Ultrastructurele kenmerken van mitochondriën in cardiomyocyten bij hartfalen (MITOCH-HF)

Volgens moderne concepten kan mitochondriale disfunctie de fundamentele basis zijn voor de ontwikkeling en progressie van CHF, ook bij patiënten die myocardiale revascularisatie ondergaan. De processen van mitochondriale fusie, deling en mitofagie zijn gericht op het handhaven van cellulaire homeostase. Een verandering in de balans van deze processen kan leiden tot de opeenhoping van beschadigde organellen met verminderde functies. Bij patiënten met CHF worden disfunctionele mitochondriën gekenmerkt door spreiding in grootte, desorganisatie van de kern en lokalisatieveranderingen ten opzichte van myofibrillen.

Tegelijkertijd blijft het onderwerp van de invloed van mitochondriale disfunctie op de prognose en het klinische beloop van CHF vandaag de dag discutabel. Directe studie van de structurele en functionele kenmerken van mitochondriën in menselijke cardiomyocyten is een buitengewoon moeilijke taak en daarom worden dergelijke onderzoeken uiterst zelden en op zeer beperkte cohorten uitgevoerd. In de geplande studie zal, vanwege de lange tijd van de rekrutering van het studiemateriaal, de ultrastructuur van mitochondriën in een groot cohort van patiënten, variërend van 45 tot 60 personen, worden bestudeerd.

Het doel van deze studie is om de associatie van mitochondriale disfunctie met het klinische beloop en de uitkomsten van CHF van ischemische etiologie te bestuderen, evenals om de mate van overeenstemming te beoordelen van indirecte criteria van mitochondriale disfunctie met directe ultrastructurele kenmerken van mitochondriën in cardiomyocyten.

Deze single-center prospectieve cohortstudie zal 45-60 patiënten omvatten. De patiënten zullen biopsiemonsters laten nemen uit de rechter oorschelp, evenals bloedafname en -bewaring en zijn derivaten. Elektronenmicroscopie van myocardstalen zal worden uitgevoerd om de ultrastructuur van mitochondria van cardiomyocyten te beoordelen. De resultaten van een directe studie van mitochondriën zullen worden vergeleken met indirecte tekenen van mitochondriale disfunctie: de registratie van het fenomeen van verhoogde uitloging van radiofarmaca uit het myocardium, een toename van het aantal kopieën van mitochondriaal DNA en de concentratie van cytochroom C in de bloed, de band van mitochondriaal DNA met haplogroep K. De resultaten die in elk van de onderzoekstaken worden verkregen, zullen een hoge wetenschappelijke betekenis en publicatiepotentieel hebben.

De resultaten van het onderzoek worden verkregen door de volgende taken op te lossen:

1. Het onderzoeken van de klinische en prognostische betekenis van mitochondriale disfunctie, bevestigd door directe en indirecte onderzoeksmethoden, bij patiënten met CHF met stenoserende atherosclerose van de kransslagaders die chirurgische myocardiale revascularisatie ondergingen in de prospectieve cohortstudie;
2. Om ultrastructurele kenmerken van mitochondriën van cardiomyocyten uit de oorschelp van het rechter atrium te bestuderen met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop JEM-1400 (JEOL, Japan) bij patiënten met CHF met verminderde of licht verminderde linkerventrikelejectiefractie (HFrEF, HFmrEF) en stenoserende atherosclerose van de kransslagaders;
3. Om de kenmerken van het mitochondriale genoom te evalueren, in het bijzonder om te bepalen of het mitochondriale DNA tot haplogroep K behoort, wat geassocieerd kan zijn met verminderde aanpassing aan hypoxie als gevolg van het negatieve effect van guaninevervanging op adenine op positie 9055 (G9055A) [Strauss KA et al. Ernst van cardiomyopathie geassocieerd met adenine nucleotide translocator-1-deficiëntie correleert met mtDNA-haplogroep. Proc Natl Acad Sci U S A. 26 februari 2013;110(9):3453-8. doi: 10.1073/pnas.1300690110] en zijn relatie tot de prognose van de ziekte en de ultrastructuur van mitochondriën volgens elektronenmicroscopie;
4. Om de associatie van het aantal kopieën van mitochondriaal DNA in bloedplasma met ultrastructurele tekenen van mitochondriale disfunctie in CMC te bestuderen;
5. Om de inhoud van de biochemische marker van mitochondriale schade te evalueren - cytochroom C in het bloedserum van patiënten met CHF en om de correlatie van de concentratie ervan met de ernst van structurele en functionele veranderingen in mitochondriën te identificeren;
6. Om de significantie te beoordelen van het fenomeen van verhoogde uitloging van het radiofarmaceutische Tc99-MIBI uit het myocardium en om de mate van correlatie te bepalen tussen de snelheid van uitloging van Tc99-MIBI met de ultrastructurele toestand van mitochondriën, evenals met het klinische beloop en prognose van CHF;
7. Bereken statistische parameters (gevoeligheid, specificiteit, mate van concordantie) voor elk van de indirecte tekenen van mitochondriale disfunctie en hun totaliteit in de diagnose van mitochondriale ultrastructuuraandoeningen volgens elektronenmicroscopiegegevens en voorspelling van het klinische beloop en de resultaten van CHF bij patiënten die een operatie ondergaan myocardiale revascularisatie.

Het is dus de bedoeling om voor het eerst ter wereld het verband aan te tonen tussen directe ultrastructurele tekenen van mitochondriale disfunctie en het klinische beloop en de resultaten van CHF bij patiënten die chirurgische myocardiale revascularisatie ondergingen. Voor het eerst ter wereld zal de mate van compliantie van beschikbare indirecte tekenen van mitochondriale disfunctie met de ware ultrastructurele toestand van mitochondriën worden gepresenteerd, met de inclusie van 45-60 patiënten in de studie. Op basis van de resultaten van de studie zal een parameter of een reeks parameters worden voorgesteld die het meest verband houdt met het klinische verloop van de ziekte en de uitkomst bij patiënten met CHF van ischemische etiologie.

De verkregen resultaten zullen van grote wetenschappelijke betekenis en belang zijn, zowel voor de fundamentele medische wetenschap als voor de praktische implementatie van de resultaten.