Valutazione emodinamica della funzione miocitaria sottostante nell'insufficienza cardiaca destra (HALT-RHF)

Questa proposta mira a migliorare la diagnosi e la comprensione dei meccanismi della disfunzione dei miociti del ventricolo destro (RV) nei pazienti con insufficienza cardiaca con frazione di eiezione ridotta e ipertensione polmonare (HFrEF-PH). La disfunzione del ventricolo destro è comune e accelera gli esiti sfavorevoli nell'HFrEF-PH. Nonostante la sua importanza, la capacità clinica di caratterizzarlo rimane imprecisa. Ciò vanifica gli sforzi prognostici e terapeutici in molti scenari, come la previsione del fallimento del ventricolo destro a seguito del dispositivo di assistenza ventricolare sinistra. Nel 2023, i ricercatori hanno riferito che gli indici di riserva contrattile del miocita RV, come la tensione isometrica attivata dal calcio e la tensione attiva dipendente dalla lunghezza, sono ridotti nel tessuto RV di cuori HFrEF-PH umani allo stadio terminale espiantati. In particolare, gli indici clinici correlavano modestamente con la tensione attivata dal calcio ma non riuscivano completamente a catturare la depressione della tensione dipendente dalla lunghezza, quest'ultima un fattore chiave che contribuisce alla riserva di RV Frank-Starling. Questa carenza evidenzia una possibile ragione per cui gli indici clinici non riescono a identificare l’insufficienza del ventricolo destro. Un limite di questo lavoro è stato lo studio della malattia allo stadio terminale e i ricercatori ritengono che migliori correlati clinici della disfunzione dei miociti derivanti dalla malattia allo stadio precedente possano fornire maggiori informazioni in un momento in cui gli interventi sarebbero ancora utili. L'ipotesi centrale dei ricercatori è che l'identificazione clinica della malattia dei miociti del ventricolo destro in HFrEF-PH richieda la misurazione della riserva contrattile del ventricolo destro, come viene rilevata durante l'esercizio. Lo studio precedente dei ricercatori su pazienti con PH primaria supporta questo, e lo stesso fanno anche i nuovi dati preliminari in pazienti con PH secondaria a insufficienza cardiaca. Scavando più a fondo, i ricercatori hanno recentemente segnalato una nuova carenza del filamento spesso del sarcomero nei miociti RV HFrEF-PH, guidata da un eccesso di miosina nello stato inattivo super rilassato che ne impedisce il reclutamento per formare ponti trasversali mediante calcio o allungamento -Attivazione. Quest'ultimo è importante in quanto non è stato osservato nei piccoli roditori e solo recentemente segnalato nei maiali, collegando così la miosina super rilassata al miocita RV e alla riserva della camera nell'uomo. I nuovi dati fosfo-proteomici dei ricercatori mostrano una minore fosforilazione della proteina C che lega la miosina e una maggiore fosforilazione di diverse proteine ​​del disco Z del sarcomero e supportano il potenziale ruolo basato sulle modifiche della chinasi e della fosfatasi.

Questa proposta è stata generata da questi recenti risultati. Gli obiettivi dei ricercatori sono: (1) identificare gli indici clinici che catturano il fallimento della riserva di miociti del ventricolo destro nello stadio da iniziale a medio HFrEF-PH; (2) scoprire i meccanismi della depressione contrattile dipendente dalla lunghezza dei miociti; e (3) testare farmaci che attivano i sarcomeri che potrebbero rivelarsi utili per l'insufficienza del ventricolo destro HFrEF-PH. I ricercatori combinano il circuito pressione-volume all'avanguardia e le valutazioni cliniche della funzione della camera RV con la fenotipizzazione dell'apparato contrattile dei miociti. I ricercatori esplorano ulteriormente un nuovo ruolo della miosina super rilassata nella riserva miocitaria depressa. La proposta sfrutta la mia esperienza traslazionale e muscolare di base sviluppata negli ultimi anni con il supporto di K23 e un team collaborativo stellare. I suoi obiettivi sono in linea con le visioni strategiche della NHLBI per il settore RV e HF avanzato. Ci sono tre Obiettivi Specifici:

Obiettivo 1. Testare se le misure cliniche della riserva di esercizio del ventricolo destro riflettono meglio la disfunzione contrattile dei miociti del ventricolo destro nello stadio iniziale di HFrEF-PH. I pazienti con HFrEF sottoposti a cateterizzazione del cuore destro vengono sottoposti a un protocollo consolidato presso la Johns Hopkins per valutare gli indici clinici emodinamici ed ecocardiografici del ventricolo destro insieme ai parametri del ciclo pressione-volume del ventricolo destro a riposo e con esercizio in bicicletta supina. Si ottengono biopsie endomiocardiche del ventricolo destro e si permeabilizzano miociti isolati per valutare la meccanica contrattile e la tensione attivata dal calcio e dalla lunghezza. I ricercatori quindi verificano se i parametri clinici di riserva di esercizio del ventricolo destro rifletteranno in modo più sensibile le limitazioni della riserva contrattile dei miociti del ventricolo destro rispetto alle misurazioni a riposo comunemente utilizzate della funzione del ventricolo destro.

Obiettivo 2. Determinare ruoli e identità dei mediatori della fosforilazione della ridotta riserva dipendente dalla lunghezza dei miociti RV HFrEF-PH. Nuovi dati fosfo-proteomici rilevano l'ipofosforilazione della proteina chinasi A (PKA) delle proteine ​​dei filamenti spessi e l'iperfosforilazione delle proteine ​​dell'impalcatura del disco Z nel miocardio RV HFrEF-PH. L'incubazione della PKA aumenta la tensione dipendente dalla lunghezza dei miociti, mentre la proteina fosfatasi 2a (che non inverte i cambiamenti della PKA) migliora la tensione attivata dal calcio. I ricercatori testano la rilevanza per il fallimento della riserva contrattile dei miociti in HFrEF-PH nei miociti RV permeabilizzati mediante incubazione selettiva di chinasi e fosfatasi, quindi mutano selettivamente i siti fosfo-modificati ad alto valore per testare il ruolo nell'attivazione dipendente dalla lunghezza.

Obiettivo 3: Determinare se i nuovi farmaci che attivano i sarcomeri ripristinano la tensione dipendente dalla lunghezza del miocita RV HFrEF. Due farmaci che attivano i sarcomeri vengono testati nei miociti RV HFrEF-PH: danicamtiv e CK-136, che dovrebbero aumentare la tensione dipendente dalla lunghezza meglio di farmaci simili precedentemente testati. I ricercatori determinano l'impatto sulla riserva contrattile dei miociti cutanei, quindi verificano se gli indici clinici di riserva del ventricolo destro identificati nell'Obiettivo 1 possono prevedere l'impatto sui singoli miociti del ventricolo destro HFrEF-PH dello stesso paziente.

Risultati attesi: i ricercatori identificheranno gli indici clinici ottimali di insufficienza della riserva RV in HFrEF-PH, chiariranno i meccanismi dei miociti di riserva dipendente dalla lunghezza e testeranno nuovi farmaci RV. I risultati influenzeranno il fallimento del ventricolo destro dovuto a HFrEF-PH e dovrebbero applicarsi anche alle altre sue cause. Il team di ricerca degli investigatori ha un'esperienza eccezionale nella fenotipizzazione traslazionale del ventricolo destro e nella biofisica muscolare ed è pronto a realizzare questa proposta.