外植人心脏中的心脏线粒体功能

背景：

在过去的几十年中，心力衰竭的治疗有了很大的改善。 尽管有这种改善，但该疾病可能会发展到终末期，最终使医生除了心脏移植 (HTx) 别无选择。 心力衰竭有多种病因。 心肌病是任何年龄组 HTx 的主要原因，冠状动脉疾病是成人患者的第二大常见原因。

线粒体功能的改变已被认为是心力衰竭的关键因素。 了解线粒体在调节代谢和细胞凋亡中的复杂相互作用为心力衰竭的研究带来了新的视角。 现在已知在心力衰竭期间心肌线粒体密度发生变化并且其功能和完整性受损。

在移植过程中，患病的心脏被移除，提供了一个独特的机会来收集有资格进行彻底线粒体检查的样本。

收集的心肌组织样本将用高分辨率呼​​吸测量法进行评估，检查透化心肌纤维的葡萄糖耦合呼吸能力。 将患病纤维的呼吸能力与在获得纤维之前 1 至 2 年移植的冠状动脉健康 HTx 患者的纤维呼吸能力进行比较。

希望从这项调查中获得的知识将有助于对患病心肌能量代谢的重要见解。 这些知识可能为开发针对线粒体产生的三磷酸腺苷生成的能量底物供应以及衰竭心脏中线粒体功能的治疗方法铺平道路。

假设：

在心力衰竭中观察到的病理性心肌功能与功能障碍的心脏线粒体有关。

客观的：

检查多种病因的终末期心力衰竭中的心脏线粒体功能是否不如没有排斥或血管病变迹象的移植心脏中的线粒体功能。

设计和端点：

从 24 颗移植心脏分析的心肌线粒体功能将与 20 名 HTx 患者在预定活检（植入后 1 或 2 年）的心内膜心肌活检进行比较。

终点：1) 线粒体呼吸能力。 2) 线粒体复杂功能、外膜完整性和线粒体含量。

方法：

高分辨率呼​​吸测量法：

高分辨率呼​​吸测定法用于测量心内膜心肌活检中的线粒体呼吸能力。 适当准备后，将两个活检转移到氧描记器（Oxygraph-2k；Oroboros，Innsbruck，Austria）以进行高分辨率呼​​吸测定。 将使用底物和抑制剂的滴定法逐步分析线粒体呼吸能力，以评估纤维中的葡萄糖耦合呼吸。 活组织检查后 8 小时内进行高分辨率呼​​吸测量分析。

分析后，将组织快速冷冻在液氮中，并储存在 -80 摄氏度的研究生物库中，直到进行柠檬酸合酶活性检查。 此后，任何剩余的组织都将被破坏。

电子显微镜：

用于高分辨率呼​​吸测量的每个活检样本将用于电子显微镜 (EM) 以评估线粒体体积密度 (MitoVD) 和完整性。 肌肉样品在戊二醛中固定 24 小时，然后用二甲胂酸钠缓冲液洗涤 4x15 分钟，然后浇铸在 Epon 中。 Epon 铸造组织将储存在研究生物库中，直到进行 EM 分析。 将 Epon 块 (60 nm) 的超薄切片切成三个深度，并用乙酸双氧铀和柠檬酸铅染色。 使用 EM 208 透射电子显微镜和 Megaview III 相机进行成像。 所有纤维均以随机顺序在 10.000 倍放大倍率下拍照。 MitoVD 是根据线粒体分数面积估算的，在最终分析中仅使用不同的纤维。

统计数据：

正态分布的数据将以平均值±标准差表示；非正态分布的数据将显示为中位数和四分位距。 分类数据以绝对值或百分比表示。 直方图和 Q-Q 图将用于检查连续值的正态性。 组间差异将通过正态分布数据的 t 检验和非正态分布数据的 Mann-Whitney U 检验进行评估。 p 值 <0.05 时的统计显着性。

样本量计算：

目前还没有对外植人心脏的心内膜心肌活检中的线粒体呼吸分析进行重测评估。 然而，我们部门最近进行的一项心肌活检研究表明，在 1:1 平行组设计中，40 名人类受试者的总样本量能够识别两组之间的差异（未发表的数据）。

数据收集和处理：

源数据将记录在患者的电子病历或特定工作表上。

将构建一个集中式电子病例报告表 (CRF) 用于数据采集。 数据将一直存储到项目完成，之后将传输到丹麦数据档案馆。

观点：

HTx 是治疗终末期心力衰竭患者的金标准，但其局限性不容忽视。 首先，该过程伴随着巨大的风险，并且很大一部分患者患有急性移植物失败。 此外，HTx 患者发生严重感染和癌症的风险更高，高达 50% 的 HTx 患者在移植后 10 年发生心脏同种异体移植物血管病变，所有这些都与死亡率高度相关。 因此，如果可以将健康和生活质量保持在可接受的水平，则推迟 HTx 是可取的。 在这种情况下，线粒体功能似乎是关键，因为评估衰竭心脏中线粒体功能的方法可能会为新的后续算法甚至治疗目标铺平道路。