Starzenie się naczyń i podatność na blaszki miażdżycowe (VICTORIA)

Wstęp: Proces starzenia chronologicznego znacząco przyczynia się do zmian strukturalnych i funkcjonalnych w obrębie układu naczyniowego, stając się głównym czynnikiem ryzyka choroby miażdżycowej i ostrych zdarzeń zakrzepowych [1,2]. Ponadto na związane z wiekiem pogorszenie się stanu naczyń mogą wpływać wybory stylu życia, czynniki środowiskowe i bodźce zewnętrzne, co powoduje stopniowe pogorszenie integralności i funkcjonalności naczyń [3,4].

Aby zidentyfikować potencjalne cele interwencji terapeutycznej mającej na celu opóźnienie lub odwrócenie szkodliwych konsekwencji starzenia się naczyń, konieczne jest lepsze zrozumienie komórkowych i molekularnych mechanizmów starzenia się naczyń, a także lepsze określenie, w jaki sposób czynniki środowiskowe mogą przyspieszyć ten proces [3 -5].

W ciągu ostatnich dziesięcioleci uszkodzenia DNA – zarówno telomerowe, jak i nietelomerowe, wraz z zaburzeniami mitochondriów – okazały się kluczowym czynnikiem powodującym starzenie się naczyń i rozwój miażdżycy [4-11]. Bogactwo dowodów potwierdza obecność uszkodzeń oksydacyjnych DNA, ścierania telomerów i uszkodzeń mitochondrialnego DNA zarówno w modelach eksperymentalnych, jak i próbkach ludzkich płytek [12-17], a także w komórkach obwodowych osób chorych na miażdżycę [9,18-21 ]

Co więcej, staje się coraz bardziej oczywiste, że niestabilność genomu może bezpośrednio wpływać na funkcję komórek naczyniowych poprzez uruchamianie szlaków sygnałowych prowadzących do wielu zmian patofizjologicznych. Zmiany te obejmują stan zapalny, apoptozę, autofagię i ostatecznie starzenie się komórek, które charakteryzuje się wydzielaniem „fenotypu wydzielniczego związanego ze starzeniem się” (SASP). [4-11]. Solidny mechanistyczny związek między uszkodzeniem DNA a starzeniem się komórek podkreśla uszkodzenie DNA jako głównego kandydata na główną przyczynę starzenia się [22]. Ukierunkowanie na uszkodzenia DNA i ich mechaniczne korelaty mogą stanowić logiczną podstawę do opracowania ujednoliconych interwencji mających na celu łagodzenie dysfunkcji i chorób związanych z wiekiem [22].

Niemniej jednak dokładne mechanizmy łączące uszkodzenie DNA SASP w komórkach naczyniowych, a także jego rola w patogenezie miażdżycy i wrażliwego miażdżycy pozostają nieuchwytne.

Najnowsze dowody podkreślają wzajemne powiązania między dysfunkcją telomerów a dysmetabolizmem mitochondriów w procesie starzenia się komórek [23-26], podkreślając potrzebę dalszego wyjaśnienia tego złożonego i zawiłego związku, co może otworzyć nowe potencjalne strategie terapeutyczne w przypadku chorób związanych z wiekiem [27] .

Dalsze badania są uzasadnione, aby zrozumieć podstawowe mechanizmy, dzięki którym dysfunkcja mitochondriów wpływa na długość telomerów i odwrotnie, oraz w jaki sposób ich wzajemne oddziaływanie przyczynia się do procesu starzenia się naczyń [26].

Stawiamy hipotezę, że złożone mechanizmy molekularne, które łączą dysfunkcję telomerów, uszkodzenie mtDNA i deregulację niekodującego RNA, biorą udział w procesie starzenia się naczyń, promując rozwój i progresję miażdżycy. W związku z tym markery starzenia obwodowego uszkodzeń genetycznych i niekodującego RNA mogą być przydatne do scharakteryzowania rozwoju wrażliwej płytki nazębnej w naczyniach powodujących uszkodzenie i poprawy rokowania pacjentów.

Cele - Konkretne cele niniejszego wniosku to: 1) zbadanie związku między obwodowymi markerami starzenia się komórek [długością telomerów (LTL) i zawartością mitochondrialnego DNA (mtDNAcn)] a deregulacją niekodującego RNA (lncRNA TERRA, MitomiR) w różne spektrum dławicy piersiowej (dławica stabilna, dławica niestabilna, NSTEMI i STEMI) oraz 2) ocena ich związku z poważnymi niekorzystnymi zdarzeniami sercowo-naczyniowymi (MACE) w ciągu 12 miesięcy od włączenia do badania.

Z badania nie zostaną wykluczeni pacjenci ze wstrząsem sercowym, zastoinową niewydolnością serca, schyłkową chorobą nerek i pomostowaniem aortalno-wieńcowym. Dokładna ocena morfologii blaszki zostanie uzyskana u pacjentów, którzy zostaną poddani badaniu przesiewowemu w kierunku optycznej tomografii koherentnej (OCT) lub ultrasonografii wewnątrznaczyniowej (IVUS) tętnicy odpowiedzialnej za zmianę.

Projekt badania — prospektywne, jednoośrodkowe, nierandomizowane badanie obserwacyjne. Próbki i gromadzenie danych — Od każdego pacjenta przed wykonaniem diagnostycznych lub terapeutycznych zabiegów angiograficznych zostanie pobrana próbka krwi obwodowej (około 10 ml) i wykorzystana do ekstrakcji DNA i/lub RNA. Utworzony zostanie biobank innych próbek biologicznych (krew pełna, osocze, surowica, skrzep, PBMC). Około 12 miesięcy od włączenia do badania, u wszystkich pacjentów włączonych do badania zostanie przeprowadzona kontrola kliniczna obejmująca rutynową wizytę lekarską lub wywiad telefoniczny w celu oceny niekorzystnych zdarzeń sercowo-naczyniowych (MACE – zgon, zawał mięśnia sercowego lub potrzeba kolejnych rewaskularyzacji).

Oznaczanie biomarkerów - LTL i mtDNAcn mierzone są po ekstrakcji DNA z leukocytów krwi, natomiast lnc-RNA TERRA i mitomiR, po ekstrakcji RNA z leukocytów krwi i analizowane techniką Real-Time PCR.

Wielkość próby – aby wykryć średnią wielkość efektu (f = 0,25) w różnicy średniej wartości LTL między grupami, szacujemy, że wymagana jest wielkość próby obejmująca łącznie co najmniej 232 pacjentów, z poziomem alfa 0,05 i potęgą 90% lub więcej. Biorąc pod uwagę 10% wskaźnik rezygnacji, całkowita liczba pacjentów, którzy mają zostać włączeni, powinna wynosić co najmniej 260.

Analiza statystyczna - Rozkład normalny danych zostanie zbadany za pomocą testu Kołmogorowa-Smirnowa.

Zmienne ciągłe będą prezentowane jako średnia, odchylenie standardowe, mediana, pierwszy i trzeci kwartyl. Zmienne kategoryczne zostaną wyrażone jako liczby i wartości procentowe.

Porównania pomiędzy obiema grupami zostaną przeprowadzone przy pomocy testu t-Studenta dla prób niezależnych dla zmiennych ciągłych oraz testu chi-kwadrat lub dokładnego testu Fishera dla zmiennych jakościowych. Porównania między więcej niż dwiema grupami zostaną sprawdzone za pomocą jednokierunkowej analizy wariancji (ANOVA), a następnie testów post-hoc Bonferroniego dla porównań 2 grup. Jeżeli założenie o normalności rozkładu danych nie jest spełnione, zostaną zastosowane równoważne testy nieparametryczne. W celu zbadania korelacji pomiędzy zmiennymi w sposób jednoczynnikowy zostanie obliczony współczynnik Pearsona lub Spearmana. Krzywe przeżycia wolnego od zdarzeń zostaną skonstruowane przy użyciu modelu Kaplana-Meiera i przetestowane za pomocą testu log-rank pomiędzy różnymi grupami. Jednowymiarowy i wieloczynnikowy model proporcjonalnych hazardów Coxa zostanie wykorzystany do określenia wartości predykcyjnej każdej zmiennej w odniesieniu do zdarzenia MACE; dane zostaną wyrażone za pomocą HR i ich 95% przedziału ufności.

Bibliografia

1. Hamczyk MR i in. Starzenie biologiczne a starzenie się chronologiczne. J Am Coll Cardiol. 2020 3 marca;75:919-30.
2. Liberale L. i in. Rola starzenia się naczyń w rozwoju i podatności blaszki miażdżycowej. Curr Pharm Des. 2019;2:3098-111.
3. Liu Y i in. Narażenie na zanieczyszczenia środowiska: potencjalny czynnik starzenia się i chorób związanych z wiekiem. Environ Toxicol Pharmacol. 2021;83:10357.
4. Climie RE i in. Starzenie się naczyń u młodzieży: wezwanie do działania. Obwód płuc serca. 2021;30:1613-26.
5. Ungvari Z i in. Mechanizmy starzenia się naczyń, perspektywa Geroscience: Seminarium fokusowe JACC. J Am Coll Cardiol. 2020 3 marca;75(8):931-941
6. Andreassi MG. Miażdżyca naczyń wieńcowych i mutacje somatyczne. Mutat Res. 2003;54367-8.
7. Mahmoudi M. i in. Uszkodzenia i naprawa DNA w miażdżycy. Cardiovasc Res. 2006;71:259-68.
8. Madamanchi NRwt al. Dysfunkcja mitochondriów w miażdżycy. Circ Res. 2007;100:460-73.
9. Andreassi MG. Uszkodzenia DNA, starzenie się naczyń i miażdżyca. J Mol Med (Berl). 2008;86:1033-43.
10. Uryga A i in. Uszkodzenia i naprawa DNA w chorobach naczyniowych. Annu Rev Physiol. 2016;78:45-66
11. Bautista-Niño PK i in. Uszkodzenia DNA: główny wyznacznik starzenia się naczyń. Int J Mol Sci. 2016;17:748.
12. Ballinger SW i in. Uszkodzenia i dysfunkcje mitochondrialnego DNA wywołane nadtlenkiem wodoru i nadtlenoazotynem w komórkach śródbłonka naczyń i mięśni gładkich. Circ Res 2000;86:960-6.
13. Minamino T i in. Starzenie się komórek śródbłonka w miażdżycy u ludzi: rola telomerów w dysfunkcji śródbłonka. Krążenie. 2002;105:1541-4.
14. Matthews C, Gorenne I, Scott S, Figg N, Kirkpatrick P, Ritchie A, Goddard M, Bennett M. Komórki mięśni gładkich naczyń ulegają starzeniu się w oparciu o telomery w ludzkiej miażdżycy: wpływ telomerazy i stresu oksydacyjnego. Circ Res. 2006; 99: 156-64
15. Durik M. i in. Naprawa DNA poprzez wycięcie nukleotydów jest powiązana z dysfunkcją naczyń związaną z wiekiem. Krążenie. 2012; 126:468-78

16. Yu E i in. Uszkodzenia mitochondrialnego DNA mogą sprzyjać miażdżycy niezależnie od reaktywnych form tlenu poprzez wpływ na komórki mięśni gładkich i monocyty i korelują z blaszkami wysokiego ryzyka u ludzi. Krążenie. 2013;128:

    702-12.

17. Ataei Ataabadi i in. Cechy starzenia się naczyń spowodowane selektywnymi uszkodzeniami DNA w komórkach mięśni gładkich. Oxid Med Cell Longev. 2021;2021:2308317.
18. Vecoli C i in. Wartość prognostyczna delecji mitochondrialnego DNA4977 i liczby kopii mitochondrialnego DNA u pacjentów ze stabilną chorobą wieńcową. Miażdżyca. 2018;276:91-97.
19. Vecoli C i in. Niezależne i połączone skutki skracania telomerów i delecji mtDNA 4977 na długoterminowe wyniki pacjentów z chorobą wieńcową. Int J Mol Sci. 2019;20:5508.
20. Dan K. i in. Aktywność naprawczą kwasu deoksyrybonukleinowego powiązano z wygojonym pęknięciem blaszki wieńcowej za pomocą optycznej tomografii koherentnej. J Cardiovasc Transl Res. 2019;12:608-10.
21. Andreassi MG i in. Test mikrojądrowy do przewidywania choroby wieńcowej: przegląd systematyczny i metaanaliza. Mutat Res Rev Mutat Res. 2021;787:108348.
22. Schumacher B. i in. Centralna rola uszkodzeń DNA w procesie starzenia. Natura. 2021;592:695-703.
23. Sahin E i in. Oś starzenia: telomery, p53 i mitochondria. Nat Rev Mol Cell Biol. 2012;13:397-404.
24. Sahi E. i in. Dysfunkcja telomerów powoduje zaburzenia metaboliczne i mitochondrialne. Nature 2011;470: 359-65.
25. Fang EF i in. Sygnalizacja uszkodzeń jądrowego DNA do mitochondriów w starzejącym się Nat Rev Mol Cell Biol. 2016;17:308-21.
26. Vecoli C i in. Biomarkery molekularne starzenia się naczyń i miażdżycy: długość telomerów i wspólna delecja mitochondrialnego DNA4977. Mutat Res. 2020;784:108309.
27. Gao X i in. Telomery i metabolizm mitochondriów: implikacje dla starzenia się komórek i chorób związanych z wiekiem. Stem Cell Rev Rep. 2022;18:2315-27.