Angiogénesis y enfermedad de Chagas agudo experimental
Investigadores que de desempeñan en el Instituto Oswaldo Cruz, de Brasil realizaron un estudio que publicaron en la edición del 21 de noviembre de Memoria del Instituto Oswaldo Cruz en el que demuestran que el aumento de la angiogénesis es paralelo a la remodelación del tejido cardíaco en la infección experimental aguda por Trypanosoma cruzi*.
Los autores señalan de inicio que la enfermedad de Chagas (EC), causada por el protozoo Trypanosoma cruzi, está desatendida y afecta entre seis y siete millones de personas en todo el mundo.
La miocardiopatía crónica es la principal manifestación clínica de la EC. El remodelado miocárdico se produce como consecuencia de la muerte celular progresiva, iniciada y perpetuada por alteraciones tempranas de la microcirculación cardíaca.
Las alteraciones microvasculares están implicadas en la patogenia de la EC, tanto en modelos experimentales como en humanos.
Recientemente, los autores reportaron microvasculopatía cerebral en ratones durante la EC aguda experimental.
Los animales infectados con T. cruzi presentaron disfunción microvascular cerebral, taponamiento obstructivo, inflamación microvascular y rarefacción capilar funcional.
En el corazón de pacientes con EC, constricciones vasculares, microaneurismas, la dilatación y los trombos oclusivos son consecuencia de sustancias vasoactivas como la endotelina-1 y el tromboxano.
Además, la angiogénesis cardíaca se ha descrito tanto en la infección experimental por T. cruzi en ratones como en la miocardiopatía chagásica crónica en humanos.
La angiogénesis es un proceso de varios pasos que implica la activación de las células endoteliales, la inestabilidad vascular causada por el desprendimiento de las células murales (células del músculo liso), la proliferación celular, la degradación de la matriz extracelular (MEC), la migración de las células endoteliales, la formación de tubos y la maduración vascular mediante el reclutamiento de células murales.
Los cambios en la regulación fisiológica de la angiogénesis pueden dar lugar a trastornos que incluyen inflamación, isquemia y crecimiento tumoral.
Uno de los mediadores clave de la angiogénesis es el factor de crecimiento endotelial vascular-A (VEGF-A), que es inducido por el factor-1α inducible por hipoxia (HIF-1α).
VEGF-A activa el receptor tirosina quinasa VEGFR-2/ Flk-1, que induce la fosforilación de la proteína quinasa regulada por señales extracelulares (ERK) , la proliferación celular y el crecimiento vascular.
VEGF-A también es un potente inductor de la permeabilidad vascular.
Finalmente, la maduración vascular se logra mediante el reclutamiento de pericitos o células de músculo liso que expresan α-actina de músculo liso (α-SMA.
Tanto la isquemia tisular como la inflamación contribuyen al crecimiento vascular. Sin embargo, al contrario de lo que se observa en las enfermedades isquémicas, la angiogénesis en los trastornos inflamatorios crónicos se encuentra exacerbada y anormal, contribuyendo a la patogenia ya que la alteración en el reclutamiento y unión de las células murales al endotelio puede generar y mantener procesos fibróticos crónicos.
Por ello, los autores investigaron el efecto de la infección por T. cruzi sobre la angiogénesis cardíaca durante la fase aguda de la EC experimental en ratones, estudiando la presencia de vasos sanguíneos y el circuito molecular canónico implicado en la neoangiogénesis.
La angiogénesis se ha implicado en la lesión tisular en varias enfermedades no infecciosas, pero su papel en la fisiopatología de la enfermedad de Chagas (EC) no está claro.
El presente estudio tuvo como objetivo investigar el efecto de la infección por Trypanosoma cruzi en la angiogénesis cardíaca durante la fase aguda de la EC experimental.
La vía de señalización involucrada en la formación de vasos sanguíneos y la remodelación cardíaca se evaluó en ratones Swiss Webster infectados con la cepa Y de T. cruzi.
Los niveles de moléculas implicadas en la regulación de la angiogénesis, como el factor de crecimiento endotelial vascular-A (VEGF-A), Flk-1, proteína quinasa regulada por señales extracelulares fosforiladas (pERK), factor inducible por hipoxia-1α (HIF- 1α), CD31, α-actina de músculo liso (α-SMA) y también se analizó el crecimiento de los vasos sanguíneos durante la infección por T. cruzi.
Los corazones se analizaron utilizando histopatología convencional, inmunohistoquímica y transferencia Western.
En este estudio, los datos demuestran que la infección aguda por T. cruzi en ratones induce una angiogénesis exacerbada en el corazón y es paralela a la remodelación cardíaca.
En comparación con los controles no infectados, el tejido cardíaco de los ratones infectados con T. cruzi presentó niveles más altos de
(i) HIF-1α, VEGF-A, Flk-1 y pERK;
(ii) angiogénesis;
(iii) células α-SMA+ en el tejido; y
(iv) depósito de colágeno -1 alrededor de los vasos sanguíneos e infiltración por todo el miocardio.
Se observó que la angiogénesis cardíaca durante la infección experimental aguda por T. cruzi es paralela a la inflamación y remodelación cardíacas.
En este estudio, se investigó el efecto de la infección por T. cruzi en la angiogénesis cardíaca.
Los experimentos mostraron por primera vez, que la infección aguda experimental por T. cruzi altera la regulación de las proteínas angiogénicas, incluidas HIF-1α, VEGF-A y Flk-1 en el tejido cardíaco e induce una angiogénesis transitoria exacerbada.
También se observó, en animales infectados con T. cruzi, células α-SMA+ (miofibroblastos) cerca de los vasos sanguíneos y diseminándose a través del tejido cardíaco.
Puede sugerir el origen vascular de estas células como se describe en otras enfermedades, en las que la fibrosis tiene un componente vascular.
La miocardiopatía chagásica tiene un importante componente inflamatorio y, actualmente, existen varios indicadores de que la angiogénesis está involucrada en la fibrogénesis en los trastornos inflamatorios.
VEGF-A regula el crecimiento y la supervivencia de las células endoteliales, desempeñando un papel fundamental en la angiogénesis tanto fisiológica como patológica.
Los efectos de VEGF-A se producen principalmente a través de su receptor Flk-1 e implican la activación de múltiples vías de señalización, incluidas ERK, que regula la proliferación de las células endoteliales.
El VEGF-A también está implicado en el aumento de la permeabilidad vascular.
Esta proteína se encuentra sobrerregulada por la hipoxia, a través de la inducción del factor de transcripción HIF-1α,. la inflamación también contribuye a la regulación positiva de VEGF.
De hecho, las citocinas como la interleucina (IL)-1 y la IL-6, que están presentes en niveles elevados durante la miocardiopatía chagásica aguda, también inducen la producción de VEGF.
Se verificaron niveles más altos de este factor de transcripción en paralelo con el pico de parasitemia, lo que sugiere la ocurrencia de hipoxia en el tejido cardíaco cuando se observa un alto número de parásitos en la sangre y pocas células inflamatorias están presentes en el tejido cardíaco.
También se observaron niveles más altos de células HIF-1α positivas en la muestra cardíaca de pacientes con miocardiopatía chagásica crónica.
A los 15 dpi (puntos por pulgada), cuando se observó crecimiento vascular y pico de inflamación, los niveles de HIF-1α se redujeron en comparación con los niveles a los 8 dpi, cuando la cantidad de infiltrado inflamatorio es similar a los controles no infectados, lo que sugiere que la inflamación no es el inductor de HIF-1α en la EC aguda.
Se observó que, en comparación con los controles no infectados, el nivel de VEGF fue significativamente mayor cuando se produjo el pico de infiltrado inflamatorio y parasitismo cardíaco (a los 15 ppi).
Se ha informado que la sobreexpresión tisular de VEGF perturba la angiogénesis e induce hiperpermeabilidad vascular, lo que podría contribuir a la entrada de células inflamatorias en el tejido cardíaco.
Las células del músculo cardíaco son la principal fuente de VEGF en el corazón y esta proteína puede aumentar en situaciones de lesiones.
Se realizó una revisión sistemática y el metaanálisis también demostró que los niveles importantes de VEGF eran más altos en pacientes con glioma, que juegan un papel crucial en la angiogénesis.
Otro estudio describió que los niveles de VEGF fueron significativamente más altos en el grupo grave de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19). Kong et al. también sugirieron VEGF como un biomarcador potencial para detectar la progresión de COVID-19.
Aquí, también se investigó la expresión de Flk-1 y pERK.
Flk-1 responde a la estimulación de VEGF a través de la activación de múltiples vías de señalización involucradas en la regulación de pasos esenciales para una adecuada angiogénesis.
Dichos pasos incluyen un aumento en la migración celular, supervivencia y proliferación celular, vasodilatación y permeabilidad vascular.
La expresión de Flk-1 aumenta de forma concomitante con el aumento de VEGF-A y es paralela a un proceso de angiogénesis activo.
La transferencia de Western reveló una reducción inesperada en la expresión de Flk-1 seguida de un aumento sorprendente de esta proteína.
No solo las células endoteliales expresan Flk-1, sino también las células inflamatorias, específicamente.
Las células T exhiben el receptor 2 de VEGF y también son capaces de producir VEGF que actúa autocrinalmente. VEGF actúa en las células T induciendo interferón (IFN)-γ e inhibiendo la secreción de IL-10.
La activación de ERK1/2 también está involucrada en la proliferación de células endoteliales.
El análisis de inmunotransferencia reveló la inducción de la activación de ERK1/2 en comparación con los controles no infectados, junto con los niveles más altos de VEGF-A y Flk-1.
Estos resultados están de acuerdo con estudios previos de los autores que muestran niveles elevados de pERK en el corazón de ratones CD-1 infectados con la cepa Brasil T. cruzi en comparación con controles no infectados, concomitante con la reducción en la expresión de caveolina-3.
Dado que estos datos demostraron alteración en los mecanismos moleculares involucrados en la angiogénesis en animales infectados agudamente por T. cruzi, examinaron más a fondo la cantidad de vasos sanguíneos en el tejido cardíaco de ratones no infectados e infectados por T. cruzi.
Los resultados mostraron angiogénesis exacerbada transitoria en el tejido cardíaco de ratones infectados con T. cruzi.
Además, el análisis inmunohistoquímico reveló un aumento en la tinción de CD31 a 15 dpi en el tejido cardíaco infectado con T. cruzi, en comparación con ratones no infectados, lo que respalda la aparición de angiogénesis en este momento.
CD31 también puede teñir células progenitoras inflamatorias y endoteliales.
Además, esta molécula también está involucrada en la migración celular y la agregación plaquetaria.
Durante el proceso de maduración vascular, las células α-SMA+ -pericitos y células del músculo liso vascular- se adhieren a la superficie vascular abluminal, brindando estabilidad al vaso sanguíneo recién formado.
Por inmunohistoquímica, mostraron un aumento en el número de α-SMA+ vasos sanguíneos en el tejido cardíaco de ratones infectados con T. cruzi, en comparación con ratones no infectados.
Sin embargo, a 22 dpi, cuando el número de vasos sanguíneos disminuyó, incluso cuando había niveles más altos de VEGF, en este momento, observaron células α-SMA+ cubriendo los vasos sanguíneos, cerca de ellos, y dispersándose entre las fibras cardíacas, lo que sugiere un origen vascular de los miofibroblastos en T. cruzi tejido cardíaco infectado.
Aunque α-SMA funciona como estabilizador de vasos, en el presente trabajo no se observó este papel.
Es posible que otras moléculas involucradas en la estabilización vascular, incluyendo PDGF, TGF-β y Ang-1, por ejemplo, puedan cambiarse a los 22 dpi.
Los estudios de fibrogénesis en el hígado y el riñón sugieren que las células murales pueden ser una fuente de progenitores de miofibroblastos, lo que respalda firmemente el papel de la angiogénesis en la fibrosis.
Finalmente, se evaluó la presencia de fibrosis en el tejido cardíaco de ratones con infección aguda..
Observaron tinción positiva para colágeno en la región perivascular e infiltrando el tejido cardíaco.
Dado que las células murales pueden adquirir un fenotipo de miofibroblastos y producir activamente proteínas de la MEC, incluido el colágeno, el proceso de angiogénesis puede contribuir a la remodelación del tejido en los trastornos inflamatorios crónicos. modelo de CD crónica.
Los pacientes tratados con el anticuerpo anti-TNFα infliximab presentaron una reducción de la expresión de VEGF y una mejoría de los síntomas de la artritis psoriásica.
Curiosamente, en el modelo experimental de EC crónica en ratones C57BL/6 infectados por la cepa colombiana de T. cruzi, la inhibición del TNF por tratamiento con infliximab revirtió el desequilibrio inmunológico, las alteraciones eléctricas cardíacas y no reactivó el parasitismo cardíaco.
Adicionalmente, en un modelo experimental de artritis reumatoide en ratones, el tratamiento con anticuerpo anti-VEGFR-1 redujo la neovascularización sinovial y los iinfiltrados inflamatorios.
En este contexto, puede especularse que el efecto protector de infliximab durante el CD24) también puede estar asociado con la modulación de VEGF.
Todavía queda por investigar qué grado de angiogénesis es beneficiosa o perjudicial en la miocardiopatía chagásica.
Las observaciones del informe actual demuestran que la EC aguda altera las moléculas involucradas en la regulación del crecimiento vascular y provoca una angiogénesis transitoria y exacerbada.
La angiogénesis transitoria se observa en enfermedades inflamatorias que contribuyen a la fibrosis tisular a través del desprendimiento de células positivas para α-SMA de la pared vascular, lo que también provoca la desestabilización del vaso.
En este estudio, la presencia de células α-SMA+ (miofibroblastos) cerca de la sangre de los vasos sanguíneos en animales infectados con T. cruzi sugiere un origen vascular de estas células.
Por lo tanto, dados estos hallazgos, debe considerarse la posibilidad de que la angiogénesis contribuya a la génesis de la fibrosis cardíaca en la infección aguda por T. cruzi, y es necesario abordar futuros estudios para confirmar este problema.
En conclusión, los datos demostraron que la infección aguda por T. cruzi en ratones induce una angiogénesis exacerbada, lo que puede contribuir a la remodelación cardíaca en la miocardiopatía chagásica.
Por lo tanto, se cree firmemente que en el futuro la vía de señalización angiogénica puede ser un objetivo quimioterapéutico prometedor en la EC.
* Nisimura LM, Ferreira RR, Coelho LL, Souza EM, Gonzaga BM, Ferrão PM, Waghabi MC, Mesquita LB, Pereira MCS, Moreira ODC, Lannes-Vieira J, Garzoni LR. Increased angiogenesis parallels cardiac tissue remodelling in experimental acute Trypanosoma cruzi infection. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2022 Nov 21;117:e220005. doi: 10.1590/0074-02760220005. PMID: 36417626.
