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LA INFLAMACIÓN COMO DIANA TERAPÉUTICA PARA LA
MEJORA DE LA REPARACIÓN Y REGENERACIÓN
CARDIACA
David García-Dorado García
Institut de Recerca Hospital Universitari Vall d'Hebron
Alicia García Arroyo
Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III
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1. Resumen
Uno de los principales retos de la investigación clínica en cardiología es encontrar
nuevos enfoques que ayuden a la regeneración de órganos en lugar de trasplantarlos.
En los últimos años, para regenerar el corazón lesionado se ha usado la terapia celular
con éxito limitado. Por lo tanto, se necesita encontrar nuevas estrategias que permitan
regenerar el miocardio de pacientes con insuficiencia cardíaca severa. Dado que
durante la respuesta inflamatoria determinados subconjuntos de macrófagos y células
endoteliales pueden mostrar capacidad reparadora, nuestra hipótesis es que la
modulación de estas células inflamatorias podría promover la regeneración del
miocardio infartado. En este proyecto multidisciplinario hemos analizado la respuesta
inflamatoria cardíaca mediante perfiles de expresión de mARN y miARN en todo el
genoma, y técnicas de imagen en varios modelos experimentales con lesión cardíaca.
Mediante el uso de modelos murinos con diferentes modificaciones genéticas, se ha
explorado la función de moléculas inflamatorias clave y subconjuntos de células en la
promoción de la regeneración del corazón. Este proyecto identifica la proteasa MT1-
MMP como un objetivo molecular cuya inhibición selectiva en macrófagos puede
beneficiar el remodelado cardíaco y la función después del infarto al promover una
mejor respuesta arteriogénica.
2. Resultados
Caracterización molecular y celular de la respuesta inflamatoria en el corazón
dañado
Los macrófagos son células plásticas que cambian dinámicamente su fenotipo funcional
para ejecutar un amplio espectro de funciones. El conocimiento del comportamiento de
los macrófagos cardíacos y su regulación transcripcional es limitado, particularmente
después de una lesión isquémica. En este proyecto hemos realizado y comparado la
activación de macrófagos en 3 modelos murinos de lesión miocárdica: lesión por frío,
ligadura permanente de la arteria coronaria descendente anterior izquierda (ligadura
de DA) y ligadura transitoria de la DA en la cepa de ratón C57BL/6. El análisis
ecocardiográfico en estos modelos mostró un aumento progresivo de los volúmenes
ventriculares izquierdos telediastólico y telesistólico, y una reducción de la fracción de
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eyección, lo que confirma el proceso de remodelado ventricular y la validez de nuestros
modelos experimentales de lesión.
Las células inflamatorias presentes en el corazón lesionado se aislaron y se clasificaron
las diferentes subpoblaciones por citometría de flujo en condiciones basales y en
diferentes momentos del protocolo experimental. Nuestros datos revelaron un
panorama transcripcional complejo y dinámico en la activación de los macrófagos en
respuesta al infarto de miocardio, sugiriendo que los macrófagos postinfarto son
mezclas de fenotipos con características tanto proinflamatorias como antiinflamatorias.
Durante las primeras horas después de la lesión isquémica hay una rápida infiltración
de macrófagos con un fenotipo proinflamatorio en el miocardio afectado, que es
máxima después de 24 horas y disminuye progresivamente a partir de ese momento.
Los macrófagos con un perfil antiinflamatorio alcanzan su máxima presencia en el
miocardio lesionado entre los días 3 y 7. La infiltración de subtipos de macrófagos en el
miocardio no lesionado sigue el mismo patrón cinético pero en menor grado.
Análisis del efecto de la modulación de la inflamación sobre la reparación del
corazón después de la lesión isquémica
Con el objetivo de conocer el efecto que tiene la modulación de determinados
receptores expresados en macrófagos sobre el remodelado ventricular y función
postinfarto hemos sometido a un protocolo de oclusión coronaria transitoria y 28 días
de reperfusión a varias líneas de ratones transgénicos, y hemos analizado la función
cardíaca y el remodelado mediante ecocardiografía e histología. Adicionalmente, hemos
profundizado nuestro análisis en el fenotipo cardíaco de ratones cuyos macrófagos
carecen de la metaloproteinasa de membrana de matriz tipo 1 (MT1-MMP).
En un primer conjunto de experimentos, el efecto de la depleción de macrófagos en la
remodelación miocárdica postinfarto se analizó mediante la ablación inducible de
macrófagos en ratones con expresión del receptor para la toxina diftérica
exclusivamente en monocitos/macrófagos. En estos ratones la administración de toxina
diftérica en el momento deseado provoca la muerte de los monocitos/macrófagos que
expresan el receptor. Aunque la eliminación de los macrófagos en condiciones basales
no produjo ningún efecto aparente, su depleción al inicio de la reperfusión aumentó
marcadamente la tasa de mortalidad y empeoró el proceso de remodelación y el
rendimiento funcional en los animales que completaron el protocolo experimental.
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Estos resultados demuestran que la infiltración de macrófagos durante la reperfusión
miocárdica es necesaria para el proceso de remodelación postinfarto.
En un segundo conjunto de experimentos, el impacto funcional de la supresión de los
receptores nucleares activados por proliferador de peroxisoma (PPARγ), y del receptor
retinoide X (RXRαβ), así como de la metaloproteinasa de membrana de matriz tipo 1
(MT1-MMP) en la población mieloide se determinó mediante el uso de modelos murinos
transgénicos. La supresión selectiva de PPARγ o RXRαβ en macrófagos no produjo
ningún efecto significativo en la tasa de mortalidad ni en los parámetros
ecocardiográficos o el tamaño de la cicatriz y fibrosis postinfarto.
Por el contrario, la deleción de MT1-MMP en los macrófagos dio lugar a una reducción
significativa de la dilatación del ventrículo izquierdo y mejoró la recuperación funcional
después de 28 días de reperfusión. Esta contribución de la MT1-MMP mieloide a la
remodelación y reparación del corazón también se ha confirmado en los modelos de
lesión por frío y oclusión coronaria permanente. Los estudios complementarios
mediante inmunofluorescencia y microscopía confocal mostraron que el miocardio
postinfarto de ratones que carecen de MT1-MMP contiene un mayor número de
arteriolas. Este cambio en el fenotipo arteriogénico podría modificar la respuesta a la
hipoxia y a la reducción de flujo sanguíneo, y explicar el beneficio observado en el
proceso de remodelado y en la función cardíaca.
3. Interés científico y social del proyecto
Las enfermedades cardiovasculares (enfermedades del corazón y de los vasos
sanguíneos, como el infarto de miocardio, las arritmias cardíacas y los accidentes
cerebrovasculares) representan la primera causa de muerte a nivel mundial y causan
un tercio de todas las muertes (Atlas of Heart Disease and Stroke, OMS, 2004). Las
ECV reducen drásticamente la esperanza de vida, la calidad de vida, los años de
trabajo y la movilidad. Los costes anuales directos e indirectos asociados a estas
enfermedades en la Unión Europea se estiman en 192.000 millones de euros
(www.heartstats.org/eucosts). Durante las próximas décadas se prevé un aumento de
la incidencia de enfermedades cardiovasculares por el envejecimiento de la población,
el aumento de la obesidad y la diabetes, y, paradójicamente, el éxito de las
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intervenciones quirúrgicas y farmacológicas en la fase aguda del proceso patológico.
Un número significativo de pacientes con infarto de miocardio sufre un remodelado del
ventrículo izquierdo con efecto adverso, lo que conduce a la insuficiencia cardíaca. En
la actualidad, el trasplante cardíaco representa el único medio de reemplazar el
músculo perdido. Desde su irrupción en el ámbito clínico, la terapia celular ha supuesto
un medio alternativo al trasplante para lograr la reparación cardíaca. Sin embargo,
presenta varias limitaciones tales como una baja tasa de arraigo de las células en el
corazón y un bajo potencial cardiomiogénico de las células de la médula ósea, así como
la necesidad de optimizar métodos de administración celular más eficientes. En base a
estas limitaciones, nuestro proyecto propone una estrategia alternativa como es
promover la regeneración del corazón mediante la modulación de la inflamación,
evitando con ello la necesidad de terapias basadas en células madre.
El conocimiento científico básico obtenido en este proyecto podría ser transferido a
medio plazo a la sociedad en forma de terapias basadas en el uso de inhibidores de
MT1-MMP (anticuerpos monoclonales u otras estrategias como nanocuerpos o dibodies)
en macrófagos. Por otra parte, toda la información molecular adquirida mediante
secuenciación de ARN proporcionará un nuevo marco molecular para la identificación
de hubs moleculares (miARN-mARN, por ejemplo) que podrían ser en el futuro dianas
terapéuticas para antagomirs (silenciadores de miARN endógeno). Por último, esta
información molecular también podría proporcionar nuevos biomarcadores de la
progresión del remodelado y disfunción cardíaca y de la respuesta al tratamiento. En
conjunto, el resultado de este proyecto podría influir a medio plazo en el desarrollo de
nuevos tratamientos y estrategias diagnósticas para mejorar la supervivencia y la
calidad de vida del paciente con insuficiencia cardíaca, con el consiguiente impacto
económico en la sociedad.