LESIÓN ATEROMATOSA: AVANCES EN LA FISIOPATOLOGÍA

LESIÓN ATEROMATOSA:
AVANCES EN LA FISIOPATOLOGÍA
Vicente Andrés
Laboratorio de Biología Vascular
Instituto de Biomedicina de Valencia
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Sexo, Tabaco y Riesgo Coronario
HOMBRE 40-49 años MUJER
Abordaje Multidisciplinario y Colaborativo Para
Combatir las Enfermedades Cardiovasculares
DIAGNÓSTICO, PREVENCIÓN Y TRATAMIENTO
Investigadores
(básicos,clin,epid)
INVESTIGACIÓN
(B/C/E)
Profesionales
Salud
Profesionales Medios
Educación Comunicación
APLICACIÓN
CLÍNICA
CONCIENCIACIÓN
POBLACIÓN
Empresas Farmacéuticas
Investigación y transferencia conocimiento
Otros
Divulgación
POLÍTICOS: Proporcionar recursos
LA INVESTIGACION CARDIOVASCULAR
Un enfoque translacional
Epidemiólogo
Cardiólogo
Investigador básico
Población
Paciente
Modelo experimental
Aterotrombosis Coronaria e Infarto de Miocardio
Infarto de
Miocardio
Trombo
Arteria Sana: Fenotipo diferenciado y quiescente
Media (Músculo Liso,
Fibras Elásticas)
Elástica
Interna externa
Intima
(Endotelio)
Adventicia (Fibroblastos,
Vasa Vasorum)
Factores de Riesgo Cardiovascular
Hiperlipemia
Hipertensión arterial
Diabetes
Tabaco
DISFUNCIÓN
ENDOTELIAL
Inicio
ateroma
Inicio Ateroma: Captación y Modificación de LDLs
A. Lusis. Nature 407: 233-241 (2000)
Inicio Ateroma: Reclutamiento de Leucocitos Circulantes en
Focos de Disfunción Endotelial
Estría grasa (‘Fatty streak’): Internalización de LDL
modificadas y formación de células espumosas
INTIMA
Lámina
elástica
interna
MEDIA
Glass C.K. et al Cell 2001
Progresión del Ateroma
Glass C.K. et al Cell 2001
Cubierta
Fibrosa
(‘fibrous cap’)
Núcleo lipídico
(‘lipid core’)
a
di
Me
M. T. Castells. Servicio de Análisis de Imágenes.
Universidad de Murcia
Accidente Isquémico Agudo:
Rotura de la Placa y Trombosis
Glass C.K. et al Cell 2001
Recopilar las
piezas
¿Cómo encajan?
Diagnóstico
Prevención
Tratamiento
Control molecular del ciclo
celular en la pared arterial e
implicaciones en el desarrollo
de la placa de ateroma y
reestenosis inducida tras
revascularización mediante
angioplastia
Proliferación Celular y Arteriosclerosis
(Conejo New Zealand con Dieta Grasa)
5’-BromodeoxiUridina (BrdU)
DNA: replicación semiconservativa
BrdU ≈
TR
TR TR
Timidina
TR
TR
TR
anti-BrdU
Hoechst 33258
Control del Ciclo Celular
CDK1
Cyclin B
Dzau et al. (1990’s):
Oligonucleótidos
antisentido contra
CDK / ciclinas
inhiben
engrosamiento
neoíntima
(angioplastia,
injerto vascular)
CKIs
Cip/Kip
Ink4
p21Cip1
p15Ink4b
p27Kip1
p16Ink4a
p57Kip2
p18Ink4c
p19Ink4d
CDK1
Cyclin A
CDK2
Cyclin A
CDK3
Cyclin C
CDK
CKI
CDK4,6
Cyclin
Cyclin D1,2,3
CDK2
Cyclin E
Growth
arrest
Andrés. Circulation (2004)
El supresor de crecimiento
celular p27 inhibe la
reestenosis tras
angioplastia experimental
1. Aterosclerosis
Rosenfield & Isner (1993)
2. Angioplastia
3. Reestenosis
Éxito > 90%
15-25%
2-12 meses
La reestenosis es una limitación
importante de la angioplastia.
Forma acelerada de aterosclerosis
con abundante proliferación y
migración del MLV
Stent
Arteria
Modelo de Angioplastia con Balón en
la Arteria Carótida de Rata
~2
~2 semanas
semanas
anti-SM
anti-SM α-actina
α-actina
anti-SM
anti-SM α-actina
α-actina
Modelo de Angioplastia con Balón en
J. Clin. Invest. 1997
la Arteria Carótida de Rata
cdk2
p27 cdk2 p27
Ciclina E/ A
Ciclina E /A
“Activo”
Índice
Índice
proliferación
proliferación
Media
Media
“Inactivo”
Intima
Intima
Intima
Intima
p27 STOP
Media
Media
22 días
días
77 días
días
2-3
2-3 semanas
semanas
La Expresión de p27 se Correlaciona
Inversamente con la Proliferación Celular
tras Angioplastia en Arteria Femoral Porcina
L
e
s
i
ó
n
Media
Media
adeno-p27
adeno-p21
STOP
Terapia
Génica
Intraluminal
p27: Chen et al. J.Clin.Invest. (1997)
Tanner et al. Circulation (2000)
p21: Chang et al. J.Clin.Invest. (1995)
Yang et al. PNAS (1996)
Tanner et al. Circulation (2000)
Condorelli et al. FASEB J. (2001)
p21 y p27 Inhiben la Migración Celular
Overexpression of p21 inhibits SMC migration (Fukui
et al. Atherosclerosis 1997)
FASEB J 15: 1877-1885 (2001)
Circ. Res. 92: 402-410 (2003)
La Sobrexpresión de CKIs Mediante Terapia
Génica Reduce la Reestenosis Experimental
p21
MECANISMOS EFECTO TERAPÉUTICO:
Inhibición proliferación + migración
El supresor de crecimiento
celular p27 inhibe el desarrollo
del ateroma en modelos de
arteriosclerosis experimental
Ratones modificados genéticamente
como modelos de arteriosclerosis
experimental Oil Red O
Ratón apoE-KO
+
[colesterol] (mg/dL)
3000
“knock-outs”
+
*
*
p< 0.0001 vs 2 control
+ p< 0.0001 vs 2 days
*
apoE, LDLR
Arco
aórtico
2000
*
1000
Aorta
torácica
Transgénicos
2 días
7 días 30 días
apoB,
apo(a),
n=10
n=11
n=11
apoE3Leiden,
Dieta grasa
apoC-III,
CET
Dieta
control
n=5
Aorta
abdominal
Mac-3
Ateroma
Media
Ratón apoE-KO
Cubierta
fibrosa
Núcleo lipídico
(cél. espumosas)
SMα
α-actina
a
m
ro
e
t
A
ia
d
Me
M. T. Castells. Servicio de Análisis
de Imágenes. U. Murcia
[colesterol] (mg/dL)
3000
*
2000
*
Ratón apoE-KO como modelo
para identificar genes implicados
en arteriosclerosis
1000
Dieta 2 días 7 días 30 días
control n=10 n=11 n=11
n=5
Dieta grasa
Oil Red O
Tg X X-/Gene
apoE-/-
X
Arco
aórtico
Aorta
torácica
Aorta
abdominal
apoE-/- apoE-/apoE-/X+/+
X+/-
apoE-/apoE-/X-/Tg X
Cinética de aterogénesis
El Supresor de Crecimiento p27 Protege de un
Modo Dosis-Dependiente Frente al Desarrollo
del Ateroma
Díez-Juan & Andrés
(2001) FASEB J.
apoE-/-
apoE-/p27+/-
p27+/+
apoE-/p27-/-
p27
Area
relative
lesion
**
6
†
*
4
n=10
**
†
2
n=12
*
n=10
p<0.002
vs p27+/+ apoE-/p<0.0001
p<0.0001 vs p27+/- apoE-/-
La Inactivación Selectiva de p27 en Precursores
Hematopoyéticos Aumenta la Proliferación de
Macrófagos y Acelera la Arteriosclerosis
Área
ateroma
0,16
p < 0,00005
0,08
n=9
Médula
ósea
transplantada
p27-/-
n=9
p27+/+
Arco
aórtico
Díez-Juan et al.
(2004) Blood
Conejo New Zealand
N: normal
N
NC
C
C: colesterol
FEMORAL
p27
Colesterol
Colesterol
Arteria
Arteria
“Sana”
“Sana”
Resistencia a
arteriosclerosis
CDK2
CDK2
AORTA
p27
Susceptibilidad a
arteriosclerosis
CDK2
CDK2
N C
J. Biol. Chem. 278: 4482-4490 (2003)
Cultivos primarios MLVs
Cayado aorta
Arteria femoral
MLV ARCO AORTICO
(elevada aterogenicidad)
ABUNDANTE
MLV ARTERIA FEMORAL
(reducida aterogenicidad)
activación ERK1/2
ESCASA
nivel p27 (proteína)
ALTO
ELEVADA
tasa proliferación
BAJA
ALTA
tasa migración
BAJA
BAJO
Castro et al. JBC (2003)
p27 protege frente al desarrollo de la placa
de ateroma en ratones y conejos
hipercolesterolémicos
MECANISMOS EFECTO TERAPÉUTICO:
Inhibición proliferación y migración celular
Vías de actuación del supresor
tumoral p53
“Daño” en el DNA
p53
Puma
p21
MDM2
apoptosis Cese proliferación
celular
p53 y Patología Vascular
Experimental: Antecedentes
• La sobreexpresión de p53 mediante terapia génica
reduce la reestenosis tras angioplastia y la
arteriosclerosis asociada a injerto vascular (by-pass)
Yonemitsu, Circ Res. 1998; Scheinman, J Vasc Surg. 1999;
Matsushita, Circulation 2000; von der Thüsen, Circulation 2002
• Ratones deficientes en p53 muestran aceleramiento
de arteriosclerosis inducida por hipercolesterolemia
Guevara, Nat Med. 1999; van Vlijmen, Circ Res. 2001; Merched, ATVB
2003; Mayr, Circ Res. 2002; Sata, ATVB. 2003
Genes de ciclo celular y desarrollo de lesión
vascular obstructiva: modelos animales
Inactivación
génica
p21 y p53
Inactivación p27
no afecta
Sobreexpresión
p21, p27 y p53
Lesión neoíntima inducida
por denudación mecánica
(angioplastia)
Ateroma inducido por
hipercolesterolemia
Inactivación génica
p27 y p53
Actividad p53 extra
no afecta
Inactivación génica
p21
HIPÓTESIS: La expresión arterial de ciertos supresores de
crecimiento (p. ej. p27, p53) puede ser beneficiosa, mientras que
otros reguladores como p21 pueden facilitar el desarrollo del
ateroma y/o su ruptura
Control del ciclo celular en modelos
animales de patología cardiovascular
¿Relevancia
clínica?
p53 y Patología Vascular Humana
• p53 está sobreexpresado, pero no mutado, en tejido
arteriosclerótico humano
Iacopetta et al. Int J Oncol. 1995)
• La carencia de marcadores de proliferación en
células vasculares que expresan p53 en lesiones
arterioscleróticas humanas avanzadas sugiere que
la inducción de p53 es un mecanismo protector
frente al crecimiento del ateroma
Ihling et al. ATVB. 1997
p27 y Patología Vascular Humana
1) p27 puede mediar en ateroma el efecto anti-proliferativo
del TGF-β
β1 (Ighling et al. 1999. Atherosclerosis)
2) p27 se expresa preferentemente en MLVs y macrófagos no
proliferativos de ateroma avanzado (Tanner et al. 1998.
Circulation Research)
3) p27 se expresa a bajo nivel en ateroma coronario
primario y en tejido restenótico (stent) comparado con
arteria sin lesión (Braun-Dullaeus et al. 2003. J. Lab. Clin.
Med.)
4) La expresión de p27 se correlaciona inversamente con
la proliferación celular en la neoíntima de lesiones
restenóticas ‘tardías’ (Sakai et al. 2004. Jpn. Heart J.)
Stents recubiertos de
fármacos antiproliferativos
Stent ‘desnudo’
Stent
Arteria
Reestenosis
Reestenosis In-Stent
In-Stent
Stent recubierto
de rapamicina
Stent
Rapamicina
Arteria
(Sirolimus)
Inhibe
Inhibe Reestenosis
Reestenosis In-Stent
In-Stent
Placlitaxel (Taxol)
Everolimus, etc
A.R.Marks NEJM 349; 1307-1309 (2003)
2:5 (2004)
A
C
-838
C
T
-79
Promoter
T
G
+326 (109Val/Gly)
Coding sequence
HIPÓTESIS: La expresión reducida de p27 en indivíduos
portadores de -838A puede facilitar la respuesta
proliferativa asociada a arteriosclerosis, y por lo tanto
aumentar el riesgo the sufrir infarto de miocardio
Genes de ciclo celular y enfermedad
cardiovascular humana
ESTUDIOS EN CURSO (Red Enfermedades
Cardiovasculares, RECAVA):
Investigar si existen polimorfismos en genes
de ciclo celular que permitan predecir el
riesgo de:
1. sufrir infarto de miocardio (Dr. J. Marrugat)
2. reestenosis en pacientes revascularizados
con stent coronario (Dr. F. Fernández
Avilés)
Arteriosclerosis: enfermedad multifactorial
arterial
①Pared
“Sana”
ESTÍMULOS
②ATEROGÉNICOS
(hipercolesterolemia,
hipertensión, fumar)
Crecimiento y migración celular escasos
Adhesión reducida de leucocitos
③ DISFUNCIÓN ENDOTELIAL
Respuesta Inflamatoria
④ Reclutamiento de leucocitos
Adhesión y
Migración
Acumulación
Rodamiento
Transendotelial
Neoíntima
Flujo
de
④Reclutamiento
leucocitos
Sanguíneo
Adventicia
Intima
Media
Célula Endotelial
Producción local de citokinas
y quimiokinas inflamatorias
Activación células músculo liso
- Proliferación
- Migración de la media hacia la neoíntima
- Producción de matriz extracelular
⑤
Célula de músculo liso
Monocito / macrófago
Linfocito
CRECIMIENTO PLACA ATEROMA
Proliferación
de Leucocitos
¡ Muchas gracias
por su atención!