Investigación funcional de la función endotelial y el agotamiento de las células regenerativas. (FIERCE)

La diabetes tipo 2 (DT2) es un problema de salud mundial importante y prevalente. Las personas diagnosticadas con diabetes tipo 2 tienen un riesgo elevado de desarrollar enfermedad cardiovascular (CV) aterosclerótica, una de las principales causas de morbilidad y mortalidad mundial.

La homeostasis de los vasos sanguíneos juega un papel central en el estado de salud CV. Las células progenitoras circulantes regenerativas vasculares (VR), que median los procesos endógenos de angiogénesis, vasculogénesis y arteriogénesis, son fundamentales para orquestar la reparación de los vasos. En la diabetes tipo 2, la hiperglucemia crónica y el estrés oxidativo concomitante crean un entorno desadaptativo que perjudica la reparación de los vasos. La diabetes tipo 2 puede conducir a un estado crónico conocido como agotamiento de las células regenerativas vasculares (VRCE), caracterizado por el agotamiento y la disfunción de las células progenitoras de VR circulantes. Los datos disponibles indican que la VRCE asociada con la diabetes tipo 2 puede provocar disfunción de las células VR y comprometer la reparación vascular.

Hemos desarrollado un ensayo de citometría de flujo multiparamétrico para medir el contenido de células progenitoras VR en muestras de sangre. Este ensayo utiliza la enzima de desintoxicación citosólica aldehído deshidrogenasa (ALDH), que se expresa altamente en células progenitoras de linajes de células hematopoyéticas, endoteliales y estromales mesenquimales. Esta enzima protege a las células progenitoras del daño oxidativo provocado por especies reactivas de oxígeno. La actividad de ALDH se reduce hasta 100 veces a medida que las células progenitoras se diferencian hacia células efectoras más prescindibles. Como tal, identificamos células con actividad ALDH alta o baja en combinación con marcadores de superficie celular para distinguir subconjuntos de células progenitoras (ALDHhi) de una progenie más diferenciada (ALDHlow). Utilizado junto con la 'dispersión lateral' (SSC), un parámetro que se correlaciona con la granularidad o complejidad de una célula, este ensayo puede distinguir y cuantificar las células precursoras hematopoyéticas/endoteliales ALDHhiSSClow, los monocitos ALDHhiSSCmid y los precursores de granulocitos ALDHhiSSChi. Anteriormente, se demostró que las células ALDHhiSSClow derivadas de la médula ósea coexpresan los marcadores celulares primitivos CD34 y CD133 y exhiben una capacidad multipotente de formación de colonias hematopoyéticas in vitro. En el modelo de ratón inmunodeficiente NOD/SCID de isquemia de las extremidades posteriores, el trasplante de células ALDHhiSSClow en la extremidad isquémica condujo a una mejor recuperación de la perfusión muscular. El potencial de esta terapia celular para prevenir amputaciones en personas con isquemia crítica de extremidades se ha evaluado en entornos de ensayos clínicos.

La sangre periférica de personas que viven con diabetes tipo 2 durante más de 10 años muestra una depleción de células progenitoras ALDHhiSSClow VR, frecuencias más bajas de monocitos ALDHhiSSCmid con función reparadora de vasos y una mayor frecuencia de precursores de granulocitos inflamatorios ALDHhiSSChi en comparación con la de personas que no viven con diabetes tipo 2 . El fenotipo VRCE se revirtió parcialmente en personas que vivían con DT2 y enfermedad de las arterias coronarias (EAC) establecida después de haber estado tomando el inhibidor de SGLT2 empagliflozina durante 6 meses. El agotamiento de las células VR inducido por la obesidad también se revirtió 3 meses después de la cirugía bariátrica. Estos hallazgos proporcionaron colectivamente un vínculo mecanicista entre la diabetes tipo 2, la obesidad y la homeostasis/reparación de los vasos deteriorados, y también establecieron que la VRCE puede revertirse terapéuticamente en un entorno diabético con alto riesgo CV.

FIERCE evaluará el contenido de las células de realidad virtual en personas que viven con DT2 (<10 años de duración) y en personas de la misma edad y sexo que no viven con DT2. También evaluará la función de las células ALDHhi VR circulantes a través de: (1) tonometría arterial periférica endotelial (EndoPAT) para analizar clínicamente la función endotelial a través del índice hiperémico reactivo, (2) ensayos de formación de colonias hematopoyéticas multipotentes in vitro, (3) unicelular Secuenciación de ARN (scRNA-seq) que se centra en la expresión de ARNm asociada con la angiogénesis y (4) análisis cuantitativos del secretoma sin etiquetas para determinar cambios en la secreción de proteínas proangiogénicas.

Nuestra hipótesis es que VRCE altera la reparación vascular y la regeneración de vasos sanguíneos durante la diabetes tipo 2 y es causado en parte por propiedades proangiogénicas deterioradas de los subconjuntos de células progenitoras de VR. Específicamente, postulamos que la formación de colonias hematopoyéticas multipotentes, la expresión de ARNm de citoquinas proangiogénicas y la liberación de proteínas proangiogénicas serán menores en los subconjuntos de células progenitoras ALDHhi de individuos que viven con DT2 en comparación con los participantes que no viven con DT2. También predecimos que las personas que viven con DT2 exhibirán un índice hiperémico reactivo más bajo en comparación con las personas que no viven con DT2.

La caracterización de la disfunción de las células VR progenitoras ALDHhi en el contexto de la diabetes tipo 2 generará una prueba de concepto para respaldar el uso potencial del contenido de las células VR como indicador cuantificable y funcional de la salud vascular.