心肌梗死中的血管生成和纤维化

整联蛋白是一组负责细胞间粘附和信号传导的分子。 它们包含一个由 18 个不同的 α 和 β 亚基组成的异二聚体受体超家族。 结合起来，它们可以产生 24 种不同的受体亚型，具有一系列生理和病理生理功能 [Takada 等人，2007 年]。 αvβ3 受体是一种整合素，在成熟的内皮细胞中含量较低，但在活跃生长的血管的内皮细胞中显着上调。 它以前被称为玻连蛋白受体，尽管后来发现它与许多其他配体结合，包括纤维蛋白原、纤连蛋白、层粘连蛋白、血小板反应蛋白、血管性血友病因子和某些胶原蛋白亚型。 这些特征也见于 αvβ5 整合素受体，两种受体都识别这些配体上存在的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸 (RGD) 基序。

1.1.2 αvβ3 和 αvβ5 整合素在心血管疾病中的作用

αvβ3 和 αvβ5 受体的表达在许多疾病状态中被上调，这在与肿瘤生长和转移相关的血管生成中得到了特别好的表征 [Friedlander 等人，1995；布鲁克斯等人，1994]。 然而，这种整合素通路在心血管疾病（包括心肌梗塞、动脉粥样硬化、再狭窄、主动脉瓣狭窄和动脉瘤疾病）中的许多潜在作用尚未得到充分探索。

1.1.2.1 心肌梗塞

心肌梗死后，会出现强烈的炎症反应，随后是血管生成和纤维化。 在这段愈合和修复期间，整合素的调节明显加强，以协调有效的心肌愈合。 对于 αvβ3 和 αvβ5 整合素受体，鉴于它们的配体结合特性，这反映了血管生成和纤维化 [van den Borne 等人，2008 年； Higuchi 等人，2008]。 这是梗塞和梗塞周围区域早期和延迟左心室重塑的中心。 早期阶段以血管生成为主，以恢复血管完整性和组织灌注，其中 αvβ3 和 αvβ5 受体被上调并在新形成血管内的活化内皮细胞上表达 [Higuchi 等人，2008 年]。 随着随后的心肌愈合和重塑，成纤维细胞的激活和分化成肌成纤维细胞需要 αvβ3 和 αvβ5 受体相互作用，并且是纤维化发展的核心 [van den Borne 等人，2008]。 适应不良的纤维化反应和不利的左心室重塑可能是心肌梗死后心力衰竭发展的基础。 这些过程和途径也可能在其他情况下的心肌纤维化的发展中发挥作用，例如与主动脉瓣狭窄相关的左心室肥大 [Dweck 等人，2011 年]。

1.1.2.2 动脉粥样硬化和再狭窄

动脉粥样硬化的发展是由于氧化脂质、炎症细胞浸润和平滑肌细胞在动脉壁中迁移的复杂相互作用。 一旦建立，动脉粥样硬化斑块可能会进展和破裂，导致急性心肌梗塞和中风的临床表现。 与斑块破裂相关的特征包括薄纤维帽、富含脂质的池和斑块内出血。 事实上，斑块破裂与斑块新生血管形成和血管内皮生长因子表达特别相关 [Hiyama 等人，2010]，这表明血管生成可能会诱发不稳定。 因此，αvβ3 和 αvβ5 受体的上调可能代表斑块易损性的新标记和潜在治疗靶点 [Maile 等人，2010 年]。

经皮冠状动脉介入治疗后的新内膜增生和再狭窄过程涉及血管平滑肌细胞的募集。 该过程也依赖于 αvβ3 和 αvβ5 受体，也是抑制再狭窄的潜在靶点 [Kokubo 等人，2007 年]。

1.1.3 氟昔拉肽

Fluciclatide 是一种含有 RGD 的环肽，最近被开发为 18F-放射性示踪剂，可通过正电子发射断层扫描检测肿瘤血管生成。 它对 αvβ3 和 αvβ5 受体具有高度选择性，亲和力 (EC50) 分别为 11.1 和 0.1 nM，与 αIIbβ3 受体 (EC50 281 nM) 的交叉反应最小。 临床前肿瘤研究表明，18F-fluciclatide 被胶质母细胞瘤吸收，并被抗血管生成酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼抑制，证实了 fluciclatide 对血管生成区域的特异性。 它已在 I 期临床试验中进行评估，发现安全且耐受性良好。

1.1.4 目标

迄今为止，已经有许多临床前研究检查了针对 αvβ3 和 αvβ5 整合素受体的放射性示踪剂的应用。 这些示踪剂的临床应用主要限于肿瘤学作为评估肿瘤内血管生成的方法。 在这里，我们希望探索 αvβ3 和 αvβ5 受体放射性示踪剂 18F-fluciclatide 的作用，以评估两个主要心血管疾病领域的血管生成和纤维化。 具体来说，我们打算评估近期心肌梗死患者的心肌血管生成和重塑。 我们预计该患者组将同时存在主动脉粥样硬化，这将为我们提供对动脉粥样硬化中示踪剂摄取的机会评估。 我们认为评估一系列心血管疾病以确定 αvβ3 和 αvβ5 整合素受体表达是否特定于某些疾病过程非常重要。 如果成功，这些初步数据将允许对特定疾病领域和新的治疗干预措施进行更详细的探索。 目前，氟西拉肽未获得临床使用许可或批准，在此用作研究药物以探索主动脉瓣狭窄的病理生理学。

1.2 最初的假设

我们假设 18F-fluciclatide 可以识别人体内 αvβ3 和 αvβ5 整合素受体在两个主要心血管疾病领域的表达：急性心肌梗塞和主动脉粥样硬化。 具体来说，我们假设 18F-fluciclatide 将：

1. 在恢复的早期阶段（1-3 周）展示心肌梗塞区域内的选择性摄取。
2. 在恢复后期（6-12 周），在严重心肌梗塞患者的梗塞区和偏远地区结合
3. 被吸收成主动脉粥样硬化斑块。

6 项评估

6.1 急性心肌梗死后的血管生成和纤维化

急性心肌梗塞后，αvβ3 和 αvβ5 受体强烈上调，最初有助于调节血管生成和血管完整性和组织灌注的恢复，此外还有与梗塞心肌内纤维化发展相关的延迟表达。 因此，我们将在急性心肌梗死后两周和九周对患者进行评估。 因为不可能对这一人群的血管生成或纤维化进行直接组织学确认，我们将把这些发现与慢性冠状动脉闭塞造成的侧支冠状动脉血流以及已确定和稳定心肌的心脏磁共振成像的患者进行比较纤维化。

6.1.1 学习计划

在急性心肌梗死后的第 14±7 天和第 63±7 天，30 名患者将接受采血和正电子发射以及使用 18F-fluciclatide 的计算机断层扫描。 注射 18F-fluciclatide 后，将使用我们的标准临床方法对患者进行监测，包括观察血液动力学参数，这将在他们的研究访问期间一直持续到离开。 他们还将在第 14±7 天和心肌梗死后 6 至 12 个月之间再次接受心脏磁共振成像，评估钆灌注和晚期增强。 我们将专门招募两个大小相等且匹配的患者群体（每组 n = 15），其中梗死相关动脉已经或尚未通过经皮冠状动脉介入治疗进行血运重建。 此外，我们将在同一场合对 10 名年龄和性别匹配的慢性（>6 个月）主要心外膜血管闭塞患者进行类似评估。

血液样本将使用标准的临床生化和血液学特征进行评估，例如全血细胞计数以及尿素和电解质。 此外，还将评估心肌缺血、纤维化和血管生成的标志物。 额外的血清、血浆和 DNA 将储存在 -80 摄氏度下，以供将来进行潜在分析。

6.1.2 研究解释

鉴于血管将完全建立，慢性闭塞患者的侧支动脉和任何梗塞心肌将不会表达 αvβ3 和 αvβ5 受体，并将作为阴性对照。 我们还预计，那些患有急性心肌梗死和未进行血管重建的完全冠状动脉闭塞的患者将在第 14 天和第 63 天有更多的 18F-fluciclatide 摄入，因为早期新血管形成更多，梗死更广泛。 完全血运重建的患者可能有适度的血管生成和纤维化，因此我们预计两个时间点的 18F-氟昔拉肽摄取强度较低。 虽然我们没有组织学比较，但心脏磁共振成像将为我们提供有关心肌梗塞（第 14 天）和纤维化（6-12 个月）范围、左心室功能、心肌灌注程度和存在的数据微血管阻塞。 我们还将评估整个梗塞组 (n=30)，以确定 18F-氟西拉肽摄取的程度是否与梗塞后左心室功能和重塑的磁共振测量值相关。

我们打算使用来自 10 名年龄和性别匹配的健康受试者的图像，这些受试者是从一项名为“使用正电子发射断层扫描识别主动脉狭窄中的体内血管生成和纤维化”的共存研究中招募的（R&D 2012/R/CAR/23，文件 12/SS/0204）。 这些将作为阴性对照作为健康心肌的比较物。 这是一项类似的研究，涉及在主动脉瓣狭窄患者中使用放射性示踪剂 18F-Fluciclatide。 这些患者将接受单次 CT-PET 扫描和 MRI 扫描，评估晚期钆增强，并同意将他们的数据用于当前的研究。

6.2 主动脉粥样硬化中的血管生成

急性心肌梗死患者合并主动脉粥样硬化的患病率很高。 在 Dweck 博士的奖学金中，我们能够利用这种关联并对主动脉和冠状动脉粥样硬化中的 18 F-氟化钠摄取进行二次分析 [Dweck 等人，2012b]。 这产生了一些高度创新的发现，使我们了解了动脉粥样硬化和钙化的作用。

6.2.1 学习计划

我们将使用从上述患者获得的数据集来探索胸主动脉内 18F-fluciclatide 的摄取。 将使用在研究扫描时获得的胸部计算机断层扫描和磁共振图像来识别动脉粥样硬化。 不需要额外的图像采集。 这将提供试点数据，为随后专注于急性炎症性动脉粥样硬化斑块的专门研究提供信息，例如近期因颈动脉疾病发生短暂性脑缺血发作或中风的患者。