心不全試験におけるナトリウムチャネルスプライシング (SOCS-HEFT)

科学的背景と意義

序章：

うっ血性心不全 (CHF) は、米国における主要な医療上の懸念事項です。 米国では約 500 万人の患者が CHF を患っていると推定されており、毎年 550,000 人近くがこの病気と診断されています。 心臓突然死は、構造的心疾患の設定でより頻繁に発生することが知られています。 さらに、心臓突然死のリスクは、心不全集団では 6 ～ 9 倍高く、心不整脈はおそらく CHF 患者の主要な死因です。 2,3 現在、米国心臓病学会と米国心臓協会の両方が、虚血性心筋症、妥当な平均余命、および駆出率が 40% 未満の低下 (クラス I、エビデンス A).4 さらに、駆出率が 35% 未満で、同様の要件を満たす非虚血性心筋症患者には、ICD の配置が推奨されます (クラス I、エビデンス レベル B).4。 ICD 埋め込みによる死亡の可能性があるため、デバイスを受け取った患者の半分以上は、ICD ショックの提供を必要とする不整脈イベントを経験しない可能性があります.3 ICD 装置の費用は、平均して、手術費用とフォローアップ費用を除いて 20 ～ 50,000 ドルです。 現在、心臓突然死のリスク層別化と ICD 留置の必要性は、本質的に左心室駆出率の評価に依存しています。 リスク層別化に使用される他の方法は、信号平均心電図 (ECG) と、T 波交互脈として知られる別の心電図技術です。 これらの方法は、心臓死のリスク予測から FDA に承認されていますが、そのような技術は、それらを実施するための設備と人件費を考えると、米国では広く採用されていません。 したがって、心不全集団における心臓突然死の発症に関するリスク評価のための代替検査が望ましい。

ナトリウムチャネルとSCN5A遺伝子の役割:

心臓の電位依存性ナトリウム (Na+) チャネルである SCN5A は、心筋における電気伝搬のための電流を生成する主要なチャネルであり、多くの抗不整脈薬の標的です。 ブルガダ症候群における突然死によって証明されるように、心臓の Na+ チャネルの発現不全は、不整脈リスクの増加をもたらします.5 SCN5A 変異は、遺伝性 QT 延長症候群にも関与しており、その結果、心室細動や torsades de pointes などの致命的な不整脈が発生する可能性があります.6 さらに、SCN5A 遺伝子の変異も存在し、薬物誘発性不整脈のリスクを高めることが提案されています.7 病気の状態におけるこのテトロドトキシン非感受性ナトリウムチャネルの役割に光を当てるために、多くの研究が行われてきました. 拡張型心筋症における突然変異したナトリウムチャネルは、主要な Na+ チャネルのアルファサブユニットの特定の変異タイプに応じて異なる機能を果たす可能性があることが実証されています.8 具体的には、Nguyen らは、これらの突然変異が、活動電位の立ち上がり時間の遅延、定常状態での後期ナトリウム電流の増強、または不活性化の障害などの生理学的機能の変化につながる可能性があることを実証しました.8 SCN5A 遺伝子の追加の変異は、特発性心室細動患者における Na+ チャネルの不活性化の電圧依存性の変化に関連しています.9 追加の研究では、後期ナトリウム電流の不活化の減少が活動電位の延長に寄与する可能性があると結論付けています.10 別の SCN5A 遺伝子異常である E161K 変異は、ナトリウム電流密度の低下と、細胞膜の最大半量活性化電位の 11.9 mV の正のシフトにつながることが示されています.11 したがって、Na + チャネルの変異は、チャネルの動作の変化と不整脈を引き起こす可能性があります。

バルディビア等。メカニズムは不明であるが、ピークナトリウム電流密度がイヌモデルで 39% 減少し、摘出された機能不全のヒト心臓で約 57% 減少することが実証された.10 心不全における電気生理学的変化とそれらの不整脈発生との関係についての我々の理解は依然として不明であるが、ナトリウム処理の混乱 - そしておそらく細胞内ナトリウムの増加 - はまた、Na+/Ca2+交換体の作用を介してカルシウムホメオスタシスの変化をもたらす可能性があると推測することができる. 12,13 全体として、INa のこのような変化は、心筋不全の設定で不整脈に大きく寄与する可能性があります。

ゲノムレベルでは、研究は不整脈発生における SCN5A 遺伝子変異の役割に焦点を当てています.8,9,14-16 それにもかかわらず、Na + チャネル メッセンジャー RNA (mRNA) の後天的欠陥が最近報告されました。 3 つの 3' 末端 SCN5A mRNA スプライシング バリアントが識別され、人間の心室の機能不全で特徴付けられました。 これらのスプライス バリアントは、適切なドメイン IV 細孔領域を欠く機能しないナトリウム イオン チャネルの翻訳をもたらすと予測されました。 非機能性ナトリウム チャネル遺伝子産物のこれら 3 つのスプライシング バリアントは、E28B、E28C、および E28D と表示されました。 完全長mRNAアイソフォームであるE28Aの相対レベルは、対照と比較してCHF患者で24.7%減少しました。 さらに、遺伝子産物の 2 つの切断されたバージョンが心不全患者で増加しました。これは、心不全における SCN5A 遺伝子の産生における後天的な遺伝子異常を反映しています。 同時に、E28C および E28D mRNA の存在量は、対照と比較して CHF 患者でそれぞれ 14.2 倍および 3.8 倍増加しました。 トランケーション バリアントが不整脈のリスクに寄与する可能性があることを確認するために、エクソン 28 にナンセンス変異を有する遺伝子標的マウス モデルが作成されました。 この遺伝子切断の存在の電気生理学的効果も調べた。 活動電位の上昇率が低下したことがわかりました (p=0.02, n=11)、活動電位振幅は 76 ± 1.4 mV から 52 ± 0.6 mV に減少しました (p≤0.01、 n=11)。 この切断の統合効果は、微小電極アレイ上の心筋細胞の双極電界電位 (FP) を調べることによって研究されました.17 WT の -1126 ± 314 μ​​V (n=6) から FP 振幅の 332 ± 174 μV (n=7) への 70.5% の減少 (p<0.05) が観察されました。 この方法で行われた追加の測定では、正常なコントロールと比較して変異細胞の FP 上昇の遅延と伝導速度の低下が明らかになり、切断変異体が不整脈のリスクに寄与するほど深刻な電気的異常を引き起こす可能性があることが示唆されました。 また、リンパ球が心筋細胞と同様にナトリウムチャネルを処理することも示しました。 したがって、リンパ球の SCN5A mRNA プロセッシングは、心臓レベルで SCN5A を評価するための代理マーカーとして機能する可能性があり、高リスク集団における不整脈リスクと相関する可能性があります。 この調査では、その主張を評価します。

具体的な目的/目的:

研究の目的 1:

同様の年齢層の正常な対照と比較して、CHFおよびベースライン駆出率が35％未満の患者におけるSCN5A mRNAスプライスバリアントの存在量を決定すること。

研究目的2:

ICD ショック療法を受けた患者と受けていない ICD 装置を装着した患者の SCN5A mRNA スプライス バリアントの存在量を比較すること。

パフォーマンスの研究拠点:

イリノイ大学医療センターとジェシー ブラウン VA 医療センター。

主な研究員:

この研究の主任研究者は、Dr. サミュエル・ダドリー医学博士。 Dr. Dudley は、イリノイ大学シカゴ校の心臓病科の主任です。 彼は医学の教授であり、心臓血管医学と生理学の分野で出版された著者です。

研究手法：

研究デザイン:

研究の目的 1: 白血球の Na+ チャネル スプライス バリアントの量を、心不全のない患者の駆出率と関連付けます。

研究の目的 2: 白血球の Na+ チャネル スプライス バリアントの量と、ICD を装着した患者における適切な ICD ショックの回数とを関連付けます。

研究介入:

この研究では、標準治療を変更する必要はありません。 すべての研究参加者は、登録時に瀉血を受けます。

サンプルの収集と処理:

イリノイ大学シカゴ校 (UIC) または Jesse Brown Veterans Affairs Medical Center (JBVAMC) からの研究参加者から約 15 ML の血液が採取されます。 サンプルは、研究スタッフ (コーディネーター、CO-PI など) によって、収集から 2 時間以内に処理するために、臨床科学棟 (CSB) の 1133 号室にある Dr. Dudley の (PI) ラボにすぐに届けられます。 mRNAのレベルが測定され、処理されたサンプルの一部は、同じラボの-80°Fの冷凍庫に最大7年間保存される場合があります. サンプルは、JBVAMC またはその他の施設で保存または処理されません。

統計上の考慮事項:

Na + チャネル mRNA バリアントの存在量の関係は、心不全のある被験者とない被験者、および ICD イベントのある被験者とない被験者で比較されます。 主要なエンドポイントは、mRNA バリアントの存在量の比較です。 従属変数には、目的 1 の心不全と目的 2 のショック数が含まれます。各目的に必要な患者の数は、テストの分散、予想される平均差、および必要な共変量の数の考慮によって決まります。回帰分析で分析します。 以前に、最も感度の低い尺度は E28A 存在量の 24% の減少であることを示しました。 目標 1 と 2 で同じパーセンテージの減少が起こると仮定すると、アッセイの技術的エラーによる損失率が 10% であると仮定すると、この差を検出する 90% の検出力を得るには、各グループに約 45 人の患者が必要になります。 . したがって、試験全体で合計 180 人の患者が必要です。45 人が心不全、45 人が対照、45 人がイベントのある ICD 患者、45 人がイベントのない患者です。

ベースライン データは、連続変数の場合は平均 ± 標準偏差 (SD)、カテゴリ変数の場合は度数として表されます。 グループ間のベースライン特性の違いは、それぞれカテゴリ変数と連続変数のフィッシャー正確確率検定とマンホイットニー検定を使用して調べられます。 記録された ICD イベントの数は観測時間の関数であるため、ポアソン回帰を使用して関係をモデル化します。 このモデルでは、観測された ICD イベントの数は、ポアソン分布に従って分布すると想定されています。 つまり、一定期間に一定数のイベントが発生する確率は、イベント率に観測期間を掛けた関数になります。 イベント発生率に対する mRNA バリアントの影響を推定するために、イベント率は対象の予測因子に関して対数線形であると想定されます。 この方程式を解くと、ICD イベントがある被験者とない被験者のイベント発生率を比較したレート比が得られます。 各バリアントの個別の相対存在量、総 Na+ チャネル mRNA の関数としての個々のバリアントの存在量、全長 Na+ チャネルに対する切断の比率など、mRNA バリアント存在量の複数の表現が考慮されます。 mRNA。 回帰係数は、従属変数、ICD イベント、および独立変数の間の関係について、率比推定値の対数として推定されます。 統計的有意性は、尤度比検定を使用して決定されます。 0.05 以下の p 値は、統計的に有意であると見なされます。 結果は、リスク比とそれに関連する 95% 信頼区間として報告されます。 モデルに含める変数を選択するために、保守的に、p<0.20 で 2 つのグループ間で異なる分布を持つ変数を検討します。 多重共線性の可能性が評価されます。 線形項と非線形項が考慮されます。 変数分布の正規性は、正規確率プロットと Shapiro-Wilk 検定によって検定されます。 この点に関して、回帰は違反に対してかなり寛容ですが、変換は必要に応じて調査されます。 等分散性は、予測値に対する残差のプロットによって評価されます。 モデルの識別は、全体的な C インデックスによって評価され、ブートストラップ メソッドによって検証されます。

予想される結果と落とし穴:

血液サンプルの取得、mRNA バリアントの分析、または統計の実行に伴う合併症は予想されません。 それにもかかわらず、この試験の主な制限は、遡及的な性質です。 それにもかかわらず、このデータは、将来の前向き試験の設計に役立ちます。