심부전 시험에서의 나트륨 채널 접합 (SOCS-HEFT)

과학적 배경 및 의의

소개:

울혈성 심부전(CHF)은 미국에서 주요 건강 관리 문제를 나타냅니다. 미국에서 약 500만 명의 환자가 CHF를 앓고 있는 것으로 추산되며, 매년 거의 550,000명이 이 질병으로 진단됩니다.1 심장 돌연사는 구조적 심장 질환이 있는 환경에서 더 자주 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 더욱이 심장 돌연사의 위험은 심부전 집단에서 6-9배 더 높으며 심장 부정맥은 아마도 CHF 환자의 주요 사망 원인일 것입니다. 2,3 현재 미국심장학회(American College of Cardiology)와 미국심장협회(American Heart Association)는 허혈성 심근병증, 합리적인 기대 수명, 40% 미만의 박출률 감소(클래스 I, 수준 근거 A).4 또한 박출률이 35% 미만인 유사한 요구 사항을 충족하는 비허혈성 심근병증 환자에서 ICD 배치가 권장됩니다(클래스 I, 근거 수준 B).4 이러한 권장 사항에도 불구하고 ICD 이식을 통한 사망, 장치를 받는 환자의 절반 이상이 ICD 충격 전달이 필요한 부정맥 사건을 경험하지 않을 가능성이 높습니다.3 ICD 장치는 평균적으로 수술 및 후속 비용을 제외하고 $20-50,000입니다. 현재 심장 돌연사의 위험 계층화와 ICD 배치의 필요성은 근본적으로 좌심실 박출률 평가에 달려 있습니다. 위험 계층화에 사용되는 다른 방법은 신호 평균 심전도(ECG)와 T-파 교번으로 알려진 또 다른 심전도 기술입니다. 이러한 방법은 심장 사망의 위험 예측에서 FDA 승인을 받았지만 이러한 기술을 구현하기 위한 장비 및 인건비를 고려할 때 미국에서는 이러한 기술이 널리 사용되지 않습니다. 따라서 심부전 집단에서 심장돌연사의 발생에 대한 위험 평가를 위한 대체 검사가 바람직합니다.

나트륨 채널 및 SCN5A 유전자의 역할:

심장 전압 개폐 나트륨(Na+) 채널인 SCN5A는 심장 근육에서 전기 전파를 위한 전류를 생성하는 주요 채널이며 많은 항부정맥제의 표적입니다. 심장 Na+ 채널의 결함 발현은 Brugada Syndrome에서 급사로 입증되는 바와 같이 부정맥 위험을 증가시킵니다.5 SCN5A 돌연변이는 또한 유전성 긴 QT 증후군과 관련이 있으며, 이는 심실 세동 및 토르사드 드 포인트와 같은 치명적인 부정맥의 발병을 초래할 수 있습니다.6 또한, SCN5A 유전자의 돌연변이가 존재하고 약물 유발성 부정맥의 위험을 높이는 것으로 제안되었습니다.7 질병 상태에서 이 테트로도톡신 비감수성 나트륨 채널의 역할을 밝히기 위해 많은 연구가 수행되었습니다. 확장성 심근병증에서 돌연변이된 나트륨 채널은 주요 Na+ 채널 알파-서브유닛의 특정 돌연변이 유형에 따라 다르게 기능할 수 있음이 입증되었습니다.8 구체적으로, Nguyen 등은 이러한 돌연변이가 느린 활동 전위 상승 시간, 정상 상태 동안 늦은 나트륨 전류 증가 또는 불활성화 장애와 같은 생리적 기능의 변화로 이어질 수 있음을 입증했습니다.8 SCN5A 유전자의 추가 돌연변이는 특발성 심실 세동 환자에서 Na+ 채널 불활성화의 전압 의존성 변화와 관련이 있습니다.9 추가 연구에서는 후기 나트륨 전류의 불활성화 감소가 활동 전위 연장에 기여할 수 있다고 결론지었습니다.10 다른 SCN5A 유전자 이상인 E161K 돌연변이는 나트륨 전류 밀도를 감소시키고 세포막 최대 활성화 전위의 절반에서 11.9mV 양성 이동을 일으키는 것으로 나타났습니다.11 따라서 Na+ 채널의 돌연변이는 변경된 채널 동작 및 부정맥을 유발할 수 있습니다.

Valdiviaet al. 메카니즘은 불분명하지만 최고 나트륨 전류 밀도가 개 모델에서 39%, 이식된 실패한 인간 심장에서 약 57% 감소했음을 입증했습니다.10 심부전의 전기생리학적 변화와 부정맥 발생과의 관계에 대한 우리의 이해는 불분명하지만, 나트륨 취급의 중단(아마도 세포 내 나트륨 증가)이 Na+/Ca2+ 교환기의 작용을 통해 칼슘 항상성의 변화를 초래할 수 있다고 추론할 수 있습니다. 12,13 전반적으로, INa의 이러한 변화는 심근 기능 장애가 있는 환경에서 부정맥에 크게 기여할 가능성이 있습니다.

게놈 수준에서 연구는 부정맥 발생에서 SCN5A 유전자 돌연변이의 역할에 초점을 맞췄습니다.8,9,14-16 그럼에도 불구하고 우리는 최근 Na+ 전류를 감소시키고 실패한 심장에서만 발생하는 Na+ 채널 메신저 RNA(mRNA)의 후천적 결함을 설명했습니다. 3개의 3'-말단 SCN5A mRNA 스플라이싱 변이체가 식별되었고 실패한 인간 심장 심실에서 특성화되었습니다. 이러한 스플라이스 변이체는 적절한 도메인 IV 기공 영역이 결여된 비기능성 나트륨 이온 채널의 변환을 초래할 것으로 예측되었습니다. 비기능성 나트륨 채널 유전자 생성물에 대한 이들 3개의 스플라이싱 변이체는 E28B, E28C 및 E28D로 표시하였다. 전체 길이 mRNA 이소형인 E28A의 상대적 수준은 대조군에 비해 CHF 환자에서 24.7% 감소했습니다. 또한, 유전자 산물의 2개의 잘린 버전이 심부전 환자에서 증가했는데, 이는 심부전에서 SCN5A 유전자 생산의 후천적 유전적 이상을 반영합니다. 동시에 E28C 및 E28D mRNA 양은 대조군에 비해 CHF 환자에서 각각 14.2배 및 3.8배 증가했습니다. 절단 변이가 부정맥 위험에 기여할 수 있는지 확인하기 위해 엑손 28에서 넌센스 돌연변이가 있는 유전자 표적 마우스 모델을 만들었습니다. 이 유전자 절단의 존재에 대한 전기생리학적 효과도 조사되었습니다. 활동전위 상승률이 감소함을 알 수 있었다(p=0.02, n=11), 활동 전위 진폭은 76 ± 1.4mV에서 52 ± 0.6mV로 감소했습니다(p≤0.01, n=11). 이 절단의 통합 효과는 미세 전극 어레이에서 심근 세포의 양극성 전계 전위(FP)를 조사하여 연구했습니다.17 WT에서 -1126 ± 314 μV(n=6)에서 FP 진폭에서 332 ± 174 micro V(n=7)로 70.5% 감소(p<0.05)가 관찰되었습니다. 이 방법에 의해 수행된 추가 측정은 FP 상승의 지연과 정상 대조군에 비해 돌연변이 세포의 전도 속도를 느리게 하여 잘림 돌연변이가 부정맥 위험에 기여할 만큼 심각한 전기적 이상을 유발할 수 있음을 시사합니다. 또한 우리는 림프구가 심근세포와 유사하게 나트륨 채널을 처리한다는 것을 보여주었습니다. 따라서 림프구 SCN5A mRNA 처리는 심장 수준에서 SCN5A를 평가하기 위한 대리 마커 역할을 할 수 있으며 고위험군에서 부정맥 위험과 상관관계가 있을 수 있습니다. 이 연구는 그 주장을 평가할 것입니다.

특정 목표/목적:

연구 목표 1:

CHF 환자에서 SCN5A mRNA 스플라이스 변이체의 존재비를 결정하고 기준선 박출률이 35% 미만인 유사한 연령 그룹의 정상 대조군과 비교합니다.

연구 목표 2:

ICD 충격 요법을 경험한 환자와 경험하지 않은 ICD 장치를 가진 환자에서 SCN5A mRNA 스플라이스 변이체의 풍부함을 비교하기 위함.

연구 성과 사이트:

일리노이 대학교 메디컬 센터 및 Jesse Brown VA 메디컬 센터.

주요 연구 인력:

이 연구의 수석 연구원은 Dr. 새뮤얼 더들리, MD, PhD. Dr. Dudley는 시카고에 있는 일리노이 대학교의 심장학 과장입니다. 그는 의학 교수이자 심혈관 의학 및 생리학 분야의 저술가입니다.

연구 방법:

연구 설계:

연구 목표 1: 심부전이 없는 환자의 박출률과 백혈구 Na+ 채널 스플라이스 변형의 양을 연관시킬 것입니다.

연구 목표 2: 우리는 ICD가 있는 환자에서 백혈구 Na+ 채널 스플라이스 변형의 양과 적절한 ICD 쇼크 횟수를 연관시킬 것입니다.

연구 개입:

이 연구는 치료 표준의 변경을 요구하지 않습니다. 모든 연구 참가자는 등록 시 정맥 절개를 받게 됩니다.

샘플 수집 및 처리:

약 15 ML의 혈액은 정맥 절개 및 연구 참여에 대해 정보에 입각한 동의를 한 시카고 일리노이 대학(UIC) 또는 Jesse Brown Veterans Affairs Medical Center(JBVAMC)의 연구 참가자로부터 채취됩니다. 샘플은 수집 후 2시간 이내에 처리할 수 있도록 연구 직원(코디네이터, CO-PI 등)이 임상 과학 건물(CSB) 1133호실에 있는 Dr. Dudley의 연구실로 즉시 전달합니다. mRNA 수준이 측정되고 처리된 샘플 중 일부는 최대 7년 동안 동일한 실험실의 -80° F 냉동고에 보관될 수 있습니다. 샘플은 JBVAMC 또는 기타 시설에서 저장되거나 처리되지 않습니다.

통계적 고려 사항:

Na+ 채널 mRNA 변이체 존재비의 관계는 심부전이 있거나 없는 대상체와 ICD 사건이 있는 대상체와 없는 대상체에서 비교될 것입니다. 1차 종점은 mRNA 변이체 존재비의 비교가 될 것입니다. 종속 변수에는 목표 1의 심부전 및 목표 2의 충격 횟수가 포함됩니다. 각 목표에 필요한 환자 수는 테스트의 분산, 예상되는 평균 차이 및 필요한 공변량 수에 대한 일부 고려 사항에 의해 결정됩니다. 회귀 분석에서 분석합니다. 이전에 우리는 가장 덜 민감한 척도가 E28A 풍부도를 24% 감소시키는 것으로 나타났습니다. 목표 1과 2에서 동일한 비율의 감소가 발생한다고 가정하면 분석의 기술적 오류로 인한 손실률을 10%로 가정하고 이 차이를 감지하는 데 90%의 검정력을 갖기 위해 각 그룹에 약 45명의 환자가 필요합니다. . 따라서 전체 시험에는 총 180명의 환자, 심부전 환자 45명, 대조군 45명, 사건이 있는 ICD 환자 45명, 사건이 없는 환자 45명이 필요합니다.

기준선 데이터는 연속 변수의 경우 평균 ± 표준 편차(SD)로, 범주 변수의 경우 빈도로 표시됩니다. 그룹 간의 기준선 특성의 차이는 각각 범주형 및 연속형 변수에 대해 Fisher 정확 및 Mann-Whitney 테스트를 사용하여 검사합니다. 기록된 ICD 이벤트의 수는 관찰 시간의 함수이기 때문에 포아송 회귀는 모든 관계를 모델링하는 데 사용됩니다. 이 모델에서 관찰된 ICD 이벤트의 수는 포아송 분포에 따라 분포되는 것으로 가정합니다. 즉, 주어진 기간 동안 특정 수의 이벤트가 발생할 확률은 이벤트 비율에 관찰 기간을 곱한 함수입니다. 이벤트 발생률에 대한 mRNA 변이체의 효과를 추정하기 위해, 이벤트 발생률이 관심 있는 예측자에 대해 로그 선형이라고 가정합니다. 이 방정식을 풀면 ICD 사건이 있는 피험자와 없는 피험자의 사건 발생률을 비교하는 비율이 나옵니다. 각 변이체의 상대적 존재비, 총 Na+ 채널 mRNA의 함수로서의 개별 변이체의 존재비, 전체 길이 Na+ 채널에 대한 절단 비율과 같은 mRNA 변이체 존재비에 대한 다중 표현이 고려됩니다. mRNA. 회귀 계수는 종속 변수, ICD 이벤트 및 비율 비율 추정치의 로그로서 독립 변수 간의 관계에 대해 추정됩니다. 통계적 유의성은 우도 비율 테스트를 사용하여 결정됩니다. 0.05 이하의 p-값은 통계적으로 유의한 것으로 간주됩니다. 결과는 위험 비율 및 관련 95% 신뢰 구간으로 보고됩니다. 모델에 포함할 변수를 선택하기 위해 p<0.20에서 두 그룹 간에 분포가 다른 변수를 보수적으로 고려할 것입니다. 다중공선성의 가능성을 평가한다. 선형 및 비선형 용어가 고려됩니다. 변수 분포의 정규성은 정규 확률 플롯과 Shapiro-Wilk 테스트에 의해 테스트됩니다. 회귀는 이와 관련하여 위반에 상당히 관대하지만 필요에 따라 변환을 조사합니다. 동분산성은 잔차 대 예측 값의 플롯으로 평가됩니다. 모델의 차별은 전체 C 인덱스로 평가되고 부트스트랩 방법으로 검증됩니다.

예상 결과 및 함정:

혈액 샘플 수집, mRNA 변이 분석 또는 통계 수행과 관련된 합병증은 예상하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 이 임상시험의 주요 한계는 소급적 특성입니다. 그럼에도 불구하고 이 데이터는 향후 전향적 임상시험 설계에 유용할 것입니다.