Fysiopatologi av pulmonal arteriell hypertensjon: Mekanistiske studier

BAKGRUNN

Pulmonal hypertensjon er en alvorlig lidelse definert av et forhøyet gjennomsnittlig pulmonal arterielt trykk (mPAP) som >25 mmHg i hvile. En klassifisering av de forskjellige typene pulmonal hypertensjon er etablert i henhold til felles patologiske og kliniske trekk samt lignende terapeutiske alternativer og nylig oppdatert. Fem hovedkategorier er definert, inkludert 1) pulmonal arteriell hypertensjon (PAH), 2) PH på grunn av venstre hjertesykdommer, 3) PH på grunn av lungesykdommer og/eller hypoksi, 4) kronisk tromboembolisk PH (CTEPH) og 5) PH med uklare multifaktorielle mekanismer.

PAH vanligvis definert av en forhøyet PAP (>25 mmHg i hvile) og et normalt pulmonalt arterielt kiletrykk (<15 mmHg), er preget av en prekapillær arteriopati med tilstedeværelse av vaskulær remodellering og dannelse av plexiforme lesjoner, en økt pulmonal arteriopati. vaskulær motstand (PVR), som kan føre til høyre hjertesvikt. PAH kan være idiopatisk (IPAH), arvelig (HPAH) eller assosiert med medikament/toksineksponering eller andre medisinske tilstander, inkludert bindevevssykdommer, medfødte hjertesykdommer, humant immunsviktvirus eller portalhypertensjon. Familietilfeller ble allerede rapportert på begynnelsen av femtitallet, og i 2000 ble benmorfogen proteinreseptor type 2-gen (BMPR2) identifisert som genet ansvarlig for mer enn 70 % av HPAH og omtrent 20 % av IPAH. BMPR2 tilhører en superfamilie av vekstfaktorreseptorer, inkludert benmorfogent protein (BMP) og transformerende vekstfaktor beta (TGF-β) og kontrollerer følgelig cellulære funksjoner som spredning, migrasjon, differensiering eller apoptose. BMPR2-mutasjoner kan favorisere aktivering av p38MAPK-avhengige pro-proliferative veier, som også er ; en nøkkelspiller innen cytokininduserte inflammatoriske signalveier. Selv om BMPR2-mutasjonsbærere utvikler PAH 10 år tidligere enn ikke-bærere og viser mer alvorlige hemodynamiske endringer, vil bare 20 % av BMPR2-mutasjonsbærere videreutvikle PAH. En rolle av betennelse i patogenesen av PAH har blitt foreslått. En prediktiv rolle for forskjellige cytokiner har nylig blitt påvist i PAH. Etterforskerne har observert forhøyede C-reaktivt protein (CRP) sirkulerende nivåer i PAH og bevist en prediktiv rolle av CRP i PAH. Interessant nok klarte heterozygote null BMPR2-mus ikke å utvikle PAH med mindre en ekstra inflammatorisk fornærmelse ble brukt. Nylig har hemming av leukocyttrekruttering vist seg å svekke PAH-progresjon hos mus med genetisk ablasjon av endotelial BMPR-II. Dette antyder følgelig at betennelse kan spille rollen som et andre treff hos BMPR2-mutasjonsbærere for å videreutvikle PAH.

Dessuten er lipoproteinassosiert fosfolipase A2 (Lp-PLA2) også kalt plasmablodplateaktiverende faktor-acetylhydrolase (PAF-AH), produktet av PLA2G7-genet og er et enzym som er i stand til å inaktivere blodplateaktiverende faktor (PAF), en potent lipid mediator av betennelse og en potent vasokonstriktor, og dens analoger. Flere studier har vist en økning i PAF-AH-masse og aktivitet ved hyperkolesterolemi og koronar hjertesykdom. I en fersk metaanalyse inkludert mer enn 70 000 pasienter fra 32 epidemiologiske studier, har høye sirkulerende PAF-AH-nivåer blitt identifisert som en uavhengig prediktiv risikofaktor for kardiovaskulære hendelser. Når det ble overuttrykt hos gnagere, viste Lp-PLA2 antiinflammatoriske egenskaper og redusert aterogenese, noe som tyder på en potensiell antiinflammatorisk rolle til Lp-PLA2. Lp-PLA2-polymorfismer er identifisert og Lp-PLA2-aktivitet har vært sterkt assosiert med genetiske varianter relatert til LDL-kolesterolnivåer. I en foreløpig studie har etterforskerne observert en redusert Lp-PLA2-aktivitet i plasma hos PAH-pasienter, sammen med lave total- og LDL-kolesterolnivåer.

HYPOTESE OG MÅL

Når det gjelder tidligere og nåværende resultater fra etterforskerne, antok de at en kombinasjon av analyse av forskjellige inflammatoriske biomarkører og BMPR2-mutasjoner, som for tiden analyseres i hver pasient diagnostisert med idiopatisk eller familiær PAH, kunne bidra til å etablere en tidligere diagnose og følgelig bedre orientere den terapeutiske strategien. . Dessuten er BMPR2-genmutasjoner ansvarlige for mer enn 70 % av HPAH og omtrent 20 % av IPAH; blant humane BMPR2-mutasjonsbærere vil bare 20 % videreutvikle PAH, noe som tyder på at BMPR2-mutasjon i seg selv ikke er den unike årsaken til utvikling av PAH, og at et nytt treff, for eksempel betennelse, vil være nødvendig og spille en utløsende rolle i utviklingen av PAH .

METODOLOGI

1. Identifikasjon av biomarkører

   For den nåværende studien er et mål å identifisere en eller flere biomarkører som kan forutsi uønsket utfall i PAH. For å nå dette målet ønsker etterforskerne å evaluere nivåene av CRP, totalkolesterol, HDL-kolesterol, triglyserider, albumin, Lp-PLA2-aktivitet, trombinaktiverbar fibrinolysehemmer (TAFI) og vitamin D i blodplasma fra alle pasienter diagnostisert med PAH ved UZ Leuven (Campus Gasthuisberg).

   For å utføre disse analysene ville etterforskerne trenge 5 rør med blod:

   • en på EDTA som skal sendes til sykehuslaboratoriet (CRP, lipidprofil og albumin);
   • en på sitrat for å måle TAFI videre (Laboratory of Pharmaceutical Biology, KU Leuven);
   • en på EDTA for å forberede plasma som skal lagres videre i laboratoriet for pneumologi (KU Leuven), hvorfra en alikvot vil bli sendt til INSERM UMRS937 (Paris, Frankrike), for å måle Lp-PLA2-aktivitet;
   • en på EDTA sendes til CME genomisk DNA-isolasjon for å studere BMPR2, ALK-1 og ENG mutasjoner; genomisk DNA vil bli lagret for potensiell fremtidig genetisk;
   • en med Silica Clot Activator som skal sendes til sykehuslaboratoriet (vitamin D).

2. Human pulmonal arteriell celleisolasjon

   Et annet mål er å undersøke om en sammenheng mellom svekket BMPR2-signalering og betennelse kan resultere i dysfunksjon av pulmonale arterielle celler i PAH. For å nå målet vårt, foreslår etterforskerne å undersøke:

   Jeg. in vitro-effektene av inflammatoriske mediatorer og makrofager på aktiveringen av human pre-kapillær pulmonal arteriell endotelcelle (PAEC) og på de prolifererende og migrerende egenskapene til PASMC fra BMPR2-bærere og ikke-bærere PAH-pasienter;

   ii. uttrykk og distribusjon av inflammatoriske mediatorer, deres reseptorer og BMPR2 i humant lungeparenkym og distale pulmonale arterier;

   iii. de ex-vivo vasoreaktive effektene av inflammatoriske mediatorer nevnt ovenfor på isolerte humane pre-kapillære lungearterier.

   iv. Dessuten vil pulmonale arterielle endotelceller høstes fra pasienter som gjennomgår høyre hjertekateterisering ved bruk av en nylig beskrevet teknikk, som består i å isolere endotelceller fra ballongen til et Swan-Ganz kateter som vanligvis brukes til å utføre høyre hjertekateterisering hos pasienter.

3. Samling av lungevev

Lungeparenkym vil bli samlet inn fra i) PAH-pasienter ved lungetransplantasjonstidspunktet, ii) eventuelt ubrukte donorlunger og iii) vev rundt lungetumorreseksjon fra pasienter uten KOLS. Pulmonale prekapillære endotelceller og glatte muskelceller vil bli isolert, opprettholdt i kultur og videre lagret ved lavt passasjeantall i flytende nitrogen.

To stykker lungeparenkym vil bli hurtigfrosset for ytterligere RNA-isolering og proteinekstraksjon; ett stykke vil bli fikset i paraformaldehyd og viderebehandlet for immunhistokjemianalyser.