Hemodynamische beoordeling van de onderliggende myocytefunctie bij rechterhartfalen (HALT-RHF)

Dit voorstel heeft tot doel de diagnose en het mechanistische begrip van rechterventrikel (RV) myocytdisfunctie te verbeteren bij patiënten met hartfalen met een verminderde ejectiefractie en pulmonale hypertensie (HFrEF-PH). RV-disfunctie komt vaak voor en versnelt slechte resultaten bij HFrEF-PH. Ondanks het belang ervan blijft het klinische vermogen om het te karakteriseren onnauwkeurig. Dit frustreert prognostische en therapeutische inspanningen in veel scenario's, zoals de voorspelling van RV-falen na een linkerventrikelhulpapparaat. In 2023 rapporteerden de onderzoekers dat de contractiele reserve-indices van RV-myocyten, zoals calcium-geactiveerde isometrische spanning en lengte-afhankelijke actieve spanning, verminderd zijn in RV-weefsel van geëxplanteerde menselijke HFrEF-PH-harten in het eindstadium. Opvallend is dat de klinische indices bescheiden correleerden met door calcium geactiveerde spanning, maar er totaal niet in slaagden de depressie van de lengte-afhankelijke spanning vast te leggen, waarbij laatstgenoemde een belangrijke bijdrage leverde aan de RV Frank-Starling-reserve. Deze tekortkoming benadrukt een mogelijke reden waarom klinische indices er niet in slagen RV-falen te identificeren. Een tekortkoming van dit werk was de studie van ziekten in het eindstadium, en de onderzoekers zijn van mening dat betere klinische correlaten van myocytdysfunctie ten gevolge van ziekten in een eerder stadium meer inzicht kunnen verschaffen op een tijdstip waarop interventies nog steeds nuttig zouden zijn. De centrale hypothese van de onderzoekers is dat de klinische identificatie van RV-myocytenziekte in HFrEF-PH het meten van de RV-contractiele reserve vereist, zoals die wordt opgewekt tijdens inspanning. Het eerdere onderzoek van de onderzoekers onder primaire PH-patiënten ondersteunt dit, en nieuwe voorlopige gegevens bij patiënten met PH secundair aan hartfalen doen dit ook. Dieper gravend rapporteerden de onderzoekers onlangs een nieuw tekort aan het dikke sarcomeerfilament in HFrEF-PH RV-myocyten, veroorzaakt door een overmaat aan myosine in de inactieve, super-ontspannen toestand die de rekrutering ervan belemmert om kruisbruggen te vormen door calcium- of rekoefeningen. -activatie. Dit laatste is belangrijk omdat het niet wordt gezien bij kleine knaagdieren en pas onlangs is gerapporteerd bij varkens, waardoor super-relaxte myosine opnieuw wordt gekoppeld aan RV-myocyten en kamerreserve bij mensen. De nieuwe fosfo-proteomische gegevens van de onderzoekers laten minder myosine-bindende proteïne-C-fosforylering zien, maar toch meer fosforylatie van verschillende sarcomere Z-schijf-eiwitten, en ondersteunen de potentiële rol op basis van kinase- en fosfatase-modificaties.

Dit voorstel kwam voort uit deze recente bevindingen. De doelstellingen van de onderzoekers zijn: (1) klinische indices identificeren die het falen van de reserve van RV-myocyten in een vroeg tot midden stadium van HFrEF-PH vastleggen; (2) mechanismen blootleggen van myocytlengte-afhankelijke contractiele depressie; en (3) sarcomeer-activerende medicijnen testen die nuttig kunnen zijn bij het falen van HFrEF-PH RV. De onderzoekers combineren de modernste druk-volumelus en klinische beoordelingen van de RV-kamerfunctie met fenotypering van het contractiele apparaat van myocyten. De onderzoekers onderzoeken verder een nieuwe rol van superrelaxte myosine in een depressieve myocytreserve. Het voorstel maakt gebruik van mijn translationele en fundamentele spierexpertise die ik de afgelopen jaren heb ontwikkeld met ondersteuning van K23 en een uitstekend samenwerkingsteam. De doelstellingen komen overeen met de strategische visies van NHLBI voor de RV en geavanceerde HF. Er zijn drie specifieke doelstellingen:

Doel 1. Testen of klinische metingen van de RV-inspanningsreserve een betere weerspiegeling zijn van de contractiele disfunctie van de RV-myocyten in HFrEF-PH in een eerder stadium. HFrEF-patiënten die worden doorverwezen voor rechterhartkathing ondergaan een beproefd protocol bij Johns Hopkins om klinische hemodynamische en echocardiografische RV-indices te beoordelen naast RV-druk-volume-lusparameters in rust en bij liggende fietsoefeningen. Er worden RV-endomyocardiale biopsieën verkregen en geïsoleerde myocyten worden gepermeabiliseerd om de contractiele mechanica en door calcium en lengte geactiveerde spanning te beoordelen. De onderzoekers testen vervolgens of klinische RV-oefeningsreserveparameters gevoeliger de contractiele reservebeperkingen van RV-myocyten zullen weerspiegelen dan algemeen gebruikte rustmetingen van de RV-functie.

Doel 2. Bepalen van de rol en identiteit van fosforylatiemediatoren van verminderde HFrEF-PH RV-myocytenlengte-afhankelijke reserve. Nieuwe fosfo-proteomische gegevens vinden proteïnekinase A (PKA)-hypofosforylering van dikke filamenteiwitten en hyperfosforylering van Z-schijf-steigereiwitten in HFrEF-PH RV-myocardium. PKA-incubatie verhoogt de lengte-afhankelijke spanning van de myocyten, terwijl proteïnefosfatase 2a (dat PKA-veranderingen niet ongedaan maakt) de door calcium geactiveerde spanning verbetert. De onderzoekers testen de relevantie voor het falen van de contractiele reserve van myocyten in HFrEF-PH in gepermeabiliseerde RV-myocyten door selectieve kinase- en fosfatase-incubatie, en muteren vervolgens selectief hoogwaardige fosfo-gemodificeerde plaatsen om de rol in lengte-afhankelijke activering te testen.

Doel 3: Bepalen of nieuwere sarcomeer-activerende medicijnen de lengte-afhankelijke spanning van de HFrEF RV-myocyten herstellen. Twee sarcomeer-activerende medicijnen worden getest in HFrEF-PH RV-myocyten: danicamtiv en CK-136, die de lengte-afhankelijke spanning beter zouden moeten verhogen dan vergelijkbare, eerder geteste medicijnen. De onderzoekers bepalen de impact op de contractiele reserve van gevilde myocyten en testen vervolgens of de klinische RV-reserve-indices geïdentificeerd in Doel 1 de impact op individuele HFrEF-PH RV-myocyten van dezelfde patiënt kunnen voorspellen.

Verwachte resultaten: de onderzoekers zullen optimale klinische indices voor het falen van de RV-reserve in HFrEF-PH identificeren, de myocytmechanismen van lengte-afhankelijke reserve ophelderen en nieuwe RV-geneesmiddelen testen. De bevindingen zullen van invloed zijn op het falen van de RV als gevolg van HFrEF-PH en zouden ook van toepassing moeten zijn op de andere oorzaken ervan. Het onderzoeksteam van de onderzoekers beschikt over uitzonderlijke expertise op het gebied van translationele RV-fenotypering en spierbiofysica en is op een unieke manier klaar om dit voorstel waar te maken.