Angiogeneesi ja fibroosi aorttastenoosissa

Integriinit

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. αvβ3-reseptori on integriini, jota esiintyy alhaisina tasoina kypsissä endoteelisoluissa, mutta jota on huomattavasti enemmän säädelty 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. 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 Aorttastenoosi

Aorttastenoosille on tunnusomaista laaja läppäpaksuminen, joka johtuu sidekudoksen kertymisestä ja solunulkoisen matriisin uudelleenmuodostumisesta. Kaikissa kolmessa venttiilin kerroksessa on runsaasti fibroblastin kaltaisia ​​soluja, ja niitä kutsutaan yleisesti läppävälisoluiksi. Näiden solujen alapopulaatio aktivoituu venttiilin sisällä olevan tulehdusaktiivisuuden vaikutuksesta ja erilaistuu myofibroblasteiksi. Vaikka fibroblastit säätelevät kollageenin synteesiä normaalissa läppä, myofibroblastit ovat vastuussa kiihtyneestä fibroosista, joka havaitaan stenoosiläpäissä. Lisäksi myofibroblastit ja tulehdussolut erittävät matriksin metalloproteinaaseja, ja niillä on tärkeä ja monimutkainen rooli läppälehtimatriisin uudelleenjärjestelyssä. Kuten jo osoitettiin, fibroblastien aktivaatio ja erilaistuminen myofibroblasteiksi riippuu avp3- ja avp5-reseptorin ilmentymisestä. Lisäksi kaulavaltimon ateroskleroosin tilannetta heijastaen vakavaa aorttastenoosia sairastavilla potilailla on korkea (78 %) intraleaflet-verenvuoto, mikä liittyy angiogeneesiin ja taudin nopeampaan etenemiseen.

Histopatologiset tutkimukset ovat vahvistaneet fibroosin olevan kiinteä osa vasemman kammion hypertrofista prosessia aorttastenoosissa. Myofibroblastit tunkeutuvat sydänlihakseen ja erittävät ekstrasellulaarisia matriksiproteiineja, mukaan lukien kollageenityypit I ja III. Fibroosialueiden havaitaan lokalisoituvan yhdessä myosyyttien apoptoosin alueiden kanssa, ja on ehdotettu, että fibroosi esiintyy eräänlaisena arpeutumisena myosyyttikuoleman ja -vaurion jälkeen. Kuten venttiilin fibroosissa, reniini-angiotensiinijärjestelmä, transformoiva kasvutekijä-beeta ja epätasapaino matriksin metalloproteinaasissa ja niiden kudosinhibiittoriaktiivisuudessa ovat kaikki osallisena tässä prosessissa. Jopa 38 %:lla potilaista, joilla on keskivaikea tai vaikea aorttastenoosi, on havaittu fibroosin keskiseinän muotoa sydänlihaksessa, ja siihen on liittynyt pitkälle edennyt hypertrofinen vaste. Tärkeää on myös se, että keskiseinän fibroosiin liittyvä kuolleisuus on 8-kertainen.

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, mikä viittaa siihen, että angiogeneesi saattaa aiheuttaa epävakautta. Siten αvβ3- ja αvβ5-reseptorien säätely voi edustaa plakin haavoittuvuuden uutta merkkiainetta ja mahdollista terapeuttista kohdetta.

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, suppressoi tätä, 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 potilailla, joilla on aorttastenoosi sekä läppä- että sydänlihasfibroosin mittana. Tällä potilasryhmällä on rinnakkain esiintyvä aortan aterooma, ja tämä antaa meille opportunistisen arvion merkkiaineen kertymisestä ateroskleroosissa. Mielestämme on tärkeää arvioida useita sydän- ja verisuonisairauksia 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 verisuonitautialueella: aortan ateroskleroosissa ja aorttastenoosissa. Erityisesti oletamme, että 18F-flukiklatidi:

1. Otetaan talteen aortan ateroskleroottiseen plakkiin.
2. Näytä todistettavissa oleva imeytyminen aorttaläppään ja sydänlihakseen potilailla, joilla on aorttastenoosi, joka korreloi aktiivisen angiogeneesin ja fibroosin asteen kanssa.

6.1 ANGIOGENEESI JA FIBROOSI Aortan stenoosissa

Aorttastenoosi liittyy huomattavaan vasemman kammion hypertrofiaan ja siitä johtuvaan sydänlihaksen fibroosiin, joista jälkimmäinen ennustaa ennusteen. Vasemman kammion hypertrofia ja siihen liittyvä fibroosi ovat myös suuri riskitekijä haitallisille kardiovaskulaarisille tapahtumille useissa muissa olosuhteissa, mukaan lukien essentiaalinen hypertensio. Sydämen magneettikuvaus on kultainen standardimenetelmä sydänlihasfibroosin arvioimiseksi, mutta se ei välttämättä osoita fibroottisen prosessin jatkuvaa aktiivisuutta. Tässä tutkimuksessa arvioimme 18F-flusiklatidin ottoa potilailla, joilla on aorttastenoosi, paineen ylikuormituksen vasemman kammion hypertrofian mallina. Tartumme myös tilaisuuteen selvittääksemme, onko 18F-flusiklatidia imeytynyt aorttaläppään, koska siinä on osoitettu olevan fibroosia ja angiogeneesiä.

Kaikille tutkimuspotilaille ja terveille vapaaehtoisille tehdään verinäyte, kaikukardiogrammi, positroniemissio ja tietokonetomografiakuvaukset 18F-flusiklatidilla sekä sydämen magneettikuvaus, jossa arvioidaan gadoliniumin myöhäistä tehostumista. 18F-flusiklatidin injektion jälkeen potilaita seurataan käyttämällä normaalia kliinistä lähestymistapaamme, mukaan lukien hemodynaamisten parametrien tarkkailu, ja tätä jatketaan koko tutkimuskäynnin ajan lähtöön saakka. Potilailla, joille tehdään aorttaläpän korvausleikkaus, aorttaläpän kudos säilytetään ja vasemman kammion sydänlihaksesta otetaan 3 mm:n koepala, jonka kanssa voidaan verrata skannaustuloksia.

Terveille vapaaehtoisille potilaille ei tehdä uusintaarviointia. Yhden tai kahden vuoden kuluttua ensimmäisestä skannauksesta potilaat, joilla on aorttastenoosi, palaavat toistuviin verinäytteisiin, sydämen magneettikuvaukseen, jossa arvioidaan myöhäistä gadoliinin lisääntymistä ja kaikukardiogrammia. Potilaille, joille on tehty aorttaläpän vaihto, tehdään toistuva positroniemissio ja tietokonetomografiakuvaus 18F-flusiklatidilla kuusi kuukautta leikkauksen jälkeen ennen toista sydämen MRI-kuvausta.

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

Odotamme, että 18F-flusiklatidin otto sydänlihakseen lisääntyy potilailla, joilla on aorttastenoosi ja vasemman kammion hypertrofia. Odotamme sydänlihaksen sisäänoton asteen korreloivan fibroosin sydämen magneettikuvaustutkimuksen sekä fibroosin ja αvβ3- ja αvβ5-integriinireseptorin ilmentymisen histologisten mittareiden kanssa. Odotamme sydänlihaksen sisäänoton asteen ennustavan fibroosin sydämen magneettikuvauksen arvioinnin yhdestä kahteen vuoden kuluttua. Tutkivissa analyyseissä hyödynnämme myös tilaisuutta arvioida 18F-flukiklatidin sisäänoton laajuutta itse aorttaläpässä, ja jos onnistumme, korreloimme tämän angiogeneesin ja fibroosin histologisten mittausten kanssa.

6.2 ANGIOGENEESI Aortan ATEROSKLEROOSISSA

Potilailla, joilla on aortan ahtauma, on suuri samanaikainen aortan ateroskleroosin esiintyvyys. Tohtori Dweckin stipendiaatissa pystyimme hyödyntämään tätä yhdistystä ja suorittamaan toissijaisia ​​analyyseja 18F-natriumfluoridin sisäänoton suhteen aortan ja sepelvaltimon ateroskleroosissa. 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.