Neovascularización mediada por factor tisular en la placa aterosclerótica

Abstract

Las enfermedades cardiovasculares son la primera causa de muerte en todo el mundo y representan uno de los desafíos primordiales en la investigación biomédica. La aterosclerosis es causante de la mayoría de las enfermedades cardiovasculares. Un factor clave en la evolución de la aterosclerosis subclínica hacia un evento isquémico es la vulnerabilidad de la placa aterosclerótica. No se conocen las causas que producen la rotura de alguna de las placas existentes en el árbol arterial mientras que otras se mantienen estables. Se han observado placas coronarias humanas, asociadas a síndromes coronarios agudos, que presentan una mayor acumulación de neovasos. De hecho, se ha descrito que la angiogénesis dentro de las placas ateroscleróticas puede contribuir a la expansión de la íntima, a la transformación pro-trombótica de las células residentes y a crear un fenotipo de placa hemorrágica inestable.

Se han localizado células inflamatorias, especialmente monocitos y macrófagos, en áreas de la placa activamente angiogénicas, así como CEs microvasculares (CEm) dentro del núcleo de una placa aterosclerótica coronaria que expresan altos niveles de FT. El FT es una glicoproteína de membrana, considerado el principal responsable de la cascada de coagulación, que contribuye activamente en la formación de neovasos. Nuestra hipótesis de trabajo es que el FT juega un papel clave en la angiogénesis intraplaca. Creemos que la modulación del FT en las CEs podría regular la capacidad angiogénica de éstas, estimular el reclutamiento de pericitos e inducir la formación de vasos maduros, evitando así las continuas hemorragias, favoreciendo la estabilidad de la placa y disminuyendo los episodios trombóticos.

El FT conduce a la formación de vasos sanguíneos por medio de una cascada de señalización. Los resultados obtenidos en esta tesis proponen dos vías de señalización desencadenadas a partir de la expresión de FT en las CEm. Por un lado, FT-Akt-ETS1, que estimulan la formación de neovasos; y por otro, el FT-PAR2-SMAD3 que permite que los vasos sean estables. Además, ambas vías estimulan la expresión de CCL2, una proteína que se secreta al medio e induce el reclutamiento de pericitos y células musculares lisas.

La inflamación es uno de los factores más influyentes en la placa aterosclerótica, monocitos y macrófagos ejercen un papel protagonista. Los resultados obtenidos en esta tesis determinan que los monocitos ejercen una función esencial en la angiogénesis, ya que estimulan a las CEm a que expresen FT y formen nuevos vasos por medio de la secreción de la proteína Wnt5a y la activación de una vía de señalización de Wnt no canónica. Además, estos monocitos en estrecho contacto con las CEs van diferenciándose en respuesta a los estímulos angiogénicos. El FT endotelial constituye un estímulo para los monocitos, que responden alterando su fenotipo y expresando marcadores típicamente endoteliales. Este cambio fenotípico de los monocitos sugiere una participación activa en la formación y estabilización de neovasos. De esta manera, los monocitos estimulan a las CEs a expresar FT y formar neovasos. Esta expresión de FT endotelial estimula a los monocitos a expandir la población CD16+ y a expresar características endoteliales. De esta manera se genera un ciclo de retroalimentación positiva donde ambos tipos celulares trabajan para la formación y estabilización de los nuevos vasos formados, con el factor tisular como jugador principal.

Cardiovascular disease is the main cause of death worldwide and it is usually the clinical manifestation of underlying atherosclerosis. Our understanding of atherosclerosis has advanced considerably; however, the factors that contribute to its progression and complication are largely unknown. A key factor in the evolution of subclinical atherosclerosis to an ischemic event is the increased vulnerability of atheromatous plaques. Atherosclerosis is characterized by inflammation and neovascular growth that precipitate plaque rupture and subsequent thrombosis. In fact, inflammation in the vessel wall is now considered to play an essential role in the initiation, progression and final steps of atherosclerosis, namely plaque destabilization and eventually plaque rupture. Increasing evidence shows that high neovessel density in atherosclerotic-plaques is associated with hemorrhagic leaky vessels, unstable plaques and high rate of thrombotic episodes. However the mechanisms responsible for neovessel formation are not understood.

It has been described that microvascular endothelial cells (mECs), located in the nuclei of coronary atherosclerosis plaque, express high levels of tissue factor (TF). TF is a transmembrane glycoprotein, considered the main trigger of the coagulation cascade. TF expression has been closely linked to angiogenesis and malignancy. Indeed TF is able to initiate cellular signaling mechanisms leading to alteration in patterns of gene expression.

In this study, we hypothesized that TF plays a key role in the angiogenic processes intraplaque. TF upregulates the angiogenic activity of mECs and improves microvessel stabilization. TF signaling may induce the formation of mature new vessels that may prevent continuous hemorrhages and improve plaque stability.

TF drives the formation of new capillaries through a signaling cascade. We elucidated two signaling pathways triggered by TF expression in mECs. First, TF through the activation of AKT1 and ERK1/2 induce the activation of ETS1, a transcription factor that promote CCL2 expression. Second, TF forms a complex with factor VII, activates PAR2 and, consequently, the transcription factor SMAD3. SMAD3 presents synergisms with ETS1, and also activates expression of CCL2. CCL2 recruits SMC and pericytes to promote vascular stability. Inflammation is a crucial factor in atherosclerosis plaque formation. We demonstrated that monocytes develop an essential role during angiogenesis, since they stimulate mECs to express TF and to form new vessels through Wnt5a secretion. Wnt5a binds to FZD5 receptors in endothelial membrane and triggers intracellular calcium release and NF-.B activation, through a non-canonical pathway. In addition, monocytes have a tight collaboration with ECs and they response to angiogenic stimuli. Moreover, we have observed that monocytes respond to endothelial TF, developing endothelial properties. Thus, there is a positive feedback cycle generation between monocytes and ECs that promotes the formation and stabilization of new vessels.