Angiogenese en fibrose bij een hartinfarct

Integrinen zijn een groep moleculen die verantwoordelijk zijn voor intercellulaire adhesie en signalering. Ze omvatten een superfamilie van heterodimere receptoren die zijn samengesteld uit 18 verschillende α- en β-subeenheden. In combinatie kunnen ze 24 verschillende receptorsubtypen genereren met een reeks fysiologische en pathofysiologische functies [Takada et al, 2007]. De αvβ3-receptor is een integrine dat in lage concentraties wordt aangetroffen op rijpe endotheelcellen, maar sterk wordt gereguleerd op endotheelcellen van actief groeiende bloedvaten. Het was voorheen bekend als de vitronectinereceptor, hoewel later werd ontdekt dat het vele andere liganden bindt, waaronder fibrinogeen, fibronectine, laminine, trombospondine, von Willebrand-factor en bepaalde collageensubtypen. Deze kenmerken worden ook waargenomen bij de avβ5-integrinereceptor, waarbij beide receptoren het arginine-glycine-aspartaat (RGD)-motief herkennen dat op deze liganden aanwezig is.

1.1.2 De rol van αvβ3- en αvβ5-integrinen bij hart- en vaatziekten

De expressie van avß3- en avß5-receptoren wordt omhoog gereguleerd in een aantal ziektetoestanden en dit is bijzonder goed gekarakteriseerd in de angiogenese geassocieerd met tumorgroei en metastasen [Friedlander et al, 1995; Brooks et al., 1994]. Er zijn echter veel potentiële rollen voor deze integrine-route bij hart- en vaatziekten, waaronder myocardinfarct, atherosclerose, restenose, aortastenose en aneurysmaziekte die relatief onontgonnen zijn.

1.1.2.1 Myocardinfarct

Na een hartinfarct is er een intense ontstekingsreactie gevolgd door angiogenese en fibrose. Gedurende deze tijd van genezing en herstel is er een verhoogde regulatie van integrinen om een ​​efficiënte myocardiale genezing te orkestreren. Voor de αvβ3- en αvβ5-integrinereceptoren weerspiegelt dit zowel angiogenese als fibrose gezien hun ligandbindende eigenschappen [van den Borne et al, 2008; Higuchi et al., 2008]. Dit vormt de kern van vroege en vertraagde linkerventrikelremodellering in de infarct- en peri-infarctzone. De vroege fase wordt gedomineerd door angiogenese om de vasculaire integriteit en weefselperfusie te herstellen, waarbij avβ3- en avβ5-receptoren worden gereguleerd en tot expressie worden gebracht op geactiveerde endotheelcellen in nieuw gevormde vaten [Higuchi et al, 2008]. Met daaropvolgende myocardiale genezing en hermodellering vereist activering van fibroblasten en differentiatie in myofibroblasten αvβ3- en αvβ5-receptorinteracties en staat centraal in de ontwikkeling van fibrose [van den Borne et al, 2008]. Onaangepaste fibrotische reacties en ongunstige hermodellering van de linker hartkamer kunnen ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van hartfalen na een myocardinfarct. Deze processen en routes kunnen ook een rol spelen bij de ontwikkeling van myocardfibrose bij andere aandoeningen, zoals linkerventrikelhypertrofie geassocieerd met aortastenose [Dweck et al, 2011].

1.1.2.2 Atherosclerose en restenose

De ontwikkeling van atherosclerose is het gevolg van een complex samenspel van geoxideerde lipiden, infiltratie van ontstekingscellen en migratie van gladde spiercellen in de arteriële wand. Eenmaal vastgesteld, kunnen atherosclerotische plaques toenemen en scheuren, wat leidt tot de klinische presentaties van acuut myocardinfarct en beroerte. Kenmerken die verband houden met plaqueruptuur zijn onder meer een dunne vezelige kap, een vetrijke plas en intraplaque bloeding. Plaqueruptuur wordt inderdaad in het bijzonder geassocieerd met plaque-neovascularisatie en vasculair-endotheliale groeifactorexpressie [Hiyama et al, 2010] wat suggereert dat instabiliteit kan worden geïnduceerd door angiogenese. Opwaartse regulatie van αvβ3- en αvβ5-receptoren kan dus een nieuwe marker zijn van, en een potentieel therapeutisch doelwit voor [Maile et al, 2010], plaque-kwetsbaarheid.

Het proces van neointimale hyperplasie en restenose na percutane coronaire interventie omvat de rekrutering van vasculaire gladde spiercellen. Dit proces is ook afhankelijk van zowel αvβ3- als αvβ5-receptoren en is ook een potentieel doelwit voor remming van restenose [Kokubo et al, 2007].

1.1.3 Fluciclatide

Fluciclatide is een RGD-bevattend cyclisch peptide dat onlangs is ontwikkeld als een 18F-radiotracer om tumorangiogenese te detecteren door middel van positronemissietomografie. Het is zeer selectief voor de αvβ3- en αvβ5-receptoren met affiniteiten (EC50) van respectievelijk 11,1 en 0,1 nM met minimale kruisreactiviteit met de αIIbβ3-receptor (EC50 281 nM). Preklinisch tumoronderzoek heeft aangetoond dat 18F-fluciclatide wordt opgenomen door glioblastomen en dat dit wordt onderdrukt door de anti-angiogene tyrosinekinaseremmer sunitinib, wat de specificiteit van fluciclatide voor gebieden van angiogenese bevestigt. Het is beoordeeld in klinische fase I-onderzoeken en veilig bevonden en goed verdragen.

1.1.4 Doelstellingen

Tot op heden zijn er veel preklinische onderzoeken geweest naar de toepassing van radiotracers gericht op de αvβ3- en αvβ5-integrinereceptoren. De klinische toepassing van deze tracers is grotendeels beperkt tot de oncologie als methode om angiogenese in tumoren te beoordelen. Hier willen we de rol onderzoeken van de αvβ3- en αvβ5-receptor-radiotracer, 18F-fluciclatide, om angiogenese en fibrose in twee belangrijke cardiovasculaire ziektegebieden te beoordelen. In het bijzonder zijn we van plan om myocardiale angiogenese en remodellering te beoordelen bij patiënten met een recent myocardinfarct. We verwachten dat deze patiëntengroep co-existent aorta-atheroma zal hebben en dit zal ons een opportunistische beoordeling geven van de opname van tracer bij atherosclerose. We vinden het belangrijk om een ​​reeks cardiovasculaire aandoeningen te beoordelen om te bepalen of de expressie van de αvβ3- en αvβ5-integrinereceptor specifiek is voor bepaalde ziekteprocessen. Indien succesvol, zullen deze voorlopige gegevens de meer gedetailleerde verkenning van specifieke ziektegebieden en nieuwe therapeutische interventies mogelijk maken. Op dit moment heeft fluciclatide geen vergunning of goedkeuring voor klinisch gebruik en wordt het hier gebruikt als onderzoeksmiddel om de pathofysiologie van aortastenose te onderzoeken.

1.2 OORSPRONKELIJKE HYPOTHESEN

Onze hypothese is dat 18F-fluciclatide de expressie van de αvβ3- en αvβ5-integrinereceptoren in vivo bij de mens kan identificeren in twee belangrijke cardiovasculaire ziektegebieden: acuut myocardinfarct en aorta-atherosclerose. Concreet veronderstellen we dat 18F-fluciclatide:

1. Demonstreer selectieve opname binnen het gebied van myocardinfarct in de vroege fase van herstel (1-3 weken).
2. Bind in zowel het infarct als afgelegen gebieden van patiënten met een aanzienlijk myocardinfarct in de latere fasen van herstel (6-12 weken)
3. Wordt opgenomen in atherosclerotische plaque in de aorta.

6 BEOORDELINGEN

6.1 ANGIOGENESE EN FIBROSE NA EEN ACUTE MYOCARD INFARCTIE

Na een acuut myocardinfarct is er een intense regulatie van αvβ3- en αvβ5-receptoren die in eerste instantie helpen bij het reguleren van angiogenese en het herstel van vasculaire integriteit en weefselperfusie, naast vertraagde expressie die wordt geassocieerd met de ontwikkeling van fibrose in het infarct van het myocardium. We zullen patiënten daarom twee en negen weken na een acuut myocardinfarct beoordelen. Omdat het niet mogelijk zal zijn om directe histologische bevestiging van angiogenese of fibrose in deze populatie uit te voeren, zullen we deze bevindingen vergelijken met patiënten met een gevestigde collaterale coronaire bloedstroom van een chronische kransslagaderocclusie, evenals cardiale magnetische resonantie beeldvorming van gevestigde en stabiele myocardiale fibrose.

6.1.1 Studierooster

Op dag 14 ± 7 en 63 ± 7 na een acuut myocardinfarct ondergaan 30 patiënten bloedafname en positronemissie en computertomografiescans met 18F-fluciclatide. Na injectie van 18F-fluciclatide zullen patiënten worden gecontroleerd met behulp van onze standaard klinische benadering, inclusief observatie van hemodynamische parameters, en dit zal doorgaan tijdens hun studiebezoek tot vertrek. Ze zullen ook cardiale magnetische resonantiebeeldvorming ondergaan met beoordeling van gadoliniumperfusie en late versterking op dag 14 ± 7 en opnieuw tussen 6 en 12 maanden na het myocardinfarct. We zullen specifiek twee patiëntenpopulaties van gelijke grootte rekruteren (n=15 per groep) bij wie de infarctgerelateerde slagader al dan niet is gerevasculariseerd met percutane coronaire interventie. Daarnaast zullen we eenmalig 10 patiënten van dezelfde leeftijd en geslacht beoordelen met een chronische (>6 maanden) occlusie van een groot epicardiaal bloedvat.

Bloedmonsters zullen worden beoordeeld met behulp van standaard klinische biochemische en hematologische profielen zoals volledig bloedbeeld en ureum en elektrolyten. Daarnaast zullen markers van cardiale ischemie, fibrose en angiogenese worden beoordeeld. Extra serum, plasma en DNA worden bewaard bij -80 graden Celsius voor toekomstige mogelijke analyses.

6.1.2 Studie-interpretatie

Gegeven dat de vaten volledig gevestigd zullen zijn, zullen de collaterale slagaders en elk geïnfarceerd myocardium van patiënten met een chronische occlusie de αvβ3- en αvβ5-receptoren niet tot expressie brengen, en zullen ze fungeren als negatieve controles. We verwachten ook dat degenen met een acuut myocardinfarct en een niet-gerevasculariseerde volledige occlusie van de kransslagader een intensievere opname van 18F-fluciclatide zullen hebben op zowel dag 14 als dag 63 vanwege een grotere vroege neovascularisatie en een uitgebreider infarct. Patiënten met volledige revascularisatie hebben waarschijnlijk een bescheiden angiogenese en fibrose, en daarom verwachten we een minder intense opname van 18F-fluciclatide op beide tijdstippen. Hoewel we geen comparator van histologie zullen hebben, zal de cardiale magnetische resonantie beeldvorming ons gegevens verschaffen over de omvang van het myocardinfarct (dag 14) en fibrose (6 - 12 maanden), linkerventrikelfunctie, mate van myocardperfusie en aanwezigheid van microvasculaire obstructie. We zullen ook de hele infarctgroep (n=30) beoordelen om te bepalen of de mate van opname van 18F-fluciclatide correleert met magnetische resonantiemetingen van de linkerventrikelfunctie en remodellering na een infarct.

We zijn van plan de beelden te gebruiken die zijn verkregen van 10 gezonde proefpersonen met dezelfde leeftijd en geslacht die zijn gerekruteerd uit een gelijktijdig bestaand onderzoek met de titel 'De identificatie van in vivo angiogenese en fibrose bij aortastenose met behulp van positronemissietomografie' (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Deze zullen fungeren als negatieve controles als vergelijkers voor gezond myocardium. Het is een soortgelijk onderzoek waarbij radiotracer 18F-Fluciclatide wordt gebruikt bij patiënten met aortastenose. Deze patiënten hebben een enkele CT-PET-scan en een MRI-scan ondergaan met beoordeling van late gadoliniumaankleuring en hebben ermee ingestemd dat hun gegevens in dit huidige onderzoek worden gebruikt.

6.2 ANGIOGENESE BIJ AORTATHEROSCLEROSE

Patiënten met een acuut myocardinfarct zullen een hoge prevalentie hebben van gelijktijdig optredende atherosclerose van de aorta. In Dr Dweck's Fellowship waren we in staat om deze associatie te benutten en secundaire analyses uit te voeren van de opname van 18F-natriumfluoride bij aorta- en coronaire atherosclerose [Dweck et al, 2012b]. Dit leverde een aantal zeer innovatieve bevindingen op die ons begrip van atherosclerose en de rol van verkalking hebben geïnformeerd.

6.2.1 Studierooster

We zullen de datasets van de patiënten hierboven gebruiken om de opname van 18F-fluciclatide in de thoracale aorta te onderzoeken. Atherosclerose zal worden geïdentificeerd met behulp van computertomografie en magnetische resonantiebeelden die van de thorax zijn verkregen op het moment van de studiescans. Er is geen aanvullende beeldacquisitie vereist. Dit zal proefgegevens opleveren voor latere specifieke onderzoeken gericht op acuut ontstoken atherosclerotische plaques, zoals patiënten met recente voorbijgaande ischemische aanvallen of beroertes die te wijten zijn aan een halsslagaderaandoening.