Disfunció microcirculatòria sinusoïdal hepàtica en la cirrosi i dany per isquèmia/reperfusió: mecanismes involucrats i noves dianes terapèutiques

Abstract

El sinusoide hepàtic és un llit vascular molt especialitzat. La comunicació autocrina i paracrina entre tots els tipus cel·lulars coordina els processos d’inflamació, trombosi i remodelat tissular i determina la correcta regulació del to vascular hepàtic, de manera que en resposta al dany, les cèl·lules sinusoïdals perden el seu fenotip característic i esdevenen pro-trombòtiques, pro- inflamatòries, pro-contràctils i pro-fibròtiques. En aquesta tesi doctoral hem estudiat els mecanismes de dany hepàtic i la regulació de les cèl·lules sinusoïdals durant la cirrosi i la isquèmia/reperfusió en resposta a dos fàrmacs diferents ja aprovats per a l’ús en humans: liraglutida i simvastatina. La liraglutida és un anàleg de la hormona incretina GLP-1 i és emprada en el tractament de la diabetis de tipus II. Estudis previs han demostrat els efectes antiinflamatoris d’aquest fàrmac en la malaltia de fetge gras d’origen no alcohòlic (NAFLD). Com que la inflamació és un factor implicat en l’inici i la progressió de la cirrosi hepàtica, la liraglutida podria tenir efectes protectors en aquest context, essent un fàrmac ràpidament aplicable a la pràctica clínica. Per tant, l’objectiu d’aquest estudi ha estat avaluar els efectes de la liraglutida sobre el fenotip de les cèl·lules estrellades hepàtiques (HSC), la funció microvascular i els seus efectes derivats en models pre-clínics de malaltia hepàtica crònica. Aquests efectes es van estudiar en diferents models de malaltia hepàtica crònica, tant en models de tractament in vitro en HSC cirròtiques aïllades de biòpsies hepàtiques humanes o de rata com en el tractament in vivo en models animals de malaltia hepàtica crònica. La liraglutida va millorar marcadament el fenotip de les HSC i en va reduir la proliferació. Les rates cirròtiques tractades amb liraglutida van mostrar una millora significativa de la funció microvascular, evidenciada per una menor pressió portal, una reducció en la resistència vascular intrahepàtica i millores marcades en la fibrosi, el fenotip de les HSC i la funció endotelial. Els efectes antifibròtics de la liraglutida es van confirmar en teixit humà i, tot i requerir més investigació, aquests efectes serien independents del receptor de GLP-1 i dependents de la via d’NF-kappaB – Sox9. D’altra banda, el factor de transcripció Krüppel-like factor 2 (KLF2), induïble amb simvastatina, confereix vasoprotecció endotelial. Considerant que estudis recents suggereixen que les estatines son capaces d’induir l’autofàgia (mecanisme de supervivència cel·lular), els objectius d’aquest segon estudi van ser: 1) caracteritzar la relació entre l’autofàgia i KLF2 a l’endotelil, 2) estudiar aquesta relació durant el dany hepàtic agut (isquèmia/reperfusió) i 3) estudiar els efectes de la modulació de KLF2-autofàgia in vitro i in vivo. Vam observar una retroalimentació positiva a l’endoteli entre l’autofàgia i KLF2: els activadors de KLF2, tant farmacològics (estatines, resveratrol, GGTI-298) com genètics (adenovirus codificant per KLF2) o fisiològics (estrès per fregament), van causar una sobreexpressió endotelial de KLF2 mitjançant un mecanisme depenent de Rac1-rab7-autofàgia, tant a l’endoteli sinusoïdal hepàtic (LSEC) com a les cèl·lules endotelials vasculars. Al seu torn, la inducció de KLF2 va promoure una activació de l’autofàgia. La isquèmia freda en solució de la Universitat de Wisconsin i la reperfusió van causar la inhibició de la fusió dels autofagosomes amb els lisosomes, mentre que el pretractament amb simvastatina va mantenir el flux autofàgic (incrementant els nivells de Rab7), resultant en la inducció de KLF2 i una millor viabilitat cel·lular i funció microvascular. En conjunt, els resultats obtinguts mostren el potencial prometedor de la liraglutida per al tractament de la cirrosi i ajuden a la comprensió dels mecanismes moleculars de la vasoprotecció mediada per estatines, permetent així proposar noves estratègies terapèutiques per al tractament de les malalties hepàtiques i extrahepàtiques.

The hepatic sinusoid is a highly specialized vascular bed. Autocrine and paracrine communication between all hepatic cell types coordinate inflammation, thrombosis and tissue remodeling, determining the correct regulation of the hepatic vascular tone. As a response to injury, sinusoidal cells lose their characteristic phenotype and become pro-thrombotic, pro- inflammatory, pro-contractile and pro-fibrotic. In this thesis, we have studied the mechanisms of hepatic damage and sinusoidal cells regulation during cirrhosis and ischemia/reperfusion in response to two different drugs that are already approved for human administration: liraglutide and simvastatin. Liraglutide is an analogue of the incretin hormone GLP-1 with anti-inflammatory properties and used for the treatment of type II diabetes. In the first study, we describe for the first time that liraglutide improves the liver sinusoidal milieu in pre-clinical models of cirrhosis, including isolated human hepatic stellate cells or human precision cut liver slices. On the other hand, simvastatin is known for its cholesterol-independent vasoprotective effects which are mediated by induction of the transcription factor KLF2. In addition, simvastatin has recently been described to induce autophagy, which is a cell survival process. In the second study, we describe for the first time the complex autophagy-KLF2 relationship, modulating the phenotype and survival of the endothelium during ischemia/reperfusion. In conclusion, the obtained results show the promising potential of liraglutide for the treatment of cirrhosis and help in the comprehension of the molecular mechanisms of statin-mediated vasoprotection, thus proposing new therapeutic strategies for the treatment of hepatic and extrahepatic diseases.