Indagine funzionale sulla funzione endoteliale e sull'esaurimento delle cellule rigenerative (FIERCE)

Il diabete di tipo 2 (T2D) è un problema sanitario globale significativo e diffuso. Gli individui con diagnosi di T2D corrono un rischio elevato di sviluppare malattia cardiovascolare aterosclerotica (CV), una delle principali cause di morbilità e mortalità globale.

L’omeostasi dei vasi sanguigni gioca un ruolo centrale nello stato di salute CV. Le cellule progenitrici circolanti rigenerative vascolari (VR), che mediano i processi endogeni di angiogenesi, vasculogenesi e arteriogenesi, sono fondamentali nell'orchestrare la riparazione dei vasi. Nel T2D, l’iperglicemia cronica e il concomitante stress ossidativo creano un ambiente disadattivo che compromette la riparazione dei vasi. Il T2D può portare a uno stato cronico noto come esaurimento delle cellule rigenerative vascolari (VRCE), caratterizzato dall’esaurimento e dalla disfunzione delle cellule progenitrici VR circolanti. I dati disponibili indicano che la VRCE associata al T2D può portare alla disfunzione delle cellule VR e alla compromissione della riparazione vascolare.

Abbiamo sviluppato un test di citometria a flusso multiparametrico per misurare il contenuto di cellule progenitrici VR nei campioni di sangue. Questo test utilizza l'enzima di disintossicazione citosolica aldeide deidrogenasi (ALDH), che è altamente espresso nelle cellule progenitrici delle linee cellulari stromali ematopoietiche, endoteliali e mesenchimali. Questo enzima protegge le cellule progenitrici dal danno ossidativo causato dalle specie reattive dell'ossigeno. L'attività dell'ALDH viene ridotta fino a 100 volte poiché le cellule progenitrici si differenziano in cellule effettrici più sacrificabili. Pertanto, identifichiamo le cellule con attività ALDH alta o bassa in combinazione con marcatori di superficie cellulare per distinguere i sottoinsiemi di cellule progenitrici (ALDHhi) dalla progenie più differenziata (ALDHlow). Utilizzato insieme al 'side scatter' (SSC), un parametro correlato alla granularità o alla complessità di una cellula, questo test è in grado di distinguere e quantificare i precursori ematopoietici/endoteliali ALDHhiSSClow, i monociti ALDHhiSSCmid e i precursori dei granulociti ALDHhiSSChi. In precedenza, è stato dimostrato che le cellule ALDHhiSSClow derivate dal midollo osseo coesprimono i marcatori cellulari primitivi CD34 e CD133 e mostrano capacità di formare colonie ematopoietiche multipotenti in vitro. Nel modello murino immunodeficiente NOD/SCID di ischemia degli arti posteriori, il trapianto di cellule ALDHhiSSClow nell'arto ischemico ha portato a un migliore recupero della perfusione muscolare. Il potenziale di questa terapia cellulare nel prevenire le amputazioni in soggetti con ischemia critica degli arti è stato valutato in contesti di studi clinici.

Il san . Il fenotipo VRCE è stato parzialmente invertito nelle persone che convivevano con T2D e avevano una malattia coronarica (CAD) accertata dopo aver assunto l’inibitore SGLT2 empagliflozin per 6 mesi. Anche la deplezione delle cellule VR indotta dall’obesità è stata invertita mediante intervento chirurgico post-bariatrico di 3 mesi. Questi risultati hanno fornito collettivamente un collegamento meccanicistico tra T2D, obesità e compromissione dell’omeostasi/riparazione dei vasi, e hanno anche stabilito che la VRCE può essere invertita terapeuticamente in un ambiente diabetico ad alto rischio CV.

FIERCE valuterà il contenuto delle cellule VR negli individui che vivono con il T2D (durata <10 anni) e negli individui corrispondenti per età e sesso che non vivono con il T2D. Valuterà inoltre la funzione delle cellule ALDHhi VR circolanti attraverso: (1) tonometria arteriosa periferica endoteliale (EndoPAT) per analizzare clinicamente la funzione endoteliale attraverso l'indice iperemico reattivo, (2) test di formazione di colonie ematopoietiche multipotenti in vitro, (3) test di formazione di colonie ematopoietiche multipotenti in vitro, Sequenziamento dell'RNA (scRNA-seq) focalizzato sull'espressione dell'mRNA associato all'angiogenesi e (4) analisi quantitative del secretoma senza etichetta per determinare i cambiamenti nella secrezione proteica pro-angiogenica.

Ipotizziamo che VRCE comprometta la riparazione vascolare e la rigenerazione dei vasi sanguigni durante il T2D e sia in parte causato da proprietà pro-angiogeniche compromesse dei sottoinsiemi di cellule progenitrici VR. Nello specifico, postuliamo che la formazione di colonie ematopoietiche multipotenti, l'espressione di mRNA di citochine pro-angiogeniche e il rilascio di proteine ​​pro-angiogeniche saranno inferiori nei sottogruppi di cellule progenitrici ALDHhi di individui che vivono con T2D rispetto ai partecipanti che non vivono con T2D. Prevediamo inoltre che gli individui che vivono con il T2D presenteranno un indice iperemico reattivo inferiore rispetto agli individui che non vivono con il T2D.

La caratterizzazione della disfunzione delle cellule VR progenitrici di ALDHhi nel contesto del T2D genererà una prova di concetto per supportare il potenziale utilizzo del contenuto delle cellule VR come indicatore quantificabile e funzionale della salute vascolare.