Hemodynamiczna ocena podstawowej funkcji miocytów w niewydolności prawego serca (HALT-RHF)

Celem tej propozycji jest poprawa diagnostyki i mechanistycznego zrozumienia dysfunkcji miocytów prawej komory (RV) u pacjentów z niewydolnością serca ze zmniejszoną frakcją wyrzutową i nadciśnieniem płucnym (HFrEF-PH). Dysfunkcja prawej komory jest częsta i przyspiesza pogorszenie wyników leczenia HFrEF-PH. Pomimo jego znaczenia, zdolność kliniczna do jego scharakteryzowania pozostaje nieprecyzyjna. W wielu scenariuszach udaremnia to wysiłki prognostyczne i terapeutyczne, takie jak przewidywanie niewydolności RV po zastosowaniu urządzenia wspomagającego lewą komorę. W 2023 roku badacze podali, że wskaźniki rezerwy kurczliwości miocytów RV, takie jak napięcie izometryczne aktywowane wapniem i napięcie aktywne zależne od długości, są zmniejszone w tkance RV eksplantowanych ludzkich serc HFrEF-PH w końcowym stadium. Warto zauważyć, że wskaźniki kliniczne korelowały umiarkowanie z napięciem aktywowanym wapniem, ale całkowicie nie uwzględniały obniżenia napięcia zależnego od długości, które było kluczowym czynnikiem wpływającym na rezerwę RV Franka-Starlinga. Ta wada uwypukla jedną z możliwych przyczyn, dla których wskaźniki kliniczne nie pozwalają na identyfikację niewydolności RV. Wadą tej pracy było badanie schyłkowej fazy choroby, a badacze uważają, że lepsze kliniczne korelaty dysfunkcji miocytów wynikającej z wcześniejszego stadium choroby mogą zapewnić lepszy wgląd w moment, w którym interwencje byłyby nadal pomocne. Główną hipotezą badaczy jest to, że kliniczna identyfikacja choroby miocytów RV w HFrEF-PH wymaga pomiaru rezerwy kurczliwej RV, wywoływanej podczas wysiłku. Potwierdzają to wcześniejsze badania pacjentów z pierwotnym PH, a także nowe wstępne dane dotyczące pacjentów z PH w następstwie niewydolności serca. Zagłębiając się głębiej, badacze niedawno zgłosili nowy niedobór grubego włókna sarkomeru w miocytach HFrEF-PH RV, spowodowany nadmiarem miozyny w nieaktywnym stanie superzrelaksowanym, który utrudnia jej rekrutację do tworzenia mostków poprzecznych albo przez wapń, albo przez rozciąganie -aktywacja. To ostatnie jest ważne, ponieważ nie obserwuje się go u małych gryzoni, a dopiero niedawno opisano je u świń, co stanowi nowe połączenie super zrelaksowanej miozyny z miocytem RV i rezerwą komory u ludzi. Nowe dane fosfoproteomiczne badaczy wskazują na mniejszą fosforylację białka C wiążącego miozynę, a jeszcze większą fosforylację kilku białek dysku Z sarkomerów, co potwierdza potencjalną rolę opartą na modyfikacjach kinaz i fosfataz.

Propozycja ta zrodziła się w wyniku tych ostatnich ustaleń. Celem badaczy jest: (1) identyfikacja wskaźników klinicznych obrazujących uszkodzenie rezerwy miocytów RV we wczesnym lub środkowym stadium HFrEF-PH; (2) odkryć mechanizmy depresji skurczowej zależnej od długości miocytów; oraz (3) przetestować leki aktywujące sarkomery, które mogą okazać się przydatne w przypadku niewydolności RV HFrEF-PH. Badacze łączą najnowocześniejszą pętlę ciśnienie-objętość i ocenę kliniczną funkcji komory RV z fenotypowaniem aparatu kurczliwego miocytów. Badacze dalej badają nową rolę super zrelaksowanej miozyny w obniżonej rezerwie miocytów. Propozycja wykorzystuje moją wiedzę z zakresu tłumaczeń i podstawową wiedzę o mięśniach, zdobytą w ciągu ostatnich kilku lat przy wsparciu K23 i znakomitym zespole współpracującym. Jego cele są zgodne ze strategicznymi wizjami NHLBI dotyczącymi RV i zaawansowanej HF. Istnieją trzy cele szczegółowe:

Cel 1. Sprawdzenie, czy pomiary kliniczne rezerwy wysiłkowej RV lepiej odzwierciedlają dysfunkcję kurczliwości miocytów RV we wczesnym stadium HFrEF-PH. Pacjenci z HFrEF kierowani na cewnikowanie prawego serca przechodzą dobrze ustalony protokół w Johns Hopkins, mający na celu ocenę klinicznych wskaźników hemodynamicznych i echokardiograficznych RV wraz z parametrami pętli ciśnienie-objętość RV w spoczynku i podczas ćwiczeń na rowerze na plecach. Pobiera się biopsję endomiokardialną RV i przepuszcza się izolowane miocyty w celu oceny mechaniki skurczu oraz napięcia aktywowanego wapniem i długością. Następnie badacze sprawdzają, czy parametry kliniczne rezerwy wysiłkowej RV będą z większą czułością odzwierciedlać ograniczenia rezerwy kurczliwej miocytów RV niż powszechnie stosowane spoczynkowe pomiary funkcji RV.

Cel 2. Określenie roli i tożsamości mediatorów fosforylacji zmniejszonej rezerwy zależnej od długości miocytów HFrEF-PH RV. Nowe dane fosfo-proteomiczne wskazują na hipofosforylację kinazy białkowej A (PKA) białek o grubych włóknach i hiperfosforylację białek rusztowania krążka Z w mięśniu sercowym HFrEF-PH RV. Inkubacja PKA zwiększa napięcie zależne od długości miocytów, podczas gdy fosfataza białkowa 2a (która nie odwraca zmian PKA) poprawia napięcie aktywowane wapniem. Badacze testują znaczenie niewydolności rezerwy kurczliwej miocytów w HFrEF-PH w permeabilizowanych miocytach RV poprzez selektywną inkubację kinazy i fosfatazy, a następnie selektywnie mutują miejsca zmodyfikowane fosfo o wysokiej wartości, aby sprawdzić rolę w aktywacji zależnej od długości.

Cel 3: Ustalenie, czy nowsze leki aktywujące sarkomery przywracają napięcie zależne od długości miocytów HFrEF RV. W miocytach HFrEF-PH RV badane są dwa leki aktywujące sarkomery: danicamtiv i CK-136, które powinny zwiększać napięcie zależne od długości lepiej niż podobne, wcześniej badane leki. Badacze określają wpływ na rezerwę kurczliwą miocytów pozbawionych skóry, a następnie sprawdzają, czy kliniczne wskaźniki rezerwy RV zidentyfikowane w Celu 1 mogą przewidzieć wpływ na poszczególne miocyty RV HFrEF-PH tego samego pacjenta.

Oczekiwane wyniki: badacze zidentyfikują optymalne wskaźniki kliniczne niewydolności rezerwy RV w HFrEF-PH, wyjaśnią mechanizmy rezerwy zależnej od długości miocytów i przetestują nowe leki na RV. Wyniki będą miały wpływ na awarię RV spowodowaną HFrEF-PH i powinny dotyczyć także innych przyczyn. Zespół badawczy badaczy posiada wyjątkową wiedzę specjalistyczną w zakresie translacyjnego fenotypowania RV i biofizyki mięśni i jest wyjątkowo przygotowany do realizacji tej propozycji.