Valutazione della vasculopatia dell'allotrapianto cardiaco mediante tomografia a coerenza ottica (EARLY-OCT)

La vasculopatia cardiaca da allotrapianto (CAV) rappresenta la principale causa di morbilità e mortalità tardiva nei riceventi di trapianto di cuore e rappresenta un secondo della mortalità per tutte le cause a 3 anni. Lo sviluppo di CAV è un processo complesso che coinvolge l'ispessimento intimale, l'aterosclerosi, la trombosi e la vasculite istologica, ma in ultima analisi, l'iperplasia intimale è la causa predominante del restringimento del lume, che porta all'ischemia e al fallimento dell'innesto. A differenza dell'aterosclerosi coronarica generale, caratterizzata da ateroma fibroadiposo focale ed eccentrico, la CAV colpisce diffusamente l'intero sistema vascolare coronarico con marcata proliferazione intimale e ispessimento vascolare concentrico e fibrosi.

La tomografia a coerenza ottica (OCT), rispetto all'IVUS, è più sensibile per la diagnosi precoce di CAV. L'OCT è una modalità basata su catetere di nuova generazione che acquisisce immagini con una risoluzione spaziale di 10-20 μm, 10 volte maggiore di quella dell'IVUS. L'OCT potrebbe ovviamente identificare lo strato di media come una linea a bassa eco, che non potrebbe essere identificata dall'IVUS. Quando si valuta accuratamente la qualità di una struttura intracoronarica, l'OCT sembra avere più potenzialità dell'IVUS.

Le cellule endoteliali del sistema vascolare cardiaco esprimono antigeni leucocitari umani (HLA) e altri, come la vimentina e la catena A correlata alla classe I del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) (MICA), e sembrano essere i bersagli primari dell'immunità cellulo-mediata e umorale risposte dopo trapianto di cuore (HTx). Gli anticorpi circolanti mediano il rigetto attraverso l'attivazione del complemento e la fissazione sull'endotelio dell'innesto, predisponendo così il paziente alla perdita dell'innesto, alla vasculopatia cardiaca accelerata dell'allotrapianto e alla morte. Il tasso di pazienti allosensibilizzati (pazienti con anticorpi circolanti contro gli antigeni del donatore) nelle liste di attesa è in aumento come conseguenza del crescente numero di nuovi trapianti e impianti di dispositivi di assistenza. L'allosensibilizzazione è una conseguenza dell'esposizione a diverse molecole HLA durante la gravidanza, trasfusioni di sangue/piastrine o dopo riparazioni cardiache con materiale omotrapianto, ma può verificarsi in alcuni pazienti anche senza nessuno di questi fattori scatenanti per ragioni sconosciute.

Il trapianto cardiaco ortotopico è accompagnato da denervazione simpatica e parasimpatica. La successiva frequenza cardiaca è solitamente più alta e la variazione circadiana è bassa a causa dell'eliminazione dell'effetto del nervo vago. È noto che l'aumento persistente della frequenza cardiaca contribuisce alla patogenesi delle malattie vascolari.

OBIETTIVI DEL PROGETTO Lo scopo di questo studio è utilizzare l'imaging OCT per l'identificazione di pazienti con rapida progressione precoce della vasculopatia cardiaca da allotrapianto (rapid progressors) e per identificare i fattori di rischio critici responsabili della progressione di CAV. L'impatto dei fattori di rischio convenzionali e specifici di HTx, come gli anticorpi specifici del donatore (utilizzando i metodi più sensibili per la sua misurazione) o la frequenza cardiaca rapida (utilizzando il monitoraggio Holter ripetuto) sarà studiato in uno studio di coorte prospettico a livello nazionale. L'implicazione dei risultati dell'OCT porterà all'aggiustamento della terapia immunosoppressiva in un anno dopo il trapianto di cuore per prevenire un'ulteriore progressione della malattia nei progressivi rapidi della CAV.

IPOTESI DI LAVORO

1. I pazienti con rapida progressione della vasculopatia cardiaca da allotrapianto possono essere identificati dall'aumento dei titoli di anticorpi anti-HLA e/o MICA specifici del donatore.
2. È possibile identificare specifiche caratteristiche ad alto rischio degli anticorpi anti-HLA che sono associate a un tasso particolarmente elevato di progressione CAV (attivazione del complemento vascolare nelle biopsie, alcuni aplotipi HLA).
3. La tachicardia nei riceventi di trapianto di cuore rappresenta un fattore di rischio per lo sviluppo della vasculopatia cardiaca da allotrapianto.
4. L'influenza degli anticorpi anti-HLA e dell'aumento della frequenza cardiaca è indipendente dai fattori di rischio già stabiliti di CAV.

DISEGNO DELLO STUDIO La raccolta dei dati e dei campioni di sangue sarà eseguita contemporaneamente al cateterismo cardiaco di sorveglianza regolarmente programmato del paziente (1 mese e 12 mesi dopo il trapianto di cuore). Inoltre, gli anticorpi anti-HLA specifici del donatore (classe I, II) e gli anticorpi del complesso MHC di classe I - catena A correlata (MICA) saranno misurati anche prima del trapianto di cuore e nei 6 mesi successivi al trapianto di cuore durante i regolari follow-up.

L'imaging OCT (tomografia a coerenza ottica) verrà eseguito contemporaneamente al cateterismo cardiaco di sorveglianza regolarmente programmato del paziente (1 mese e 12 mesi dopo il trapianto di cuore). L'imaging OCT sarà eseguito con il dominio di frequenza di seconda generazione disponibile in commercio Ilumien Optis (St. Jude Medical, San Paolo, Minnesota). Il catetere OCT (Dragonfly Duo) verrà fatto avanzare su un filo guida coronarico da 0,014 pollici nei segmenti centrali di tutte e tre le arterie principali (discendente anteriore sinistra, circonflessa sinistra e coronaria destra) e l'imaging verrà eseguito mediante pullback automatico con una lunghezza 45 mm, con velocità di pullback 25 mm/sec in modalità ad alta risoluzione (10 fotogrammi/mm). L'esame OCT verrà eseguito dopo la somministrazione di 200-300 μg di nitroglicerina intracoronarica e l'iniezione simultanea di 14 ml di mezzo di contrasto in ciascuna arteria mediante iniettore elettrico attraverso il catetere guida. I dati OCT verranno utilizzati per la ricostruzione del vaso 3-D eseguita dalla fusione con l'angiografia di routine eseguita in due proiezioni distanti almeno 60 gradi.

I dati dell'immagine acquisiti dall'angiografia a due piani possono essere utilizzati per ricostruire con precisione il percorso e l'orientamento del catetere OCT in 3-D.

Gli angiogrammi a due piani vengono eseguiti immediatamente prima dell'inizio del pullback e coprono almeno un ciclo cardiaco ciascuno. Sono utilizzati per estrarre automaticamente il percorso del catetere lungo la traiettoria di pullback prevista mediante un approccio di programmazione dinamica. Dalla geometria di imaging nota, viene generato un accurato modello 3D del percorso del catetere all'interno del rispettivo segmento del vaso per la fase cardiaca telediastolica. Per l'acquisizione OCT, il pullback motorizzato garantisce una velocità di pullback costante, consentendo così di assegnare a ciascun fotogramma dell'immagine OCT una posizione specifica sul modello di traiettoria del catetere 3-D. Gli orientamenti relativi e assoluti dei fotogrammi OCT sono determinati utilizzando il sistema riportato in precedenza per stabilire l'orientamento assoluto in 3-D sulle immagini IVUS. I dati quantitativi possono essere ricavati dai dati di contorno, come le dimensioni luminali e lo spessore del cappuccio della placca, considerando effettivamente la curvatura del vaso in contrasto con i sistemi di ricostruzione OCT convenzionali. Lo spazio tra i contorni adiacenti viene interpolato per formare un elemento di volume. Nelle posizioni del cappuccio della placca, l'integrazione su un intero segmento di vaso o qualsiasi sua parte fornisce il volume totale del cappuccio della placca racchiuso dalle superfici del cappuccio interno ed esterno.

L'esame OCT sarà analizzato secondo le definizioni standard di consenso OCT. L'intima può essere riconosciuta come uno strato luminoso uniforme ricco di segnale e media come uno strato più scuro povero di segnale a causa della bassa retrodiffusione. Gli strati di lume, intima e media verranno tracciati automaticamente con correzione manuale per ottenere spessori e aree medi per ogni fotogramma. L'unico segmento senza segni di aterosclerosi coronarica all'angiografia coronarica verrà utilizzato per l'esame OCT. Verranno analizzati i seguenti indici:

1. Volume intimale normalizzato: la somma dell'area della sezione trasversale intimale (differenza tra area media e area del lume) in ogni frame/lunghezza di pullback.
2. Volume lumen normalizzato: la somma dell'area della sezione trasversale del lume in ogni frame/lunghezza di pullback.
3. Spessore medio dell'intima: verrà calcolata la media dei valori di tutti i fotogrammi di qualità sufficiente per produrre uno spessore medio dell'intima.
4. Rapporto medio intima-media (I/M): i valori di tutti i fotogrammi di qualità sufficiente saranno calcolati in media per produrre lo spessore medio dell'intima e lo spessore medio. Il rapporto intima-media (I/M) sarà calcolato come rapporto dell'area media di ogni strato sull'intero pullback. Un rapporto I/M superiore a 1 sarà definito anormale.

Questi indici saranno confrontati tra gli esami di base e quelli di follow-up. Dopo l'identificazione dei punti di riferimento vascolari corrispondenti nei due modelli di vasi 3-D, le coppie di modelli specifici del paziente saranno co-registrate per abbinare correttamente i pullback OCT.

Gli esami di base e di follow-up OCT saranno eseguiti a Praga (ospedale IKEM) e Brno (ospedale Saint Anna) e i dati saranno inviati al core lab dell'Iowa Institute for Biomedical Imaging, The University of Iowa, USA per l'analisi. L'Iowa Institute for Biomedical Imaging è un centro di ricerca che ha una vasta esperienza nella valutazione dell'aterosclerosi coronarica. Allo scopo di un'analisi dettagliata delle arterie coronarie, presso questa istituzione è stato sviluppato un software unico per la creazione di ricostruzioni 3D delle arterie coronarie basate sulla fusione di angiografia e tomografia a coerenza ottica. Questo software consente una valutazione esatta dei volumi della placca e del lume. Il software è protetto da brevetto statunitense. A causa del grande volume di dati e pazienti in questo progetto, le applicazioni di tali strumenti analitici automatizzati sono un prerequisito per il successo.

La frequenza cardiaca media sarà misurata durante il monitoraggio ECG Holter delle 24 ore, che valuterà tutti i parametri necessari inclusa la sua variabilità circadiana. Le registrazioni ECG Holter verranno eseguite a 1 mese ea 12 mesi dopo il trapianto di cuore. Oltre alla frequenza cardiaca media nelle 24 ore, verranno analizzate le componenti nel dominio del tempo e della frequenza della variabilità della frequenza cardiaca per ottenere una stima dell'entità della reinnervazione vagale.

Verranno misurati gli anticorpi anti-HLA specifici del donatore (classe I, II) e gli anticorpi MHC complessi di classe I - correlati alla catena A (MICA) (prima del trapianto di cuore, 1 mese, 6 mesi e 12 mesi dopo il trapianto di cuore). La valutazione dei livelli di anticorpi anti-HLA (titoli) nel siero di un paziente viene eseguita mediante l'intensità della fluorescenza dei complessi formati. Il doppio citometro laser Luminex 100 IS 2.3 viene utilizzato per la lettura della fluorescenza. Sulla base del confronto tra controlli negativi e positivi, viene calcolato il cut-off.

I fattori di rischio convenzionali per CAV saranno determinati in 1 mese e in 12 mesi dopo il trapianto di cuore.

Verrà misurato il profilo lipidico (colesterolo totale, LDL, HDL e trigliceridi). La pressione sanguigna in triplicato sarà misurata in posizione supina (1 ora prima delle regolari biopsie endomiocardiche). Il controllo glicemico sarà quantificato mediante misurazioni del livello di emoglobina A1, glucosio plasmatico. Lo stato del citomegalovirus (CMV) sarà misurato mediante titoli di immunoglobulina G (IgG), immunoglobulina M (IgM).

Altri parametri monitorati saranno: 1) il decorso post-trapianto e lo stato clinico; l'insorgenza di disfunzione del trapianto (il monitoraggio ecocardiografico seguirà ogni biopsia endomiocardica), 2) l'insorgenza di rigetto cellulare e/o umorale nelle biopsie endomiocardiche (8 biopsie endomiocardiche protocollari entro 12 mesi dal trapianto cardiaco), 3) la presenza e la distribuzione dei tessuti (vascolari /non vascolare) per i frammenti del complemento C3 e C4 (marcatori dell'attivazione del complemento mediata da anticorpi), 4) il periodo di ischemia a freddo dell'allotrapianto cardiaco 5) eziologia della morte cerebrale del donatore 6) grado di mancata corrispondenza HLA tra donatore e ricevente , 7) livelli di citochine nel sangue coinvolte nella regolazione della risposta immunitaria umorale.