Angiogênese e Fibrose no Infarto do Miocárdio

As integrinas são um grupo de moléculas responsáveis ​​pela adesão e sinalização intercelular. Eles compreendem uma superfamília de receptores heterodiméricos que são compostos por 18 subunidades α e β diferentes. Em combinação, eles podem gerar 24 subtipos diferentes de receptores com uma variedade de funções fisiológicas e fisiopatológicas [Takada et al, 2007]. O receptor αvβ3 é uma integrina que é encontrada em níveis baixos em células endoteliais maduras, mas é acentuadamente regulada em células endoteliais de vasos sanguíneos em crescimento ativo. Anteriormente, era conhecido como receptor de vitronectina, embora posteriormente tenha sido descoberto que se liga a muitos outros ligantes, incluindo fibrinogênio, fibronectina, laminina, trombospondina, fator de von Willebrand e certos subtipos de colágeno. Essas características também são observadas com o receptor de integrina αvβ5, com ambos os receptores reconhecendo o motivo arginina-glicina-aspartato (RGD) presente nesses ligantes.

1.1.2 Papel das integrinas αvβ3 e αvβ5 na doença cardiovascular

A expressão dos receptores αvβ3 e αvβ5 é regulada positivamente em vários estados de doença e isso foi particularmente bem caracterizado na angiogênese associada ao crescimento tumoral e metástases [Friedlander et al, 1995; Brooks e outros, 1994]. No entanto, existem muitos papéis potenciais para esta via de integrina em doenças cardiovasculares, incluindo infarto do miocárdio, aterosclerose, restenose, estenose aórtica e doença de aneurisma que foram relativamente inexplorados.

1.1.2.1 Infarto do Miocárdio

Após o infarto do miocárdio, ocorre intensa resposta inflamatória seguida de angiogênese e fibrose. Durante este tempo de cura e reparação, há regulação marcada de integrinas para orquestrar a cura miocárdica eficiente. Para os receptores de integrina αvβ3 e αvβ5, isso reflete tanto a angiogênese quanto a fibrose devido às suas propriedades de ligação ao ligante [van den Borne et al, 2008; Higuchi e outros, 2008]. Isso está no centro da remodelação ventricular esquerda precoce e tardia no infarto e na zona peri-infarto. A fase inicial é dominada pela angiogênese para restaurar a integridade vascular e a perfusão tecidual com os receptores αvβ3 e αvβ5 sendo regulados e expressos em células endoteliais ativadas dentro de vasos recém-formados [Higuchi et al, 2008]. Com subsequente cicatrização e remodelação miocárdica, a ativação de fibroblastos e a diferenciação em miofibroblastos requer interações dos receptores αvβ3 e αvβ5 e é fundamental para o desenvolvimento de fibrose [van den Borne et al, 2008]. Respostas fibróticas desadaptativas e remodelação ventricular esquerda adversa podem ser a base do desenvolvimento de insuficiência cardíaca após infarto do miocárdio. Esses processos e vias também podem desempenhar um papel no desenvolvimento da fibrose miocárdica em outras condições, como hipertrofia ventricular esquerda associada à estenose aórtica [Dweck et al, 2011].

1.1.2.2 Aterosclerose e Restenose

O desenvolvimento da aterosclerose é devido a uma interação complexa de lipídios oxidados, infiltração de células inflamatórias e migração de células musculares lisas na parede arterial. Uma vez estabelecidas, as placas ateroscleróticas podem progredir e romper levando a apresentações clínicas de infarto agudo do miocárdio e acidente vascular cerebral. As características associadas à ruptura da placa incluem uma capa fibrosa fina, um pool rico em lipídios e hemorragia intraplaca. De fato, a ruptura da placa está particularmente associada à neovascularização da placa e à expressão do fator de crescimento vascular-endotelial [Hiyama et al, 2010], sugerindo que a instabilidade pode ser induzida pela angiogênese. Assim, a regulação positiva dos receptores αvβ3 e αvβ5 pode representar um novo marcador e um potencial alvo terapêutico para [Maile et al, 2010] a vulnerabilidade da placa.

O processo de hiperplasia neointimal e reestenose após intervenção coronária percutânea envolve o recrutamento de células musculares lisas vasculares. Este processo também depende dos receptores αvβ3 e αvβ5 e também é um alvo potencial para a inibição da restenose [Kokubo et al, 2007].

1.1.3 Fluciclatide

Fluciclatide é um peptídeo cíclico contendo RGD que foi recentemente desenvolvido como um radiotraçador 18F para detectar angiogênese tumoral por tomografia de emissão de pósitrons. É altamente seletivo para os receptores αvβ3 e αvβ5 com afinidades (EC50) de 11,1 e 0,1 nM, respectivamente, com reatividade cruzada mínima com o receptor αIIbβ3 (EC50 281 nM). O trabalho pré-clínico do tumor demonstrou que o 18F-fluciclatide é captado por glioblastomas e que isso é suprimido pelo inibidor antiangiogênico da tirosina quinase, sunitinib, confirmando a especificidade do fluciclatide para áreas de angiogênese. Foi avaliado em ensaios clínicos de fase I e considerado seguro e bem tolerado.

1.1.4 Objetivos

Até o momento, muitos estudos pré-clínicos examinaram a aplicação de radiotraçadores direcionados aos receptores de integrinas αvβ3 e αvβ5. A aplicação clínica desses traçadores tem sido amplamente limitada à oncologia como método de avaliação da angiogênese em tumores. Aqui, desejamos explorar o papel do radiotraçador do receptor αvβ3 e αvβ5, 18F-fluciclatide, para avaliar a angiogênese e a fibrose em duas áreas principais de doenças cardiovasculares. Especificamente, pretendemos avaliar a angiogênese e remodelação miocárdica em pacientes com infarto do miocárdio recente. Prevemos que este grupo de pacientes terá ateroma aórtico coexistente e isso nos fornecerá uma avaliação oportunista da captação do traçador na aterosclerose. Sentimos que é importante avaliar uma variedade de condições cardiovasculares para determinar se a expressão do receptor de integrina αvβ3 e αvβ5 é particular para certos processos de doença. Se forem bem-sucedidos, esses dados preliminares permitirão a exploração mais detalhada de áreas específicas de doenças e novas intervenções terapêuticas. Atualmente, a fluciclatide não é licenciada ou aprovada para uso clínico e está sendo usada aqui como um agente experimental para explorar a fisiopatologia da estenose aórtica.

1.2 HIPÓTESES ORIGINAIS

Nossa hipótese é que o 18F-fluciclatide pode identificar a expressão dos receptores de integrina αvβ3 e αvβ5 in vivo no homem em duas grandes áreas de doença cardiovascular: infarto agudo do miocárdio e aterosclerose aórtica. Especificamente, nós hipotetizamos que o 18F-fluciclatide irá:

1. Demonstrar captação seletiva dentro da região do infarto do miocárdio na fase inicial da recuperação (1-3 semanas).
2. Liga-se tanto ao infarto quanto às regiões remotas de pacientes com infarto do miocárdio substancial nas fases posteriores da recuperação (6-12 semanas)
3. Ser absorvido pela placa aterosclerótica aórtica.

6 AVALIAÇÕES

6.1 ANGIOGÊNESE E FIBROSE APÓS INFARTO AGUDO DO MIOCÁRDIO

Após o infarto agudo do miocárdio, há intensa regulação positiva dos receptores αvβ3 e αvβ5 que inicialmente ajudam a regular a angiogênese e a restauração da integridade vascular e perfusão tecidual, além da expressão atrasada que está associada ao desenvolvimento de fibrose no miocárdio infartado. Portanto, avaliaremos os pacientes duas e nove semanas após o infarto agudo do miocárdio. Como não será possível realizar a confirmação histológica direta de angiogênese ou fibrose nessa população, compararemos esses achados com pacientes com fluxo sanguíneo coronariano colateral estabelecido de uma oclusão crônica da artéria coronária, bem como ressonância magnética cardíaca de miocárdio estabelecido e estável fibrose.

6.1.1 Cronograma de estudos

Nos dias 14±7 e 63±7 após um infarto agudo do miocárdio, 30 pacientes serão submetidos a coleta de sangue e emissão de pósitrons e tomografia computadorizada com 18F-fluciclatida. Após a injeção de 18F-fluciclatide, os pacientes serão monitorados usando nossa abordagem clínica padrão, incluindo a observação dos parâmetros hemodinâmicos, e isso continuará durante a visita do estudo até a partida. Também serão submetidos a ressonância magnética cardíaca com avaliação da perfusão de gadolínio e realce tardio no dia 14±7 e novamente entre 6 a 12 meses após o infarto do miocárdio. Recrutaremos especificamente duas populações de tamanho igual e pareadas de pacientes (n=15 por grupo) nas quais a artéria relacionada ao infarto foi ou não revascularizada com intervenção coronária percutânea. Além disso, avaliaremos de forma semelhante, em uma única ocasião, 10 pacientes pareados por idade e sexo com oclusão crônica (>6 meses) de um grande vaso epicárdico.

Amostras de sangue serão avaliadas usando perfis clínicos bioquímicos e hematológicos padrão, como hemograma completo, ureia e eletrólitos. Além disso, serão avaliados marcadores de isquemia cardíaca, fibrose e angiogênese. Soro, plasma e DNA adicionais serão armazenados a -80 graus Celsius para futuras análises potenciais.

6.1.2 Interpretação do Estudo

Dado que os vasos estarão totalmente estabelecidos, as artérias colaterais e qualquer miocárdio infartado de pacientes com oclusão crônica não expressarão os receptores αvβ3 e αvβ5 e atuarão como controles negativos. Prevemos também que aqueles com infarto agudo do miocárdio e oclusão completa da artéria coronária não vascularizada terão captação mais intensa de 18F-fluciclatida tanto no dia 14 quanto no dia 63 devido à maior neovascularização precoce e infarto mais extenso. Os pacientes com revascularização completa provavelmente terão angiogênese e fibrose modestas e, portanto, prevemos uma captação menos intensa de 18F-fluciclatide em ambos os momentos. Embora não tenhamos um comparador de histologia, a ressonância magnética cardíaca nos fornecerá dados sobre a extensão do infarto do miocárdio (dia 14) e fibrose (6 - 12 meses), função ventricular esquerda, grau de perfusão miocárdica e presença de obstrução microvascular. Também avaliaremos todo o grupo de infarto (n=30) para determinar se a extensão da captação de 18F-fluciclatida se correlaciona com medidas de ressonância magnética da função ventricular esquerda e remodelação após infarto.

Pretendemos usar as imagens obtidas de 10 indivíduos saudáveis ​​pareados por idade e sexo, recrutados de um estudo coexistente intitulado 'A identificação de angiogênese e fibrose in vivo na estenose aórtica usando tomografia por emissão de pósitrons' (R&D 2012/R/CAR/23, REC 12/SS/0204). Estes atuarão como controles negativos como comparadores para miocárdio saudável. É um estudo semelhante envolvendo o uso do radiofármaco 18F-Fluciclatide em pacientes com estenose aórtica. Esses pacientes serão submetidos a uma única tomografia computadorizada-PET e uma ressonância magnética com avaliação do realce tardio do gadolínio e terão consentido que seus dados sejam usados ​​neste estudo atual.

6.2 ANGIOGÊNESE NA ATEROSCLEROSE AÓRTICA

Pacientes com infarto agudo do miocárdio terão alta prevalência de aterosclerose aórtica concomitante. Na bolsa do Dr. Dweck, fomos capazes de explorar essa associação e realizar análises secundárias de captação de fluoreto de sódio 18F na aterosclerose aórtica e coronária [Dweck et al, 2012b]. Isso gerou algumas descobertas altamente inovadoras que informaram nossa compreensão da aterosclerose e do papel da calcificação.

6.2.1 Cronograma de estudo

Usaremos os conjuntos de dados obtidos dos pacientes acima para explorar a captação de 18F-fluciclatide na aorta torácica. A aterosclerose será identificada por meio de imagens de tomografia computadorizada e ressonância magnética obtidas do tórax no momento dos exames de estudo. Nenhuma aquisição de imagem adicional será necessária. Isso fornecerá dados piloto para informar estudos dedicados subsequentes focados em placas ateroscleróticas agudamente inflamadas, como pacientes com ataques isquêmicos transitórios recentes ou acidentes vasculares cerebrais atribuíveis à doença carotídea.