Mecanismes moleculars de secreció miocardíaca: remodelat ventricular i secreció de pèptid natriurètic tipus B

Abstract

PART 1. EFECTE DE LA HIPÒXIA I FACTORS POINFLAMATORIS SOBRE EL REMODELAT CARDÍAC EN CARDIOMIÒCITS VENTRICULARS HUMANS.

INTRODUCCIÓ. Els mecanismes moleculars pels quals la isquèmia miocardíaca es tradueix en remodelat ventricular i insuficiència cardíaca són poc coneguts. HIPÒTESI. La hipòxia i factors proinflamatoris són inductors específics de recanvi de matriu extracel•lular en els cardiomiòcits humans. MÈTODES. Cardiomiòcits ventriculars humans adults (cèl•lules AC16) van ser incubats en condicions de tensió reduïda d’oxigen, CoCl2 (activador del factor de transcripció induïble per hipòxia 1, HIF-1), rotenona (inhibidor de HIF-1), TNFα, IL1β, LPS o vehicle durant intervals de temps variables. Un cop completats els períodes d’incubació, van obtenir-se els sobrenadants i el RNA cel•lulars per determinar la secreció cel•lular i l’expressió gènica de factors relacionats amb el recanvi de matriu extracel•lular. RESULTATS. La hipòxia indueix la producció de PIIINP (propèptid aminoterminal del del procolàgen tipus III) i inhibeix la síntesi i producció de TIMP1 (inhibidor tissular de metaloproteinases tipus 1) en els cardiomiòcits. La IL1β estimula la producció de PIIINP, TIMP1 i àcid hialurònic en cardiomiòcits. CONCLUSIÓ. La hipòxia i la IL1β activen el remodelat de matriu extracel•lular en cardiomiòcits ventriculars humans. Els resultats suggereixen que la hipòxia i la IL1-β són factors contribuents a la dilatació ventricular i insuficiència cardíaca en la malaltia cardíaca isquèmica.

PART 2. EFECTE DE LA HIPÒXIA SOBRE LA SECRECIÓ DEL PÈPTID NATRIURÈTIC TIPUS B (BNP) EN CARDIOMIÒCITS VENTRICULARS HUMANS.

INTRODUCCIÓ. El principal estímul per la síntesi i secreció de BNP es la distensió de la paret cardíaca. Evidències recents suggereixen que la isquèmia cardíaca pot induir també la producció de BNP. HIPÒTESI. La tensió reduïda d’oxigen estimula directament l’expressió gènica i la secreció de BNP en cardiomiòcits ventriculars humans en absència d’estímuls hemodinàmics o neurohormonals. MÈTODES. Cardiomiòcits ventriculars adults (cèl•lules AC16) van ser incubats en condiciones normòxiques o hipòxiques amb o sense la presència de rotenona. L’acumulació de BNP, ANP i VEGF es va mesurar en els sobrenadants cel•lulars. L’expressió gènica d’aquests factors va determinar-se mitjançant PCR a temps real. L’activitat transcripcional de HIF-1 va determinar-se en extractes nuclears cel•lulars mitjançant un enziminmunoassaig lligat a la seqüència d’unió de HIF-1 al DNA. RESULTATS. L’activitat transcripcional de HIF-1 va induir-se en condicions hipòxiques. La hipòxia va estimular la secreció i l’expressió gènica de BNP i VEGF però no d’ANP en els cardiomiòcits. La inhibició de HIF-1 en condicions hipòxiques va disminuir la secreció de BNP i VEGF. CONCLUSIONS. La hipòxia indueix la síntesi i secreció de BNP en cardiomiòcits ventriculars humans a través d’un mecanisme depenent de l’activació transcripcional de HIF-1.

PART 3. ESTUDI DE LA SIGNIFICACIÓ CLÍNICA DE LES CONCENTRACIONS PLASMÀTIQUES DE BNP A L’INGRÉS EN PACIENTS AMB SÍNDROME CORONÀRIA AGUDA (SCA).

INTRODUCCIÓ. Els pacients SCA presenten concentracions plasmàtiques elevades de BNP atribuïdes a la distensió de la paret ventricular. Existeix poca informació sobre el valor clínic d’aquest marcador cardíac en pacients amb SCA i fracció d’ejecció ventricular esquerra (LVEF) preservada. La demostració que la hipòxia estimula directament la secreció de BNP en cardiomiòcits ventriculars permet formular la hipòtesi que els pacients amb SCA sense insuficiència cardíaca i/o disfunció ventricular presenten concentracions plasmàtiques de BNP elevades, en relació al grau d’hipòxia cel•lular. Mètodes. L’estudi es va realitzar en 1806 pacients amb SCA ingressats de forma consecutiva dins les primeres 24 hores posteriors a l’inici dels símptomes. Es va realitzar un seguiment durant un any de l’aparició d’esdeveniments adversos. RESULTATS. La concentració plasmàtica de BNP en els pacients amb SCA i LVEF preservada va ser superior a l’observada en un grup control d’individus sans. Durant el seguiment, l’aparició d’esdeveniments adversos va ser del 10,0% en els pacients amb LVEF reduïda i del 7,9% en els pacients amb LVEF preservada. Els pacients amb BNP>150 pg/ml van presentar una major probabilitat d’esdeveniments adversos. L’anàlisi estadístic multivariat mostra que la contribució de BNP en la predicció d’esdeveniments adversos es manté desprès d’ajustar en funció de la LVEF. CONCLUSIONS. Els pacients amb SCA i LVEF preservada presenten concentracions plasmàtiques de BNP elevades a l’ingrès, que constitueixen un factor predictor independent de presentar nous episodis de SCA i/o mortalitat.

MOLECULAR MECHANISMS OF MYOCARDIAL SECRETION: VENTRICULAR REMODELING AND SECRETION OF B-TYPE NATRIURETIC PEPTIDE.

The molecular mechanisms by which myocardial ischemia translates in ventricular remodeling and heart failure remain unclear. In the current thesis it was explored whether hypoxia and proinflammatory factors are specific inducers of matrix remodeling in cardiomyocytes. Adult human ventricular cardiomyocytes (AC16 cells) were incubated at normoxic or hypoxic conditions and stimulated with proinflammatory factors. Matrix remodeling and cellular secretion and gene expression of matrix remodeling factors were analyzed. Results show that hypoxia activates matrix remodeling and induces the production of PIIINP (procollagen III N-terminal propeptide) and inhibits the production of TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinase 1). IL1β stimulated the cardiac production of PIIINP, TIMP1 and hyaluronic acid. Results suggest that hypoxia and IL1β may contribute to ventricular dilation and heart failure in ischemic heart diseases. The effect of hypoxia on the cardiac secretion of B-type natriuretic peptid (BNP) was also evaluated. Hypoxia stimulated the protein release and mRNA levels of BNP and VEGF but not ANP in AC16 cells. The analysis of the transcriptional activity of the hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) in nuclear extracts showed that HIF-1 activity was induced under hypoxic conditions. The treatment of AC16 cells with the HIF-1 inhibitor rotenone in hypoxia inhibited BNP and VEGF release. In conclusion, data indicate that hypoxia induces the synthesis and secretion of BNP in human ventricular myocytes, likely through HIF-1-enhanced transcriptional activity. This observed direct effect of hypoxia on BNP secretion in human ventricular myocytes allowed hypothesizing that patients with acute coronary syndromes (ACS) without ventricular dysfunction or heart failure present high plasma levels of BNP related with their degree of cardiac hypoxia. Thus, prognostic significance of BNP plasma levels was evaluated in a cohort of 1806 consecutive patients with ACS admitted within the first 24 hours after the onset of symptoms. The follow up for adverse events was of one year. Plasma levels of BNP in ACS patients with preserved left ventricular ejection fraction (LVEF) were higher than in the control group without ACS. During follow-up, adverse events was 10.0 % in patients with reduced LVEF and 7.9 % in patients with preserved LVEF. Patients with BNP>150 pg/ml presented significantly higher probability of adverse events during follow up. Results show that ACS patients with preserved LVEF present higher BNP levels at admission, which constitute an independent predictor of presenting new ACS and mortality.