Charakterystyka ultrastrukturalna mitochondriów w kardiomiocytach w niewydolności serca (MITOCH-HF)

Według współczesnych koncepcji dysfunkcja mitochondriów może być podstawową podstawą rozwoju i progresji CHF, w tym także u pacjentów poddawanych rewaskularyzacji mięśnia sercowego. Procesy fuzji, podziału i mitofagii mitochondriów mają na celu utrzymanie homeostazy komórkowej. Zmiana równowagi tych procesów może prowadzić do nagromadzenia uszkodzonych organelli z upośledzonymi funkcjami. U pacjentów z CHF dysfunkcyjne mitochondria charakteryzują się dyspersją wielkości, dezorganizacją chrystusową i zmianami lokalizacji w stosunku do miofibryli.

Jednocześnie temat wpływu dysfunkcji mitochondriów na rokowanie i przebieg kliniczny CHF pozostaje dziś dyskusyjny. Bezpośrednie badanie cech strukturalnych i funkcjonalnych mitochondriów ludzkich kardiomiocytów jest zadaniem niezwykle trudnym, dlatego takie badania przeprowadza się niezwykle rzadko i na bardzo ograniczonych kohortach. W planowanym badaniu, ze względu na długi czas rekrutacji materiału do badań, zbadana zostanie ultrastruktura mitochondriów w dużej kohorcie pacjentów, liczącej od 45 do 60 osób.

Celem pracy jest zbadanie związku dysfunkcji mitochondriów z przebiegiem klinicznym i następstwami CHF o etiologii niedokrwiennej oraz ocena stopnia zgodności pośrednich kryteriów dysfunkcji mitochondriów z bezpośrednimi cechami ultrastrukturalnymi mitochondriów w kardiomiocytach.

To jednoośrodkowe prospektywne badanie kohortowe obejmie 45-60 pacjentów. Pacjenci będą mieli biopsję prawego małżowiny usznej, a także pobranie i konserwację krwi oraz jej pochodnych. Wykonana zostanie mikroskopia elektronowa próbek mięśnia sercowego w celu oceny ultrastruktury mitochondriów kardiomiocytów. Wyniki bezpośredniego badania mitochondriów zostaną porównane z pośrednimi objawami dysfunkcji mitochondriów: rejestracją zjawiska wzmożonego wypłukiwania radiofarmaceutyków z mięśnia sercowego, wzrostem liczby kopii mitochondrialnego DNA oraz stężenia cytochromu C w krew, przynależność mitochondrialnego DNA do haplogrupy K. Wyniki uzyskane w każdym z zadań badawczych będą miały duże znaczenie naukowe i potencjał publikacyjny.

Wyniki badania zostaną uzyskane poprzez rozwiązanie następujących zadań:

1. Zbadanie klinicznego i prognostycznego znaczenia dysfunkcji mitochondriów, potwierdzonej bezpośrednimi i pośrednimi metodami badawczymi, u chorych na CHF ze zwężającą miażdżycą tętnic wieńcowych poddanych chirurgicznej rewaskularyzacji mięśnia sercowego w prospektywnym badaniu kohortowym;
2. Badanie charakterystyki ultrastrukturalnej mitochondriów kardiomiocytów z małżowiny usznej prawego przedsionka przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego JEM-1400 (JEOL, Japonia) u pacjentów z CHF z obniżoną lub nieznacznie obniżoną frakcją wyrzutową lewej komory (HFrEF, HFmrEF) i zwężeniem miażdżycy tętnic tętnice wieńcowe;
3. Ocena cech genomu mitochondrialnego, w szczególności określenie czy mitochondrialne DNA należy do haplogrupy K, co może być związane z upośledzoną adaptacją do niedotlenienia z powodu negatywnego wpływu zastąpienia guaniny na adeninę w pozycji 9055 (G9055A) [Strauss KA i in. Nasilenie kardiomiopatii związanej z niedoborem translokatora 1 nukleotydu adeninowego koreluje z haplogrupą mtDNA. Proc Natl Acad Sci USA. 2013 26 lutego;110(9):3453-8. doi: 10.1073/pnas.1300690110] i jej związek z rokowaniem choroby i ultrastrukturą mitochondriów według mikroskopii elektronowej;
4. Zbadanie związku liczby kopii mitochondrialnego DNA w osoczu krwi z ultrastrukturalnymi objawami dysfunkcji mitochondriów w CMC;
5. Ocena zawartości biochemicznego markera uszkodzeń mitochondriów – cytochromu C w surowicy krwi pacjentów z CHF oraz określenie korelacji jego stężenia z nasileniem zmian strukturalnych i czynnościowych w mitochondriach;
6. Ocena istotności zjawiska wzmożonego wypłukiwania radiofarmaceutyku Tc99-MIBI z mięśnia sercowego oraz określenie stopnia korelacji szybkości wypłukiwania Tc99-MIBI ze stanem ultrastrukturalnym mitochondriów oraz przebiegiem klinicznym i rokowanie CHF;
7. Oblicz parametry statystyczne (czułość, swoistość, stopień zgodności) dla każdego z pośrednich objawów dysfunkcji mitochondriów i ich sumy w diagnostyce zaburzeń ultrastruktury mitochondriów na podstawie danych z mikroskopii elektronowej oraz przewidywania przebiegu klinicznego i wyników CHF u pacjentów operowanych rewaskularyzacja mięśnia sercowego.

Planowane jest zatem wykazanie po raz pierwszy na świecie związku bezpośrednich ultrastrukturalnych cech dysfunkcji mitochondriów z przebiegiem klinicznym i wynikami CHF u pacjentów poddanych chirurgicznej rewaskularyzacji mięśnia sercowego. Po raz pierwszy na świecie zostanie przedstawiony stopień zgodności dostępnych pośrednich objawów dysfunkcji mitochondriów z prawdziwym stanem ultrastrukturalnym mitochondriów, przy włączeniu do badania 45-60 pacjentów. Na podstawie wyników badania zostanie zaproponowany parametr lub zestaw parametrów, który będzie najbardziej związany z przebiegiem klinicznym choroby i rokowaniem u pacjentów z CHF o etiologii niedokrwiennej.

Uzyskane wyniki będą miały duże znaczenie naukowe i znaczenie naukowe na światowym poziomie, zarówno dla podstawowych nauk medycznych, jak i dla praktycznego wdrożenia wyników.