Proteómica de la orina en pacientes con enfermedad coronaria y estenosis aórtica
Un grupo de investigadores portugueses realizaron un estudio de proteómica de la orina en pacientes con enfermedad de las arterias coronarias y estenosis de la válvula aórtica y publicaron los resultados en la edición del 5 de noviembre de 2022 del International Journal of Molecular Sciences* que será hoy comentado en la NOTICIA DEL DÍA.
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son responsables de casi un tercio de las muertes anuales y se espera que alcancen casi los 24 millones de casos anuales para 2030.
La enfermedad de las arterias coronarias (EAC), que con frecuencia conduce a un infarto de miocardio, sigue siendo la tercera causa de muerte en todo el mundo.
A menudo coexiste con CAD la estenosis de la válvula aórtica (AVS), la enfermedad cardíaca valvular más común en los ancianos.
Más del 60% de los pacientes sometidos a reemplazo valvular quirúrgico o transcatéter también tienen CAD.
Además, CAD y AVS comparten una fisiopatología similar que implica acumulación de lipoproteínas de baja densidad, oxidación, inflamación, infiltración de leucocitos y múltiples factores de riesgo como hipertensión, tabaquismo, edad y dislipidemia.
Tanto la CAD como la AVS se desencadenan por un proceso inflamatorio crónico iniciado por una disfunción endotelial, que puede ser causada por estrés, factores genéticos, infección crónica o hipercolesterolemia.
Tras la ruptura del endotelio, las partículas de LDL se acumulan gradualmente y se oxidan en la capa íntima de las coronarias o dentro de la capa fibrosa en el caso de la válvula aórtica.
Esto crea un entorno proinflamatorio que atrae a las células inmunitarias circulantes, como los monocitos y los linfocitos T.
Los monocitos se diferencian en macrófagos que reconocen e internalizan lipoproteínas modificadas pero se convierten en células espumosas con el tiempo.
El núcleo lipídico se libera de las células espumosas, lo que puede ocurrir mediante necrosis (en CAD) y/o apoptosis (tanto en CAD como en AVS).
El proceso apoptótico contribuye a niveles reducidos/eferocitosis menos eficiente, eliminando las células apoptóticas de las células fagocíticas, lo que resulta en un aumento de la necrosis tisular y una aterosclerosis exacerbada.
AVS y CAD son clínicamente silenciosos en las primeras etapas de la enfermedad y, a menudo, se detectan en etapas posteriores.
Los métodos de diagnóstico estándar de AVS y CAD incluyen la ecocardiografía, la tomografía computarizada cardíaca y la resonancia magnética, además de la angiografía coronaria solo para CAD.
A veces, el diagnóstico de CAD es incidental cuando se realiza la detección de AVS, y viceversa, especialmente en pacientes asintomáticos.
Ha habido un interés creciente en nuevos biomarcadores para diagnosticar y predecir CAD y AVS en una etapa subclínica, ya que los biomarcadores actualmente establecidos son biomarcadores de riesgo no específicos o reflejan estrés/daño miocárdico, la última consecuencia de AVS y CAD.
Los biomarcadores actualmente propuestos incluyen troponina cardíaca de alta sensibilidad (hs-cTn), factor de von Willebrand (vWF), IL6, NT-proBNP o proteína C reactiva de alta sensibilidad (hsCRP).
Existe la urgencia de anticipar el diagnóstico de CAD/AVS para prevenir complicaciones y mejorar el pronóstico del paciente. Los biomarcadores circulantes pueden ser importantes para la evaluación de riesgo de rutina, identificando a los pacientes que requieren pruebas diagnósticas confirmatorias (como ecocardiografía o angiografía coronaria) y, por lo tanto, acelerando el régimen terapéutico más adecuado.
La proteómica puede ser fundamental en la búsqueda de nuevos biomarcadores para estas condiciones escleróticas.
Para una traducción clínica más rápida, la proteómica sanguínea sería tentadora.
Sin embargo, con un alto rango dinámico de concentraciones de proteínas hasta magnitudes de 1012, la proteína típica con valor de biomarcador a menudo está enmascarada por proteínas de gran abundancia con especificidad limitada para la enfermedad.
En este sentido, la proteómica de orina puede ser una alternativa viable.
El rango dinámico de las concentraciones de proteínas es más bajo, ya que su recolección es más fácil, no invasiva y en mayor cantidad. Además, el proteoma es más estable.
Dado que la CAD y AVS comparten muchos factores de riesgo y mecanismos patológicos y con frecuencia coexisten, el estudio diagnóstico a menudo se entrelaza y el tratamiento a menudo coincide (por ejemplo, reemplazo de válvula aórtica concomitante e injerto de derivación de arteria coronaria).
Por lo tanto, muchos de los biomarcadores a identificar serán compartidos por ambas condiciones. La sospecha de CAD impulsada por biomarcadores requerirá descartar AVS con exámenes de imágenes confirmatorios, y viceversa.
Partiendo de esta premisa, el objetivo fue caracterizar el perfil proteico urinario en pacientes con CAD y/o AVS, buscando la identificación de biomarcadores candidatos compartidos por estas condiciones de base aterosclerótica y previendo su detección a través del análisis directo de orina en un futuro cercano.
La enfermedad de las arterias coronarias (CAD) y la estenosis de la válvula aórtica (AVS) que coexiste con frecuencia son enfermedades cardíacas que representan la mayoría de las cirugías cardíacas.
Éstos comparten muchos factores de riesgo, como la edad, la diabetes, la hipertensión o la obesidad, y una patogenia similar, incluida la alteración endotelial, la infiltración de lípidos y células inmunitarias, la inflamación, la fibrosis y la calcificación.
La CAD y AVS no sospechados a veces se detectan de manera oportunista mediante ecocardiografía, angiografía coronaria y resonancia magnética.
Los biomarcadores de rutina para la detección temprana de cualquiera de estas afecciones de origen aterosclerótico serían importantes para anticipar el diagnóstico.
Con una recolección no invasiva, la orina es atractiva para la evaluación de biomarcadores.
Se realizó un análisis exploratorio de proteómica de emergencia de orina de 12 pacientes con CAD y/o AVS y 11 controles para identificar candidatos putativos para diferenciar estas enfermedades de sujetos sanos.
Entre las 20 proteínas más desreguladas, se destacaron TIMP1, MMP2 y vWF, con un aumento de al menos 2,5 veces en pacientes con CAD/AVS y ocupando una posición central en una red de interacciones proteína-proteína.
Además, su evaluación en una cohorte independiente (19 CAD/AVS y 10 controles) evidenció fuertes correlaciones entre los niveles urinarios de TIMP1 y vWF y un factor de riesgo cardiovascular común: HDL (r = 0,59, p < 0,05 y r = 0,64, p < 0,01, respectivamente).
Dada la plétora de similitudes entre AVS y CAD en la patogenia, los factores de riesgo y el diagnóstico a menudo coincidente, los biomarcadores para ambas condiciones serían relevantes para la detección de rutina y la anticipación del diagnóstico.
Dada la estabilidad y el rango dinámico más bajo del proteoma de la orina, el objetivo fue descubrir nuevos marcadores candidatos compartidos por ambas afecciones a través de una caracterización proteómica de la orina de pacientes con CAD/AVS.
Se aplicó un enfoque de emergencia para perfilar el proteoma urinario de 12 pacientes con CAD/AVS y 11 controles, descubriendo cerca de 50 proteínas desreguladas.
Una mirada más cercana a las 20 principales proteínas desreguladas a través del análisis de interacción proteína-proteína descubrió vWF, MMP2 y TIMP1 como centros de red/cuellos de botella.
Por lo tanto, se analizó más a fondo los niveles relativos de estas proteínas en una cohorte independiente y se evaluarons sus correlaciones con variables clínicas y bioquímicas particulares.
El análisis de proteoma en orina señaló un aumento de vWF en la orina de pacientes con CAD/AVS, lo que sugiere una mayor degradación de los multímeros circulantes.
La reducción de multímeros plasmáticos de vWF de alto peso molecular ya se asoció con AVS.
Los niveles plasmáticos totales de vWF en pacientes con EAC también se asociaron con la gravedad de la estenosis coronaria y presentaron un valor pronóstico para eventos cardiovasculares adversos mayores.
Sin embargo, no se pudo reproducir los hallazgos en una cohorte independiente.
Esto podría explicarse mediante la cuantificación de los niveles totales de vWF mediante inmunotransferencia en lugar de péptidos específicos mediante espectrometría de masas (MS).
En el futuro, será necesario un análisis más profundo de los fragmentos de vWF específicos liberados en la orina para aclarar si los productos de la degradación del vWF tienen valor diagnóstico.
Aparte del vWF, el análisis proteómico mostró un aumento relativo de MMP2 y TIMP1 en la orina de pacientes con CAD/AVS.
Las MMP2, contrarrestadas por los inhibidores tisulares de las metaloproteinasas (TIMP), como TIMP1, participan en la remodelación y calcificación de la matriz extracelular en las placas ateroscleróticas y en la válvula aórtica.
Fitzsimmons et al. mostró previamente un aumento significativo en orina TIMP1, pero no MMP2, en pacientes con CAD estable o inestable.
Sin embargo, no se pudo verificar los resultados mediante análisis de inmunotransferencia en una población independiente.
Esto podría explicarse por la heterogeneidad de la enfermedad, con pacientes que muestran un número diferente de vasos afectados y una extensión diferente de la placa aterosclerótica, añadiendo diversos grados de AVS.
Además, las diferencias en la selección de la cohorte, como la edad de la cohorte de control (Fitzsimmons et al. tenían un límite superior de 35 años para esta cohorte, mientras que los autores no tuvierosnrestricciones de edad, excepto tener más de 18 años) y otras diferencias en el número de pacientes. el reclutamiento de cohortes podría explicar las diferencias encontradas entre los resultados de ambos estudios.
A pesar de que no se pudo reproducir los resultados proteómicos a través de inmunotransferencia, se encontraron fuertes correlaciones positivas significativas entre TIMP1 o vWF y HDL.
Los niveles plasmáticos elevados de TIMP1 se han asociado con la relación colesterol total-HDL, lo que sugiere una posible correlación inversa entre TIMP1 plasmático y HDL.
Se ampliaron estos hallazgos al identificar una correlación directa entre los niveles de TIMP1 en orina y el HDL en plasma.
El papel del TIMP1 urinario como factor de riesgo de CAD/AVS merece un mayor escrutinio.
En cuanto al vWF, el inicio de la adhesión plaquetaria depende de la capacidad del vWF para multimerizarse.
Sin embargo, la HDL, en particular la ApoA-I, puede prevenir la multimerización del vWF.
La asociación positiva entre HDL y vWF sugiere un papel protector de HDL contra el efecto protrombótico del vWF, con la posterior secreción de monómeros de vWF en la orina.
Esto requerirá confirmación en estudios más amplios; sin embargo, por ahora, estos resultados muestran que los niveles de proteína en orina de TIMP1 y vWF, respectivamente, involucrados en la remodelación fibrótica de las lesiones ateroscleróticas y con trombosis generalmente después de la ruptura de tales lesiones, se correlacionan con el HDL plasmático, un importante factor de riesgo cardiovascular.
Este estudio presenta algunas limitaciones
Primero, este fue un estudio exploratorio con un número relativamente bajo de pacientes. Sin embargo, en un intento de obtener una población más homogénea de pacientes con CAD/AVS, se inscribió a todos los pacientes con motivo de la consulta preoperatoria para revascularización coronaria y reemplazo de válvula aórtica, que se prioriza para casos graves.
Segundo, este fue un estudio retrospectivo; faltaban algunos datos, incluida la lista completa de medicamentos recetados.
Muchos fármacos como las estatinas o los bloqueadores beta tienen un efecto modificador de la enfermedad, que no fue evaluado en este estudio.
En tercer lugar, no se controó por completo la gravedad de la enfermedad o los factores de riesgo, lo que limita la generalización de los resultados.
Estos factores pueden explicar en parte por qué no se pudo replicar los hallazgos de la EM mediante inmunotransferencia.
Alternativamente, las diferencias descubiertas por MS podrían ser más relevantes a nivel de péptido, que una inmunotransferencia estándar no puede evaluar, sino más bien mediante enfoques de MS específicos.
Esta serí la primera caracterización del proteoma de orina en pacientes con CAD y/o AVS que tuvo como objetivo identificar biomarcadores comunes de afecciones ateroscleróticas.
Entre las 20 principales proteínas desreguladas en la enfermedad, TIMP1, MMP2 y vWF formaron nodos centrales de una red de interacción proteína-proteína.
La falta de replicación de los resultados de la EM por inmunotransferencia en una cohorte independiente podría sugerir diferencias específicas a nivel de péptido en lugar de proteínas intactas en la orina.
Por lo tanto, la futura cuantificación basada en MS específica de péptidos de TIMP1, MMP2 y fragmentos de vWF en orina puede ser útil para identificar biomarcadores para CAD/AVS.
Alternativamente, la falta de replicación puede explicarse por factores de pacientes hospitalizados no controlados, como la gravedad de CAD o AVS.
Por ello, en el futuro, más que agrupar grupos por edad, sexo, medicación y factores de riesgo, parámetros como el número de vasos coronarios afectados, el grado de estenosis coronaria o valvular y el gradiente de presión transvalvular deben ser considerados a la hora de analizar niveles urinarios de estas proteínas/péptidos.
También será importante realizar estudios comunitarios longitudinales para identificar a los pacientes con mayor riesgo de enfermedad (mediante antecedentes familiares o análisis de factores de riesgo como colesterol total, lipoproteína(a) o índice de masa corporal) y comparar el proteoma/ peptidoma entre pacientes que desarrollaron vs. aquellos que no desarrollaron CAD/AVS.
Con suerte, esto se traducirá en la identificación de biomarcadores tempranos putativos de condiciones con raíces ateroscleróticas y correlaciones clínicamente significativas, como hemos identificado para TIMP1 o vWF y HDL, un factor de riesgo para eventos relacionados con la aterosclerosis.
* Perpétuo L, Barros AS, Dalsuco J, Nogueira-Ferreira R, Resende-Gonçalves P, Falcão-Pires I, Ferreira R, Leite-Moreira A, Trindade F, Vitorino R. Coronary Artery Disease and Aortic Valve Stenosis: A Urine Proteomics Study. Int J Mol Sci. 2022 Nov 5;23(21):13579. doi: 10.3390/ijms232113579. PMID: 36362368.
