In de Verenigde Staten heeft bijna de helft van de mensen ten minste één bestanddeel van HVZ, bestaande uit een grote groep ziektetoestanden van het hart en de bloedvaten1. Tegen het jaar 2060 zal de prevalentie van meervoudige diagnoses met HVZ naar verwachting aanzienlijk toenemen ten opzichte van 2025. Zo zal het myocardinfarct naar verwachting met 30% toenemen, ischemische hartziekte (IHD) met 31,3% en hartfalen met 33%2. Deze duizelingwekkende statistieken zijn verder zorgwekkend wanneer ze worden gecombineerd met vergelijkbare voorspellingen van cardiovasculaire risicofactoren, waarbij het aantal personen met diabetes mellitus wordt geschat op een stijging van 39,3%, dyslipidemie met 27,5% en hypertensie met 27,2%2. Al met al benadrukt dit de dringende behoefte aan betrouwbare en reproduceerbare onderzoeksmodellen om innovatieve therapieën voor HVZ en de risicofactoren ervan effectief te onderzoeken. We hebben ons fysiologisch analoge model van CAD in varkens3 gedemonstreerd. Het gebruik van varkens helpt bij het vervullen van de validiteit van ons onderzoeksmodel bij het nauwkeurig weergeven van de menselijke conditie van CAD, waarin preklinische studies eerder zijn bekritiseerd vanwege de vertaalbaarheid. Varkens hebben een vergelijkbare coronaire anatomie, hartfysiologie en myocardiaal proteoom en metabolisme als mensen4. Bovendien is een cruciaal onderdeel van ons model om vervolgens nauwkeurig rekening te houden met de daaropvolgende fysiologische, myocardiale en moleculaire resultaten als gevolg van de onderzoekstherapieën.
Doorgaans worden klinische onderzoeken gebruikt om nieuwe medische of chirurgische therapieën te implementeren om gunstige cardiovasculaire resultaten te onderzoeken, die uitsluitend via observatie worden ontdekt. Dit blijkt uit de baanbrekende onderzoeken naar verschillende nieuwe antidiabetica die hun cardiovasculaire impact onderzoeken. In de SUSTAIN-6 gerandomiseerde controlestudie bleken patiënten met diabetes type 2 die werden behandeld met semaglutide, een glucagon-achtige peptide-1 (GLP-1)-agonist, bijvoorbeeld lagere percentages ernstige cardiovasculaire bijwerkingen te hebben in vergelijking met placebo5. Soortgelijke waarnemingen werden gezien in een andere RCT-studie naar sotagliflozine, een dubbele natrium-glucose-cotransporter 1 en 2 (SGLT-1 en SGLT-2)-remmer, die een vermindering van ernstige nadelige cardiovasculaire voorvallen aantoonde bij patiënten met diabetes type 2, chronische nierziekte en aanvullende cardiovasculaire risicofactoren6. Deze bevindingen zijn cruciaal geweest bij het uitbreiden van de FDA-goedkeuring van dergelijke therapieën om de incidentie van cardiovasculaire risicofactoren en ziekten te verminderen. Een belangrijke beperking van deze observationele bevindingen is echter een gebrek aan begrip van de mechanismen waarmee deze nieuwe therapieën dergelijke effecten in stand houden. Dit illustreert het belang van ons model bij de wetenschappelijke ontdekking van de onderliggende mechanistische determinanten voor nieuwe therapieën voor HVZ.
Door een groot diermodel te gebruiken, zijn we in staat om de macroscopische veranderingen in hartfunctie en myocardperfusie invasief te karakteriseren, en om de microscopische moleculaire verschuivingen als reactie op experimentele therapieën volledig te begrijpen. We gebruiken PV-luskatheterisatie om variaties in de hartfunctie te bepalen. Het gebruik van PV-lussen is de gouden standaard voor het invasief bepalen van de ventriculaire functie tijdens systole en diastole en dient als maatstaf voor het vergelijken van niet-invasieve beeldvormingstechnieken, zoals echocardiogram of cardiale MRI7. Deze techniek stelt ons in staat om verschillende metingen uit te voeren om elke hemodynamische variabele te bepalen en de katheter in realtime te herpositioneren om reproduceerbare gegevensverzameling te garanderen. Dat wil zeggen, het gebruik van deze techniek is beperkt in het onvermogen om longitudinale gegevens te verzamelen, zoals baseline cardiale functionele, hartfunctie bij ischemisch begin en tijdens de behandeling. We denken dat dit wordt gecompenseerd door het vermogen om belastingonafhankelijke metingen te meten, waardoor de intrinsieke functionele status van het hart wordt verkregen. Bovendien helpt het gebruik van isotoop-gelabelde microsfeerinjecties na het in kaart brengen van het meest ischemische gebied bij het identificeren van elk ischemisch voordeel van een therapeutisch middel. Het is al lang geleden bewezen dat microsfeerinjecties een nauwkeurige weergave zijn van veranderingen in de regionale myocardiale bloedstroom8.
Ons lab gebruikt consequent microsferen met een diameter van 15 μm en met een concentratie van 2,5 miljoen microsferen/ml. Deze diameter zorgt voor de meest nauwkeurige meting van de myocardiale bloedstroom, zoals bevestigd door een eerdere studie die aantoonde dat microsferen correct waren verdeeld volgens de bloedstroom, en dat de kleinere diameter de minste variatie in verdeling tussen de linkerventrikellagen vertoonde9. Bovendien is een minimale opname van microsferen nodig om betrouwbare resultaten te garanderen, die gemakkelijk kunnen worden geproduceerd bij dergelijke hoge concentraties die in ons laboratorium worden gebruikt. Alles bij elkaar analyseren de technieken die tijdens de terminale oogst worden gebruikt consequent en nauwgezet de belangrijkste cardiale fysiologische veranderingen na een willekeurig aantal experimentele therapieën. Deze karakterisering wordt verder versterkt door het vermogen om myocardweefsel te verzamelen en regionale veranderingen grondig te analyseren met geavanceerde technologieën, zoals multiomische studies, die een robuuste, kwantitatieve karakterisering bieden op elke laag van het centrale dogma binnen het myocardium.