Papel de pgc-1α en la viabilidad miocárdica y el remodelado ventricular tras infarto agudo de miocardio

Abstract

1.- Introducción “Peroxisome proliferator activated receptor gamma coactivator-1α” (PGC-1α), es un coactivador transcripcional conocido por su función reguladora de la biogénesis mitocondrial y del catabolísmo lipídico, que se comporta como un regulador maestro del sistema de protección frente a estrés oxidativo mitocondrial en sistemas celulares con altas tasas metabólicas donde PGC-1α es fundamental para el control del metabolismo energético. Demostrada su importancia en la inhibición de la apoptosis celular en situaciones de isquemia-reperfusión, el presente estudio evaluó el potencial papel regulador de PGC-1α en el SCA con elevación del segmento ST (SCACEST), situación clínica concreta en la cual el tejido miocárdico afectado es sometido a un estado de isquemia mantenida por oclusión de la arteria coronaria responsable de su perfusión. 2.- Objetivos El presente trabajo se diseñó con el objetivo de evaluar el papel de PGC-1α en la protección miocárdica durante los procesos de isquemia-reperfusión, basándonos en el papel maestro de la molécula en la regulación de la actividad mitocondriales y el control del estrés oxidativo celular. Se plantearon los siguientes objetivos: • Determinar si el grado de expresión sistémica de PGC-1α puede estimarse de forma no invasiva a partir de aislados de células mononucleares procedentes de sangre periférica, a través de un protocolo sencillo y reproducible de obtención de muestras. • Evaluar la variabilidad en la expresión de PGC-1α en función de las características clínicas del paciente, especialmente según la prevalencia de enfermedades metabólicas. • Evaluar si los niveles de expresión basal de PGC-1α y la inducción de la molécula tras un síndrome coronario agudo con elevación del segmento ST se correlacionan con el tamaño del infarto, el área miocárdica en riesgo, la función sistólica y el remodelado ventricular en la evolución a largo plazo. • Determinar si la expresión tanto de PGC-1α como de sus dianas génicas en sangre periférica utilizando el protocolo del estudio se correlaciona con la expresión en tejido miocárdico, analizando variaciones en expresión en función de la prevalencia de enfermedades metabólicas y el estado inflamatorio. 3.- Métodos El estudio se desarrolló en varias fases diferenciadas, con diseños ajustados a objetivos intermedios bien definidos, y con el fin último de caracterizar clínicamente el papel de PGC-1α en tejido miocárdico en el contexto de SCA. En la fase inicial del estudio, de marcado carácter experimental, se evaluó el grado de expresión de PGC-1α en sangre periférica en un modelo animal y se seleccionó la población celular con mayor nivel de expresión. Posteriormente se elaboró un protocolo de extracción y análisis de muestras en humanos, y se evaluaron en un contexto clínico bien definido (pacientes con primer episodio de SCACEST) las variaciones del grado de expresión de PGC-1α y sus dianas, y su posible implicación en la evolución del mismo. En la segunda fase del proyecto, se reclutó una nueva muestra de pacientes con SCACEST, seleccionando en este caso sólo aquellos con infartos de localización anterior para obtener una muestra más homogénea, y se trataron de correlacionar los distintos patrones de activación de PGC-1α durante el infarto con las consecuencias estructurales en la evolución a corto y medio plazo, evaluando la extensión tanto del edema como de la necrosis miocárdica, así como el desarrollo de remodelado ventricular a largo plazo. La fase final del estudio se planteó con el objetivo de confirmar la correlación en el grado de expresión de PGC-1α y sus dianas entre el tejido miocárdico y en leucocitos circulantes procedentes de sangre periférica, pues esta premisa resultaba fundamental para consolidar los hallazgos de los estudios previos. Para ello, se seleccionó una muestra de pacientes sometidos a cirugía cardiaca que permitiera la obtención simultánea de ambos tipos de muestras (sangre y miocardio). 4.- Resultados • Primera fase del estudio En el modelo animal se encontró que tnato el RNA como la proteína de PGC-1α podía detectarse en esplenocitos y timocitos procedente de lisado de células de muestras murinas, y su nivel de expresión se correlacionaba con la expresión de diferentes dianas génicas. En el estudio clínico, se incluyeron 38 pacientes con diagnóstico de SCACEST sometidos a estrategia de reperfusión. Al analizar la expresión de PGC-1α en muestras de sangre periférica, encontramos que la muestra se segregaba en dos grupos claramente diferenciados. Por un lado, aquellos pacientes en los cuales podía observarse inducción de PGC-1α, con valores a las 72 horas por encima de la unidad respecto al valor basal obtenido al ingreso. Y por otro lado, el grupo muestral en el cual no se apreciaban cambios en el nivel de expresión. Además, los pacientes con inducción de la molécula, podían a su vez subdividirse en dos grupos: aquellos con un nivel de inducción inferior a 10 veces el valor basal, y aquellos con una inducción mayor. Con la finalidad de determinar la repercusión funcional de la inducción de PGC-1α, se comparó el grado de expresión de la molécula con el tamaño del infarto. La inducción de PGC-1α tras SCACEST se relacionó con valores de biomarcadores más elevados y áreas de necrosis estimadas por cardiorresonancia más extensas. • Segunda fase del estudio En esta segunda fase se incluyeron 31 nuevos pacientes con SCACEST de localización anterior. La muestra se clasificó nuevamente en dos grupos diferenciados: pacientes con expresión constitutiva y pacientes sin expresión basal detectable. Los pacientes con niveles de expresión de PGC-1α elevados al ingreso presentaron mayor índice de miocardio salvado estimado por resonancia cardiaca en el control a los 6 meses, mientras que en los pacientes sin expresión basal detectable de PGC-1α se observó una tendencia hacia mayor remodelado ventricular. • Tercera fase del estudio Se estudiaron 35 pacientes sometidos a cirugía cardiaca. Se observó una buena correlación entre la expresión miocárdica y periférica de PGC-1α, en base a las biopsias cardiacas durante la cirugía y las muestras de sangre. La expresión de dianas como SIRT-1 y superóxido dismutasa se halló incrementada en pacientes con expresión constitutiva de PGC-1α. Al determinar el estado antioxidante total de los pacientes en ambos grupos, como marcador indirecto de su condición proinflamatoria, se halló mayor nivel de metabolismo oxidativo, mayor ratio de consumo de oxígeno y menor estrés oxidativo sistémico. en los pacientes con mayor expresión basal de PGC-1α. 5.- Conclusiones Las principales conclusiones de la primera fase del proyecto son: • Utilizando un modelo animal pudimos estimar la expresión de PGC-1α y sus dianas génicas en poblaciones celulares de timocitos y esplenocitos, así como su inducción tras estimulación específica. • En pacientes con SCACEST es posible estimar los niveles de ARNm de PGC-1α a partir de muestras sanguíneas, así como monitorizar su expresión en la evolución del evento. • La inducción de la molécula tras el infarto se relaciona con áreas de necrosis más extensas, mayor disfunción ventricular izquierda independientemente de la localización del infarto, y mayor movilización de biomarcadores de daño miocárdico. • La inducción de PGC-1α, que es más frecuente en pacientes diabéticos y con niveles de proteína C reactiva más elevados al ingreso, se sigue de un incremento proporcional en la expresión de dianas de protección celular frente a isquemia. Las principales conclusiones de la segunda fase del proyecto son: • La expresión sistémica de PGC-1α puede monitorizarse en pacientes con SCACEST. • Mientras el incremento constitutivo de la actividad del sistema regulado por PGC-1α se correlaciona con mayor miocardio salvado, la inducción excesiva y persistente de la molécula tras el evento coronario se asocia a mayor remodelado ventricular en la evolución del infarto a largo plazo. • Este efecto deletéreo en la recuperación cardiaca podría estar relacionado con la inducción de ANT-1 mediada por PGC-1α, que promueve la apoptosis celular en la lesión por isquemia-reperfusión. Las conclusiones de la tercera fase del proyecto son: • En este estudio realizado en pacientes sometidos a cirugía valvular cardíaca, la expresión de ARNm de PGC-1α en sangre periférico mostró una buena correlación con la expresión en biopsias de tejido miocárdico. • La presencia de una mayor expresión sistémica de PGC-1α se asoció con mayor expresión periférica de SIRT-1 y una mayor concentración Trolox, como indicador del estado antioxidante global en estos pacientes. • De forma contraria, niveles de expresión bajos de PGC-1α se correlacionaron con un mayor perfil inflamatorio en los pacientes, y esta condición fue más frecuente en pacientes con trastornos metabólicos.