Nátriumcsatorna illesztés a szívelégtelenség vizsgálatában (SOCS-HEFT)

Tudományos háttér és jelentősége

Bevezetés:

A pangásos szívelégtelenség (CHF) jelentős egészségügyi probléma az Egyesült Államokban. Becslések szerint az Egyesült Államokban körülbelül 5 millió beteg szenved CHF-ben, és évente közel 550 000 embernél diagnosztizálják ezt a betegséget.1 Ismeretes, hogy a hirtelen szívhalál gyakrabban fordul elő strukturális szívbetegség hátterében. Ezenkívül a hirtelen szívhalál kockázata 6-9-szer nagyobb a szívelégtelenségben szenvedők körében, és a szívritmuszavarok talán a vezető halálokok a szívelégtelenségben szenvedő betegeknél. 2,3 Jelenleg az American College of Cardiology és az American Heart Association is támogatja a belső kardioverter-defibrillátorok (ICD) elhelyezését ischaemiás cardiomyopathiában szenvedő betegeknél, ésszerű élettartammal és 40% alá csökkent ejekciós frakcióval (I. osztály, A bizonyíték.4 Ezen túlmenően az ICD-k elhelyezése javasolt olyan nem ischaemiás cardiomyopathiában szenvedő betegeknél, akik hasonló követelményeknek felelnek meg, és ejekciós frakciója kevesebb, mint 35% (I. osztály, B evidencia szint). ICD beültetés miatti halál, az eszközt kapó betegek több mint fele valószínűleg nem tapasztal olyan aritmiás eseményt, amely ICD-sokk beadását tesz szükségessé. Az ICD-készülékek átlagosan 20-50 000 dollárba kerülnek, az üzemeltetési és nyomon követési költségek nélkül. Jelenleg a hirtelen szívhalál kockázati rétegződése és az ICD elhelyezésének szükségessége alapvetően a bal kamrai ejekciós frakció értékelésétől függ. A kockázati rétegzéshez használt egyéb módszerek a jel átlagolt elektrokardiogram (EKG) és egy másik elektrokardiográfiás technika, amely T-hullám alternáns néven ismert. Bár ezeket a módszereket az FDA jóváhagyta a szívhalál kockázatának előrejelzése alapján, ezeket a technikákat nem alkalmazzák széles körben az Egyesült Államokban, tekintettel a megvalósításukhoz szükséges berendezésekre és személyi költségekre. Ezért kívánatos alternatív tesztelés a hirtelen szívhalál kialakulásának kockázatértékelésére a szívelégtelenségben szenvedő populációban.

A nátriumcsatornák és az SCN5A gén szerepe:

A szív feszültségfüggő nátrium- (Na+) csatornája, az SCN5A, a szívizomban az elektromos terjedéshez szükséges fő áramfejlesztő csatorna, és számos antiaritmiás gyógyszer célpontja. A szív Na+-csatorna hibás expressziója megnövekedett aritmiás kockázatot eredményez, amit Brugada-szindrómában a hirtelen halál bizonyít. Az SCN5A mutációk szerepet játszanak az öröklött hosszú QT-szindrómában is, ami végzetes ritmuszavarok, például kamrafibrilláció és torsades de pointes kialakulásához vezethet. Ezenkívül az SCN5A gén mutációi is léteznek, és növelik a gyógyszer által kiváltott ritmuszavarok kockázatát. Számos tanulmányt végeztek annak érdekében, hogy megvilágítsák ennek a tetrodotoxinra érzéketlen nátriumcsatornának a betegségben betöltött szerepét. Kimutatták, hogy a mutált nátriumcsatornák dilatált kardiomiopátiában eltérően működhetnek a fő Na+ csatorna alfa-alegységének specifikus mutációtípusától függően. Pontosabban, Nguyen és munkatársai kimutatták, hogy ezek a mutációk a fiziológiai funkciók megváltozásához vezethetnek, például lassabb akciós potenciál-emelkedési időhöz, megnövekedett késői nátriumáramhoz egyensúlyi állapotban vagy károsodott inaktivációhoz. Az SCN5A gén további mutációit összefüggésbe hozták a Na+ csatorna inaktivációjának feszültségfüggésével idiopátiás kamrafibrillációban szenvedő betegeknél. További kutatások arra a következtetésre jutottak, hogy a késői nátriumáramok csökkent inaktivációja hozzájárulhat az akciós potenciál meghosszabbodásához.10 Kimutatták, hogy egy másik SCN5A gén rendellenesség, az E161K mutáció csökkent nátriumáram-sűrűséghez és 11,9 mV-os pozitív eltolódáshoz vezet a sejtmembránban a maximális aktiválási potenciál feléig. Ezért a Na+ csatorna mutációi megváltozott csatorna viselkedést és aritmiákat okozhatnak.

Valdivia et al. kimutatták, hogy a maximális nátrium áramsűrűség 39%-kal csökken a kutyamodellben, és körülbelül 57%-kal az explantált, elégtelen emberi szívekben, bár a mechanizmus nem tisztázott.10 Bár a szívelégtelenség elektrofiziológiai változásairól és ezeknek az aritmogenezishez való viszonyáról továbbra is tisztázatlanok, arra következtethetünk, hogy a nátrium kezelésének zavarai – és esetleg a megnövekedett intracelluláris nátrium – a kalcium homeosztázis változását is eredményezhetik a Na+/Ca2+ cserélő hatására. 12,13 Összességében az INa ilyen változásai valószínűleg jelentősen hozzájárulnak az aritmiához a szívizom elégtelensége esetén.

Genom szinten a kutatás az SCN5A génmutációknak az aritmogenezisben betöltött szerepére összpontosított.8,9,14-16 Mindazonáltal a közelmúltban leírtuk a Na+ csatorna hírvivő RNS-ben (mRNS) szerzett hibákat, amelyek csökkent Na+ áramot eredményeznek, és csak a szívelégtelenségben fordulnak elő. Három 3'-terminális SCN5A mRNS splicing variánst azonosítottak és jellemeztek a hibás emberi szívkamrákban. Ezek a splice variánsok várhatóan olyan nem működő nátriumion csatornák transzlációját eredményezik, amelyekből hiányzik a megfelelő IV. domén pórusrégió. A nem funkcionális nátriumcsatorna géntermék három splicing változatát E28B, E28C és E28D jelöléssel láttuk el. A teljes hosszúságú mRNS izoforma, az E28A relatív szintje 24,7%-kal csökkent CHF-ben szenvedő betegeknél a kontrollhoz képest. Ezenkívül a géntermék két csonkolt változata megnövekedett szívelégtelenségben szenvedő betegekben, ami az SCN5A gén termelésének szerzett genetikai rendellenességét tükrözi szívelégtelenségben. Ugyanakkor az E28C és E28D mRNS mennyisége 14,2-szeresére, illetve 3,8-szorosára nőtt a CHF-ben szenvedő betegekben a kontrollokhoz képest. Annak igazolására, hogy a csonkolt változatok hozzájárulhatnak az aritmiás kockázathoz, létrehoztak egy gén-cél egérmodellt a 28-as exon nonszensz mutációjával. Ezen géncsonkítás jelenlétének elektrofiziológiai hatását is vizsgáltuk. Azt találták, hogy az akciós potenciál növekedési sebessége csökkent (p=0,02, n=11), és az akciós potenciál amplitúdója 76 ± 1,4 mV-ról 52 ± 0,6 mV-ra csökkent (p≤0,01, n=11). Ennek a csonkításnak az integrált hatását a kardiomiociták bipoláris térpotenciáljának (FP) mikroelektródákon történő vizsgálatával tanulmányozták. Az FP amplitúdójában 70,5%-os csökkenést (p<0,05) figyeltek meg -1126 ± 314 μV-ról (n=6) WT-ben 332 ± 174 mikroV-ra (n=7). Az ezzel a módszerrel végzett további mérések a mutáns sejtekben az FP növekedésének késését és lelassult vezetési sebességét mutatták ki a normál kontrollokhoz képest, ami arra utal, hogy a csonkolt mutánsok elég súlyos elektromos rendellenességeket okozhatnak ahhoz, hogy hozzájáruljanak az aritmiás kockázathoz. Azt is kimutattuk, hogy a limfociták a kardiomiocitákhoz hasonlóan dolgozzák fel a nátriumcsatornákat. Így a limfocita SCN5A mRNS feldolgozása helyettesítő markerként szolgálhat az SCN5A kardiális szintű értékeléséhez, és korrelálhat az aritmiás kockázattal a magas kockázatú populációkban. Ez a tanulmány értékelni fogja ezt az állítást.

Konkrét célok/célkitűzések:

1. kutatási cél:

Az SCN5A mRNS splice variánsok abundanciájának meghatározása 35%-nál kisebb CHF-ben szenvedő betegeknél, és a kiindulási ejekciós frakciók kisebbek, mint a hasonló korcsoportok normál kontrolljaiban.

2. kutatási cél:

Az SCN5A mRNS splice variánsok mennyiségének összehasonlítása olyan ICD-készülékkel rendelkező betegeknél, akik már részesültek ICD-sokkterápiában és nem is részesültek.

Teljesítmény kutatási helyszínei:

Az Illinoisi Egyetem Orvosi Központja és a Jesse Brown VA Orvosi Központ.

Kulcsfontosságú kutatószemélyzet:

A tanulmány vezető kutatója Dr. Samuel Dudley, MD, PhD. Dr. Dudley a Chicagói Illinoisi Egyetem kardiológiai részlegének vezetője. Az orvostudomány professzora és publikált szerző a szív- és érrendszeri orvoslás és fiziológia területén.

Kutatási módszerek:

Dizájnt tanulni:

1. kutatási cél: Összehasonlítjuk a fehérvérsejt Na+ csatorna splice variánsok mennyiségét az ejekciós frakcióval szívelégtelenségben szenvedő betegekben.

2. kutatási cél: Összehasonlítjuk a fehérsejtek Na+ csatorna splice variánsainak mennyiségét a megfelelő ICD sokk számával az ICD-vel rendelkező betegekben.

Tanulmányi beavatkozások:

Ez a tanulmány nem igényel változtatást az ellátás színvonalán. A vizsgálat minden résztvevőjét flebotómiának vetik alá a beiratkozáskor.

Mintagyűjtés és -feldolgozás:

Körülbelül 15 ml vért vesznek le a Chicagói Illinoisi Egyetem (UIC) vagy a Jesse Brown Veterans Affairs Medical Center (JBVAMC) vizsgálati résztvevőitől, akik tájékozott beleegyezést adtak a phlebotomiához és a vizsgálatban való részvételhez. A mintákat a vizsgálati személyzet (koordinátor, CO-PI stb.) azonnal eljuttatja Dr. Dudley (PI) laboratóriumába a Clinical Sciences Building (CSB) 1133-as szobájában feldolgozásra a begyűjtést követő 2 órán belül. Megmérik az mRNS szintjét, és a feldolgozott minta egy része -80 °F-os fagyasztószekrényben tárolható ugyanabban a laboratóriumban, legfeljebb 7 évig. A mintákat NEM tárolják vagy dolgozzák fel a JBVAMC-ben vagy bármely más létesítményben.

Statisztikai megfontolások:

A Na+ csatorna mRNS variánsok abundanciájának kapcsolatát szívelégtelenségben szenvedő és nem szenvedő, valamint ICD eseményben szenvedő és nem szenvedő alanyokban hasonlítjuk össze. Az elsődleges végpont az mRNS-változatok mennyiségének összehasonlítása lesz. A függő változók közé tartozik a szívelégtelenség az 1. célban és a sokkok száma a 2. célban. Az egyes célokhoz szükséges betegek számát a teszt varianciája, a várható átlagos eltérés, valamint a szükséges kovariánsok számának figyelembevétele határozza meg. a regressziós elemzésben elemezni. Korábban kimutattuk, hogy a legkevésbé érzékeny intézkedés az E28A mennyiségének 24%-os csökkenése volt. Ha feltételezzük, hogy az 1. és a 2. célban azonos százalékos csökkenés következik be, akkor minden csoportban körülbelül 45 betegre lenne szükségünk ahhoz, hogy 90%-os képességgel rendelkezzenek ennek a különbségnek a kimutatására, feltételezve, hogy a vizsgálatok technikai hibái miatt 10%-os veszteségarány. . Ezért a teljes vizsgálathoz összesen 180 betegre lenne szükségünk, 45 szívelégtelenségben szenvedő betegre, 45 kontrollra, 45 ICD-s betegre, akiknek eseményei vannak, és 45 betegre, akiknek nincs eseménye.

A kiindulási adatokat a folytonos változók esetében átlag ± szórás (SD), a kategorikus változók esetében pedig a gyakoriságok jelentik. Az alapjellemzők közötti különbségeket a csoportok között Fisher egzakt és Mann-Whitney tesztek segítségével vizsgáljuk kategorikus, illetve folytonos változókra. Mivel a rögzített ICD-események száma a megfigyelési idő függvénye, a Poisson-regressziót minden összefüggés modellezésére használjuk. Ebben a modellben a megfigyelt ICD események számát Poisson-eloszlás szerint oszlik el. Ez azt jelenti, hogy egy adott időtartamra annak a valószínűsége, hogy bizonyos számú esemény bekövetkezett, az eseménysebesség és a megfigyelés időtartamának szorzata. Annak érdekében, hogy megbecsülhessük az mRNS-változatok hatását az események előfordulásának sebességére, feltételezzük, hogy az eseménysebesség logaritmikusan lineáris az érdeklődésre számot tartó prediktorokhoz képest. Ennek az egyenletnek a megoldása olyan arányszámokat ad, amelyek összehasonlítják az események előfordulási arányát ICD-eseményekkel rendelkező és nem szenvedő alanyokban. Az mRNS-variánsok számának többszörös kifejeződését is figyelembe kell venni, mint például az egyes változatok relatív abundanciája külön-külön, az egyes változatok abundanciája a teljes Na+-csatorna mRNS függvényében, valamint a csonkolások aránya a teljes hosszúságú Na+-csatornához képest. mRNS. A regressziós együtthatót a függő változó, az ICD események és a független változók közötti kapcsolatra a sebességarány becslések logójaként becsüljük meg. A statisztikai szignifikanciát a valószínűségi arány teszt segítségével határozzuk meg. A 0,05 vagy kisebb p-értéket statisztikailag szignifikánsnak tekintjük. Az eredményeket a kockázati arány és a hozzá tartozó 95%-os konfidenciaintervallum jelenti. A modellbe bevonandó változók kiválasztásához konzervatív módon azokat a változókat vesszük figyelembe, amelyek eloszlása ​​a két csoport között p<0,20-nál eltérő. A multikolinearitás lehetőségét értékeljük. A lineáris és nemlineáris kifejezéseket figyelembe kell venni. A változó eloszlások normálisságát normál valószínűségi diagrammal és Shapiro-Wilk teszttel teszteljük. Míg a regresszió meglehetősen toleráns a jogsértésekkel szemben ebben a tekintetben, az átalakításokat szükség szerint kivizsgálják. A homoszcedaszticitást a reziduumok és az előrejelzett értékek görbéje alapján értékeljük. A modell megkülönböztetését egy általános C index értékeli, és bootstrap módszerekkel validálja.

Várható eredmények és buktatók:

Nem számolunk semmilyen komplikációval sem a vérminták vételével, sem az mRNS-változatok elemzésével, sem a statisztika készítésével. Mindazonáltal ennek a tárgyalásnak a fő korlátja a retrospektív jellege. Mindazonáltal ezek az adatok hasznosak lesznek a jövőbeni kísérletek tervezésekor.