文摘

背景。炎症是一个关键的过程导致心力衰竭(HF)。我们假设IL-33 / ST2通路,在心脏的压力,一个新的监管机制可能参与的功能恶化终末期心衰患者左心室辅助装置(使用)候选人植入,并可能负责他们的结果。方法。IL-33、ST2和常规细胞因子(il - 6、引发和TNF -α)测定心肌活检和等离子的22名患者提交使用植入(pre-LVAD)并与(1)控制稳定的慢性心力衰竭患者药物治疗心脏移植的时候没有之前的循环支持(HT);(2)支持的病人使用的时候使用断奶(post-LVAD)。结果。心脏ST2 / IL-33和细胞因子的表达在pre-LVAD低于在HT组。使用决定增加炎症介质与HT集团的水平。使用植入后只有ST2与结果指标。结论。IL-33 / ST2和传统的细胞因子参与ESHF患者心脏功能的下降以及引起的血流动力学恢复使用。IL-33 / ST2通路也相关的临床过程的严重性。因此,更好的理解炎症的关键是实现更有利的结果,新的特定的疗法。

1。介绍

炎症已经成为一个重要的生物过程导致心血管疾病的几乎所有方面,包括心力衰竭(HF) [1]。几项研究已经确定了促炎介质(如肿瘤坏死因子的重要性α、il - 6和引发)的开发和发展高频(2- - - - - -4]。这些因素可以引起病理性心肌重构促进炎症细胞的招募或产生不适应的影响在心脏左心室(LV)功能,如LV重构和血管内皮功能,从而促进肥厚性增长和纤维化(5]。炎症的识别作为一个共同的重要,在慢性心力衰竭治疗的研究作出了贡献的有效抗炎治疗。然而,到目前为止的测试方法很大程度上是令人失望,由于中性结果或心力衰竭的恶化。这些令人沮丧的结果提出了重要的注意事项,包括寻找新靶点演变的相关性从基础研究6]。

最近,许多研究已经使用基因表达,数组筛选、克隆等技术来识别新的cardiokines和cardiokine网络监管期间心脏压力(4]。用鼠标遗传方法,这些新发现的因素已被证明在病理性心脏重构功能的作用。白介素(IL) -33(也称为IL-1F11), IL - 1的家庭成员(7),结合ST2L(也称为T1, IL-1RL1和DER4),这是一个成员的toll样受体(TLR) / IL1R总科。ST2基因编码至少两个其他亚型除了ST2L可变剪接,包括分泌可溶性ST2 (sST2)形式可作为诱饵受体IL-33和ST2V变体形式8]。在动物模型的研究表明,IL-33 / ST2与心血管疾病和信号作为一种重要的保护通路在不同心脏疾病,包括高频(9- - - - - -11]。

虽然在心力衰竭的治疗取得了重大进展,晚期心力衰竭患者继续呈现明显的发病率和死亡率。当高频达到最后阶段,目前可供选择的唯一可行的移植,机械循环支持如左心室辅助装置(使用),或临终关怀12- - - - - -14]。使用提供了深厚的左心室容量和压力卸荷和恢复系统性血压和流到接近正常水平,领先,长期支持后,神经激素和细胞因子水平正常化,导致心肌恢复(15,16]。使用提供了一个独特的模型来了解不良和逆重构(1]。

我们的假设是心肌IL-33 / ST2途径可能参与了血流动力学扰乱终末期心力衰竭(ESHF)患者,使用植入候选人,可能会负责他们的结果。调查这一假设,接受使用植入的患者的炎性表型概要文件将被评估,同时考虑IL-33 / ST2通路和传统炎症生物标记物如白介素、引发,TNF -α。更好地描述炎性细胞因子,包括IL-33 / ST2通路,将导致更好的高频机械的理解和可以为高频识别新的诊断和治疗靶点。特别是,具体目标是:(1)评价心衰患者的炎症的作用正在使用植入(pre-LVAD组),使用一组稳定的高频接受心脏移植的患者(HT组)作为控制,(2)评估的效果使用支持炎症比较pre-LVAD组患者在使用的时候断奶(post-LVAD组),(3)评估早期炎症的作用结果pre-LVAD组患者。

2。材料和方法

2.1。病人和研究设计

总共22 ESHF病人使用植入作为心脏移植桥进入研究(pre-LVAD组)。所有患者由轴向连续流装置(16人HeartMateII使用(Thoratec,,而CA), 4是Incor使用(柏林心脏AG), 1 De Bakey使用(MicroMed技术,Inc .,休斯顿,德克萨斯州),和1是HeartWare使用(HeartWare International Inc .,弗雷明汉,MA))。心肌活检获得的时候使用植入和血浆样本收集在preimplant并随后使用植入后1个月。Multiorgan功能监测术前使用植入,直到2周后,计算总的顺序器官衰竭评估(tSOFA)得分。沙发上系统是每天从0到4分分配比例的严重程度为每个六个人器官系统功能恶化(心血管、呼吸道、肝、肾、神经和hemocoagulative) (17]。这些患者的临床过程是评估考虑以下终点:tSOFA分数在1周,重症监护室(ICU)保持的长度,住院治疗,三个月的生存。的结合术后tSOFA分数≥11和/或ICU的死是考虑为主要综合ICU期间不良结局。

为了评估ESHF患者的炎性状态和使用效果的支持,炎症介质确定pre-LVAD组患者相比,进一步两个不同组的患者:

(1)HT集团(控制)。此刻心脏样本收集七稳定的慢性心力衰竭患者的心脏移植医学疗法,事先循环支持。

(2)Post-LVAD组。心肌活检获得支持的从六个病人使用植入作为心脏移植的桥梁使用的时候断奶。5使用患者由轴向连续流装置(3 De Bakey使用(MicroMed技术公司说,休斯顿,太,美国),和2 HeartMateII使用(美国Thoratec,,而CA)),而1病人pulsatile-flow设备支持(NewCorTec、罗马、意大利)。

这项研究符合赫尔辛基宣言中概述的原则和研究协议是当地伦理委员会批准。所有科目给书面知情同意参与这项研究。

2.2。生物样本

心脏切片从pre-LVAD组收集的时候使用植入LV的部分顶点在标准的外科手术切除(流入套管定位所需)。五心肌post-LVAD样本收集和HT组移植的时候左(LV)和类似地区的右心室(RV),如前所报道(18]。样本收集导致心肌pre-LVAD组样品,post-LVAD组HT组。立即收集后,心肌样品在液氮冷冻和储存在-80°C到样品制备。

血液样本pre-LVAD集团获得前和使用植入后1个月。血浆标本收集管与EDTA为15分钟,然后由离心分离1000×g。等离子体是储存在−20°C和具体immunometric化验后2个月内进行收集。

2.3。RNA制备

总RNA提取心脏样品酸胍盐使用Rneasy Midi设备(试剂盒焦燕雄thiocyanate-phenol-chloroform方法。一、米兰、意大利)。RNA浓度是评估spectrophotometrically(光度适应计;埃普多夫意大利,意大利米兰)和RNA纯度样品在凝胶电泳的明星染色(Lonza,罗克兰Inc .)我,美国)琼脂糖凝胶。RNA样本存储在−80°C用于基因表达研究。

DNAse治疗(RNase-Free DNAse集,试剂盒公司),由iScript cDNA合成第一链cDNA合成装备(Bio-Rad)从1开始μg总RNA为模板。逆转录酶反应由一个孵化的步骤在25°C 5分钟,其次是三个不同的周期在30分钟42°C和45-48°C 10分钟。逆转录酶酶灭活了5分钟加热到85°C。获得的互补脱氧核糖核酸样本被放置在冰和储存在4°C。

2.4。实时聚合酶链反应

小说炎症介质,包括IL-33 ST2,传统的分子,如白介素、引发,TNF -α,进行了研究。底漆表达2.0版本(应用生物系统公司)是用于设计引物。实时PCR反应进行的重复Bio-Rad C1000热周期计(排名- 96实时PCR检测系统;Bio-Rad)。为了监控cDNA放大,伊娃•格林(SsoFAST EvaGreen Supermix;Biorad)用作荧光团。反应(20μL)包含2μL模板cDNA、0.2μ正向和反向引物,1 x SsoFAST EvaGreen SuperMix (Bio-Rad)和无菌H₂o .循环条件包括初始denaturation-activation步骤30年代在98°C,紧随其后的是40周期在95°C 5 s和60°C 30年代。多个interrun校准器总是用来允许比较Ct值获得不同的运行。

为了规范化炎症基因表达、基因之前选择(18),确认在这些组样本作为参考。所有引物对的反应条件进行评估确定最佳退火温度,进行梯度PCR,和验证效率,产生一个标准曲线得到标量稀释的cDNA池。提高研究结果的可靠性和完整性,促进努力实验研究实验室之间的一致性和透明度,我们坚持最低信息出版定量实时PCR实验(MIQE)指南19]。因此,每个引物选择的特征被报道在表1。

2.5。等离子体的决心

循环水平sST2和IL-33血浆样品的评估特定的酶联免疫吸附测定(研发系统、明尼阿波利斯、MN-USA il - 6和引发)。Inter-assay和intraassay CVs < 10%。

2.6。统计分析

数据表示为中位数和四分位范围(》)。表达差异患者团体被Mann-Whitney评估测试。血浆细胞因子水平的差异之前和之后的1个月使用支持评估Wilcoxon符号秩检验Bonferroni调整导致的一组显著性水平。相关分析、倾斜变量对数转化为提高常态之前分析,和皮尔逊相关分析变量之间的关系。一个2-tailed值< 0.05被认为是具有统计学意义。使用SPSS统计分析进行了第十九节(1989 - 2010年,SPSS Inc .)、芝加哥,美国)。

3所示。结果

3.1。患者的临床特征

表中描述的患者的临床特点2。根据前面描述的临床特征比较实验组(pre-LVAD, HT和post-LVAD集团)。

3.1.1。使用候选人和HT组

使用候选人的年龄中位数(pre-LVAD组)相媲美,药物治疗的病人选择性HT,事先循环(HT组)的支持。特发性dilatative心肌病(IDC)在两组也很普遍。超声心动图参数以及医学疗法pre-LVAD和HT患者之间没有差别;抗血小板和抗凝剂,强制pre-LVAD患者,普遍在pre-LVAD组。总胆红素和肌酐值不显示pre-LVAD组和HT组之间的差异。

3.1.2。使用候选人和使用前心脏移植的患者

post-LVAD群,心脏移植前支持时间中值为367(152 - 483)天。病人的年龄中位数post-LVAD组低于病人使用的候选人。post-LVAD集团在心脏移植患者心脏指数的水平,右心房压力、肺毛细血管楔压、和中位数水平以上病人是低于pre-LVAD群和类似的HT组的患者。

3.1.3。术后使用结果

使用植入后,所有pre-LVAD组患者术后血流动力学改善对在preimplant(数据没有显示)。在术后3个月,4 22 (18%)pre-LVAD组患者已经死亡,特别是在ICU停留(第二和第三术后一周),multiorgan失败综合症(mof)为主要死因。在幸存者中,ICU住院时间是14天(合唱),而住院治疗的45天(30 - 67)。

在所有患者中,tSOFA得分在术后1周高于preimplant(9(十)和4(2 - 5),分别地。)。然而,8个病人经历了严重的术后tSOFA评分≥11 multiorgan失败证明了这一点。总的来说,九22例(41%)术后tSOFA分数≥11和/或ICU死亡,一起作为复合关键结果。

3.2。炎症条件ESHF患者基线

检查的评估心肌炎症条件ESHF患者目前使用的植入(pre-LVAD组)与一群稳定的心力衰竭患者提交给心脏移植作为控制(HT组)。

心脏的表达IL-33 ST2,这部小说炎症通路,在pre-LVAD组比对照组显著降低(HT集团)(数据1(一)和1 (b))。同样的,古典的水平介质(引发和TNF -α)pre-LVAD组显著低于在HT集团(数字1 (c)和1 (d)),除了il - 6水平明显高于显示(图1 (e))。

循环的炎症介质水平被报道在图2。心脏ST2表达式与循环sST2水平呈正相关(95%可信区间0.354到0.932,)。相反,心脏IL-33表达式是循环IL-33水平负相关(0.878,95% CI−−0.061,)。

pre-LVAD组的临床特征,心力衰竭的病因被心脏ST2水平,IDC的被显著高于胆道病人(图3(一个))。再次,只有心肌ST2显示正相关与围手术期tSOFA分数(图3 (b))和等离子体水平的可溶性同种型sST2往往与tSOFA评分(95%可信区间−0.107至0.791,)。

3.3。使用植入后炎症剖面的变化

使用支持炎症状态的影响是评价在组织水平相比之下pre-LVAD组与组的患者在使用的时候断奶(post-LVAD组)。小说和传统炎症介质post-LVAD组要明显高于pre-LVAD组(图1)。此外,心脏的IL-33和TNF水平αpost-LVAD组与各自的水平可比HT集团(数字1(一)和1 (d)),而ST2心脏水平的il - 6,引发post-LVAD组明显高于HT集团(数字1 (b),1 (c),1 (e))。只有心脏ST2与心脏IL-33 (95%可信区间0.512到1.880,)、il - 6 (95%可信区间0.637到1.376,),引发(95%可信区间0.579到1.075,)。

等离子体水平的小说和传统炎症介质测量ESHF患者(pre-LVAD组),使用一个月后植入(图2)。虽然sST2没有显示任何修改,IL-33达到低水平一个月后就其preimplant值。

3.4。与结果指标

ESHF病人(pre-LVAD组)的临床课程评估考虑结果指标。

只有心脏ST2的表达,评估在preimplant,显示正相关与ICU的长度,住院和1-week-tSOFA评分(数字3 (c),3 (d),3 (e))。此外,心脏的表达ST2患者复合关键结果高于那些没有复合的关键结果(图3 (f))。

因此,等离子体水平的sST2往往与住院时间(95%可信区间−0.192至1.808,)。

没有任何炎症介质显示差异使用植入后死亡的患者相比,那些存活超过1个月。

4所示。讨论

最近的研究表明,炎症在心力衰竭的恶化过程中发挥作用(1- - - - - -6]。从抗炎治疗的临床试验,如anti-TNF -α方法,到目前为止未能显示对心力衰竭患者(6),一个更好的定义炎症在高频和新治疗靶点的作用从基础研究的迫切需要。目前研究显示首次在人类模型的高频ESHF患者呈现差异表达水平的ST2 / IL-33以及传统的炎症介质,在血浆和心脏组织,这些修改更正通过使用机械卸载支持。

在这项研究中,较低的组织表达ST2和IL-33被发现在心脏组织的患者使用支持相比,更稳定的患者接受心脏移植医学治疗,表明他们的减少可能参与这些ESHF组患者的心脏功能恶化(1- - - - - -6]。这些数据符合先前的报道表明IL-33 / ST2信号在调节心肌保护作用反应压力过载(9,10,20.]。ST2 mRNA高度机械应变或治疗后心肌细胞动作电位诱导il - 1β和血清sST2水平——即使是暂时性的增加小鼠接受冠状动脉结扎(20.]。IL-33也被证明是提高诱导蛋白在心脏,引起心脏成纤维细胞合成的血管紧张素ⅱ和phenylephrine-induced心肌细胞肥大9]。此外,IL-33治疗减少肥大和纤维化后横向主缢痕(TAC)通过减少NF体内κB激活。相比之下,ST2^−−/小鼠左心室肥大、扩张,减少部分缩短,纤维化,TAC后受损的生存与野生型相比,同窝出生的。IL-33还可以减少心肌细胞凋亡,减少梗塞和纤维化,改善心室功能通过抑制体内caspase-3活动和表达的增加细胞凋亡(IAP)的抑制剂家族的蛋白质(10]。

ST2 / IL-33通路参与心脏保护水平的增加,证实了通过机械卸载后使用的支持,这是可以恢复可比水平与心脏移植组患者观察到。我们可以推测,校正ST2 / IL-33表达可能与逆重构过程引起的机械卸载。这也是积极支持协会ST2经典分子标记的炎症以及tSOFA得分,系统性炎症的临床指标条件(17]。

为了研究心肌蛋白质的可能贡献他们的循环水平,IL-33和sST2测定末梢循环。我们发现基线心脏ST2呈正相关的可溶性同种型和没有显示任何修改后1个月使用的支持。这些数据可能证实心脏可溶性sST2的生产。同意这些结果,ST2生产以前演示了从不同类型的心肌细胞体外21,22]。然而,这仍然是一个重要的问题,必须进一步澄清因为不和谐的数据仍然存在23]。

另一方面,在实验动物模型中,sST2封锁IL-33抗心肌肥厚的影响,表明sST2功能心肌的可溶性诱饵受体(10]。这个动作与上述心脏生产sST2可以解释负在心力衰竭患者预后价值的生物标志物。几项研究已经证明的预后价值测量血清sST2各种心血管疾病,表明高sST2的基线水平的一个重要预测心血管死亡率和高频(24,25]。因此,我们表明,心脏ST2表达呈正相关指标的结果和sST2往往与住院时间呈正相关。这些结果可能表明ST2由心脏肌肉也可以末梢循环作为IL-33可溶性诱饵受体从而减少其保护作用[10]。因此,这一行动的ST2可以解释其负面在心力衰竭预后的作用,证实了我们的结果。

相反,在使用植入心脏IL-33负相关,其血浆浓度导致显著降低后1个月之前相比,其值使用支持,建议IL-33不同的监管机制。IL-33似乎是双重作用的细胞因子,既扮演传统的细胞因子通过ST2L受体的激活复杂和作为细胞内的核转录因子,转录监管属性。它能激活细胞的先天和适应性免疫系统,功能作为alarmin提醒免疫系统坏死,并根据疾病可以促进炎症的决议或驱动疾病病理(26]。到目前为止,血清或血浆IL-33尚未以心血管疾病。根据这项研究的结果,而IL-33水平升高在特异反应性和一些风湿病疾病,其在心血管疾病可能是低水平可能由于sST2水平升高27]。

另一个重要的结果出现在这项研究是心脏缺血性患者ST2表达水平明显下降(IHD)比特发性扩张型患者病因(IDC)。以前的数据清楚地表明,使用在相关部分的有利影响底层的心力衰竭的病因。事实上,ESHF相关心肌梗死已被证明有更穷的响应比非缺血型IDC(使用治疗28]。IDC使用治疗的反应是特别感兴趣的,因为心肌功能失调是可行的,与晚期IHD。因此,在这项研究中ST2导致心力衰竭的重要分子参与监管,能够辨别不同的高频病因。此外,高水平的心脏ST2 IDC患者突出显示并确认其参与心脏复苏的机制。

最后,本研究结果提供进一步的见解关于古典炎症介质在心力衰竭的作用。与IL-33 / ST2途径,古典等炎症介质白介素,引发,TNF -α心力衰竭患者较低的不稳定(pre-LVAD组)和增加使用后直接支持的水平与患者接受心脏移植只有医学治疗(HT组)。尽管作为证据确凿的促炎细胞因子的作用,这些分子在心力衰竭进展呈负作用,积极参与逆向重构过程的使用,最终表明补偿效果不良重构高频的过程。同意这些结果,最近的研究推测,暂时监管的激活和抑制炎症反应可能实现有效的心脏修复的关键,指示一个矛盾的角色在心脏的炎症修复(1]。此外,这些发现强调了细胞因子信号的复杂性和可能提供的解释缺乏明确cytokine-target疗法的临床研究结果。

迄今为止的研究相对较少的特定角色IL-33 / ST2在人类实验模型限制的结论IL-33和ST2可能发挥作用在患者的结果。然而,研究结果对古典炎性细胞因子可能会建议一个关键的角色不仅为这些细胞因子在调节炎症反应也在临界纤维发生之间的平衡,组织再生,细胞死亡(凋亡或坏死)。因此,它有可能推测微调的小说和古典炎症介质,包括化工、时间、空间关系和监管,可能会出现和不同导致使用患者的最终结果,会计组织重构的主要决定因素。

本研究的主要限制是由低的患者数量。然而,内部控制(HT组)和post-LVAD组由收集在同一病人心肌组织HT时候LV和房车允许一个更好的解释结果的样本容量有限。此外,这种低样本容量使它很难评估不同临床变量的影响(即疗法、风险因素等)的调制IL33 / ST2通路。

5。结论

我们的研究是第一个调查的IL-33 / ST2通路研究在体内环境中由人类的高频模型。我们的研究结果表明,小说和传统炎症介质参与ESHF患者心脏功能的下降以及引起的逆重构的过程中使用的支持,支持在心力衰竭患者细胞因子的测量值。还有待澄清具体在人类心脏组织的细胞负责这些修改和如何在分子水平上调节。这些数据表明,更详细地了解炎症调节的关键是实现更有效的心脏修复和再生的新的和更具体的治疗策略。

操纵IL-33 / ST2路径代表一个有希望的新治疗方法治疗或预防各种疾病的炎症是一个至关重要的过程。到目前为止,几种方法被证明能对感冒调节IL-33 / ST2信号,解决其心血管活动(29日]。然而,由于IL-33的参与/ ST2系统在不同的过程中,还需要进一步的研究其潜在的临床使用。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究支持部分由项目SensorART-A遥控Sensorized人工心脏病患赋权和新的治疗方法(fp7 - ict - 2009项目之下,格兰特协议24863)。