Angiogênese e Fibrose na Estenose Aórtica

Integrinas

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. 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. 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 Estenose Aórtica

A estenose aórtica é caracterizada por extenso espessamento valvar devido ao acúmulo de tecido fibroso e remodelamento da matriz extracelular. Em todas as três camadas da válvula, abundantes células semelhantes a fibroblastos são encontradas e são comumente referidas como células intersticiais valvares. Uma subpopulação dessas células é ativada pela atividade inflamatória dentro da válvula e se diferencia em miofibroblastos. Enquanto os fibroblastos controlam a síntese de colágeno na válvula normal, os miofibroblastos são responsáveis ​​pela fibrose acelerada observada nas válvulas estenóticas. Além disso, as metaloproteinases da matriz são secretadas por miofibroblastos e células inflamatórias e têm papel importante e complexo na reestruturação da matriz do folheto valvar. Como já indicado, a ativação e diferenciação de fibroblastos em miofibroblastos são dependentes da expressão dos receptores αvβ3 e αvβ5. Além disso, espelhando a situação na aterosclerose carotídea, os pacientes com estenose aórtica grave têm uma alta incidência (78%) de hemorragia intrafolheto e isso está associado à angiogênese e à progressão mais rápida da doença.

Estudos histopatológicos confirmaram que a fibrose é parte integrante do processo hipertrófico do ventrículo esquerdo na estenose aórtica. Miofibroblastos infiltram o miocárdio e secretam proteínas da matriz extracelular, incluindo colágeno tipos I e III. Observa-se que áreas de fibrose co-localizam com áreas de apoptose de miócitos e foi sugerido que a fibrose ocorre como uma forma de cicatrização após a morte e lesão de miócitos. Assim como ocorre com a fibrose na válvula, o sistema renina-angiotensina, o fator de crescimento beta transformador e um desequilíbrio na metaloproteinase da matriz e sua atividade inibidora tecidual estão todos implicados nesse processo. Um padrão de fibrose da parede média foi observado no miocárdio de até 38% dos pacientes com estenose aórtica moderada ou grave e foi associado a uma resposta hipertrófica mais avançada. É importante ressaltar que também há um aumento de 8 vezes na mortalidade associada à fibrose da parede média.

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, 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 a vulnerabilidade da placa.

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 pacientes com estenose aórtica como uma medida da fibrose valvular e miocárdica. 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: aterosclerose aórtica e estenose aórtica. Especificamente, nós hipotetizamos que o 18F-fluciclatide irá:

1. Ser absorvido pela placa aterosclerótica aórtica.
2. Mostrar captação demonstrável na válvula aórtica e no miocárdio de pacientes com estenose aórtica que se correlacionará com o grau de angiogênese ativa e fibrose.

6.1 ANGIOGÊNESE E FIBROSE NA ESTENOSE AÓRTICA

A estenose aórtica está associada a hipertrofia ventricular esquerda substancial e consequente fibrose miocárdica, sendo esta última preditora de prognóstico. A hipertrofia ventricular esquerda e a fibrose associada também são um importante fator de risco para eventos cardiovasculares adversos em várias outras condições, incluindo hipertensão essencial. A ressonância magnética cardíaca é o método padrão-ouro para avaliar a presença de fibrose miocárdica, mas não indica necessariamente a atividade contínua do processo fibrótico. Neste estudo, avaliaremos a captação de 18F-fluciclatide em pacientes com estenose aórtica como modelo de hipertrofia ventricular esquerda por sobrecarga de pressão. Também aproveitaremos a oportunidade para verificar se há captação de 18F-fluciclatide na válvula aórtica, uma vez que esta demonstrou ter áreas de fibrose e angiogênese.

Todos os pacientes do estudo e voluntários saudáveis ​​serão submetidos a coleta de sangue, ecocardiograma, emissão de pósitrons e tomografia computadorizada com 18F-fluciclatida, bem como ressonância magnética cardíaca com avaliação do realce tardio do gadolínio. 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. Em pacientes submetidos à cirurgia de substituição da válvula aórtica, o tecido da válvula aórtica será retido e uma biópsia tru-cut de 3 mm do miocárdio ventricular esquerdo será obtida para comparar os achados dos exames.

Pacientes voluntários saudáveis ​​não serão submetidos a avaliação repetida. Após um período de um a dois anos a partir do exame inicial, os pacientes com estenose aórtica retornarão para repetir a amostra de sangue, ressonância magnética cardíaca com avaliação do realce tardio do gadolínio e ecocardiograma. Os pacientes que foram submetidos a uma substituição da válvula aórtica serão submetidos a nova emissão de pósitrons e tomografia computadorizada com 18F-fluciclatida seis meses após a operação, antes da segunda ressonância magnética cardíaca.

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

Prevemos que a captação miocárdica de 18F-fluciclatide será aumentada em pacientes com estenose aórtica e hipertrofia ventricular esquerda. Esperamos que o grau de captação miocárdica se correlacione com a avaliação da fibrose pela ressonância magnética cardíaca, bem como com as medidas histológicas da fibrose e da expressão dos receptores de integrina αvβ3 e αvβ5. Esperamos que o grau de captação miocárdica prediga a avaliação de fibrose por ressonância magnética cardíaca após um período de um a dois anos. Em análises exploratórias, também aproveitaremos a oportunidade para avaliar a extensão da captação de 18F-fluciclatide dentro da própria válvula aórtica e, se for bem-sucedida, correlacionar isso com medidas histológicas de angiogênese e fibrose.

6.2 ANGIOGÊNESE NA ATEROSCLEROSE AÓRTICA

Pacientes com estenose aórtica terão uma 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. 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.