Análisis de nuevas estrategias cardioprotectoras destinadas a modular el remodelado ventricular tras infarto agudo de miocardio: estudio preclínico y seguimiento mediante técnicas de imagen no invasiva de alta resolución

Abstract

Introducción: la cardiopatía isquémica es una de las principales causas de morbimortalidad en todo el mundo. En las últimas décadas se ha logrado disminuir considerablemente la mortalidad de los pacientes con infarto agudo de miocardio, a costa de un aumento de los casos de insuficiencia cardíaca crónica. En consecuencia, es necesario idear nuevos enfoques terapéuticos para prevenir el remodelado cardíaco y la aparición de insuficiencia cardíaca. El área total de necrosis se debe a la combinación de la lesión isquémica y el daño por reperfusión (desencadenado por la restauración repentina del flujo sanguíneo en el territorio infartado). Éste último juega un papel clave en el desarrollo del remodelado cardíaco e insuficiencia cardíaca. Los bloqueadores del receptor P2Y12 son un grupo de agentes antiplaquetarios de uso habitual en el infarto agudo de miocardio, en el que existen diferentes subtipos con diferentes perfiles farmacocinéticos y farmacodinámicos (ej. el agente tradicional clopidogrel frente al de nueva generación ticagrelor). Se cree que ticagrelor tiene efectos sobre el metabolismo de la adenosina, una molécula con efectos cardioprotectores. En esta tesis queremos demostrar que ticagrelor ejerce un efecto cardioprotector sobre el corazón infartado mayor que el ejercido por clopidogrel y que este efecto es independiente de su efecto antiplaquetario.

Material y métodos: se diseñó un modelo animal (porcino) de infarto agudo de miocardio compuesto por dos estudios con un mismo diseño. Los animales fueron aleatorizados a grupos de igual tamaño que recibieron diferentes intervenciones (placebo, clopidogrel y ticagrelor). Después de la dosis de carga inicial se indujo un infarto en todos los animales y, en los días posteriores, fueron llevados a una instalación de resonancia magnética (RM) donde se estudiaron parámetros cardiacos funcionales y estructurales (motilidad global y segmentaria, edema, obstrucción microvascular y necrosis). Finalmente, los animales fueron sacrificados para para realizar análisis histológicos y moleculares en los que se evaluó la expresión y activación de moléculas relacionadas con la formación de edema y supervivencia celular (ej. acuaporina-4, AMPK). Mientras que el primer estudio se centró en los efectos durante las primeras 24 horas post infarto, el segundo estaba destinado a la evaluación de los efectos crónicos (3d y 42d después del infarto).

Resultados: El uso de cualquier agente antiplaquetario reduce el daño miocárdico en comparación con placebo (menos edema y necrosis miocárdica, mejores parámetros funcionales en RM) pero ticagrelor lo hace en mayor medida que clopidogrel. La reducción observada, tanto del edema como de la necrosis, es estadísticamente significativa y concuerda con los resultados de los análisis moleculares. La expresión de acuaporina 4 se reduce y la expresión y activación de AMPK aumenta en animales tratados con ticagrelor. Acuaporina 4 es un canal transportador que facilita la entrada de agua en la célula en condiciones de estrés. Por otro lado, AMPK actúa disminuyendo el edema extracelular y promoviendo la supervivencia celular. Ticagrelor también muestra un impacto positivo sobre los parámetros funcionales en las fases aguda y crónica después del infarto. Tanto la fracción de eyección del ventrículo izquierdo como la motilidad regional se ven menos afectadas en los animales tratados con ticagrelor a día 3 y día 42. Es importante remarcar que todos los beneficios descritos con ticagrelor se anulan al añadir un antagonista del receptor de adenosina. Este hecho muestra que los efectos cardioprotectores de ticagrelor están mediados por adenosina.

Conclusión: En esta tesis demostramos que ticagrelor, un inhibidor de nueva generación del receptor P2Y12, presenta efectos cardioprotectores adicionales en comparación con clopidogrel y que estos efectos están mediados por adenosina. El impacto positivo se observa en las fases aguda y crónica después del infarto de miocardio y está presente tanto en parámetros estructurales como funcionales.

Introduction: ischemic heart disease is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. A sharp decline in the mortality rate of patients suffering from acute myocardial infarction has been achieved, at the cost of rising cases of chronic heart failure. In consequence, it is necessary to devise new therapeutic approaches to prevent cardiac remodeling and the ensuing heart failure. In this regard, cardioprotection appears as a foreseeable mainstay. We now know the total necrotic area derives from a combination of the ischemic injury and an added damage produced by the sudden restoration of blood flow in the obstructed coronary artery’s territory, the reperfusion injury. Reperfusion injury plays a key role in the development of cardiac remodeling and chronic heart failure. P2Y12 blockers are a group of antiplatelet agents that are standard care in the setting of acute myocardial infarction. However, within the group there are different subtypes with different pharmacokinetic and pharmacodynamic profiles (e.g., the standard of care clopidogrel and the new generation P2Y12 receptor blocker ticagrelor). Ticagrelor is believed to have effects on adenosine metabolism, molecule with cardioprotective implications. In this thesis we mean to prove that ticagrelor exerts a higher cardioprotective impact as compared to clopidogrel on the infarcted heart, independently of their antiplatelet effect.

Material and methods: we designed an animal (swine) myocardial infarction model composed by two studies with a common layout. Animals were randomly allocated to equally sized groups receiving different interventions (placebo, clopidogrel and ticagrelor). An infarction was induced in all animals after the initial loading dose and, in the following days, they were brought to a magnetic resonance (MR) facility where functional and structural cardiac parameters were studied. Global and segmental motility as well as cardiac oedema, microvascular obstruction and late necrosis were assessed. Finally, the animals were sacrificed and their heart sliced to perform histologic and molecular analysis that assessed the expression and activation of molecules related to oedema formation and cell survival (i.e. aquaporin-4, AMPK molecules). Whereas the first study was centred in the effects in the first 24h after myocardial infarction, the second study was intended for evaluation of the chronic effects (3d and 42d after MI).

Results: The use of any antiplatelet agent reduces myocardial damage as compared to placebo (less myocardial oedema and necrosis, better functional parameters in MR). However, ticagrelor does so to a greater extent than clopidogrel. The observed reduction is statistically significant in both oedema and necrosis and concurs with the results of molecular analyses. The expression of acuaporine-4 is reduced and the expression and activation of AMPK increased in animals treated with ticagrelor. Acuaporine-4 is a channel transporter that eases the entrance of water in the cell under stress conditions. On the other hand, AMPK acts by diminishing extracellular oedema and promoting cell survival. Ticagrelor also shows a positive impact on functional parameters in both, acute and chronic phases after myocardial infarction. Left ventricle ejection fraction as well as regional wall motion are less impaired in animals treated with ticagrelor than clopidogrel at day 3 and day 42. Remarkably, all the positive effects described with ticagrelor are reversed when an adenosine receptor blocker is added. This fact shows the cardioprotective potential of ticagrelor is mediated by adenosine.

Conclusion: In this thesis we demonstrate ticagrelor, a new generation of P2Y12 inhibitor, shows additional cardioprotective effects as compared to clopidogrel and that these effects are mediated by adenosine. The positive impact is observed in the acute and chronic phases after myocardial infarction and is present in both, structural and functional parameters.