이식된 인간 심장의 심장 미토콘드리아 기능

배경:

심부전 치료는 지난 수십 년 동안 상당히 개선되었습니다. 이러한 개선에도 불구하고 질병은 궁극적으로 말기 단계로 진행될 수 있으며 궁극적으로 의사는 심장 이식(HTx) 외에 다른 치료 옵션이 없습니다. 심부전의 기저에는 여러 병인이 있습니다. 심근병증은 모든 연령대에서 HTx의 주요 원인이며 관상동맥 질환은 성인 환자에서 두 번째로 흔한 원인입니다.

미토콘드리아 기능의 변화는 심부전의 주요 요인으로 인식되고 있습니다. 신진대사와 세포 사멸의 조절에서 미토콘드리아의 복잡한 상호작용에 대한 이해는 심부전 연구에 새로운 시각을 가져왔습니다. 현재 심부전 시 심근 미토콘드리아 밀도가 변하고 그 기능과 완전성이 손상되는 것으로 알려져 있습니다.

이식 절차 중에 병든 심장을 제거하여 철저한 미토콘드리아 검사에 적합한 샘플을 수집할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.

수집된 심근 조직 샘플은 고분해능 호흡계로 평가되어 투과성 심근 섬유의 포도당 결합 호흡 능력을 검사합니다. 질병이 있는 섬유의 호흡 용량은 섬유를 획득하기 1~2년 전에 이식된 관상동맥이 건강한 HTx 환자의 섬유의 호흡 용량과 비교됩니다.

바라건대, 이 조사에서 얻은 지식이 병에 걸린 심근 에너지 대사에 중요한 통찰력을 제공하는 데 기여할 것입니다. 이러한 지식은 미토콘드리아에 의해 생성되는 아데노신-삼인산 생성과 쇠약해진 심장의 미토콘드리아 기능을 위한 에너지 기질 공급을 목표로 하는 치료법 개발을 위한 길을 열어줄 수 있습니다.

가설:

심부전에서 보이는 병리학적 심근 기능은 기능 장애가 있는 심장 미토콘드리아와 관련이 있습니다.

목적:

여러 병인의 말기 심부전에서 심장 미토콘드리아 기능이 거부 또는 혈관병증의 징후 없이 이식된 심장의 미토콘드리아 기능보다 열등한지 여부를 조사합니다.

설계 및 끝점:

24개의 이식된 심장에서 분석된 심근 미토콘드리아 기능은 예정된 생검(이식 후 1년 또는 2년)에서 20명의 HTx 환자의 심내막 생검과 비교됩니다.

종점: 1) 미토콘드리아 호흡 능력. 2) 미토콘드리아 복합 기능, 외막 완전성 및 미토콘드리아 함량.

행동 양식:

고해상도 호흡계:

고해상도 호흡계는 심내막 생검에서 미토콘드리아 호흡 능력을 측정하는 데 사용됩니다. 적절한 준비 후, 고해상도 호흡 측정을 위해 두 개의 생검을 옥시그래프(Oxygraph-2k; Oroboros, 오스트리아 인스브루크 소재)로 옮깁니다. 미토콘드리아 호흡 능력은 섬유에서 포도당 결합 호흡을 평가하기 위해 기질 및 억제제의 적정을 사용하여 단계별 방식으로 분석됩니다. 고해상도 호흡계 분석은 생검 후 8시간 이내에 수행됩니다.

분석 후 조직은 액체 질소에서 급속 냉동되고 구연산염 합성 효소 활성 검사가 수행될 때까지 섭씨 -80도에서 연구용 바이오뱅크에 보관됩니다. 이후에는 남아 있는 조직이 모두 파괴됩니다.

전자현미경:

고해상도 호흡 측정법에 사용되는 각 생검의 샘플은 미토콘드리아 부피 밀도(MitoVD) 및 무결성을 평가하기 위해 전자 현미경(EM)에 사용됩니다. 근육 샘플은 글루타르알데히드에서 24시간 동안 고정되고 Epon에서 캐스팅되기 전에 Na-카코딜레이트 완충액으로 4x15분 세척됩니다. Epon 캐스팅된 조직은 EM 분석까지 연구용 바이오뱅크에 보관됩니다. Epon 블록(60nm)의 초박형 부분을 3개의 깊이로 자르고 우라닐 아세테이트와 시트르산납으로 염색합니다. 이미징은 EM 208 투과 전자 현미경과 Megaview III 카메라로 수행됩니다. 모든 섬유는 무작위 순서로 10,000배 배율로 촬영됩니다. MitoVD는 미토콘드리아 분획 영역에서 추정되며 최종 분석에는 별개의 섬유만 사용됩니다.

통계:

일반적으로 분포된 데이터는 평균 ± 표준 편차로 표시됩니다. 비정규 분포 데이터는 중앙값 및 사분위수 범위로 표시됩니다. 범주형 데이터는 절대값 또는 백분율로 표시됩니다. 히스토그램 및 Q-Q 플롯을 사용하여 정규성에 대한 연속 값을 확인합니다. 그룹 간 차이는 정규 분포 데이터의 경우 t-테스트로, 비정규 분포 데이터의 경우 Mann-Whitney U 테스트로 평가합니다. <0.05의 p-값에서 통계적 유의성.

샘플 크기 계산:

현재 이식된 인간 심장의 심내막 생검에서 미토콘드리아 호흡 분석에 대한 시험-재시험 평가가 없습니다. 그러나 심근 생검에 대해 우리 부서에서 수행한 최근 연구는 1:1 병렬 그룹 설계에서 총 40명의 인간 피험자 크기가 두 그룹 간의 차이점을 식별할 수 있음을 보여주었습니다(미공개 데이터).

데이터 수집 및 처리:

원본 데이터는 환자의 전자 환자 기록 또는 특정 워크시트에 기록됩니다.

데이터 수집을 위해 중앙 집중식 전자 사례 보고서 양식(CRF)이 구성됩니다. 데이터는 프로젝트가 완료될 때까지 저장되며 이후 덴마크 데이터 보관소로 전송됩니다.

관점:

HTx는 말기 심부전 환자를 위한 황금 표준 치료법이지만 그 한계를 무시할 수는 없습니다. 첫째, 절차에는 상당한 위험이 수반되며 상당한 비율의 환자가 급성 이식 실패로 고통받습니다. 또한 HTx 환자는 중증 감염 및 암의 위험이 더 높으며 HTx 환자의 최대 50%가 이식 후 10년 동안 심장 동종이식 혈관병증을 앓고 있으며 모두 사망률과 관련이 높습니다. 따라서 건강과 삶의 질을 허용 가능한 수준으로 유지할 수 있다면 HTx를 연기하는 것이 바람직합니다. 이러한 맥락에서 미토콘드리아 기능은 중추적인 것으로 보입니다. 손상된 심장에서 미토콘드리아 기능을 평가하는 접근 방식이 새로운 후속 알고리즘과 치료 목표를 위한 길을 닦을 수 있기 때문입니다.