Mechanisms underlying myocardial dysfunction in heart failure

Kronisk hjertesykdom er den vanligste dødsårsaken i den vestlige verden, og kronisk hjertesvikt har dårligere prognose enn de fleste kreftsykdommer. Ved hjertesvikt gjennomgår hjertemuskelen en remodellering som blant annet inkluderer endringer i hjertemuskelcellene, inkludert en økning i hjertecellestørrelse. I tillegg kan antall hjerteceller enten reduseres eller øke, avhengig av type og grad av stress cellene utsettes for. En økning i antall hjerteceller i et skadet område av hjertemuskelen kan kompensere for et tap av hjerteceller.
Målet med denne studien er å undersøke hvordan enzymer som regulerer DNA funksjon påvirker utviklingen av hjertemuskel remodellering. Dette inkluderer både effekten på størrelsen til hjertemuskelcellene, men ikke minst eventuell nydannelse av hjerteceller både i velfungerende og skadet hjertemuskelvev. Intervensjon på de aktuelle signalveiene kan føre til både bedret funksjon og økt nydannelse av hjertemuskelceller, noe som kan bedre situasjonen for pasienter med hjertesvikt.
I studien vil vi bruke ulike typer genmodifiserte gnagere for å isolere betydningen av de aktuelle enzymene. Effekten av genmodifikasjon vil bli studert med magnet resonans (MRI), ultralyd, fluorescens, molekylære metoder og ved hjelp av intervensjon med blokkere av de aktuelle enzymene. Det søkes om 15730 dyr, hvorav en vesentlig andel vil brukes til avl. Dyrene vil gjennomgå kirurgisk inngrep under full anestesi for å indusere hjerteinfarkt eller hypertrofi. I noen få dyr vil virus injiseres i myokard. De dyrene som får vesentlige symptomer på hjertesvikt, vil avlives.
Vi vil undersøke mekanismer som ligger bak kronisk hjertesvikt, samt å identifisere nye mål for terapi gjennom studier av faktorer som påvirker hjertets kontraksjon, bindevevsdannelse og celledød. Basert på tidligere studier vi har gjennomført, vil vi særlig fokusere på betydningen av enzymer som påvirker DNA og enzymer som modulerer intracellulære signalveier som mulige behandlingsmål ved hjertesykdom. Dette er basert på effekten disse faktorene har på hjertets genuttrykk og potensielle evne til å stimulere hjertemuskelceller til celledeling og -vekst.
I det aktuelle prosjektet studerer vi mekanismer for regenerasjon av kardiomyocytter, samt utvikling av fibrose, hypertrofi og diastolisk dysfunksjon. Et vesentlig poeng er å kunne skille og sammenligne endringer i myokard som skyldes sykdomsprosesser og prosesser som sees ved aldring. Vi vil undersøke rotter opp til 2 års alder mht myokardiell remodellering forbundet med aldring.
Patofysiologien ved utvikling av hjertesykdom og hjertesvikt er multifaktoriell og meget kompleks, og kan ikke simuleres eller erstattes av in vitro metoder. Gjennom lang erfaring med de aktuelle kirurgiske modellene benytter vi optimaliserte kirurgiske teknikker. Data fra forsøkene vil bli brukt av flere forskere, noe som muliggjøres ved at vi benytter avansert utstyr som kan samle mye data på kort tid.

Alle forsøk som er betydelig belastende skal etterevalueres av Mattilsynet.

Forsøkets formål har vært å undersøke mekanismer som ligger bak kronisk hjertesvikt, samt å identifisere nye mål for terapi gjennom studier av faktorer som påvirker hjertets kontraksjon, bindevevsdannelse og celledød.
Søker vurderte forsøket som betydelig belastende for en liten andel dyr som skulle gjennomgå to thorakotomier i løpet av forsøksperioden.

Forsøkene har resultert i store mengder preliminære data som er lovende for videreføring av prosjektet inn i nytt prosjekt fra juni 2023, samt data som er under publisering. Det har også gitt grunnlag for preklinisk utprøving av behandlingsprinsipper og sykdomsmekanismer.
Forsøksansvarlig angir at forskergruppen blant annet er godt i gang med å undersøke mekanismer for regenerasjon av kardiomyocytter.

Forsøksansvarlig angir at gruppen i dette prosjektet innledet flere viktige delprosjekter som fortsatt pågår, og som vil fortsette som en del av et nytt prosjekt fra juni 2023. Noen av resultatene som er oppnådd vil inngå i publikasjoner som er eller snart skal sendes inn. Andre vil inngå i publikasjoner som er delvis fullført.
Det er benyttet færre dyr enn omsøkt, da det har tatt lenger tid enn forventet å planlegge og gjennomføre de to store underprosjektene.
Totalt ble det brukt 3401 dyr, 58% mus og 42% rotter.
88 av rottene er rapportert med betydelig belastningsgrad, resten av dyrene med mild eller moderat belastningsgrad.

Transgene mus er fortsatt eneste alternativ for kroniske genetiske forandringer. Sentrale forskningsspørsmål kan derfor kun besvares ved avl av disse. Det finnes heller ingen reelle alternativer for de komplekse sykdomsmodellene som modelleres med aorta banding eller myokardielt infarkt.

Det foregår kontinuerlig vurdering av om design av forsøk kan forbedres slik at færre dyr brukes. Forsøksansvarlig angir at forskergruppen i denne sammenhengen ikke kunne endre designet for å redusere antall dyr. Gruppestørrelsene i de resulterende analysene fremstår som hensiktsmessige.

Forskergruppen har i prosjektet implementert noen optimaliserte metoder:

Fra juli 2019 ble antall injeksjoner for dyrene som får tamoxifen fra p0 redusert. Tamoxifendosen ble økt fra 20 til 40 mg/kg/d, og antall injeksjoner redusert fra 4 til maks. 2.

Fra mars 2022 ble analgesiregimet for post-MI-rotter forbedret ved å benytte oral dosering av buprenorfin 0,4 mg/kg, dosert 1 time før og 20-24h etter MI-operasjon.
Dette regimet er likeverdig eller bedre enn tidligere godkjente analgesiprotokoll, og utsetter dyrene for færre prosedyrer.

Videre er behov for banding/debanding redusert ved introduksjon av alternativ metode for trykk-kateterisering, som reduserer belastingsgrad.

Forsøksansvarlig angir at det i dette forsøket ikke var mulig å redusere belastningsgraden ytterligere.