Senescenza vascolare e vulnerabilità della placca aterosclerotica (VICTORIA)

Background - Il processo di invecchiamento cronologico contribuisce in modo significativo ai cambiamenti strutturali e funzionali all'interno del sistema vascolare, emergendo come un importante fattore di rischio per la malattia aterosclerotica e gli eventi trombotici acuti [1,2]. Inoltre, il deterioramento vascolare legato all’età può essere influenzato dalle scelte di vita, da fattori ambientali e da stimoli esterni, con conseguente graduale declino dell’integrità e della funzionalità vascolare [3,4].

Al fine di identificare potenziali bersagli per un intervento terapeutico volto a ritardare o invertire le conseguenze deleterie dell’invecchiamento vascolare, è fondamentale comprendere meglio i meccanismi cellulari e molecolari dell’invecchiamento vascolare e definire meglio come i fattori ambientali possono accelerare il processo [3 -5].

Negli ultimi decenni, il danno al DNA, sia telomerico che non telomerico, insieme alle alterazioni mitocondriali, è emerso come un fattore scatenante fondamentale nell’invecchiamento vascolare e nello sviluppo dell’aterosclerosi [4-11]. Numerose prove supportano la presenza di lesioni ossidative del DNA, logoramento dei telomeri e danni al DNA mitocondriale sia in modelli sperimentali che in campioni di placca umana [12-17], così come nelle cellule periferiche di individui con aterosclerosi [9,18-21 ].

Inoltre, è sempre più evidente che l’instabilità genomica può avere un impatto diretto sulla funzione cellulare vascolare innescando percorsi di segnalazione che portano a una moltitudine di cambiamenti fisiopatologici. Questi cambiamenti comprendono l'infiammazione, l'apoptosi, l'autofagia e, infine, la senescenza cellulare, che è contrassegnata dalla secrezione del "fenotipo secretivo associato alla senescenza" (SASP). [4-11]. La solida associazione meccanicistica tra danno al DNA e invecchiamento cellulare sottolinea il danno al DNA come primo candidato per la causa principale dell’invecchiamento [22]. Mirare al danno al DNA e ai suoi correlati meccanicistici può fornire una base logica per lo sviluppo di interventi unificati volti a mitigare le disfunzioni e le malattie legate all’età [22].

Tuttavia, i meccanismi precisi che collegano il danno del DNA alla SASP nelle cellule vascolari, così come il suo ruolo nella patogenesi dell’aterosclerosi e dell’ateroma vulnerabile, rimangono sfuggenti.

Prove recenti sottolineano la reciproca diafonia tra disfunzione dei telomeri e dismetabolismo mitocondriale nel processo di senescenza cellulare [23-26], sottolineando la necessità di chiarire ulteriormente questa connessione complessa e intricata, che può aprire nuove potenziali strategie terapeutiche per le malattie legate all’età [27] .

Sono necessari ulteriori studi per comprendere i meccanismi sottostanti attraverso i quali la disfunzione mitocondriale influenza la lunghezza dei telomeri e viceversa, e come la loro interazione contribuisce al processo di invecchiamento vascolare [26].

Ipotizziamo che complessi meccanismi molecolari che collegano la disfunzione dei telomeri, il danno del mtDNA e la deregolamentazione dell'RNA non codificante siano coinvolti nel processo di invecchiamento vascolare, promuovendo lo sviluppo e la progressione dell'aterosclerosi. Di conseguenza, i marcatori periferici dell'invecchiamento del danno genetico e l'RNA non codificante possono essere utili per caratterizzare lo sviluppo di una placca vulnerabile nei vasi colpevoli e per migliorare la prognosi dei pazienti.

Obiettivi - Gli obiettivi specifici della presente proposta sono: 1) indagare l'associazione tra marcatori periferici dell'invecchiamento cellulare [lunghezza dei telomeri (LTL) e contenuto di DNA mitocondriale (mtDNAcn)] e deregolazione di RNA non codificante (lncRNA TERRA, MitomiR) in i diversi spettri di angina pectoris (angina stabile, instabile, NSTEMI e STEMI) e 2) valutare la loro associazione con eventi avversi cardiovascolari maggiori (MACE) entro 12 mesi dall'arruolamento.

Saranno esclusi i pazienti con shock cardiaco, insufficienza cardiaca congestizia, malattia renale allo stadio terminale e bypass aortocoronarico. Verrà acquisita una valutazione accurata della morfologia della placca per i pazienti che verranno sottoposti a screening per l'esame con tomografia a coerenza ottica (OCT) o ecografia intravascolare (IVUS) dell'arteria colpevole.

Disegno dello studio: studio osservazionale prospettico, non randomizzato in un singolo centro. Raccolta dei campioni e dei dati - Un campione di sangue periferico (circa 10 ml) verrà raccolto in ciascun paziente prima di sottoporsi a procedure angiografiche diagnostiche o terapeutiche e utilizzato per l'estrazione di DNA e/o RNA. Verrà creata una biobanca di altri campioni biologici (sangue intero, plasma, siero, coagulo, PBMC). Circa 12 mesi dopo l'arruolamento, verrà effettuato un follow-up clinico per tutti i pazienti arruolati nello studio attraverso una visita medica di routine o un colloquio telefonico per valutare gli eventi cardiovascolari avversi (MACE – morte, infarto miocardico o necessità di successive rivascolarizzazioni).

Determinazione dei biomarcatori: LTL e mtDNAcn vengono misurati dopo l'estrazione del DNA dai leucociti del sangue, mentre lnc-RNA TERRA e mitomiR, dopo l'estrazione dell'RNA dai leucociti del sangue, e analizzati utilizzando tecniche Real-Time PCR.

Dimensione del campione - Per rilevare una dimensione dell'effetto media (f = 0,25) nella differenza del valore LTL medio tra i gruppi, stimiamo che sia necessaria una dimensione del campione di almeno 232 pazienti totali, con un livello alfa di 0,05 e una potenza del 90% o superiore. Considerando un tasso di abbandono del 10%, il numero totale di pazienti da arruolare dovrebbe essere almeno 260.

Analisi statistica - La distribuzione normale dei dati verrà testata utilizzando il test di Kolmogorov-Smirnov.

Le variabili continue saranno presentate come media, deviazione standard, mediana, primo e terzo quartile. Le variabili categoriali saranno espresse come numeri e percentuali.

I confronti tra due gruppi verranno effettuati utilizzando il test t di Student per campioni indipendenti per variabili continue, e il test del chi quadrato o test esatto di Fisher per quelle categoriche. I confronti tra più di due gruppi saranno testati con l'analisi della varianza a una via (ANOVA) seguita da test post-hoc Bonferroni per i confronti tra 2 gruppi. Se l'ipotesi di normalità della distribuzione dei dati non è soddisfatta, verranno utilizzati i test non parametrici equivalenti. Verrà calcolato il coefficiente di Pearson o di Spearman per indagare la correlazione tra le variabili in modo univariato. Le curve di sopravvivenza libera da eventi saranno costruite utilizzando il modello di Kaplan-Meier e testate con il log-rank test tra diversi gruppi. Il modello dei rischi proporzionali di Cox univariato e multivariato verrà utilizzato per identificare il valore predittivo di ciascuna variabile rispetto all'evento MACE; i dati saranno espressi con HR e il loro intervallo di confidenza al 95%.

Riferimenti

1. Hamczyk MR, et al. Invecchiamento biologico e cronologico. J Am Coll Cardiol. 3 marzo 2020;75:919-30.
2. Liberale L, et al. Il ruolo dell’invecchiamento vascolare nello sviluppo e nella vulnerabilità della placca aterosclerotica. Curr Pharm Des. 2019;2:3098-111.
3. Liu Y et al. Esposizione agli inquinanti ambientali: un potenziale contributo all’invecchiamento e alle malattie legate all’età. Pharmacol tossico per l'ambiente. 2021;83:10357.
4. Climie RE, et al. Invecchiamento vascolare in gioventù: una chiamata all’azione. Circonferenza cuore-polmone 2021;30:1613-26.
5. Ungvari Z, et al. Meccanismi dell'invecchiamento vascolare, una prospettiva di Geroscience: seminario JACC Focus. J Am Coll Cardiol. 3 marzo 2020;75(8):931-941
6. Andreassi M.G. Aterosclerosi coronarica e mutazioni somatiche. Ris. Mutat. 2003;54367-8.
7. Mahmoudi M, et al. Danno e riparazione del DNA nell'aterosclerosi. Ricerca cardiovascolare 2006;71:259-68.
8. Madamanchi NRwt al. Disfunzione mitocondriale nell'aterosclerosi. Ris.Circ. 2007;100:460-73.
9. Andreassi M.G. Danni al DNA, senescenza vascolare e aterosclerosi. J Mol Med (Berlo). 2008;86:1033-43.
10. Uryga A, et al. Danno e riparazione del DNA nelle malattie vascolari. Annu Rev Physiol. 2016;78:45-66
11. Bautista-Niño PK, et al. Danno al DNA: un principale determinante dell’invecchiamento vascolare. Int J Mol Sci. 2016;17:748.
12. Ballinger SW, et al. Danno e disfunzione del DNA mitocondriale indotti dal perossido di idrogeno e dal perossinitrito nelle cellule endoteliali vascolari e nelle cellule muscolari lisce. Circ Res 2000;86:960-6.
13. Miminamino T, et al. Senescenza delle cellule endoteliali nell'aterosclerosi umana: ruolo dei telomeri nella disfunzione endoteliale. Circolazione. 2002;105:1541-4.
14. Matthews C, Gorenne I, Scott S, Figg N, Kirkpatrick P, Ritchie A, Goddard M, Bennett M. Le cellule muscolari lisce vascolari subiscono senescenza basata sui telomeri nell'aterosclerosi umana: effetti della telomerasi e dello stress ossidativo. Ris.Circ. 2006; 99: 156-64
15. Durik M, et al. La riparazione del DNA tramite escissione nucleotidica è associata a disfunzione vascolare correlata all'età. Circolazione. 2012; 126:468-78

16. Yu E, et al. Il danno al DNA mitocondriale può promuovere l’aterosclerosi indipendentemente dalle specie reattive dell’ossigeno attraverso effetti sulle cellule muscolari lisce e sui monociti ed è correlato con le placche ad alto rischio nell’uomo. Circolazione. 2013;128:

    702-12.

17. Ataei Ataabadi Eet al. Caratteristiche dell'invecchiamento vascolare causate dal danno selettivo al DNA nelle cellule muscolari lisce. Ossido Med Cell Longev. 2021;2021:2308317.
18. Vecoli C, et al. Valore prognostico della delezione del DNA mitocondriale 4977 e del numero di copie del DNA mitocondriale in pazienti con malattia coronarica stabile. Aterosclerosi. 2018;276:91-97.
19. Vecoli C, et al. Effetti indipendenti e combinati dell'accorciamento dei telomeri e della delezione del mtDNA 4977 sugli esiti a lungo termine dei pazienti con malattia coronarica. Int J Mol Sci. 2019;20:5508.
20. Dan K, et al. L'attività di riparazione dell'acido desossiribonucleico è associata alla rottura della placca coronarica guarita mediante tomografia a coerenza ottica. J Cardiovasc Ris. Trad. 2019;12:608-10.
21. Andreassi MG, et al. Analisi del micronucleo per prevedere la malattia coronarica: una revisione sistematica e una meta-analisi. Mutat Res Rev Mutat Res. 2021;787:108348.
22. Schumacher B, et al. Il ruolo centrale del danno al DNA nel processo di invecchiamento. Natura. 2021;592:695-703.
23. Sahin E, et al. Asse dell'invecchiamento: telomeri, p53 e mitocondri. Nat Rev Mol Cell Biol. 2012;13:397-404.
24. Sahi E, et al. La disfunzione dei telomeri induce una compromissione metabolica e mitocondriale Nature 2011;470: 359-65.
25. Fang EF, et al. Segnalazione del danno al DNA nucleare ai mitocondri nell'invecchiamento Nat Rev Mol Cell Biol. 2016;17:308-21.
26. Vecoli C, et al. I biomarcatori molecolari dell'invecchiamento vascolare e dell'aterosclerosi: lunghezza dei telomeri e delezione comune del DNA mitocondriale4977. Ris. Mutat. 2020;784:108309.
27. Gao X, et al. Telomeri e metabolismo mitocondriale: implicazioni per la senescenza cellulare e le malattie legate all'età. Cellule staminali Rev Rep. 2022;18:2315-27.