Bedömning av translesionala markörer och metabolomik

Introduktion

Hypotes

Kranskärlssjukdom är den vanligaste dödsorsaken i USA och står för > 500 000 liv varje år. Ateroskleros är den underliggande mekanismen för instabil angina, hjärtinfarkt och plötslig hjärtdöd. Luminal förträngning av artärerna orsakad av aterosklerotisk plackintrång orsakar kroniska ischemiska manifestationer av kranskärlssjukdom, medan överlagring av tromber över plack leder till akuta koronarsyndrom. Hittills har angiografi varit den valda metoden för att upptäcka arteriella lesioner. Denna diagnostiska teknik, som ungefär jämför graden av luminal stenos i artärer i förhållande till dess segment, ger dock ingen insikt i sjukdomstillståndet i artären och misslyckas ofta med att upptäcka de lesioner som är benägna att få trombos, ofta kallade " sårbara plack”. Flera invasiva och icke-invasiva metoder har använts för att identifiera sårbara plack, vanligtvis genom att försöka avbilda placket och dess morfologi, men ingen har fått stor användning.

Förhöjning av flera biokemiska markörer i blodomloppet har associerats med ogynnsamma kardiovaskulära händelser. Inflammation har identifierats som en betydande komponent i det instabila aterosklerotiska placket. Det inflammatoriska svaret verkar delta tidigt i utvecklingen av ateroskleros och involverar flera vägar3. Faktum är att många markörer för inflammation nu har visat sig förutsäga kardiovaskulär risk4-7 och nyare studier har visat att viktiga inflammatoriska markörer syntetiseras i aterosklerotiska lesioner8-10. En annan process som verkar föregå inflammation är oxidativ stress. Ökad cellulär oxidativ stress kan vara den process som initierar mycket av den efterföljande inflammationen och i slutändan till utvecklingen av den aterosklerotiska processen. Våra preliminära data visar att oxidativ stress ökar hos patienter med akuta kranskärlssyndrom och efter koronar stenting. Immunsystemet aktiveras även hos dem med instabilt aterosklerotisk plack med väldokumenterade förändringar i T-cellerna11-12.

Ett spännande nytt område inom medicin är tillämpningen av systemmetoder. Ett av dessa systemtillvägagångssätt är metabolomik. Metabolomics bygger på användning av NMR (och andra spektroskopiska metoder) och multivariat statistik för dataanalys och tolkning. NMR-spektroskopi är baserad på beteendet hos atomer placerade i ett statiskt yttre magnetfält. 1H-NMR-spektroskopi tillåter samtidig detektering och kvantifiering av tusentals lågmolekylära metaboliter i en biologisk vätska, vilket resulterar i generering av en endogen profil som kan förändras i sjukdom för att ge ett karakteristiskt "fingeravtryck" av sjukdomsprocessen. Det har använts kliniskt för att upptäcka äggstockscancer och kranskärlssjukdom13, 14.

Med detta i åtanke kan skillnaden i nivåer av oxidation och inflammatoriska markörer, aktiverade leukocyter och den metabolomiska profilen över en aterosklerotisk lesion, det vill säga den translesionala gradienten, vara av klinisk nytta. En förhöjd translesional gradient av inflammatoriska och oxidativa markörer, leukocytaktivering, såväl som en förändring i den metabolomiska profilen, skulle kunna användas för att identifiera plack som är benägna att brista. Underförstått skulle förmågan att enkelt och tillförlitligt identifiera sådana plack få djupgående kliniska konsekvenser genom att antingen tillåta placering av intrakoronära stentar i högrisk, men ännu inte flödesbegränsande lesioner som om de lämnas obehandlade skulle brista och leda till ett akut koronarsyndrom.

Vi antar att:

1. translesionsgradienterna för (a) markörer för oxidativ stress och (b) inflammation och (c) aktiverade leukocyter kommer att vara förhöjda över skyldiga lesioner i motsats till icke-bovar lesioner hos samma individer; och
2. de translesionala gradienterna för markörer för oxidation, inflammation och leukocytaktivering kommer att skilja sig i plack med morfologiskt utseende med hög risk jämfört med plack med morfologiskt utseende med låg risk, enligt bedömning med intravaskulärt ultraljud (IVUS); och
3. Den metabolomiska profilen som bedöms med 1H-NMR-spektroskopi kommer att skilja på skyldiga och icke-skyldiga lesioner såväl som plack som har högrisk- och lågriskmorfologier.

Mål

Syfte 1: Att bestämma och jämföra de translesionala gradienterna för etablerade markörer för oxidativ stress, inflammation och leukocytaktivering över skyldiga lesioner vs icke-bovar lesioner hos samma individer.

Syfte 2: Att jämföra translesionsgradienterna för markörer för oxidation, inflammation och leukocytaktivering med plackmorfologi bedömd med intravaskulärt ultraljud (IVUS).

Syfte 3: Att avgöra om en systemansats som använder 1H-NMR-baserad metabolomik kan användas för att särskilja brustna skyldiga och icke-bovar lesioner samt plack som har högrisk- och lågriskmorfologier.

Slutpunkter

1. En jämförelse av markörerna för oxidation, inflammation och leukocytaktivering i följande:

   1. En jämförelse kommer att göras mellan de translesionala markörgradienterna (distal nivå - proximal nivå) av prover från den skyldige lesionen och icke-bovar lesionen.
   2. En jämförelse kommer att göras mellan nivåer (distal nivå - proximal nivå) till den skyldige lesionen före och efter angioplastik/stenting.
2. En jämförelse av markörerna för oxidation, inflammation och leukocytaktivering med plackmorfologiska index, bedömda med intravaskulärt ultraljud.
3. En jämförelse av 1H-NMR metabolomiska spektra från skyldiga och icke-skyldiga lesioner samt plack som har högrisk och lågrisk plackmorfologi.