kehittyminen johtuu hapettuneiden lipidien, tulehdussolujen infiltraation ja sileiden lihassolujen migraatiosta valtimon seinämässä monimutkaisesta vuorovaikutuksesta. Kun ateroskleroottiset plakit ovat muodostuneet, ne voivat edetä ja repeytyä, mikä johtaa akuutin sydäninfarktin ja aivohalvauksen kliinisiin oireisiin. Plakin repeämiseen liittyviä ominaisuuksia ovat ohut kuitumainen korkki, runsaasti rasvaa sisältävä allas ja plakinsisäinen verenvuoto. Itse asiassa plakin repeämä liittyy erityisesti plakin neovaskularisaatioon ja verisuoni-endoteliaalisen kasvutekijän ilmentymiseen [Hiyama et al, 2010], mikä viittaa siihen, että angiogeneesi saattaa aiheuttaa epävakautta. Siten αvβ3- ja αvβ5-reseptorien lisääntyvä säätely voi edustaa plakin haavoittuvuuden uutta merkkiainetta ja mahdollista terapeuttista kohdetta [Maile et al, 2010].

Perkutaanisen sepelvaltimotoimenpiteen jälkeiseen neointimaalisen hyperplasian ja restenoosin prosessiin liittyy verisuonten sileiden lihassolujen kerääntyminen. Tämä prosessi on myös riippuvainen sekä αvβ3- että αvβ5-reseptoreista ja on myös mahdollinen kohde restenoosin estämiselle [Kokubo et al, 2007].

1.1.3 Flukiklatidi

Flusiklatidi on RGD:tä sisältävä syklinen peptidi, joka on äskettäin kehitetty 18F-radiomerkkiaineeksi tuumorin angiogeneesin havaitsemiseksi positroniemissiotomografialla. Se on erittäin selektiivinen αvβ3- ja αvβ5-reseptoreille, joiden affiniteetit (EC50) ovat 11,1 ja 0,1 nM, ja sen ristireaktiivisuus on minimaalinen αIIbβ3-reseptorin kanssa (EC50 281 nM). Prekliininen kasvaintutkimus on osoittanut, että glioblastoomat ottavat 18F-flusiklatidia ja että antiangiogeeninen tyrosiinikinaasi-inhibiittori, sunitinibi, tukahduttaa tämän, mikä vahvistaa flusiklatidin spesifisyyden angiogeneesialueille. Se on arvioitu vaiheen I kliinisissä tutkimuksissa ja todettu turvalliseksi ja hyvin siedetyksi.

1.1.4 Tavoitteet

Tähän mennessä on tehty monia prekliinisiä tutkimuksia, joissa on tutkittu αvβ3- ja αvβ5-integriinireseptoreihin kohdistuvien radiomerkkiaineiden käyttöä. Näiden merkkiaineiden kliininen käyttö on suurelta osin rajoittunut onkologiaan menetelmänä angiogeneesin arvioimiseksi kasvaimissa. Tässä haluamme tutkia αvβ3- ja αvβ5-reseptoriradiomerkkiaineen, 18F-flusiklatidin, roolia angiogeneesin ja fibroosin arvioinnissa kahdella suurella sydän- ja verisuonisairauksien alueella. Erityisesti aiomme arvioida sydänlihaksen angiogeneesiä ja uudelleenmuodostumista potilailla, joilla on äskettäin sydäninfarkti. Odotamme, että tällä potilasryhmällä on rinnakkain esiintyvä aortan aterooma, ja tämä antaa meille opportunistisen arvion merkkiaineen kertymisestä ateroskleroosissa. Mielestämme on tärkeää arvioida erilaisia ​​kardiovaskulaarisia sairauksia sen määrittämiseksi, onko αvβ3- ja αvβ5-integriinireseptorin ilmentyminen erityistä tietyille sairausprosesseille. Jos se onnistuu, nämä alustavat tiedot mahdollistavat erityisten sairausalueiden ja uusien hoitotoimenpiteiden yksityiskohtaisemman tutkimisen. Tällä hetkellä flusiklatidia ei ole lisensoitu tai hyväksytty kliiniseen käyttöön, ja sitä käytetään täällä tutkimusaineena aorttastenoosin patofysiologian tutkimiseen.

1.2 ALKUPERÄISET HYPOTEESIT

Oletamme, että 18F-flusiklatidi voi tunnistaa αvβ3- ja αvβ5-integriinireseptorien ilmentymisen in vivo ihmisellä kahdella suurella sydän- ja verisuonisairauksien alueella: akuutissa sydäninfarktissa ja aortan ateroskleroosissa. Erityisesti oletamme, että 18F-flukiklatidi:

1. Osoita selektiivistä ottoa sydäninfarktin alueella toipumisen alkuvaiheessa (1-3 viikkoa).
2. Sitoutuvat sekä infarktin että syrjäisillä alueilla potilailla, joilla on vakava sydäninfarkti toipumisen myöhemmissä vaiheissa (6-12 viikkoa)
3. Otetaan aortan ateroskleroottiseen plakkiin.

6 ARVIOINTIA

6.1 ANGIOGENEESI JA FIBROOSI Akuutin SYDÄNINFORKTIN JÄLKEEN

Akuutin sydäninfarktin jälkeen αvβ3- ja αvβ5-reseptorit säätelevät intensiivisesti, mikä aluksi auttaa säätelemään angiogeneesiä ja palauttamaan verisuonten eheyden ja kudosten perfuusion sekä viivästyneen ilmentymisen, joka liittyy fibroosin kehittymiseen infarktin saaneessa sydänlihaksessa. Siksi arvioimme potilaita kahden ja yhdeksän viikon kuluttua akuutista sydäninfarktista. Koska tässä populaatiossa ei ole mahdollista suorittaa suoraa histologista angiogeneesin tai fibroosin vahvistusta, vertaamme näitä löydöksiä potilaisiin, joilla on todettu sepelvaltimoverenkierto kroonisesta sepelvaltimotukoksesta sekä sydämen magneettikuvaukseen vakiintuneesta ja vakaasta sydänlihaksesta. fibroosi.

6.1.1 Opiskeluaikataulu

Akuutin sydäninfarktin jälkeisinä päivinä 14±7 ja 63±7 30 potilaalle tehdään verinäyte ja positroniemissio ja tietokonetomografiakuvaukset 18F-flusiklatidilla. 18F-flusiklatidin injektion jälkeen potilaita seurataan käyttämällä normaalia kliinistä lähestymistapaamme, mukaan lukien hemodynaamisten parametrien tarkkailu, ja tätä jatketaan koko tutkimuskäynnin ajan lähtöön saakka. Heille tehdään myös sydämen magneettikuvaus, jossa arvioidaan gadoliniumin perfuusio ja myöhäinen vahvistuminen päivänä 14±7 ja uudelleen 6-12 kuukautta sydäninfarktin jälkeen. Rekrytoimme erityisesti kaksi samankokoista ja yhteensopivaa potilaspopulaatiota (n = 15 ryhmää kohti), joiden infarktiin liittyvä valtimo on revaskularisoitu tai ei ole revaskularisoitu perkutaanisella sepelvaltimon interventiolla. Lisäksi arvioimme samalla tavalla yhdellä kertaa 10 ikää ja sukupuolta vastaavaa potilasta, joilla on krooninen (> 6 kuukautta) suuren epikardiaalisen verisuonen tukos.

Verinäytteet arvioidaan käyttämällä tavanomaisia ​​kliinisiä biokemiallisia ja hematologisia profiileja, kuten täydellistä verenkuvaa sekä ureaa ja elektrolyyttejä. Lisäksi arvioidaan sydämen iskemian, fibroosin ja angiogeneesin merkkiaineet. Lisää seerumia, plasmaa ja DNA:ta säilytetään -80 celsiusasteessa tulevia mahdollisia analyyseja varten.

6.1.2 Tutkimuksen tulkinta

Ottaen huomioon, että verisuonet ovat täysin vakiintuneet, kroonisen tukosten omaavien potilaiden sivuvaltimot ja infarktin saaneet sydänlihakset eivät ilmennä αvβ3- ja αvβ5-reseptoreita, ja ne toimivat negatiivisina kontrolleina. Odotamme myös, että niillä, joilla on akuutti sydäninfarkti ja revaskularisoitumaton täydellinen sepelvaltimon tukos, 18F-flusiklatidi imeytyy intensiivisemmin sekä päivänä 14 että päivänä 63 suuremman varhaisen neovaskularisaation ja laajemman infarktin vuoksi. Potilailla, joilla on täydellinen revaskularisaatio, on todennäköisesti vaatimaton angiogeneesi ja fibroosi, ja siksi odotamme vähemmän intensiivistä 18F-flusiklatidin ottoa molemmilla aikapisteillä. Vaikka meillä ei olekaan histologian vertailijaa, sydämen magneettikuvaus antaa meille tietoja sydäninfarktin laajuudesta (päivä 14) ja fibroosista (6 - 12 kuukautta), vasemman kammion toiminnasta, sydänlihaksen perfuusioasteesta ja läsnäolosta. mikrovaskulaarisesta tukkeutumisesta. Arvioimme myös koko infarktiryhmän (n = 30) määrittääksemme, korreloiko 18F-flusiklatidin sisäänoton laajuus vasemman kammion toiminnan ja infarktin jälkeisen uudelleenmuodostumisen magneettiresonanssimittausten kanssa.

Aiomme käyttää kuvia, jotka on saatu 10 iästä ja sukupuolesta vastaavista terveistä koehenkilöistä, jotka on värvätty rinnakkaisessa tutkimuksessa nimeltä "In vivo angiogeneesin ja fibroosin tunnistaminen aorttastenoosissa positroniemissiotomografialla" (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Nämä toimivat negatiivisina kontrolleina terveen sydänlihaksen vertailuaineina. Kyseessä on samanlainen tutkimus, jossa käytettiin radioaktiivista merkkiainetta 18F-Fluciclatidea potilailla, joilla on aorttastenoosi. Näille potilaille on tehty yksi CT-PET-skannaus ja MRI-skannaus, jossa on arvioitu gadoliinin myöhäinen lisääntyminen, ja he ovat antaneet suostumuksensa tietojensa käyttöön tässä nykyisessä tutkimuksessa.

6.2 ANGIOGENEESI Aortan ATEROSKLEROOSISSA

Potilailla, joilla on akuutti sydäninfarkti, on suuri samanaikainen aortan ateroskleroosin esiintyvyys. Tohtori Dweckin stipendiaatissa pystyimme hyödyntämään tätä yhteyttä ja suorittamaan toissijaisia ​​analyyseja 18F-natriumfluoridin sisäänoton suhteen aortan ja sepelvaltimon ateroskleroosissa [Dweck et al, 2012b]. Tämä tuotti erittäin innovatiivisia löydöksiä, jotka lisäsivät ymmärrystämme ateroskleroosista ja kalkkeutumisen roolista.

6.2.1 Opiskeluaikataulu

Käytämme yllä olevilta potilailta saatuja tietokokonaisuuksia tutkiaksemme 18F-flukiklatidin ottoa rintaaortassa. Ateroskleroosi tunnistetaan käyttämällä tietokonetomografiaa ja magneettikuvia, jotka on otettu rintakehästä tutkimusskannausten aikana. Ylimääräistä kuvanottoa ei tarvita. Tämä tarjoaa pilottitietoja myöhempien tutkimusten pohjalta, jotka keskittyvät akuutisti tulehtuneisiin ateroskleroottisiin plakkeihin, kuten potilaisiin, joilla on äskettäin ollut ohimeneviä iskeemisiä kohtauksia tai aivohalvauksia, jotka johtuvat kaulavaltimon sairaudesta.