Hemodynamisk vurdering av underliggende myocyTe-funksjon ved høyre hjertesvikt (HALT-RHF)

Dette forslaget tar sikte på å forbedre diagnose og mekanistisk forståelse av høyre ventrikkel (RV) myocyttdysfunksjon hos hjertesviktpasienter med redusert ejeksjonsfraksjon og pulmonal hypertensjon (HFrEF-PH). RV-dysfunksjon er vanlig og fremskynder dårlige utfall i HFrEF-PH. Til tross for dens betydning forblir den kliniske evnen til å karakterisere den upresis. Dette frustrerer prognostisk og terapeutisk innsats i mange scenarier, for eksempel forutsigelse av RV-svikt etter venstre ventrikkelassistent. I 2023 rapporterte etterforskerne at RV-myocytt-kontraktile reserveindekser, som kalsiumaktivert isometrisk spenning og lengdeavhengig aktiv spenning, er redusert i RV-vev av eksplanterte humane HFrEF-PH-hjerter i sluttstadiet. Spesielt korrelerte kliniske indekser beskjedent med kalsiumaktivert spenning, men klarte ikke å fange opp depresjon av lengdeavhengig spenning, sistnevnte en viktig bidragsyter til RV Frank-Starling-reserven. Denne mangelen fremhever en mulig årsak til at kliniske indekser ikke klarer å identifisere RV-svikt. En mangel ved dette arbeidet var studiet av sykdom i sluttstadiet, og etterforskerne mener at bedre kliniske korrelater av myocyttdysfunksjon fra tidligere stadium av sykdom kan gi mer innsikt på et tidspunkt da intervensjoner fortsatt vil være nyttige. Utforskerens sentrale hypotese er at klinisk identifikasjon av RV-myocyttsykdom i HFrEF-PH krever måling av RV-kontraktilreserve, slik det fremkalles under trening. Etterforskernes tidligere studie av primære PH-pasienter støtter dette, og nye foreløpige data hos pasienter med PH sekundært til hjertesvikt gjør det også. Ved å dykke dypere rapporterte etterforskerne nylig en ny mangel på det tykke sarkomerfilamentet i HFrEF-PH RV-myocytter, drevet av et overskudd av myosin i den inaktive superavslappede tilstanden som hindrer rekrutteringen til å danne kryssbroer ved enten kalsium- eller strekk. -aktivering. Sistnevnte er viktig siden det ikke sees hos små gnagere, og først nylig rapportert hos griser, og dermed nylig koblet superavslappet myosin til RV-myocytt og kammerreserve hos mennesker. Etterforskernes nye fosfo-proteomiske data viser mindre myosinbindende protein-C-fosforylering, men mer fosforylering av flere sarkomere Z-diskproteiner, og støtter den potensielle rollen basert på kinase- og fosfatasemodifikasjoner.

Dette forslaget ble skapt av disse nylige funnene. Undersøkernes mål er å: (1) identifisere kliniske indekser som fanger opp RV-myocyttreservesvikt i HFrEF-PH tidligere til midten av stadiet; (2) avdekke mekanismer for myocyttlengdeavhengig kontraktil depresjon; og (3) teste sarkomer-aktiverende legemidler som kan vise seg å være nyttige for HFrEF-PH RV-svikt. Etterforskerne kombinerer toppmoderne trykk-volumsløyfe og kliniske vurderinger av RV-kammerfunksjonen med fenotyping av myocyttkontraktilapparatet. Etterforskerne utforsker videre en ny rolle for superavslappet myosin i deprimert myocyttreserve. Forslaget utnytter min translasjons- og grunnleggende muskelekspertise utviklet i løpet av de siste årene med K23-støtte og et fantastisk samarbeidsteam. Dens mål samsvarer med NHLBIs strategiske visjoner for RV og avansert HF. Det er tre spesifikke mål:

Mål 1. Test om kliniske mål på RV treningsreserve bedre reflekterer RV myocytt kontraktil dysfunksjon i tidligere stadium av HFrEF-PH. HFrEF-pasienter henvist til høyre hjertekath gjennomgår en veletablert protokoll hos Johns Hopkins for å vurdere kliniske hemodynamiske og ekkokardiografiske RV-indekser sammen med RV-trykk-volumløkkeparametere i hvile og med liggende sykkeltrening. RV endomyocardiale biopsier oppnås, og isolerte myocytter permeabiliseres for å vurdere kontraktil mekanikk og kalsium- og lengdeaktivert spenning. Etterforskerne tester deretter om kliniske RV-treningsreserveparametere vil reflektere RV-myocytts kontraktile reservebegrensninger mer sensitivt enn vanlig brukte hvilemål for RV-funksjon.

Mål 2. Bestem roller og identiteter til fosforyleringsmediatorer med redusert HFrEF-PH RV myocyttlengdeavhengig reserve. Nye fosfoproteomiske data finner proteinkinase A (PKA)-hypofosforylering av tykke filamentproteiner og hyperfosforylering av Z-plate stillasproteiner i HFrEF-PH RV myokard. PKA-inkubasjon øker myocyttlengdeavhengig spenning, mens proteinfosfatase 2a (som ikke reverserer PKA-endringer) forbedrer kalsiumaktivert spenning. Etterforskerne tester relevansen for myocyttkontraktil reservesvikt i HFrEF-PH i permeabiliserte RV-myocytter ved selektiv kinase- og fosfatase-inkubering, og muterer deretter selektivt fosfomodifiserte steder med høy verdi for å teste rollen i lengdeavhengig aktivering.

Mål 3: Bestem om nyere sarkomeraktiverende legemidler gjenoppretter HFrEF RV-myocyttlengdeavhengig spenning. To sarkomeraktiverende legemidler testes i HFrEF-PH RV-myocytter: danicamtiv og CK-136, som bør øke lengdeavhengig spenning bedre enn tilsvarende tidligere testede legemidler. Etterforskerne bestemmer innvirkningen på hudmyocytts kontraktile reserve, og tester deretter om de kliniske RV-reserveindeksene identifisert i Mål 1 kan forutsi innvirkning på individuelle HFrEF-PH RV-myocytter fra samme pasient.

Forventede resultater: etterforskerne vil identifisere optimale kliniske indekser for RV-reservesvikt i HFrEF-PH, klargjøre myocyttmekanismer for lengdeavhengig reserve og teste nye RV-medisiner. Funn vil påvirke RV-svikt på grunn av HFrEF-PH og bør også gjelde for andre årsaker. Forskerteamet har eksepsjonell ekspertise innen translasjonell RV-fenotyping og muskelbiofysikk og er unikt klar til å levere på dette forslaget.