Angiogenesi e fibrosi nell'infarto del miocardio

Le integrine sono un gruppo di molecole responsabili dell'adesione e della segnalazione intercellulare. Comprendono una superfamiglia di recettori eterodimerici composti da 18 diverse subunità α e β. In combinazione, possono generare 24 diversi sottotipi di recettori con una gamma di funzioni fisiologiche e fisiopatologiche [Takada et al, 2007]. Il recettore αvβ3 è un'integrina che si trova a bassi livelli sulle cellule endoteliali mature, ma è marcatamente regolata sulle cellule endoteliali dei vasi sanguigni in crescita attiva. In precedenza era noto come recettore della vitronectina, anche se in seguito si scoprì che legava molti altri ligandi tra cui fibrinogeno, fibronectina, laminina, trombospondina, fattore di von Willebrand e alcuni sottotipi di collagene. Queste caratteristiche si osservano anche con il recettore dell'integrina αvβ5, con entrambi i recettori che riconoscono il motivo arginina-glicina-aspartato (RGD) presente su questi ligandi.

1.1.2 Ruolo delle integrine αvβ3 e αvβ5 nelle malattie cardiovascolari

L'espressione dei recettori αvβ3 e αvβ5 è sovraregolata in un certo numero di stati patologici e questo è stato particolarmente ben caratterizzato nell'angiogenesi associata alla crescita tumorale e alle metastasi [Friedlander et al, 1995; Brooks et al., 1994]. Tuttavia, ci sono molti ruoli potenziali per questa via dell'integrina nelle malattie cardiovascolari tra cui infarto del miocardio, aterosclerosi, restenosi, stenosi aortica e malattia dell'aneurisma che sono stati relativamente inesplorati.

1.1.2.1 Infarto miocardico

Dopo l'infarto del miocardio, c'è un'intensa risposta infiammatoria seguita da angiogenesi e fibrosi. Durante questo periodo di guarigione e riparazione, c'è una marcata regolazione delle integrine al fine di orchestrare un'efficiente guarigione del miocardio. Per i recettori dell'integrina αvβ3 e αvβ5, ciò riflette sia l'angiogenesi che la fibrosi date le loro proprietà di legame del ligando [van den Borne et al, 2008; Higuchi et al., 2008]. Questo è al centro del rimodellamento ventricolare sinistro precoce e ritardato nella zona infartuale e peri-infartuale. La fase iniziale è dominata dall'angiogenesi per ripristinare l'integrità vascolare e la perfusione tissutale con i recettori αvβ3 e αvβ5 regolati ed espressi su cellule endoteliali attivate all'interno di vasi di nuova formazione [Higuchi et al, 2008]. Con la successiva guarigione e rimodellamento del miocardio, l'attivazione dei fibroblasti e la differenziazione in miofibroblasti richiede interazioni con i recettori αvβ3 e αvβ5 ed è fondamentale per lo sviluppo della fibrosi [van den Borne et al, 2008]. Risposte fibrotiche disadattive e rimodellamento avverso del ventricolo sinistro possono essere alla base dello sviluppo di scompenso cardiaco dopo infarto del miocardio. Questi processi e percorsi possono anche svolgere un ruolo nello sviluppo della fibrosi miocardica in altre condizioni come l'ipertrofia ventricolare sinistra associata alla stenosi aortica [Dweck et al, 2011].

1.1.2.2 Aterosclerosi e restenosi

Lo sviluppo dell'aterosclerosi è dovuto a una complessa interazione di lipidi ossidati, infiltrazione di cellule infiammatorie e migrazione di cellule muscolari lisce nella parete arteriosa. Una volta stabilite, le placche aterosclerotiche possono progredire e rompersi portando alle presentazioni cliniche di infarto miocardico acuto e ictus. Le caratteristiche associate alla rottura della placca includono un sottile cappuccio fibroso, un pool ricco di lipidi e un'emorragia intraplacca. Infatti, la rottura della placca è particolarmente associata alla neovascolarizzazione della placca e all'espressione del fattore di crescita vascolare-endoteliale [Hiyama et al, 2010] suggerendo che l'instabilità può essere indotta dall'angiogenesi. Pertanto, la sovraregolazione dei recettori αvβ3 e αvβ5 può rappresentare un nuovo marker e un potenziale bersaglio terapeutico per [Maile et al, 2010], vulnerabilità della placca.

Il processo di iperplasia neointimale e restenosi in seguito a intervento coronarico percutaneo comporta il reclutamento di cellule muscolari lisce vascolari. Questo processo dipende anche dai recettori αvβ3 e αvβ5 ed è anche un potenziale bersaglio per l'inibizione della restenosi [Kokubo et al, 2007].

1.1.3 Fluciclatide

Fluciclatide è un peptide ciclico contenente RGD che è stato recentemente sviluppato come radiotracciante 18F per rilevare l'angiogenesi tumorale mediante tomografia a emissione di positroni. È altamente selettivo per i recettori αvβ3 e αvβ5 con affinità (EC50) rispettivamente di 11,1 e 0,1 nM con reattività crociata minima con il recettore αIIbβ3 (EC50 281 nM). Il lavoro pre-clinico sui tumori ha dimostrato che il 18F-fluciclatide è assorbito dai glioblastomi e che questo è soppresso dall'inibitore anti-angiogenico della tirosina chinasi, sunitinib, confermando la specificità del fluciclatide per le aree di angiogenesi. È stato valutato in studi clinici di fase I ed è risultato sicuro e ben tollerato.

1.1.4 Obiettivi

Ad oggi, ci sono stati molti studi preclinici che hanno esaminato l'applicazione di radiotraccianti mirati ai recettori dell'integrina αvβ3 e αvβ5. L'applicazione clinica di questi traccianti è stata ampiamente limitata all'oncologia come metodo di valutazione dell'angiogenesi all'interno dei tumori. Qui desideriamo esplorare il ruolo del radiotracciante del recettore αvβ3 e αvβ5, 18F-fluciclatide, per valutare l'angiogenesi e la fibrosi in due principali aree di malattie cardiovascolari. Nello specifico, intendiamo valutare l'angiogenesi e il rimodellamento miocardico in pazienti con infarto miocardico recente. Prevediamo che questo gruppo di pazienti avrà un ateroma aortico coesistente e questo ci fornirà una valutazione opportunistica dell'assorbimento del tracciante nell'aterosclerosi. Riteniamo che sia importante valutare una serie di condizioni cardiovascolari per determinare se l'espressione del recettore dell'integrina αvβ3 e αvβ5 è particolare per determinati processi patologici. In caso di successo, questi dati preliminari consentiranno l'esplorazione più dettagliata di specifiche aree di malattia e nuovi interventi terapeutici. Al momento, il fluciclatide non è concesso in licenza o approvato per l'uso clinico e viene utilizzato qui come agente sperimentale per esplorare la fisiopatologia della stenosi aortica.

1.2 IPOTESI ORIGINALI

Ipotizziamo che il 18F-fluciclatide possa identificare l'espressione dei recettori dell'integrina αvβ3 e αvβ5 in vivo nell'uomo in due principali aree di malattie cardiovascolari: infarto miocardico acuto e aterosclerosi aortica. Nello specifico, ipotizziamo che il 18F-fluciclatide:

1. Dimostrare l'assorbimento selettivo all'interno della regione dell'infarto miocardico nella fase iniziale del recupero (1-3 settimane).
2. Legame sia nell'infarto che nelle regioni remote di pazienti con infarto miocardico sostanziale nelle fasi successive del recupero (6-12 settimane)
3. Essere assorbito nella placca aterosclerotica aortica.

6 VALUTAZIONI

6.1 ANGIOGENESI E FIBROSI SEGUENTI A INFARTO MIOCARDIO ACUTO

A seguito di infarto miocardico acuto, vi è un'intensa regolazione dei recettori αvβ3 e αvβ5 che inizialmente aiuta a regolare l'angiogenesi e il ripristino dell'integrità vascolare e della perfusione tissutale oltre all'espressione ritardata che è associata allo sviluppo della fibrosi all'interno del miocardio infartuato. Valuteremo quindi i pazienti due e nove settimane dopo l'infarto miocardico acuto. Poiché non sarà possibile effettuare una conferma istologica diretta dell'angiogenesi o della fibrosi in questa popolazione, confronteremo questi risultati con i pazienti con flusso sanguigno coronarico stabilito da un'occlusione coronarica cronica, nonché con la risonanza magnetica cardiaca del miocardio stabilito e stabile fibrosi.

6.1.1 Piano degli studi

Nei giorni 14±7 e 63±7 successivi a un infarto miocardico acuto, 30 pazienti saranno sottoposti a prelievo di sangue, emissione di positroni e tomografia computerizzata con 18F-fluciclatide. Dopo l'iniezione di 18F-fluciclatide, i pazienti saranno monitorati utilizzando il nostro approccio clinico standard, inclusa l'osservazione dei parametri emodinamici, e questo continuerà per tutta la loro visita di studio fino alla partenza. Saranno inoltre sottoposti a risonanza magnetica cardiaca con valutazione della perfusione di gadolinio e miglioramento tardivo il giorno 14 ± 7 e di nuovo tra 6 e 12 mesi dopo l'infarto del miocardio. Recluteremo specificamente due popolazioni di pazienti di pari dimensioni e abbinate (n = 15 per gruppo) in cui l'arteria correlata all'infarto è stata o non è stata rivascolarizzata con intervento coronarico percutaneo. Inoltre, valuteremo in modo simile, in una singola occasione, 10 pazienti di pari età e sesso con occlusione cronica (>6 mesi) di un grande vaso epicardico.

I campioni di sangue saranno valutati utilizzando profili biochimici ed ematologici clinici standard come emocromo completo e urea ed elettroliti. Saranno inoltre valutati marcatori di ischemia cardiaca, fibrosi e angiogenesi. Ulteriori siero, plasma e DNA saranno conservati a -80 gradi Celsius per future potenziali analisi.

6.1.2 Interpretazione dello studio

Dato che i vasi saranno completamente stabilizzati, le arterie collaterali e l'eventuale miocardio infartuato dei pazienti con occlusione cronica non esprimeranno i recettori αvβ3 e αvβ5 e fungeranno da controlli negativi. Prevediamo anche che quelli con un infarto miocardico acuto e un'occlusione coronarica completa non rivascolarizzata avranno un assorbimento più intenso di 18F-fluciclatide sia al giorno 14 che al giorno 63 a causa della maggiore neovascolarizzazione precoce e dell'infarto più esteso. È probabile che i pazienti con rivascolarizzazione completa presentino angiogenesi e fibrosi modeste e pertanto prevediamo un assorbimento meno intenso di 18F-fluciclatide in entrambi i punti temporali. Sebbene non avremo un comparatore di istologia, la risonanza magnetica cardiaca ci fornirà dati sull'entità dell'infarto miocardico (giorno 14) e della fibrosi (6 - 12 mesi), sulla funzione ventricolare sinistra, sul grado di perfusione miocardica e sulla presenza di ostruzione microvascolare. Valuteremo anche l'intero gruppo infartuato (n=30) per determinare se l'estensione dell'assorbimento di 18F-fluciclatide è correlata alle misure di risonanza magnetica della funzione ventricolare sinistra e al rimodellamento dopo l'infarto.

Intendiamo utilizzare le immagini ottenute da 10 soggetti sani di pari età e sesso reclutati da uno studio coesistente intitolato "L'identificazione dell'angiogenesi e della fibrosi in vivo nella stenosi aortica mediante tomografia ad emissione di positroni" (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Questi fungeranno da controlli negativi come comparatori per il miocardio sano. È uno studio simile che prevede l'uso del radiotracciante 18F-Fluciclatide in pazienti con stenosi aortica. Questi pazienti saranno sottoposti a una singola scansione TC-PET e una scansione MRI con valutazione dell'enhancement tardivo del gadolinio e avranno acconsentito all'utilizzo dei loro dati in questo studio in corso.

6.2 L'ANGIOGENESI NELL'ATEROSCLEROSI AORTICA

I pazienti con infarto miocardico acuto avranno un'alta prevalenza di aterosclerosi aortica concomitante. Nella borsa di studio del dottor Dweck, siamo stati in grado di sfruttare questa associazione e intraprendere analisi secondarie dell'assorbimento di fluoruro di sodio 18F nell'aterosclerosi aortica e coronarica [Dweck et al, 2012b]. Ciò ha generato alcune scoperte altamente innovative che hanno informato la nostra comprensione dell'aterosclerosi e del ruolo della calcificazione.

6.2.1 Piano degli studi

Useremo i set di dati ottenuti dai pazienti di cui sopra per esplorare l'assorbimento di 18F-fluciclatide all'interno dell'aorta toracica. L'aterosclerosi sarà identificata utilizzando la tomografia computerizzata e le immagini di risonanza magnetica ottenute dal torace al momento delle scansioni dello studio. Non sarà richiesta alcuna acquisizione di immagini aggiuntive. Ciò fornirà dati pilota per informare successivi studi dedicati incentrati su placche aterosclerotiche infiammate acute, come pazienti con recenti attacchi ischemici transitori o ictus attribuibili a malattia carotidea.