Variabilidad genética mitocondrial en la enfermedad cardiovascular. Estudio caso-control en población de Castilla y León (España)

Abstract

La ECV suposa un problema socioeconòmic a nivell mundial, sent una de les principals causes tant de mort com de morbiditat. A causa del paper clau que juga el mitocondri en la producció d’energia, s’ha postulat que modificacions en el seu genoma poden alterar la seva correcta funcionalitat, afectant negativament tant el teixit cardíac com el teixit dels vasos sanguinis. Els objectius d’aquesta Tesi Doctoral són: 1) Avaluar el paper de factors de risc clàssics; 2) Verificar la fiabilitat de la metodologia emprada 3) Caracteritzar el genoma mitocondrial en relació al risc de ECV; 4) Analitzar la relació entre el nombre de còpies de mtDNA i el risc de ECV. Per a respondre a aquestes premisses s’ha proposat una estratègia caso-control amb 4 grups mostrals diferents. S’ha analitzat el genoma mitocondrial mitjançant NGS i el mtDNA-CN mitjançant una quantificació relativa (qPCR). Els resultats i discussions s’han organitzat en capítols (I-VI). En el capítol I s’ha realitzat una anàlisi del comportament dels factors de risc clàssics. Tant la hipertensió com la hipercolesterolèmia són més freqüents en els individus amb antecedents de IM, IM e ACV o ECV global. En els individus amb ACV no s’has detectat diferències en cap de les variables analitzades. En el capítol II s’ha investigat la qualitat de les dades obtingudes en la seqüenciació. En general s’han obtingut dades de bona qualitat, no obstant, alguns dels paràmetres presenten alteracions. Aquestes no es deuen a una mala qualitat de les dades sinó a biaixos produïts per la metodologia utilitzada. En el capítol III s’ha analitzat l’associació entre l’haplogrup mitocondrial i la ECV. Determinant que aquesta no és igual per a totes elles, i depèn de la ECV estudiada. Aquest és el primer treball que descriu una associació beneficiosa entre l’HgV i el risc de ACV. L’HgH sembla estar actuant com a factor de risc en la comorbiditat d’IM i ACV. Per contra, l’HgU sembla comportar-se com un factor de protecció reduint el risc de presentar totes dues malalties. A nivell de ECV global no es detecta cap associació significativa. En el capítol IV s’analitzen com es distribueixen les mutacions al llarg del genoma mitocondrial i el seu efecte acumulatiu mitjançant el càlcul de la càrrega mutacional ajustada. S’observa que, si bé la ràtio de mutacions presenta el mateix patró en casos i controls, en algunes de les regions mitocondrials s’observen diferències en el nombre de variants entre casos i controls, encara que les regions difereixen en funció de la ECV. Respecte a la CMA el resultat més destacable s’obté en analitzar la ECV global, on els casos tenen una càrrega global de variants patogèniques superior a la dels controls. El capítol V analitza les diferents mutacions de manera individual. S’han trobat homoplasmias relacionades amb el risc de ECV, encara que algunes semblen estar reflectint el paper de l’haplogrup. Les variants m.73A>G, m.6776T>C, m.11467A>G, m.11719G>A, m.14766C>T i m.16362T>C no semblen estar associades a cap haplogrup i actuen modificant el risc de les diferents ECV. La variant m.4157A>T en heteroplasmia es comporta com un factor de protecció enfront del risc d’infart de miocardi. El capítol VI investiguem el paper que juga el nombre de còpies de mtDNA. Els nostres resultats no indiquen cap associació entre el mtDNA-CN i el risc de ECV. Els resultats obtinguts en aquesta tesi permeten conèixer millor el paper del mtDNA en la fisiopatologia de la ECV, demostrant la seva implicació en aquesta i prestant-se com a base per a estudis addicionals.

La ECV supone un problema socioeconómico a nivel mundial, siendo una de las principales causas tanto de muerte como de morbilidad. Debido al papel clave que juega la mitocondria en la producción de energía, se ha postulado que modificaciones en su genoma pueden alterar su correcta funcionalidad, afectando negativamente tanto el tejido cardiaco cómo el tejido de los vasos sanguíneos. Los objetivos de esta Tesis Doctoral son: 1) Evaluar el papel de factores de riesgo clásicos; 2) Verificar la fiabilidad de la metodología empleada 3) Caracterizar el genoma mitocondrial en relación al riesgo de ECV; 4) Analizar la relación entre el número de copias de mtDNA y el riesgo de ECV. Para responder a estas premisas se ha propuesto una estrategia caso-control con 4 grupos muestrales distintos. Se ha analizado el genoma mitocondrial mediante NGS y el mtDNA-CN mediante una cuantificación relativa (qPCR). Los resultados y discusiones se han organizado en capítulos (I-VI). En el capítulo I se ha realizado un análisis del comportamiento de los factores de riesgo clásicos. Tanto la hipertensión como la hipercolesterolemia son más frecuentes en los individuos con antecedentes de IM, IM e ACV o ECV global. En los individuos con ACV no se ha detectado diferencias en ninguna de las variables analizadas. En el capítulo II se ha investigado la calidad de los datos obtenidos en la secuenciación. En general se han obtenido datos de buena calidad, sin embargo, algunos de los parámetros presentan alteraciones. Éstas no se deben a una mala calidad de los datos sino a sesgos producidos por la metodología empleada. En el capítulo III se ha analizado la asociación entre el haplogrupo mitocondrial y la ECV. Determinando que ésta no es igual para todas ellas, y depende de la ECV estudiada. Este es el primer trabajo que describe una asociación beneficiosa entre el HgV y el riesgo de ACV. El HgH parece estar actuando como factor de riesgo en la comorbilidad de IM y ACV. Por el contrario, el HgU parece comportarse como un factor de protección reduciendo el riesgo de presentar ambas enfermedades. A nivel de ECV global no se detecta ninguna asociación significativa. En el capítulo IV se analizan como se distribuyen las mutaciones a lo largo del genoma mitocondrial y su efecto acumulativo mediante el cálculo de la carga mutacional ajustada. Se observa que, si bien la ratio de mutaciones presenta el mismo patrón en casos y controles, en algunas de las regiones mitocondriales se observan diferencias en el número de variantes entre casos y controles, aunque las regiones difieren en función de la ECV. Respecto a la CMA el resultado más destacable se obtiene al analizar la ECV global, donde los casos tienen una carga global de variantes patogénicas superior a la de los controles. El capítulo V analiza las diferentes mutaciones de manera individual. Se han hallado homoplasmias relacionadas con el riesgo de ECV, aunque algunas parecen estar reflejando el papel del haplogrupo. Las variantes m.73A>G, m.6776T>C, m.11467A>G, m.11719G>A, m.14766C>T y m.16362T>C no parecen estar asociadas a ningún haplogrupo y actúan modificando el riesgo de las diferentes ECV. La variante m.4157A>T en heteroplasmia se comporta como un factor de protección frente al riesgo de infarto de miocardio. El capítulo VI investigamos el papel que juega el número de copias de mtDNA. Nuestros resultados no indican ninguna asociación entre el mtDNA-CN y el riesgo de ECV. Los resultados obtenidos en esta tesis permiten conocer mejor el papel del mtDNA en la fisiopatología de la ECV, demostrando su implicación en esta y prestándose como base para estudios adicionales.

CVD is a worldwide socioeconomic problem, being one of the main causes of both death and morbidity. Due to the key role played by mitochondria in energy production, it has been postulated that changes in its genome can alter its correct functionality, negatively affecting both cardiac and blood vessel tissue. The objectives of this phD thesis are: 1) To evaluate the role of classical risk factors; 2) To verify the reliability of the methodology used; 3) To characterize the mitochondrial genome in relation to CVD risk; 4) To analyze the relationship between mtDNA copy number and CVD risk. To answer to these premises, a case-control strategy with 4 different sample groups was proposed. The mitochondrial genome was analyzed by NGS and mtDNA-CN by relative quantification (qPCR). The results and discussions have been organized in chapters (I-VI). In chapter I, an analysis of the behavior of the classical risk factors has been carried out. Both hypertension and hypercholesterolemia are more frequent in individuals with a history of MI, MI and stroke or global CVD. In individuals with stroke, no differences were detected in any of the variables analyzed. Chapter II investigated the quality of the sequencing data obtained. In general, the data quality was good; however, some parameters showed alterations. These are not due to poor data quality but to biases produced by the methodology used. Chapter III analyzed the association between mitochondrial haplogroup and CVD. We determined that this is not the same for all of them and depends on the CVD studied. This is the first study to describe a beneficial association between HgV and stroke risk. HgH appears to be acting as a risk factor in MI and stroke comorbidity. On the contrary, HgU seems to behave as a protective factor reducing the risk of presenting both diseases. In global CVD, no significant association was detected. Chapter IV examined how mutations are distributed throughout the mitochondrial genome and their cumulative effect by calculating the adjusted mutational load. We observed that, although the ratio of mutations presents the same pattern in cases and controls, in some of the mitochondrial regions there are differences in the number of variants between cases and controls, although the regions differ according to the CVD studied. In regard to the adjusted mutational load, the most remarkable result is obtained in the analysis of global CVD, where cases have a higher overall burden of pathogenic variants than controls. Chapter V analyzes the different mutations individually. Homoplasmies have been found to be associated with CVD risk, although some appear to be reflecting the role of the haplogroup. Variants m.73A>G, m.6776T>C, m.11467A>G, m.11719G>A, m.14766C>T and m.16362T>C do not appear to be associated with any haplogroup and act by modifying the risk of the different CVD. The m.4157A>T variant in heteroplasmy behaves as a protective factor against the risk of myocardial infarction. In chapter VI we investigated the role of mtDNA copy number. Our results do not indicate any association between mtDNA-CN and CVD risk. The results obtained in this thesis provide a better understanding of the role of mtDNA in the pathophysiology of CVD, demonstrating its involvement in CVD and lending itself as a basis for further studies.