Caratterizzazione dello stress primario e secondario correlato a takOtsubo (MAESTRO)

Contesto e fondamento logico La sindrome di Takotsubo (TTS) è una forma acuta e reversibile di lesione miocardica spesso preceduta da un fattore scatenante fisico o emotivo. Sebbene la TTS fosse generalmente considerata una malattia benigna per la sua natura reversibile, è ormai chiaro che l'instabilità emodinamica ed elettrica durante la fase acuta espone i pazienti a frequenti gravi complicanze avverse intraospedaliere. Tuttavia, la fisiopatologia della TTS è lungi dall'essere completamente compresa. Prove consistenti hanno dimostrato che gli eventi ambientali vissuti dalla maggior parte di questi pazienti e percepiti come stressanti (sia fisici che emotivi) inducono un'attivazione cerebrale e una risposta correlata allo stress, con una crescente biodisponibilità di mediatori dello stress locali e circolanti, come catecolamine e cortisolo, che ha dimostrato di svolgere un ruolo importante nell'eziologia del "miocardio stordimento neurogeno" responsabile di questa condizione clinica. Studi recenti hanno rafforzato l'ipotesi di un legame eccezionale tra il sistema di risposta allo stress cerebrale e il cuore nei pazienti con TTS utilizzando l'approccio di neuroimaging. Le strutture anatomiche fondamentali coinvolte nella risposta allo stress sono la neocorteccia, il sistema limbico, la formazione reticolare, il tronco encefalico e il midollo spinale insieme all'asse ipotalamo-ipofisi-surrene che alla fine porta alla secrezione di cortisolo. A questo proposito, sostanziali differenze strutturali nella neocorteccia e nella rete limbica (insula, amigdala, corteccia cingolata e ippocampo) sono state evidenziate tra i pazienti con TTS rispetto ai controlli sani utilizzando la risonanza magnetica funzionale del cervello (fMRI), insieme a un'ipoconnettività delle regioni cerebrali centrali detentrici di una funzione regolatrice del sistema autonomo e limbico. Inoltre, un recente studio PET/TC ha dimostrato che un'accresciuta attività limbica precede lo sviluppo di TTS e che i pazienti con la più alta attività dell'amigdala sviluppano prima la sindrome, supportando l'ipotesi che un substrato neurobiologico possa predisporli a questa sindrome clinica.

Di interesse, poiché la TTS è stata identificata in un numero crescente di pazienti ospedalizzati, è emersa un'importante eterogeneità clinica tra le persone colpite e caratteristiche cliniche come fattori scatenanti fisici insieme a malattie neurologiche o psichiatriche acute, alti livelli di troponina e bassa frazione di eiezione hanno dimostrato di identificare una categoria specifica di soggetti con TTS a più alto rischio di mortalità e complicanze intraospedaliere. Pertanto, sta recentemente emergendo che finora sono state descritte due diverse categorie di pazienti con TTS, con caratteristiche cliniche e profili di rischio diversi: TTS primario, che colpisce principalmente i pazienti dopo uno stress emotivo, in assenza di malattia coronarica epicardica, con rilascio di troponina minore , disfunzione del ventricolo sinistro (LV) leggermente ridotta e rapidamente invertita e prognosi benigna; la seconda di TTS secondaria, che si verifica dopo un fattore di stress fisico, in presenza di malattia coronarica epicardica (CAD), con rilascio maggiore di troponina, con disfunzione ventricolare sinistra più grave o persistente e associata a prognosi peggiore. Un'ipotesi interessante, tutta da verificare, è che solo la TTS primaria potrebbe derivare da una disfunzione ventricolare sinistra reversibile di origine neurogena attraverso l'attivazione di neuroni originati dal sistema limbico che può causare vasocostrizione reversibile del microcircolo coronarico, mentre la TTS secondaria potrebbe essere dovuta a un danno miocardico diretto indotto da catecolamine provocato da un trigger fisico in pazienti con CAD concomitante. Tuttavia, i determinanti fisiopatologici rispettivamente della TTS primaria e secondaria non sono mai stati studiati finora così come non è mai stata dimostrata una diversa attivazione dell'asse cervello-cardio in queste due categorie di pazienti con TTS.

La disfunzione miocardica a seguito di un fattore di stress fisico è stata descritta anche nella cardiomiopatia indotta da sepsi, una ben nota complicanza sistemica della tempesta di citochine che segue la risposta immunitaria dell'ospite all'infezione, che può influenzare significativamente la prognosi di questi pazienti. Sia la disfunzione sistolica del ventricolo sinistro (LVSD) che la disfunzione diastolica del ventricolo sinistro (LVDD) sono state descritte nel primo periodo di shock settico grave come nella TTS secondaria, ma fatta eccezione per la natura reversibile della disfunzione miocardica, le caratteristiche cliniche ed ecocardiografiche (ad es. tipiche anomalie cinetiche del ventricolo sinistro, caratteristiche elettrocardiografiche e possibili effetti dannosi dell'uso di vasopressori) sembravano distinguere la TTS secondaria dalla cardiomiopatia indotta da sepsi, suggerendo così una diversa risposta sistemica dell'ospite agli stessi "fattori di stress" e diversi meccanismi fisiopatologici alla base di queste condizioni cliniche.

I profili biochimici dei pazienti con TTS primaria e secondaria sono ancora in gran parte non identificati e se esiste un profilo diverso associato a queste due categorie di pazienti rimane sconosciuto. I meccanismi noti associati allo sviluppo della TTS includono livelli elevati di catecolamine plasmatiche circolanti e dei loro metaboliti. È stato segnalato che la TTS è caratterizzata da un infiltrato infiammatorio di macrofagi miocardici e da un aumento delle citochine proinfiammatorie sistemiche. In effetti, studi recenti hanno riportato che i pazienti con TTS acuta avevano livelli elevati di citochine pro-infiammatorie IL-6, IL-8 e CXCL1 nel sangue, tuttavia, per quanto ne sappiamo, nessuno studio prima ha mai indagato il carico infiammatorio sul primario e TTS secondario.

Una risposta pro-infiammatoria è anche nota come meccanismo patogenetico chiave della cardiomiopatia indotta da sepsi. Infatti, le citochine pro-infiammatorie, come il fattore di necrosi tumorale-alfa (TNF-α), l'interleuchina-1-beta (IL-1β) e le chemochine attivate da modelli molecolari associati ai patogeni (PAMP) sono state implicate nella patogenesi del disfunzione miocardica in seguito a sepsi, così come disfunzione endoteliale e alterato rilascio di NO derivato dall'endotelio che può alterare la regolazione fisiologica della distribuzione del flusso sanguigno. Da notare, nella cardiomiopatia indotta da sepsi, l'alterata risposta immunitaria ai patogeni porta ad una down-regulation dei recettori β-adrenergici, e all'attenuazione della risposta adrenergica a livello dei cardiomiociti, come l'opposto di quanto dimostrato nella TTS . Tuttavia, se diverse risposte biologiche agli stessi fattori di stress possono essere alla base delle diverse caratteristiche cliniche della TTS secondaria, la cardiomiopatia indotta da sepsi e i pazienti con sepsi/shock settico senza disfunzione miocardica non sono mai stati studiati finora.

Inoltre, poiché l'importanza dei mediatori dello stress acuto è chiara, il ruolo dell'esposizione allo stress cronico nella patogenesi della TTS e se esista una differenza nei pazienti con TTS primaria e secondaria rimane inesplorato. A questo proposito, il cortisolo dei capelli è recentemente emerso come un nuovo biomarcatore dell'attività HPA a lungo termine, fornendo un metodo alternativo per valutare il grado di esposizione allo stress psicosociale mesi prima di un evento stressante acuto. È stato infatti dimostrato che il cortisolo, come altri componenti lipofili sierici, può attraversare i capillari che nutrono il follicolo per diffusione ed essere incorporato nel capello in crescita in proporzione alla sua concentrazione circolante. Infatti, poiché i capelli crescono ad una velocità di circa 1 cm/mese, il prelievo di capelli a 6 cm dal cuoio capelluto può consentire di stimare i livelli plasmatici di cortisolo fino a sei mesi prima. Pertanto, gli invastigatori mirano a indagare se una diversa esposizione cronica allo stress, valutata attraverso l'analisi del cortisolo dei capelli, possa svolgere un ruolo nella patogenesi della TTS primaria rispetto a quella secondaria.

Razionale La TTS primaria e secondaria ha mostrato un'importante eterogeneità clinica identificando due diversi sottotipi di pazienti con esiti e profili di rischio diversi. gli studiosi ipotizzano che una diversa attivazione delle strutture cerebrali coinvolte nella risposta allo stress acuto, così come una diversa esposizione allo stress cronico, possa sottedere i diversi profili clinici e di rischio osservati nei pazienti con TTS primaria rispetto a quella secondaria. Inoltre, gli studiosi ipotizzano che a queste due categorie di pazienti con TTS possano essere associate firme distinte di biomarcatori circolanti. Pertanto, l'identificazione di queste firme specifiche può aiutare nella diagnosi di questi pazienti e aprire la strada all'identificazione di percorsi fisiopatologici specifici e allo sviluppo di terapie future. Inoltre, poiché la TTS primaria rispetto a quella secondaria ha mostrato esiti clinici diversi, gli studiosi ipotizzano che l'identificazione di tali firme specifiche possa aiutare nella stratificazione prognostica dei pazienti con TTS.

Inoltre, gli invastigatori vogliono valutare le diverse caratteristiche cliniche dei pazienti con TTS secondaria, cardiomiopatia indotta da sepsi e sepsi/shock settico senza disfunzione miocardica, per vedere se una diversa risposta biologica allo stesso evento stressante (infezione) possa essere alla base di differenti meccanismi fisiopatologici.

Le nostre ipotesi sono quindi le seguenti:

• Una diversa attivazione delle strutture cerebrali coinvolte nella risposta allo stress acuto può sottintendere i diversi profili clinici e di esiti osservati nella TTS primaria rispetto a quella secondaria.
• Una diversa esposizione allo stress cronico, valutata attraverso il dosaggio del cortisolo nei capelli, può predisporre alla TTS primaria o secondaria.
• Specifici biomarcatori circolanti nel plasma potrebbero discriminare tra TTS primario e secondario, contribuendo a identificare i meccanismi fisiopatologici sottostanti.
• Specifici biomarcatori circolanti nel plasma potrebbero discriminare tra cardiomiopatia indotta da sepsi, TTS secondaria e pazienti con sepsi/shock settico senza disfunzione miocardica, contribuendo a identificare i meccanismi fisiopatologici sottostanti.

OBIETTIVI Obiettivo primario L'obiettivo primario dello studio è valutare l'attivazione delle strutture cerebrali coinvolte nella risposta allo stress acuto nella TTS primaria vs. secondaria attraverso l'analisi della tomografia ad emissione di positroni (PET).

Obiettivi secondari

1. Valutare l'esposizione allo stress cronico attraverso i livelli di cortisolo nei capelli nella TTS primaria rispetto a quella secondaria.
2. Identificare i biomarcatori circolanti nel plasma nella TTS primaria vs. secondaria sia nel setup acuto che al follow-up di 3 mesi.
3. Identificare se diversi biomarcatori circolanti nel plasma possono essere identificati nella sepsi/shock settico senza disfunzione cardiaca rispetto alla cardiomiopatia indotta da sepsi;
4. Identificare se diversi biomarcatori circolanti nel plasma possono essere identificati nella sepsi/shock settico senza disfunzione cardiaca rispetto alla TTS secondaria;
5. Identificare se diversi biomarcatori circolanti nel plasma possono essere identificati nella cardiomiopatia indotta da sepsi rispetto alla TTS secondaria, alla base di diversi meccanismi fisiopatologici.

Disegno dello studio Studio interventistico prospettico in un unico centro a causa della procedura (senza farmaco né dispositivo)

Durata dello studio Lo studio avrà una durata di 42 mesi dopo l'approvazione da parte del Comitato Etico locale, di cui i primi 24 saranno indirizzati alla fase di arruolamento, 12 al follow-up, ei successivi 6 all'analisi dei dati e alla stesura scientifica.

procedure Gli invastigatori valuteranno i dati demografici (cioè età, sesso, razza), fattori di rischio cardiovascolare classici, storia di precedenti sindromi coronariche acute, storia di malignità, storia psichiatrica e trattamenti medici.

Al momento dell'angiografia coronarica per i pazienti con TTS primaria o secondaria ed entro le prime 48 ore per i pazienti con sepsi o shock settico, i campioni di sangue arterioso saranno raccolti in 1 provetta Vacuette® 9 mL CAT Serum Clot Activator e 4 Vacuette® 6 mL Tubi EDTA. Inoltre, verrà raccolto un campione di capelli di 6 cm per il dosaggio del cortisolo nei capelli.

Per i pazienti con TTS primaria o secondaria, i campioni di sangue verranno prelevati mediante prelievo venoso con 1 provetta Vacuette® 9 mL CAT Serum Clot Activator e 4 provette Vacuette® 6 mL EDTA anche a 3 mesi di follow-up.

I campioni di sangue verranno immediatamente centrifugati per ottenere campioni di sangue intero, siero e plasma, quindi aliquotati in provette di tipo Eppendorf. Tutti i campioni verranno quindi conservati a -80°C fino all'analisi.

I livelli di biomarcatori circolanti delle vie pro e antinfiammatorie (IL-6, IL-1beta, IL-10, IL-18) saranno misurati utilizzando il dosaggio quantitativo Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) disponibile in commercio. Gli invastigatori valuteranno anche i livelli di Endotelina-1 e BDNF ed infine, gli invastigatori valuteranno l'espressione delle catecolamine e dei relativi recettori attraverso il test ELISA.

Visita di follow-up La partecipazione a questo studio richiede per i pazienti con TTS primaria vs secondaria, una visita di follow-up a 3 mesi (90 +/- 5 gg) dopo l'arruolamento per valutare un'analisi della tomografia a emissione di positroni (PET) e durante la stessa visita , verrà ulteriormente eseguito il prelievo di sangue venoso come descritto sopra.

L'analisi della tomografia ad emissione di positroni (PET) 18F-FDG-PET/CT sarà eseguita 3 mesi dopo l'evento acuto presso il Dipartimento di Medicina Nucleare della Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS utilizzando uno scanner integrato (es. Biograph 64 Siemens Healthcare, Erlangen , Germania o simili). 18F-FDG per via endovenosa (370 MBq) verrà somministrato dopo un digiuno notturno. L'imaging PET tridimensionale verrà eseguito dopo 1 ora di tranquilla attesa. Verrà acquisita una TC senza gating e senza contrasto per la correzione dell'attenuazione. Le strutture cerebrali analizzate includeranno la neocorteccia, il sistema limbico (insula, amigdala, corteccia cingolata e ippocampo), la formazione reticolare, il tronco encefalico e il midollo spinale.

L'analisi dell'attività neurale associata allo stress verrà eseguita in un'analisi retrospettiva utilizzando metodi di ricerca convalidati da ricercatori ciechi rispetto ai dati clinici. L'assorbimento di 18F-FDG nell'amigdala sarà misurato posizionando regioni circolari di interesse (ROI) sopra l'amigdala destra e sinistra e misurando l'accumulo di tracciante come valore di assorbimento standardizzato (SUV).

I SUV medi bilaterali dell'amigdala saranno valutati sia come media che individualmente dividendo per l'assorbimento neurale regionale regolatorio per generare un rapporto tra l'attività dell'amigdala e quella regolatoria (20). La misura primaria per l'attività dell'amigdala (Amygdalar) sarà derivata calcolando la media dei SUV dell'amigdala destra e sinistra e dividendo tale valore per il SUV medio del lobo temporale (TL) (20). Inoltre, poiché la corteccia prefrontale ventromediale (vmPFC) funge da centro di regolazione in condizioni di stress, l'amigA sarà anche aggiustata per il SUV vmPFC medio in un'analisi secondaria.

Calcolo della dimensione del campione Per quanto ne sappiamo, non esiste letteratura precedente che confronti TTS primario e secondario. Quindi, questo si configura come uno studio pilota. Pertanto, non è necessario alcun calcolo formale della dimensione del campione. Sulla base delle regole empiriche comuni per gli studi pilota di Julious (2005), che indica 12 soggetti per gruppo, e sul numero annuale di pazienti con TTS osservati presso la nostra Unità, gli invastigatori prevedono di arruolare 60 pazienti in 24 mesi, di cui 15 con TTS primaria e 15 con TTS secondaria e, inoltre, 15 con sepsi/shock settico e 15 con cardiomiopatia indotta da sepsi.

Analisi statistica Il campione verrà descritto nelle sue variabili demografiche, antropometriche, cliniche, strumentali attraverso tecniche statistiche descrittive. Le variabili qualitative saranno espresse come frequenza percentuale assoluta e relativa, mentre le variabili quantitative come media e deviazione standard (DS) o mediana e intervallo interquartile (IQR), a seconda dei casi. La distribuzione gaussiana sarà preventivamente valutata mediante il test di Shapiro-Wilk. Nel caso di dati mancanti, questi saranno trattati con metodi di imputazione dei dati attraverso il pacchetto imputeR, utilizzando metodi di imputazione multipla con regressione Lazo centrata sulla media in caso di dati quantitativi, mentre alberi di classificazione per l'imputazione per funzione "RpartC", centrati sulla moda , che è l'oggetto di classe più rappresentato, sui dati qualitativi.

I confronti tra i gruppi al basale saranno valutati mediante test Chi-quadrato o test esatto di Fisher, con l'estensione di Freeman-Halton, ove appropriato, in caso di dati qualitativi, mentre i confronti tra dati quantitativi saranno eseguiti mediante ANOVA unidirezionale o Kruskal-Wallis test. I confronti a coppie saranno calcolati con il test t di Student o con il test U di Mann Whitney. In quest'ultimo caso, utilizzando il pacchetto R "coin", verrà applicato il test di rango firmato Wilcoxon-Pratt per far fronte alla presenza di pareggi.

La valutazione dell'endpoint primario, in termini di differenze di valori SUV tra TTS primario e secondario, sarà valutata mediante il test t di Student o il test U di Mann Whitney.

Tra gli endpoint secondari, la differenza di cortisolo nei capelli e di biomarcatori a 3 mesi rispetto al basale sarà valutata principalmente nei singoli gruppi utilizzando il test t di Student appaiato o il test della somma dei ranghi di Wilcoxon per i dati appaiati.

Le differenze tra i gruppi e all'interno dei gruppi nel tempo e al basale nei biomarcatori e nei livelli di cortisolo saranno ulteriormente rappresentate da "trame di violino", utilizzando i pacchetti R "ggpubr", "ggstatsplot", "ggplot2", "ggprism" e "ggsignif" .

L'endpoint primario, così come gli endpoint secondari volti a confrontare la variazione dei suddetti indici tra i due gruppi, saranno eseguiti mediante modelli lineari a effetti misti per misure ripetute (LMMRM), con pacchetto R "glmmTMB", inclusi i dati di esito in long -format come variabile dipendente. Gli effetti fissi includeranno l'allocazione del sottocampione, il tempo come variabile qualitativa e la loro interazione, mentre gli effetti casuali ID dei pazienti. In dettaglio, le correlazioni tra misure ripetute saranno modellate utilizzando una struttura a simmetria composta o una matrice di covarianza non strutturata, altrimenti. Il miglior adattamento per i modelli sarà testato dal pacchetto R "DHARMa", che utilizza un approccio basato sulla simulazione per creare residui scalati (quantili) facilmente interpretabili per LMM adattati e fornisce test per la sovra/sottodispersione del modello. I residui risultanti sono standardizzati a valori compresi tra 0 e 1 e possono essere interpretati in modo intuitivo come residui di una regressione lineare.

Per utilizzare questi modelli su piccoli campioni, verrà effettuata una regolazione simile a Bartlett mediante il ricampionamento bootstrap con il pacchetto R "pbkrtest". Infatti, tenendo conto che l'approssimazione della statistica del test T di massima verosimiglianza (LR) alla distribuzione chi-quadro in grandi campioni non è accurata su scala bassa, la correzione di Bartlett divide per un termine di correzione, con il termine di aggiustamento che è una stima del primo momento della distribuzione nulla della statistica T.

I valori P <0,05 saranno considerati statisticamente significativi. Verranno riportati anche valori p suggestivi (0,05 ≤ p < 0,10). Tutte le analisi saranno condotte con il software R, versione 4.2.0 (CRAN ®, R Core 2022, Vienna, Austria).