Ангиогенез и фиброз при аортальном стенозе

интегрины

Интегрины представляют собой группу молекул, ответственных за межклеточную адгезию и передачу сигналов. Они составляют суперсемейство гетеродимерных рецепторов, состоящих из 18 различных α- и β-субъединиц. В сочетании они могут генерировать 24 различных подтипа рецепторов с рядом физиологических и патофизиологических функций. Рецептор αvβ3 представляет собой интегрин, который обнаруживается в низких концентрациях на зрелых эндотелиальных клетках, но заметно повышается в эндотелиальных клетках активно растущих кровеносных сосудов. Ранее он был известен как рецептор витронектина, хотя впоследствии было обнаружено, что он связывает многие другие лиганды, включая фибриноген, фибронектин, ламинин, тромбоспондин, фактор фон Виллебранда и некоторые подтипы коллагена. Эти особенности также наблюдаются у рецептора интегрина αvβ5, причем оба рецептора распознают мотив аргинин-глицин-аспартат (RGD), присутствующий на этих лигандах.

1.1.2 Роль интегринов αvβ3 и αvβ5 в сердечно-сосудистых заболеваниях

Экспрессия рецепторов αvβ3 и αvβ5 повышается при ряде болезненных состояний, и это было особенно хорошо охарактеризовано при ангиогенезе, связанном с ростом опухоли и метастазами. Однако существует множество потенциальных ролей этого интегринового пути при сердечно-сосудистых заболеваниях, включая инфаркт миокарда, атеросклероз, рестеноз, аортальный стеноз и аневризму, которые относительно не изучены.

1.1.2.1 Аортальный стеноз

Стеноз аорты характеризуется обширным утолщением клапана из-за накопления фиброзной ткани и ремоделирования внеклеточного матрикса. Во всех трех слоях клапана обнаруживаются обильные фибробластоподобные клетки, которые обычно называют клапанными интерстициальными клетками. Субпопуляция этих клеток активируется воспалительной активностью внутри клапана и дифференцируется в миофибробласты. В то время как фибробласты контролируют синтез коллагена в нормальном клапане, миофибробласты ответственны за ускоренный фиброз, наблюдаемый в стенозированных клапанах. Кроме того, матриксные металлопротеиназы секретируются миофибробластами и воспалительными клетками и играют важную и сложную роль в реструктуризации матрикса створок клапана. Как уже указывалось, активация и дифференцировка фибробластов в миофибробласты зависят от экспрессии рецепторов αvβ3 и αvβ5. Кроме того, как и при каротидном атеросклерозе, у пациентов с тяжелым аортальным стенозом высока частота (78%) внутристворчатых кровоизлияний, что связано с ангиогенезом и более быстрым прогрессированием заболевания.

Гистопатологические исследования подтвердили, что фиброз является неотъемлемой частью гипертрофического процесса левого желудочка при аортальном стенозе. Миофибробласты инфильтрируют миокард и секретируют белки внеклеточного матрикса, включая коллаген типов I и III. Наблюдается совместная локализация областей фиброза с областями апоптоза миоцитов, и было высказано предположение, что фиброз возникает как форма рубцевания после гибели и повреждения миоцитов. Как и при фиброзе клапана, в этот процесс вовлечены ренин-ангиотензиновая система, трансформирующий фактор роста-бета и дисбаланс матриксной металлопротеиназы и их тканевой ингибиторной активности. Среднестеночный фиброз наблюдался в миокарде у 38% пациентов с умеренным или тяжелым аортальным стенозом и был связан с более выраженной гипертрофической реакцией. Важно отметить, что также имеется 8-кратное увеличение смертности, связанной с фиброзом средней стенки.

1.1.2.2 Атеросклероз и рестеноз

Развитие атеросклероза обусловлено сложным взаимодействием окисленных липидов, воспалительной клеточной инфильтрации и миграции гладкомышечных клеток в артериальной стенке. Однажды образовавшись, атеросклеротические бляшки могут прогрессировать и разрываться, что приводит к клиническим проявлениям острого инфаркта миокарда и инсульта. Особенности, связанные с разрывом бляшки, включают тонкую фиброзную покрышку, богатый липидами бассейн и кровоизлияние внутри бляшки. Действительно, разрыв бляшки особенно связан с неоваскуляризацией бляшки и экспрессией сосудисто-эндотелиального фактора роста, что указывает на то, что нестабильность может быть вызвана ангиогенезом. Таким образом, повышающая регуляция рецепторов αvβ3 и αvβ5 может представлять собой новый маркер и потенциальную терапевтическую мишень для уязвимости бляшек.

1.1.3 Флуциклатид

Флуциклатид представляет собой RGD-содержащий циклический пептид, который недавно был разработан в качестве 18F-радиоиндикатора для обнаружения ангиогенеза опухоли с помощью позитронно-эмиссионной томографии. Он обладает высокой селективностью в отношении рецепторов αvβ3 и αvβ5 с аффинностью (EC50) 11,1 и 0,1 нМ соответственно с минимальной перекрестной реактивностью с рецептором αIIbβ3 (EC50 281 нМ). Доклинические исследования опухолей показали, что 18F-флуциклатид поглощается глиобластомами и подавляется антиангиогенным ингибитором тирозинкиназы сунитинибом, что подтверждает специфичность флуциклатида в отношении областей ангиогенеза. Он прошел фазу I клинических испытаний и признан безопасным и хорошо переносимым.

1.1.4 Цели

На сегодняшний день было проведено множество доклинических исследований по изучению применения радиофармпрепаратов, нацеленных на рецепторы интегрина αvβ3 и αvβ5. Клиническое применение этих индикаторов в значительной степени ограничивается онкологией в качестве метода оценки ангиогенеза в опухолях. Здесь мы хотим изучить роль радиофармпрепарата рецепторов αvβ3 и αvβ5, 18F-флуциклатида, для оценки ангиогенеза и фиброза у пациентов с аортальным стенозом в качестве меры как клапанного, так и миокардиального фиброза. Эта группа пациентов будет иметь сосуществующую атерому аорты, и это даст нам оппортунистическую оценку поглощения индикатора при атеросклерозе. Мы считаем важным оценить ряд сердечно-сосудистых заболеваний, чтобы определить, является ли экспрессия интегриновых рецепторов αvβ3 и αvβ5 специфичной для определенных болезненных процессов. В случае успеха эти предварительные данные позволят более подробно изучить области конкретных заболеваний и новые терапевтические вмешательства. В настоящее время флуциклатид не лицензирован и не одобрен для клинического применения и используется здесь в качестве исследовательского агента для изучения патофизиологии аортального стеноза.

1.2 ИСХОДНЫЕ ГИПОТЕЗЫ

Мы предполагаем, что 18F-флуциклатид может идентифицировать экспрессию интегриновых рецепторов αvβ3 и αvβ5 in vivo у человека при двух основных областях сердечно-сосудистых заболеваний: атеросклерозе аорты и стенозе аорты. В частности, мы предполагаем, что 18F-флуциклатид будет:

1. Быть принятым в атеросклеротическую бляшку аорты.
2. Продемонстрируйте доказуемое поглощение аортальным клапаном и миокардом пациентов с аортальным стенозом, которое будет коррелировать со степенью активного ангиогенеза и фиброза.

6.1 Аангиогенез и фиброз при аортальном стенозе

Стеноз аорты связан со значительной гипертрофией левого желудочка и последующим фиброзом миокарда, причем последний предсказывает прогноз. Гипертрофия левого желудочка и связанный с ней фиброз также являются основным фактором риска неблагоприятных сердечно-сосудистых событий при ряде других состояний, включая эссенциальную гипертензию. Магнитно-резонансная томография сердца является золотым стандартом для оценки наличия миокардиального фиброза, но она не обязательно указывает на текущую активность фиброзного процесса. В этом исследовании мы будем оценивать поглощение 18F-флуциклатида у пациентов с аортальным стенозом в качестве модели гипертрофии левого желудочка с перегрузкой давлением. Мы также воспользуемся возможностью определить, есть ли какое-либо поглощение 18F-флуциклатида аортальным клапаном, учитывая, что он, как было показано, имеет области фиброза и ангиогенеза.

Всем исследуемым пациентам и здоровым добровольцам будет проведен забор крови, эхокардиограмма, позитронно-эмиссионная и компьютерная томография с 18F-флуциклатидом, а также магнитно-резонансная томография сердца с оценкой позднего усиления гадолинием. После инъекции 18F-флуциклатида пациенты будут находиться под наблюдением с использованием нашего стандартного клинического подхода, включая наблюдение за гемодинамическими параметрами, и это будет продолжаться на протяжении всего исследовательского визита до отъезда. У пациентов, перенесших операцию по замене аортального клапана, ткань аортального клапана будет сохранена, и будет получена 3-мм поперечная биопсия миокарда левого желудочка, с которой можно будет сравнить результаты сканирования.

Здоровые пациенты-добровольцы не будут проходить повторную оценку. Через период от одного до двух лет после первоначального сканирования пациенты со стенозом аорты возвращаются для повторного забора крови, магнитно-резонансной томографии сердца с оценкой позднего усиления гадолинием и эхокардиограммы. Пациентам, перенесшим замену аортального клапана, будет проведена повторная позитронно-эмиссионная и компьютерная томография с 18F-флуциклатидом через шесть месяцев после операции, до второго МРТ сердца.

Образцы крови будут оцениваться с использованием стандартных клинических биохимических и гематологических профилей, таких как общий анализ крови, мочевина и электролиты. Кроме того, будут оцениваться маркеры сердечной ишемии, фиброза и ангиогенеза. Дополнительная сыворотка, плазма и ДНК будут храниться при температуре -80 градусов по Цельсию для будущих возможных анализов.

6.1.2 Интерпретация исследования

Мы предполагаем, что поглощение миокардом 18F-флуциклатида будет увеличено у пациентов с аортальным стенозом и гипертрофией левого желудочка. Мы ожидаем, что степень поглощения миокардом будет коррелировать с оценкой фиброза с помощью магнитно-резонансной томографии сердца, а также с гистологическими показателями фиброза и экспрессией интегриновых рецепторов αvβ3 и αvβ5. Мы ожидаем, что степень поглощения миокардом предскажет оценку фиброза с помощью магнитно-резонансной томографии сердца через период от одного до двух лет. В исследовательском анализе мы также воспользуемся возможностью, чтобы оценить степень поглощения 18F-флуциклатида в самом аортальном клапане и, в случае успеха, сопоставить это с гистологическими показателями ангиогенеза и фиброза.

6.2 Аангиогенез при атеросклерозе аорты

Пациенты с аортальным стенозом будут иметь высокую распространенность сопутствующего атеросклероза аорты. В стипендии доктора Двека мы смогли использовать эту связь и провести вторичный анализ поглощения 18F-фторида натрия при атеросклерозе аорты и коронарных артерий. Это привело к некоторым очень инновационным открытиям, которые помогли нам понять атеросклероз и роль кальцификации.

6.2.1 График исследования

Мы будем использовать наборы данных, полученные от пациентов, описанных выше, для изучения поглощения 18F-флуциклатида в грудной аорте. Атеросклероз будет выявлен с помощью компьютерной томографии и магнитно-резонансных изображений грудной клетки, полученных во время сканирования исследования. Никакого дополнительного получения изображения не потребуется. Это предоставит экспериментальные данные для информирования последующих специализированных исследований, посвященных остро воспаленным атеросклеротическим бляшкам, таким как пациенты с недавними транзиторными ишемическими атаками или инсультами, связанными с поражением сонных артерий.