Ruolo dell'autofagia nella disfunzione microvascolare del diabete di tipo 2

È generalmente accettato che la disfunzione endoteliale precede la malattia cardiovascolare conclamata ed è un evento fondamentale nello sviluppo dell'aterosclerosi. La funzione endoteliale è spesso valutata dalla dilatazione flusso-mediata (FMD), una risposta fisiologica allo stress da taglio lungo l'endotelio che provoca la vasodilatazione attraverso il rilascio di ossido nitrico (NO) nei vasi sanguigni grandi e piccoli. In presenza di malattia coronarica (CAD), la produzione di NO è ridotta e l'afta epizootica è diminuita nelle arterie del condotto. Tuttavia, nella microcircolazione, l'afta epizootica è conservata ma c'è uno spostamento compensatorio dall'NO al perossido di idrogeno (H2O2) come mediatore di questa dilatazione. Il laboratorio dei ricercatori ha precedentemente identificato diverse vie di segnalazione, inclusa l'autofagia, che sono coinvolte nella regolazione del passaggio nel meccanismo di dilatazione da NO a H2O2 utilizzando preparazioni di arteriole isolate ex vivo in CAD. In questo studio, i ricercatori esplorano il possibile ruolo dell'autofagia come meccanismo attraverso il quale si verifica questo passaggio in una popolazione a rischio di malattie cardiovascolari. La macroautofagia (denominata autofagia qui in avanti) è un processo scalabile progettato per riciclare organelli danneggiati tramite idrolasi acide nei lisosomi per mantenere l'omeostasi. La logica per esaminare un ruolo per l'autofagia deriva dai dati nelle cellule endoteliali in coltura che mostrano che l'autofagia può regolare la biodisponibilità di NO e la produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS). L'inibizione delle proteine ​​​​chiave dell'autofagia diminuisce la produzione di NO e aumenta le cellule endoteliali ROS esposte allo stress di taglio, i marcatori dell'autofagia aumentano, insieme a un aumento della produzione di NO. I ricercatori hanno recentemente dimostrato che il flusso autofagico viene represso in risposta allo stress da taglio nelle arteriole di pazienti con CAD rispetto ai controlli sani. Questa riduzione del flusso autofagico associata alla malattia aumenta il rilascio di H2O2 dai mitocondri in risposta allo stress da taglio. L'attivazione o la repressione dell'autofagia nella CAD e nelle arteriole sane, rispettivamente, commuta il meccanismo di dilatazione (l'attivazione nella CAD passa a NO; la repressione nei controlli sani passa all'H2O2). Collettivamente, il flusso autofagico microvascolare svolge un ruolo chiave integrando i segnali cellulari all'interno dell'endotelio per regolare la salute e la funzione microvascolare in risposta allo stress da taglio nelle malattie cardiovascolari conclamate. I meccanismi cellulari primari per questo passaggio patologico nel meccanismo vasodilatatore e la sua rilevanza in altre popolazioni a rischio (ad esempio, diabete mellito di tipo 2; T2DM) rimangono poco chiari.

Iperglicemia, diabete mellito di tipo 2 e funzione microvascolare Il T2DM, una malattia metabolica cronica, è un fattore di rischio indipendente per le malattie cardiovascolari. L'iperglicemia è un segno distintivo del T2DM e sia il T2DM che l'iperglicemia sono collegati indipendentemente alla disfunzione endoteliale. Mentre l'iperglicemia nel T2DM è spesso ben gestita con i farmaci, persistono conseguenze microvascolari dannose come la neuropatia diabetica e la cardiomiopatia, e i soggetti con T2DM mostrano una ridotta dilatazione microvascolare endoteliale-dipendente. Mentre l'interrogazione ex vivo dei meccanismi vasodilatatori fornisce una visione meccanicistica del controllo microvascolare, la mancanza di traduzione in modelli in vivo rappresenta una grande lacuna nella conoscenza. I ricercatori hanno ideato una strategia di ricerca per studiare e colmare direttamente questa lacuna di ricerca, rispondendo alle domande chiave riguardanti il ​​cambiamento nei mediatori endoteliali che si verifica con le malattie cardiovascolari nel tessuto umano. Il T2DM e l'elevata esposizione al glucosio (HG) sono associati a una ridotta funzione endoteliale microvascolare cutanea ex vivo e in vivo. Tuttavia, il meccanismo con cui si verifica questa riduzione non è chiaro. Inoltre, non è noto se l'esposizione ad alti livelli di glucosio o la presenza di T2DM siano associati a un cambiamento nel meccanismo della dilatazione microvascolare allo shear stress. Comprendere e tradurre i risultati ex vivo in contesti in vivo fornirà informazioni sulla patologia della malattia e nuovi approcci per migliorare la disfunzione microvascolare del T2DM.

Considerando l'importante legame tra la disfunzione microvascolare indotta da T2DM/HG e il rischio di futuri eventi cardiovascolari, la stimolazione del flusso autofagico può aumentare o preservare l'NO disponibile, esercitando effetti benefici sulla funzione microvascolare nei pazienti con T2DM e in risposta all'HG. Lo scopo di questa proposta è indagare il ruolo fondamentale dell'autofagia nel contribuire alla disfunzione microvascolare del T2DM in modo completo. I risultati di questo studio possono informare la comprensione meccanicistica della progressione della malattia microvascolare nel T2DM.

Obiettivo: Stabilire un ruolo meccanicistico per il flusso autofagico nel contribuire alla disfunzione microvascolare associata a T2DM in vivo utilizzando la microcircolazione cutanea umana come nuovo modello traslazionale.

Ipotesi 1: l'attivazione del flusso autofagico con trealosio per 2 settimane nei soggetti con T2DM aumenta la dilatazione cutanea agli agonisti farmacologici dipendenti dall'endotelio (microdialisi) e l'iperemia termica locale.

Ipotesi 2: l'esposizione a HG (sfida orale di glucosio) negli adulti sani riduce la dilatazione cutanea agli agonisti farmacologici dipendenti dall'endotelio e l'iperemia termica locale.