Papel de la autofagia en la disfunción microvascular de la diabetes tipo 2

En general, se acepta que la disfunción endotelial precede a la enfermedad cardiovascular manifiesta y es un evento fundamental en el desarrollo de la aterosclerosis. La función endotelial a menudo se evalúa mediante la dilatación mediada por flujo (FMD), una respuesta fisiológica a la tensión de cizallamiento a lo largo del endotelio que provoca la vasodilatación a través de la liberación de óxido nítrico (NO) en los vasos sanguíneos grandes y pequeños. En presencia de enfermedad de las arterias coronarias (CAD), la producción de NO se reduce y la FMD disminuye en las arterias de conducto. Sin embargo, en la microcirculación, la fiebre aftosa se conserva pero hay un cambio compensatorio de NO a peróxido de hidrógeno (H2O2) como mediador de esta dilatación. El laboratorio de investigadores identificó previamente varias vías de señalización, incluida la autofagia, que están involucradas en la regulación del cambio en el mecanismo de dilatación de NO a H2O2 utilizando preparaciones de arteriolas aisladas ex vivo en CAD. En este ensayo, los investigadores exploran el posible papel de la autofagia como mecanismo por el cual se produce este cambio en una población con riesgo de enfermedad cardiovascular. La macroautofagia (denominada autofagia en adelante) es un proceso escalable diseñado para reciclar orgánulos dañados a través de hidrolasas ácidas en los lisosomas para mantener la homeostasis. La justificación para examinar el papel de la autofagia se deriva de los datos en células endoteliales cultivadas que muestran que la autofagia puede regular la biodisponibilidad del NO y la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS). La inhibición de las proteínas clave de la autofagia disminuye la producción de NO y aumenta las células endoteliales de ROS están expuestas al estrés de cizallamiento, aumentan los marcadores de autofagia, junto con un aumento en la producción de NO. Los investigadores han demostrado recientemente que el flujo autofágico se reprime en respuesta a la tensión de cizallamiento en las arteriolas de pacientes con CAD en comparación con los controles sanos. Esta reducción del flujo autofágico asociada con la enfermedad aumenta la liberación de H2O2 de las mitocondrias en respuesta a la tensión de cizallamiento. La activación o represión de la autofagia en CAD y arteriolas sanas, respectivamente, cambia el mecanismo de dilatación (la activación en CAD cambia a NO; la represión en controles sanos cambia a H2O2). Colectivamente, el flujo autofágico microvascular desempeña un papel clave en la integración de señales celulares dentro del endotelio para regular la salud y función microvascular en respuesta a la tensión de cizallamiento en la enfermedad cardiovascular manifiesta. Los mecanismos celulares primarios para este cambio patológico en el mecanismo vasodilatador y su relevancia en otras poblaciones en riesgo (p. ej., diabetes mellitus tipo 2, DM2) aún no están claros.

Hiperglucemia, diabetes mellitus tipo 2 y función microvascular La DM2, una enfermedad metabólica crónica, es un factor de riesgo independiente de enfermedad cardiovascular. La hiperglucemia es un sello distintivo de la DM2, y tanto la DM2 como la hiperglucemia están relacionadas de forma independiente con la disfunción endotelial. Si bien la hiperglucemia en la DM2 a menudo se controla bien con medicamentos, persisten las consecuencias microvasculares dañinas, como la neuropatía diabética y la miocardiopatía, y los sujetos con DM2 muestran una dilatación dependiente del endotelio microvascular reducida. Si bien el interrogatorio ex vivo de los mecanismos vasodilatadores proporciona una visión mecanicista del control microvascular, la falta de traducción a modelos in vivo representa una gran brecha en el conocimiento. Los investigadores han ideado una estrategia de investigación para estudiar directamente y llenar este vacío de investigación, respondiendo preguntas clave sobre el cambio en los mediadores endoteliales que ocurre con la enfermedad cardiovascular en el tejido humano. La DM2 y la exposición a niveles elevados de glucosa (HG) se asocian con una función endotelial microvascular cutánea reducida ex vivo e in vivo. Sin embargo, el mecanismo por el cual se produce esta reducción no está claro. Además, no se sabe si la exposición a glucosa alta sola o la presencia de DM2 están asociadas con un cambio en el mecanismo de dilatación microvascular a la tensión de cizallamiento. La comprensión y la traducción de los hallazgos ex vivo a entornos in vivo proporcionarán información sobre la patología de la enfermedad y enfoques novedosos para mejorar la disfunción microvascular de la DM2.

Teniendo en cuenta el vínculo importante entre la disfunción microvascular inducida por DM2/HG y el riesgo de futuros eventos cardiovasculares, la estimulación del flujo autofágico puede aumentar o preservar el NO disponible, ejerciendo efectos beneficiosos sobre la función microvascular en pacientes con DM2 y en respuesta a HG. El propósito de esta propuesta es investigar el papel fundamental de la autofagia en la contribución a la disfunción microvascular de la DM2 de manera integral. Los resultados de este estudio pueden informar la comprensión mecánica de la progresión de la enfermedad microvascular en T2DM.

Objetivo: establecer un papel mecánico para el flujo autofágico en la contribución a la disfunción microvascular asociada a la DM2 in vivo utilizando la microcirculación cutánea humana como un modelo traslacional novedoso.

Hipótesis 1: La activación del flujo autofágico con trehalosa durante 2 semanas en sujetos con DM2 aumenta la dilatación cutánea a agonistas farmacológicos dependientes del endotelio (microdiálisis) e hiperemia térmica local.

Hipótesis 2: La exposición a HG (desafío de glucosa oral) en adultos sanos reduce la dilatación cutánea a agonistas farmacológicos dependientes del endotelio e hiperemia térmica local.