右心力衰竭底层肌细胞功能的血流动力学评估 (HALT-RHF)

该提案旨在改善射血分数降低和肺动脉高压（HFrEF-PH）心力衰竭患者右心室（RV）肌细胞功能障碍的诊断和机制理解。 右心室功能障碍很常见，并且会加速 HFrEF-PH 的不良预后。 尽管它很重要，但表征它的临床能力仍然不精确。 这在许多情况下都会阻碍预后和治疗工作，例如左心室辅助装置后右心室衰竭的预测。 2023 年，研究人员报告称，在外植的终末期人类 HFrEF-PH 心脏的 RV 组织中，RV 肌细胞收缩储备指数（例如钙激活等长张力和长度依赖性主动张力）降低。 值得注意的是，临床指数与钙激活张力适度相关，但完全无法捕捉长度依赖性张力的抑制，后者是 RV Frank-Starling 储备的关键贡献者。 这一缺陷凸显了临床指标未能识别右心室衰竭的一个可能原因。 这项工作的一个缺点是它对终末期疾病的研究，研究人员相信早期疾病的肌细胞功能障碍更好的临床相关性可能会在干预措施仍然有帮助的时间点提供更多的见解。 研究人员的中心假设是，HFrEF-PH 中 RV 肌细胞疾病的临床识别需要测量 RV 收缩储备，如运动期间引起的。 研究人员之前对原发性肺动脉高压患者的研究支持了这一点，对继发心力衰竭的肺动脉高压患者的新初步数据也证明了这一点。 经过更深入的研究，研究人员最近报告了 HFrEF-PH RV 肌细胞中肌节粗丝的一种新缺陷，这是由处于非活动超松弛状态的过量肌球蛋白驱动的，这阻碍了肌球蛋白通过钙或拉伸而募集以形成横桥-激活。 后者很重要，因为它在小型啮齿动物中未见，最近才在猪中报道，因此新近将超松弛肌球蛋白与人类的 RV 肌细胞和腔室储备联系起来。 研究人员新的磷酸化蛋白质组数据显示，肌球蛋白结合蛋白 C 磷酸化较少，但几种肌节 Z 盘蛋白的磷酸化较多，并支持基于激酶和磷酸酶修饰的潜在作用。

这项提议是由这些最近的发现引发的。 研究人员的目标是：(1) 确定反映早中期 HFrEF-PH 中 RV 肌细胞储备衰竭的临床指标； (2)揭示肌细胞长度依赖性收缩抑制的机制； (3) 测试可能对 HFrEF-PH RV 衰竭有用的肌节激活药物。 研究人员将最先进的压力-容积环和右心室功能的临床评估与肌细胞收缩装置的表型分析相结合。 研究人员进一步探索了超松弛肌球蛋白在心肌细胞储备下降中的新作用。 该提案利用了我过去几年在 K23 的支持下开发的转化和基本肌肉专业知识以及出色的协作团队。 其目标与 NHLBI 对 RV 和高级 HF 的战略愿景一致。 具体目标有以下三个：

目标 1. 测试 RV 运动储备的临床测量是否能更好地反映早期 HFrEF-PH 中的 RV 肌细胞收缩功能障碍。 转诊至右心导管的 HFrEF 患者在约翰·霍普金斯大学接受一套完善的方案，以评估临床血流动力学和超声心动图 RV 指数以及静息和仰卧自行车运动时的 RV 压力容积环参数。 获得右心室心内膜心肌活检，并对分离的心肌细胞进行透化以评估收缩力学以及钙和长度激活的张力。 然后，研究人员测试临床 RV 运动储备参数是否比常用的 RV 功能静息测量更敏感地反映 RV 肌细胞收缩储备限制。

目标 2. 确定 HFrEF-PH RV 肌细胞长度依赖性储备减少的磷酸化介质的作用和特性。 新的磷酸蛋白质组学数据发现 HFrEF-PH RV 心肌中粗丝蛋白的蛋白激酶 A (PKA) 低磷酸化和 Z 盘支架蛋白的过度磷酸化。 PKA 孵育会增加心肌细胞长度依赖性张力，而蛋白磷酸酶 2a（不会逆转 PKA 变化）可改善钙激活张力。 研究人员通过选择性激酶和磷酸酶孵育，测试透化的 RV 肌细胞中 HFrEF-PH 与心肌细胞收缩储备衰竭的相关性，然后选择性地突变高价值磷酸化修饰位点，以测试在长度依赖性激活中的作用。

目标 3：确定较新的肌节激活药物是否可以恢复 HFrEF RV 肌细胞长度依赖性张力。 在 HFrEF-PH RV 肌细胞中测试了两种肌节激活药物：danicamtiv 和 CK-136，它们应该比之前测试的类似药物更好地增强长度依赖性张力。 研究人员确定了对带皮肌细胞收缩储备的影响，然后测试目标 1 中确定的临床 RV 储备指数是否可以预测对同一患者的个体 HFrEF-PH RV 肌细胞的影响。

预期结果：研究人员将确定 HFrEF-PH 中 RV 储备失败的最佳临床指标，阐明长度依赖性储备的肌细胞机制，并测试新型 RV 药物。 研究结果将影响 HFrEF-PH 导致的 RV 故障，也应适用于其其他原因。 研究人员的研究团队在转化 RV 表型分析和肌肉生物物理学方面拥有卓越的专业知识，并且为实现这一提案做好了独特的准备。