Biomarkers in het bloed en skeletspier voor de verbetering van virale myocarditis diagnostiek

Myocarditis (hartontsteking) is een ontstekingsziekte van het hart die kan
leiden tot de sterfte van cardiomyocyten, het ontstaan van bindweefsel in het
hart en uiteindelijk tot ernstig hartfunctie verlies, oftewel hartfalen. De
meest voorkomende oorzaak van infectueuze myocarditis is een virale infectie.
Er zijn thans zo*n 20 verschillende virussen beschreven die myocarditis kunnen
veroorzaken. De pathofysiologie van virale myocarditis kenmerkt zich door ofwel
directe virusgerelateerde schade aan het hart (het virus infecteert hartcellen
en doodt deze) of schade doordat de reactie van het afweersysteem tegen het
virus zich ook tegen de hartspier keert (auto-immuun schade). De klinische
presentatie van patiënten met virale myocarditis is erg divers en varieert van
milde kortademigheid en milde griepachtige klachten, tot pijn op de borst,
specifieke afwijkingen op de ECG, acuut falen van het hart en soms plotselinge
dood.
Deze grote variëteit in klinische presentatie maakt het stellen van de diagnose
virale myocarditis moeilijk. Er zijn thans geen specifieke bloedmarkers voor
virale myocarditis. Naast de anamnese kan de ECG en/of echocardiografie
gebruikt worden om andere oorzaken van falen, zoals een acuut hartinfarct,
klepfalen of congenitaal hartfalen uit te sluiten. Echter, virale myocarditis
lijkt klinisch vaak sterk op een myocard infarct en patiënten kunnen zich
presenteren met additionele infarct-achtige symptomen zoals ST-segment elevatie
op de ECG, wandbeweging stoornissen, en verhoogde troponine bloedlevels. In
patiënten met infarct-achtige klachten wordt coronaire angiografie (CAG) het
vaakst gebruikt om onderscheid te maken tussen virale myocarditis en een
myocard infarct, waarbij een epicardiale coronaire arterie occlusie wijst op
een myocard infarct. Echter, in ongeveer 4-9% van de patiënten met
infarct-achtige klachten wordt geen coronair arterie occlusie gevonden met CAG.
In de meeste van deze patiënten is een myocard infarct toch de oorzaak van de
klachten. Dit wordt een myocard infarct met niet-geoccludeerde coronair
arteriën (MINOCA) genoemd. In ongeveer een derde van deze patiënten is acute
myocarditis de onderliggende oorzaak van de klachten. Er is daarom een
klinische vraag om acute (virale) myocarditis en myocard infarcten goed te
kunnen onderscheiden.
Echter, om de diagnose virale myocarditis te bevestigen is thans histologische
analyse van biopten die uit het hart worden genomen (endomyocardiale biopten;
EMB) noodzakelijk. Niettemin is de bruikbaarheid van EMB gelimiteerd. Virale
myocarditis geeft namelijk een fragmentarisch ontstekingsbeeld in het hart. De
kans dat de afwijking niet in het EMB zit is bijgevolg reëel. Daarom is het
nemen van meerdere EMB (tot maximaal 5) noodzakelijk. Zelfs dan is er een kans
op een vals-negatieve diagnose. Het nemen van EMB is geen sinecure voor de
patiënt. Bij een dergelijke invasieve methode bestaat er altijd een kans op
complicaties. Bovendien is het gebied waaruit biopten kunnen worden genomen
relatief klein, zodat op meerdere tijdstippen biopteren niet wordt gedaan. Dit
maakt het volgen van de ziekte of het meten van therapie effecten moeilijk.
Daarom, voor een beter klinisch management van virale myocarditis is
uitbreiding van het diagnostisch repertoire noodzakelijk: 1) voor een meer
accurate en minder belastende diagnose; 2) als leidraad voor therapie en het
monitoren van therapie effecten. We hebben recent een verhoogde infiltratie
van lymfocyten gevonden in de quadriceps skeletspier, verkregen bij obductie,
in patiënten met virale myocarditis en in een virale myocarditis muismodel. Dit
wijst erop dat skeletspier een perifere spiegel is van ontsteking in het hart
in virale myocarditis. Bovendien kunnen veel virussen die virale myocarditis
veroorzaken ook skeletspier infecteren, wat erop zou kunnen duiden dat
skeletspier analyse naast ontsteking iets zou kunnen zeggen over virale
infectie in het hart.
Deze resultaten wijzen erop dat skeletspier de afwijkingen in het hart bij
virale myocarditis reflecteert en dat skeletspier biopten potentieel een
selectief diagnosticum kunnen zijn voor virale myocarditis.
Tevens is de virale diagnostiek in patiënten met virale myocarditis thans
gelimiteerd. Ofschoon er tot nu toe meer dan 20 verschillende virussen zijn
beschreven die myocarditis kunnen veroorzaken worden deze patiënten getest voor
slechts enkele virustypen. Ook is kennis omtrent de mogelijke invloed van het
virustype op het ziekteverloop van virale myocarditis tot nu toe afwezig.
Vandaar dat er ook behoefte is aan een verbeterde virus diagnostiek bij
patiënten met virale myocarditis.

De primaire doelen van dit project zijn dus het identificeren van biomarkers in
het bloed en in skeletspier die het diagnosticeren van virale myocarditis bij
patiënten kunnen verbeteren en de uitbreiding en verbetering van de virale
diagnostiek in deze patiënten. Echter, in de analyse van de skeletspierbiopten
van de eerste 20 patienten hebben we niet de verwachte verhoogde ontsteking
waargenomen. Daarom zijn we tot nader order vanaf 27-2-2019 gestopt met het
afnemen van skeletspierbiopten van de virale myocarditis patienten. We zullen
ons in het vervolg van het onderzoek dus focussen op biomarkers in het bloed.

Het studie ontwerp is als volgt:
Patiënt selectie: Patiënten die zich bij de afdeling Cardiologie van het VUmc
presenteren met verdacht virale myocarditis (hebben griepachtige symptomen
gecombineerd met een acuut verlies van hartfunctie) en die voldoen aan de
ESC/ACC positie verklaring voor het nemen van EMB zullen worden gevraagd te
participeren in deze studie (virale myocarditis groep).
Omdat we onderscheidende biomarkers nodig hebben willen we ook bloed afnemen
van patiënten die ontsteking in het hart hebben ontwikkeld door een andere
oorzaak, i.e. patiënten met een acuut myocard infarct (AMI). In AMI wordt ook
hartschade en hartontsteking geïnduceerd, echter niet als gevolg van een virale
infectie maar als gevolg van verminderde bloedtoevoer naar het hart. Daarom
zullen patiënten die zich bij de afdeling Cardiologie melden met een AMI ook
worden gevraagd te participeren in dit onderzoek (AMI groep). Dit zijn
patiënten met CAG-bewezen epicardiale coronair occlusie wijzend op een AMI.
Omdat virale myocarditis sterk kan lijken op AMI, zullen we ook patiënten
includeren die zich presenteren met infarct-achtige klachten, maar die geen
epicardiale coronair arterie occlusie vertonen bij CAG. Deze patiënten zullen
op geleide van MRI analyse vervolgens worden geclassificeerd als AMI (in geval
van MINOCA) of als (virale) myocarditis.

Studiegerelateerde handelingen: Van alle patiënten die meedoen met de studie
zullen 3 extra buizen bloed worden afgenomen. Dit zal plaatsvinden binnen 0 tot
2 dagen na opname in het ziekenhuis. We plannen om dit (zoveel mogelijk) samen
te laten vallen met het tijdstip waarop bloed wordt afgenomen voor de
diagnostiek. Van patiënten waarbij een CAG wordt gemaakt willen we bloed
afnemen kort na de CAG procedure. Tevens zal patiënten in de virale myocarditis
groep worden gevraagd een faeces sample af te staan.
Na ongeveer 6 maanden follow-up, zullen patiënten in de virale myocarditis
worden gevraagd om nogmaals 3 buizen bloed af te staan.

Een bloed sample zal worden opgevangen in een stolbuis om serum te verkrijgen,
twee bloed samples zullen worden opgevangen in EDTA-gecoate buizen voor de
isolatie van plasma en perifere mononucleaire bloed cellen (PBMCs). Serum en
plasma zal worden ge-aliquot en opgeslagen bij -80*C. De PBMCs zullen ook
worden opgeslagen in vloeibare stikstof. Faeces samples zullen worden verzameld
in *stool containers* en worden opgeslagen bij -20*C. Een skeletspier biopt zal
onmiddellijk worden ingevroren (-80*C) voor virale PCR en een zal meteen worden
gefixeerd in formaline voor (immuno)histochemische biomarker onderzoek. Alle
samples zullen een experimentele code ontvangen voor ze worden opgeslagen.
Materiaal van de EMB, die op medische gronden voor diagnose zijn afgenomen,
dat over is na het diagnostische proces zal worden gebruikt voor biomarker
analyse en virale diagnose. In theorie ontstaan zo 2 groepen binnen de virale
myocarditis groep: 1) patiënten met symptomen van virale myocarditis dat wordt
bevestigd door EMB analyse, 2) patiënten met symptomen van virale myocarditis,
maar met negatieve EMB (deze patiënten kunnen virale myocarditis hebben, maar
met vals-negatieve EMB of ze hebben ondanks de symptomen geen virale
myocarditis).

Veelbelovende biomarkers geïdentificeerd in verschillende muismodellen die we
thans aan het bestuderen zijn, zullen worden geanalyseerd in de patiënten met
verdacht of bevestigde virale myocarditis. Daarnaast zullen de bevindingen in
de quadriceps spier en het hart, die we bij autopsie hebben verkregen worden
geanalyseerd in de levende patiënt. In muizen induceren we verschillende
manifestaties van virale myocarditis i.e. acute en chronische(auto-immune)
myocarditis. We gebruiken hiervoor Coxsackievirus B3 en Parvovirus B19; twee
virussen die het meest frequent virale myocarditis lijken te veroorzaken in
mensen. In deze modellen zullen we in het bloed en skeletspier analyseren voor
biomarkers die in staat zijn om virale myocarditis te diagnosticeren in
verschillende stadia van de ziekte. Biomarkers in bloed/skeletspier zullen
worden vergeleken met hartfunctie metingen, histologische afwijkingen in het
hart, virus titer, en het voorkomen en de heftigheid van auto-immuniteit.
Veelbelovende biomarkers die in de muismodellen zijn geïdentificeerd zullen
worden geanalyseerd in het bloed, skeletspier en EMB van patiënten in de virale
myocarditis groep. Hierbij zullen biomarkers in bloed/skeletspier worden
vergeleken met hartfunctie metingen, ECG, (immuno)histologische analyse van EBM
en data uit routine bloed bepalingen (hemoglobine, bloedceltellingen,
elektrolyten, bloedgassen, cardiale troponins, CK-MB, CRP). Daarnaast zullen
deze biomarkers worden vergeleken tussen de twee (mogelijke) groepen binnen de
virale myocarditis groep en de AMI groep.

Voor de uitbreiding en verbetering van de virale diagnostiek zullen we
virustype en titer bepalen in het bloed, faeces en EMB. Ook hier zal de data
uit de virus diagnostiek worden vergeleken met hartfunctiemetingen, ECG,
(immuno)histologische analyse van EMB en data uit de routine bloed diagnostiek.
Bovendien zullen deze data worden vergeleken tussen de verschillende patiënten
groepen en met de verschillende geanalyseerde biomarkers.

Veelbelovende biomarkers, geïdentificeerd in de virale myocarditis groep zullen
vervolgens ook worden getest in de AMI groep. Op deze manier hopen we
biomarkers te identificeren die we kunnen gebruiken om met hoge incidentie
virale myocarditis te kunnen diagnosticeren en hopen we de virale diagnostiek
in deze patiënten te verbeteren.

Belasting en risico voor patiënten zijn minimaal: alleen bloedafname.

Bij bloedafname zijn het optreden van locale ontsteking/stolling mogelijke
bijeffecten, ofschoon deze zeer zeldzaam zijn. Bij skeletspier biopten zijn
locale spierpijn, bloeduitstorting en een kleine kans op bloeding, infectie en
lokaal een tijdelijk verdoofd gevoel mogelijke bijeffecten. Patiënten bij wie
bijeffecten optreden zullen adequeaat daarvoor worden behandeld.