Angiogeneza i zwłóknienie w zawale mięśnia sercowego

Integryny to grupa cząsteczek odpowiedzialnych za adhezję międzykomórkową i przekazywanie sygnałów. Obejmują nadrodzinę heterodimerycznych receptorów, które składają się z 18 różnych podjednostek α ​​i β. W połączeniu mogą generować 24 różne podtypy receptorów o szeregu funkcji fizjologicznych i patofizjologicznych [Takada i in., 2007]. Receptor αvβ3 jest integryną, która występuje na niskim poziomie w dojrzałych komórkach śródbłonka, ale jest znacznie zwiększona w komórkach śródbłonka aktywnie rosnących naczyń krwionośnych. Wcześniej był znany jako receptor witronektyny, chociaż później stwierdzono, że wiąże wiele innych ligandów, w tym fibrynogen, fibronektynę, lamininę, trombospondynę, czynnik von Willebranda i niektóre podtypy kolagenu. Te cechy są również widoczne w przypadku receptora integryny αvβ5, przy czym oba receptory rozpoznają motyw argininy-glicyny-asparaginianu (RGD) obecny na tych ligandach.

1.1.2 Rola integryn αvβ3 i αvβ5 w chorobach sercowo-naczyniowych

Ekspresja receptorów αvβ3 i αvβ5 jest regulowana w górę w wielu stanach chorobowych i zostało to szczególnie dobrze scharakteryzowane w angiogenezie związanej ze wzrostem guza i przerzutami [Friedlander i in., 1995; Brooks i in., 1994]. Jednak istnieje wiele potencjalnych ról dla tego szlaku integrynowego w chorobach sercowo-naczyniowych, w tym zawale mięśnia sercowego, miażdżycy tętnic, restenozie, zwężeniu zastawki aortalnej i chorobach tętniaków, które zostały stosunkowo niezbadane.

1.1.2.1 Zawał mięśnia sercowego

Po zawale mięśnia sercowego następuje intensywna odpowiedź zapalna, po której następuje angiogeneza i zwłóknienie. W tym czasie gojenia i naprawy następuje wyraźna regulacja integryn w celu zaaranżowania skutecznego gojenia mięśnia sercowego. W przypadku receptorów integryny αvβ3 i αvβ5 odzwierciedla to zarówno angiogenezę, jak i zwłóknienie, biorąc pod uwagę ich właściwości wiązania liganda [van den Borne i in., 2008; Higuchi i in., 2008]. Jest to centrum wczesnej i opóźnionej przebudowy lewej komory w strefie zawałowej i okołozawałowej. Wczesna faza jest zdominowana przez angiogenezę w celu przywrócenia integralności naczyń i perfuzji tkanek, przy czym receptory αvβ3 i αvβ5 są regulowane w górę i wyrażane na aktywowanych komórkach śródbłonka w nowo tworzących się naczyniach [Higuchi i in., 2008]. Wraz z późniejszym gojeniem i przebudową mięśnia sercowego aktywacja fibroblastów i różnicowanie się w miofibroblasty wymaga interakcji z receptorami αvβ3 i αvβ5 i ma kluczowe znaczenie dla rozwoju zwłóknienia [van den Borne i in., 2008]. Nieprzystosowane odpowiedzi zwłóknieniowe i niekorzystna przebudowa lewej komory mogą leżeć u podstaw rozwoju niewydolności serca po zawale mięśnia sercowego. Te procesy i szlaki mogą również odgrywać rolę w rozwoju zwłóknienia mięśnia sercowego w innych stanach, takich jak przerost lewej komory związany ze zwężeniem zastawki aortalnej [Dweck i in., 2011].

1.1.2.2 Miażdżyca tętnic i restenoza

Rozwój miażdżycy tętnic jest spowodowany złożonym oddziaływaniem utlenionych lipidów, naciekiem komórek zapalnych i migracją komórek mięśni gładkich w ścianie tętnicy. Po ustaleniu blaszki miażdżycowe mogą się rozwijać i pękać, prowadząc do klinicznych objawów ostrego zawału mięśnia sercowego i udaru mózgu. Cechy związane z pęknięciem płytki obejmują cienką włóknistą czapeczkę, bogatą w lipidy pulę i krwotok wewnątrzpłytkowy. Rzeczywiście, pęknięcie blaszki miażdżycowej jest szczególnie związane z neowaskularyzacją blaszki miażdżycowej i ekspresją czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego [Hiyama i in., 2010], co sugeruje, że niestabilność może być indukowana przez angiogenezę. Zatem regulacja w górę receptorów αvβ3 i αvβ5 może stanowić nowy marker i potencjalny cel terapeutyczny [Maile i in., 2010], podatności na płytkę nazębną.

Proces hiperplazji i restenozy neointimy po przezskórnej interwencji wieńcowej obejmuje rekrutację komórek mięśni gładkich naczyń. Proces ten jest również zależny zarówno od receptorów αvβ3, jak i αvβ5, a także jest potencjalnym celem hamowania restenozy [Kokubo i in., 2007].

1.1.3 Flucyklatyd

Flucyklatyd jest cyklicznym peptydem zawierającym RGD, który został ostatnio opracowany jako radioznacznik 18F do wykrywania angiogenezy guza za pomocą pozytronowej tomografii emisyjnej. Jest wysoce selektywny wobec receptorów αvβ3 i αvβ5 z powinowactwem (EC50) odpowiednio 11,1 i 0,1 nM z minimalną reaktywnością krzyżową z receptorem αIIbβ3 (EC50 281 nM). Przedkliniczne prace nad nowotworami wykazały, że 18F-flucyklatyd jest wychwytywany przez glejaki wielopostaciowe i że jest on hamowany przez antyangiogenny inhibitor kinazy tyrozynowej, sunitynib, co potwierdza specyficzność flucyklatydu w obszarach angiogenezy. Został oceniony w badaniach klinicznych fazy I i uznany za bezpieczny i dobrze tolerowany.

1.1.4 Cele

Do tej pory przeprowadzono wiele badań przedklinicznych oceniających zastosowanie radioznaczników ukierunkowanych na receptory integryny αvβ3 i αvβ5. Kliniczne zastosowanie tych znaczników zostało w dużej mierze ograniczone do onkologii jako metody oceny angiogenezy w obrębie guzów. Tutaj chcemy zbadać rolę radioznacznika receptora αvβ3 i αvβ5, 18F-flucyklatydu, w celu oceny angiogenezy i zwłóknienia w dwóch głównych obszarach chorób sercowo-naczyniowych. W szczególności zamierzamy ocenić angiogenezę i przebudowę mięśnia sercowego u pacjentów ze świeżym zawałem mięśnia sercowego. Przewidujemy, że ta grupa pacjentów będzie miała współistniejący miażdżycę aorty, co zapewni nam oportunistyczną ocenę wychwytu znacznika w miażdżycy tętnic. Uważamy, że ważna jest ocena szeregu chorób sercowo-naczyniowych w celu ustalenia, czy ekspresja receptorów integryny αvβ3 i αvβ5 jest specyficzna dla określonych procesów chorobowych. Jeśli się powiedzie, te wstępne dane pozwolą na bardziej szczegółową eksplorację określonych obszarów chorobowych i nowatorskich interwencji terapeutycznych. Obecnie flucyklatyd nie jest licencjonowany ani zatwierdzony do użytku klinicznego i jest tutaj używany jako środek badawczy do badania patofizjologii zwężenia zastawki aortalnej.

1.2 ORYGINALNE HIPOTEZY

Stawiamy hipotezę, że 18F-flucyklatyd może identyfikować ekspresję receptorów integryny αvβ3 i αvβ5 in vivo u człowieka w dwóch głównych obszarach chorób sercowo-naczyniowych: ostrym zawale mięśnia sercowego i miażdżycy tętnic aorty. W szczególności stawiamy hipotezę, że 18F-flucyklatyd:

1. Wykazać selektywny wychwyt w obszarze zawału mięśnia sercowego we wczesnej fazie zdrowienia (1-3 tygodnie).
2. Wiążą się zarówno w zawale, jak i odległych regionach pacjentów z poważnym zawałem mięśnia sercowego w późniejszych fazach zdrowienia (6-12 tygodni)
3. Być wchłoniętym przez blaszkę miażdżycową aorty.

6 OCENY

6.1 ANGIOGENEZA I ZWŁÓKNIENIE W NASTĘPSTWIE OSTREGO ZAWAŁU MIĘŚNIA SERCOWEGO

Po ostrym zawale mięśnia sercowego następuje intensywna regulacja receptorów αvβ3 i αvβ5, która początkowo pomaga regulować angiogenezę i przywrócenie integralności naczyń i perfuzji tkanek, oprócz opóźnionej ekspresji, która jest związana z rozwojem zwłóknienia w zawale mięśnia sercowego. Dlatego będziemy oceniać pacjentów dwa i dziewięć tygodni po ostrym zawale mięśnia sercowego. Ponieważ w tej populacji nie będzie możliwe bezpośrednie potwierdzenie histologiczne angiogenezy lub włóknienia, porównamy te wyniki z pacjentami z ustalonym obocznym przepływem wieńcowym z przewlekłej niedrożności tętnicy wieńcowej oraz badaniem rezonansu magnetycznego serca z ustalonym i stabilnym zawałem mięśnia sercowego. zwłóknienie.

6.1.1 Harmonogram studiów

W dniach 14±7 i 63±7 po ostrym zawale mięśnia sercowego 30 pacjentów zostanie poddanych pobraniu krwi i emisji pozytonów oraz tomografii komputerowej z 18F-flucyklatydem. Po wstrzyknięciu 18F-flucyklatydu pacjenci będą monitorowani przy użyciu naszego standardowego podejścia klinicznego, w tym obserwacji parametrów hemodynamicznych, i będzie to kontynuowane podczas wizyty badawczej aż do wyjazdu. Zostaną również poddani badaniu rezonansem magnetycznym serca z oceną perfuzji gadolinu i późnego wzmocnienia w 14±7 dniu i ponownie między 6 a 12 miesiącami po zawale mięśnia sercowego. W szczególności zrekrutujemy dwie równe i dopasowane populacje pacjentów (n = 15 na grupę), u których tętnica związana z zawałem została lub nie została poddana rewaskularyzacji za pomocą przezskórnej interwencji wieńcowej. Ponadto w podobny sposób ocenimy jednorazowo 10 pacjentów dobranych pod względem wieku i płci z przewlekłą (> 6 miesięcy) niedrożnością dużego naczynia nasierdziowego.

Próbki krwi zostaną ocenione przy użyciu standardowych klinicznych profili biochemicznych i hematologicznych, takich jak pełna morfologia krwi oraz mocznik i elektrolity. Ponadto zostaną ocenione markery niedokrwienia mięśnia sercowego, zwłóknienia i angiogenezy. Dodatkowa surowica, osocze i DNA będą przechowywane w temperaturze -80 stopni Celsjusza do przyszłych potencjalnych analiz.

6.1.2 Interpretacja badania

Biorąc pod uwagę, że naczynia będą w pełni ustabilizowane, tętnice poboczne i jakikolwiek zawał mięśnia sercowego pacjentów z przewlekłą niedrożnością nie będą wyrażać receptorów αvβ3 i αvβ5 i będą działać jako kontrole negatywne. Przewidujemy również, że osoby z ostrym zawałem mięśnia sercowego i całkowitym zamknięciem tętnicy wieńcowej bez rewaskularyzacji będą miały bardziej intensywny wychwyt 18F-flucyklatydu zarówno w dniu 14, jak i dniu 63 z powodu większej wczesnej neowaskularyzacji i bardziej rozległego zawału. Pacjenci z całkowitą rewaskularyzacją prawdopodobnie będą mieli niewielką angiogenezę i zwłóknienie, dlatego przewidujemy mniej intensywny wychwyt 18F-flucyklatydu w obu punktach czasowych. Chociaż nie będziemy dysponować komparatorem histologicznym, obrazowanie rezonansu magnetycznego serca dostarczy nam danych o rozległości zawału mięśnia sercowego (dzień 14) i zwłóknieniu (6 - 12 miesięcy), funkcji lewej komory, stopniu ukrwienia mięśnia sercowego i obecności niedrożności mikrokrążenia. Ocenimy również całą grupę zawałową (n=30) w celu ustalenia, czy zakres wychwytu 18F-flucyklatydu koreluje z pomiarami rezonansu magnetycznego funkcji lewej komory i przebudową po zawale.

Zamierzamy wykorzystać obrazy uzyskane od 10 dobranych pod względem wieku i płci zdrowych osób rekrutowanych ze współistniejącego badania pt. REC 12/SS/0204). Będą one działać jako kontrole negatywne jako komparatory zdrowego mięśnia sercowego. Jest to podobne badanie obejmujące zastosowanie radioznacznika 18F-Fluciclatide u pacjentów ze zwężeniem zastawki aortalnej. Ci pacjenci zostaną poddani pojedynczemu skanowi CT-PET i skanowi MRI z oceną późnego wzmocnienia gadolinem i wyrażą zgodę na wykorzystanie ich danych w obecnym badaniu.

6.2 ANGIOGENEZA W miażdżycy tętnic

U pacjentów z ostrym zawałem mięśnia sercowego często występuje współistniejąca miażdżyca aorty. W ramach stypendium dr Dwecka byliśmy w stanie wykorzystać to powiązanie i przeprowadzić wtórne analizy wychwytu 18F-fluorku sodu w miażdżycy aorty i tętnicy wieńcowej [Dweck i in., 2012b]. Doprowadziło to do powstania wysoce innowacyjnych odkryć, które pomogły w zrozumieniu miażdżycy tętnic i roli zwapnień.

6.2.1 Plan studiów

Wykorzystamy zestawy danych uzyskane od powyższych pacjentów do zbadania wychwytu 18F-flucyklatydu w aorcie piersiowej. Miażdżyca zostanie zidentyfikowana za pomocą tomografii komputerowej i obrazów rezonansu magnetycznego uzyskanych z klatki piersiowej w czasie badań skanów. Nie będzie wymagana żadna dodatkowa akwizycja obrazu. Dostarczy to danych pilotażowych do dalszych dedykowanych badań skupionych na blaszkach miażdżycowych z ostrym stanem zapalnym, takich jak pacjenci z niedawnymi przejściowymi atakami niedokrwiennymi lub udarami związanymi z chorobą tętnic szyjnych.