Oefening op expressie van Heat Shock Protein 70 bij arterieel risico (HSP70)

Het doel van de studie is om het niveau van serumexpressie van het HSP70-eiwit te bepalen bij personen met een risico op atherosclerotische perifere arteriële ziekte, na een tussenkomst van matige lichaamsbeweging.

Atherosclerotische perifere arteriële ziekte (PAD) is een systemische ziekte die obstructie van de arteriële bloedstroom veroorzaakt en wereldwijd een belangrijke oorzaak is van morbiditeit en mortaliteit.

Patiënten met PAD hebben een driemaal groter risico op een hartinfarct, beroerte en overlijden dan degenen zonder de ziekte. Meer dan 50% van de patiënten is echter asymptomatisch; dus de ziekte blijft ondergediagnosticeerd. 2 Geschat wordt dat 202 miljoen mensen in de wereld PAD hebben, 45 miljoen van hen sterven binnen een tijdsbestek van tien jaar aan coronaire of cerebrovasculaire aandoeningen. De huidige prevalentie van PAD in Mexico is 10% van de algemene bevolking.3 De ziekte is sterk gerelateerd aan beïnvloedbare risicofactoren (bloeddruk, sedentaire levensstijl, baseline glycemie, cholesterol en obesitas) en een ongezonde levensstijl (tabak, lichamelijke inactiviteit, voedsel en psychosociale stress), wat het risico op het krijgen van de ziekte verhoogt tot 17,2. keer 4, 5, 6 Verhoogde membraanpermeabiliteit leidt tot de accumulatie en modificatie van eiwitten, lipiden en lipoproteïnen in het endotheel. De accumulatie van pro-inflammatoire moleculen zoals chemotactisch monocyt-eiwit 1 (MCP-1), intracellulaire adhesiemoleculen (ICAM-1), vasculaire celadhesie (VCAM-1) en een hoger nitrotyrosinegehalte worden ook gegenereerd. 7 Macrofagen zijn actief als reactie op de verspreiding van de ontstekingsreactie en binden zich aan low-density lipoprotein (LDL)-receptoren die geïnternaliseerd zijn.

Macrofagen scheiden pro-inflammatoire cytokines uit, wat resulteert in de rekrutering en activering van extra immuuncellen op de plaats van de laesie, waardoor de immuunrespons wordt versterkt en de ontwikkeling wordt bevorderd van complexe en geavanceerde plaques die volwassen atherosclerotische plaques worden.8 De Ankle Arm Index (ABI) is de niet-invasieve gouden standaard die wordt geaccepteerd voor zowel de diagnose als de evaluatie van de ernst van deze ziekte. Het afkappunt voor de diagnose PAD is een ABI van minder dan 0,90 in rust, ongeacht de Framingham Risk Score, die 95% gevoelig is voor de detectie van PAD. 9, 10 Om homeostase op de vaatwand te behouden, produceren vasculaire cellen een hoog niveau van hitteschokeiwitten (HSP) 11. Dit soort stress-eiwitten zijn cytoprotectieve middelen die de overleving van cellen tijdens stressfactoren bevorderen. 12 De vermindering van de intracellulaire expressie van HSP is ook gerelateerd aan PAD, hart- en vaatziekten en het metabool syndroom, waar ze sterk verminderd zijn. 10 HSP zijn normaal gesproken intracellulaire eiwitten, maar wanneer ze op extracellulair niveau worden vrijgegeven, oefenen ze een immuunrespons uit.13 De meest warmtegevoelige en hoogst induceerbare HSP behoort tot de familie van 70 kilodalton (kDa), zoals vastgesteld door Mizzen et al., in 1998 (figuur 1). Er wordt aangenomen dat extracellulair Hsp70 (eHsp70) de aangeboren immuniteit stimuleert en fungeert als een gevaarsignaal. Serum Hsp70 is gedetecteerd in de perifere bloedsomloop van ogenschijnlijk gezonde personen en neemt toe als reactie op verschillende stressfactoren, waaronder lichaamsbeweging. 12, 14

Figuur 1. Schematische weergave van de moleculaire structuur van HSP70. Aangepast van Carrasco L. et al. 15 Oefening verhoogt de HSP-niveaus voornamelijk door reactieve zuurstofspecies (ROS), verhoogde temperatuur, hormonen, calciumfluxen of mechanische weefselvervorming.16 Het is aangetoond dat de concentratie van Hsp70 toeneemt na het uitvoeren van zowel acute als langdurige oefeningen, waarbij niveaus worden bereikt die hoog blijven, maar zodra de beschermende werking zowel op intra- als extracellulair niveau afneemt.17 Oefening oefent gunstige effecten uit op atherosclerose door de circulerende endostatine te verhogen, die de ontwikkeling van atherosclerotische plaque remt door angiogenese in plaqueweefsel te blokkeren.18 Isotone contracties van het type weerstandsoefening (aëroob) hebben de neiging om te leiden tot verhogingen van Hsp70-niveaus, in tegenstelling tot excentrische oefeningen. Bij herhaalde inspanning blijft een geïnduceerde toename van dit eiwit behouden, terwijl de initiële reactie van andere HSP's op inspanning afneemt naarmate de training vordert.16 Regelmatige lichaamsbeweging initieert langetermijnprocessen van aanpassing van het spiermetabolisme, het cardiovasculaire systeem en immunomodulerende effecten die grotendeels als heilzaam worden beschouwd; Er zijn aanwijzingen dat tijdens het sporten Hsp70 in de menselijke bloedsomloop terechtkomt in combinatie met exosomen, met name bij aerobe oefeningen.19, 20 Het is aangetoond dat Hsp70 direct ontstekingsprocessen remt door de onderdrukking van oxidatieve stress, direct apoptose en hyperplasie vermindert, evenals de expressie van adhesiemoleculen vermindert die leiden tot extravasatie van leukocyten en de manifestatie van inflammatoire cytokines.16 Hogere serumspiegels van Hsp70 worden in verband gebracht met verminderde verdikking van de atherosclerotische intima en een lager risico op coronaire hartziekte.21