Estratégias de Intervenção Baseadas em Condicionamento (ConBIS)

Fundo

Antecedentes clínicos - condições inflamatórias e relacionadas à isquemia A pandemia de doenças cardiovasculares tem imensos efeitos negativos na saúde e na expectativa de vida da população global. Os eventos isquêmicos agudos mais prejudiciais são infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral. A falência de órgãos causada por síndromes de isquemia-reperfusão, como acidente vascular cerebral e infarto do miocárdio, constitui a principal causa de morte globalmente e carrega um grande fardo socioeconômico. No geral, estima-se que 17 milhões de pessoas em todo o mundo morram de doenças cardiovasculares (7,4 milhões de doença cardíaca isquêmica e 6,7 milhões de acidente vascular cerebral). As tentativas de modificar o fator de risco e o crescimento relacionado ao estilo de vida nas doenças cardiovasculares são importantes e têm sido bem-sucedidas em algumas partes do mundo, mas o tratamento aprimorado das doenças cardiovasculares agudas e crônicas é crucial para aliviar a carga da doença.

Em condições isquêmicas agudas, como infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral, a restauração precoce e bem-sucedida da perfusão tecidual após um evento isquêmico é a estratégia mais eficaz para reduzir a lesão tecidual e melhorar o resultado clínico, mas a reperfusão pode induzir danos teciduais adicionais, a chamada lesão de reperfusão . Embora as estratégias de reperfusão continuem a progredir com melhor logística e tratamento médico, mesmo o tratamento de reperfusão aguda ideal pode deixar os pacientes com doença isquêmica crônica. Na verdade, como a sobrevida inicial melhorou devido a melhorias na terapia de reperfusão aguda, o número de pacientes com cardiopatia isquêmica crônica está crescendo globalmente (mais de 35 milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de insuficiência cardíaca). Coletivamente, os pacientes com insuficiência cardíaca têm uma taxa de sobrevida de 5 anos mais baixa do que os pacientes com a maioria dos tipos de câncer. No entanto, o desenvolvimento de drogas eficazes para direcionar os efeitos prejudiciais da própria lesão de reperfusão provou ser um desafio. Várias estratégias farmacológicas mostrando efeitos convincentes em modelos animais de lesão de isquemia-reperfusão falharam em se traduzir em benefício clínico.

Uma característica fundamental da insuficiência cardíaca causada por doença cardíaca isquêmica crônica é a inflamação, que compartilha mecanismos com outras condições inflamatórias, como doença inflamatória intestinal e espondilite anquilosante. Ainda mais debilitante, a insuficiência cardíaca também exerce um efeito negativo na atividade física habitual e na saúde do tecido muscular esquelético, produzindo múltiplos efeitos prejudiciais no metabolismo e na mobilidade de todo o corpo. Uma característica mecanística subjacente comum desses processos pode ser a regulação pela circulação de pequenos RNAs não codificantes (micro RNAs ou miRNAs/miRs).

Embasamento científico Condicionamento isquêmico remoto O principal determinante prognóstico do desfecho no infarto agudo do miocárdio é a extensão do dano tecidual (tamanho do infarto), que é determinado não apenas pela duração da isquemia, mas também pela lesão causada pela lesão de reperfusão. O Condicionamento Isquêmico Remoto (RIC) é uma nova modalidade de tratamento para atenuar a lesão de reperfusão. A proteção do órgão pelo RIC pode ser alcançada simplesmente induzindo 3 ou 4 ciclos de cinco minutos de isquemia e reperfusão do membro usando um torniquete ou manguito de pressão arterial simples. Com poucas exceções, RIC demonstrou consistentemente exercer proteção poderosa contra lesão de isquemia-reperfusão no coração, cérebro, rins, pulmões e fígado em modelos animais, e RIC foi traduzido com sucesso para uso clínico. Uma vantagem específica do RIC é sua fácil aplicabilidade durante a isquemia contínua do órgão-alvo, que foi explorada em modelos animais e humanos para mostrar que o RIC reduz a lesão durante a evolução do infarto do miocárdio e do acidente vascular cerebral.

Embora os mediadores e mecanismos do RIC ainda não tenham sido identificados, o RIC demonstrou 1) induzir citoproteção, 2) melhorar a função endotelial e a microcirculação e 3) modificar a inflamação - todos os três principais atores na patologia por trás da insuficiência cardíaca - sugerindo um potencial ferramenta poderosa para neutralizar simultaneamente processos biológicos prejudiciais envolvidos no desenvolvimento de insuficiência cardíaca. O RIC pode ter mais potencial porque o RIC continuado após o infarto do miocárdio parece induzir benefícios sustentados durante a remodelação adversa seguinte do coração. Os efeitos antiinflamatórios podem ser importantes em outras condições envolvendo inflamação aguda ou crônica.

Isquemia e condicionamento com exercício de resistência restrito ao fluxo sanguíneo O exercício é tradicionalmente categorizado e praticado como exercício de resistência aeróbica que exige oxigênio com efeito nas propriedades metabólicas ou exercício de resistência mecanicamente estressante com efeito nas propriedades contráteis. Além dos efeitos miocelulares locais, o exercício parece promover a comunicação interorgânica molecular. De fato, estudos recentes demonstraram a capacidade dos regimes de exercícios tradicionais de proteger contra, por exemplo, lesão de isquemia-reperfusão miocárdica e também para melhorar a função cognitiva, daí a concepção de que "exercício é remédio". Estudos sugerem que esses efeitos remotos são induzidos pela produção miocelular de mediadores circulatórios para influenciar tecidos de órgãos remotos. O cross-talk músculo-órgão induzido por exercício pode, semelhante ao RIC, depender de miRNA derivado de vesícula extracelular (veja o próximo parágrafo). Apoiando tal noção, está a descoberta de que exercícios de resistência tradicionais de alta intensidade evocam transcrição aumentada de miR133b, uma vez que miR133b demonstrou recentemente promover a recuperação após acidente vascular cerebral por meio da transferência de partículas extracelulares enriquecidas com exossomos. No entanto, o exercício tradicional de alta intensidade pode produzir lesões musculares e, portanto, pode não cumprir o exercício em pacientes com doenças cardiovasculares ou outras doenças crônicas de perda de massa muscular.

Uma nova abordagem pode ser oferecida pelo treinamento de exercício de resistência isquêmica conduzido como exercício de resistência de fluxo sanguíneo restrito (BFRE) de baixa intensidade, com um estímulo de baixa pressão de oclusão, que compromete apenas o fluxo sanguíneo venoso, mas não o arterial. Muito parecido com o RIC, o BFRE é conduzido como 3-5 ciclos (séries de exercícios) intercalados por uma curta duração de recuperação. Por esta abordagem mecanicamente muito suave, o aumento muscular semelhante ao do treinamento de resistência tradicional (TRT) de alta intensidade pode ser alcançado, possivelmente devido à aceleração do acúmulo metabólico ou ativação de células-tronco musculares. Curiosamente, novos resultados nossos demonstram que o BFRE pode mediar efeitos de pré-condicionamento duradouros no músculo. Uma vez que BFRE de baixa intensidade imita eventos de exercícios tradicionais de resistência de alta intensidade (oclusão-reperfusão) e exercícios aeróbicos tradicionais (hipóxia), pode-se especular que BFRE conduza adaptações metabólicas e anabólicas benéficas à saúde no músculo. Com base em sua semelhança com o RIC, o BFRE provavelmente também afeta tecidos remotos e infere a proteção de órgãos remotos. A extensão em que o RIC e os regimes de exercícios podem compartilhar ou se sobrepor ou diferir mecanisticamente - e potencialmente exercer efeitos aditivos - é desconhecida, mas a aplicação do BFRE envolve perspectivas clínicas altamente promissoras.

Sinalização de micro RNA Vesículas extracelulares circulantes (EVs) são pequenas partículas liberadas das membranas plasmáticas de quase todos os tipos de células. Esses EVs parecem atuar como sistemas de transporte no corpo carregando uma carga de substâncias sinalizadoras, incluindo miRNAs. miRNAs também são moléculas efetoras em eventos isquêmicos, por ex. os níveis de miRNA144 miocárdico (miR144) são reduzidos por lesão de reperfusão isquêmica (lesão IR), que é atenuada por RIC. RIC também induz aumento dos níveis circulatórios de EV, enquanto EVs enriquecidos com miR22 e miR451 de MSCs cultivadas anóxicas e células progenitoras de cardiomicócitos atenuam a lesão cardíaca. Potencialmente, o tratamento com miRNA específico carregado em EVs pode fornecer proteção contra efeitos agudos e crônicos de lesão de isquemia-reperfusão miocárdica em pacientes [19]. Acredita-se também que os EVs contenham outras substâncias, incluindo componentes anti-inflamatórios que atuam em sinergia com o miRNA para exercer o efeito total da cascata de sinalização.

Objetivos O objetivo geral deste estudo é descobrir e utilizar os mecanismos por trás da ativação da proteção endógena de órgãos por condicionamento isquêmico remoto (RIC), treinamento de resistência tradicional de alta intensidade (TRT) e exercício de resistência de fluxo sanguíneo restrito de baixa intensidade (BFRE) com o perspectiva de definir sua aplicabilidade para proteção imediata de órgãos em lesão de isquemia-reperfusão (condicionamento agudo) e subsequente reparação tecidual (condicionamento crônico) durante um período prolongado de recuperação. Este objetivo será alcançado estudando quais e como as vias moleculares subjacentes a esses mecanismos protetores são compartilhadas e podem ser transferidas para o tratamento de condições médicas. Um foco específico é o papel de EVs e miRNAs. Outro objetivo é explorar como o treinamento físico com e sem isquemia pode neutralizar a perda de massa muscular.

hipótese

A hipótese geral da proposta é que o RIC e o exercício potencializado pelo BFRE e TRT liberam mediadores protetores circulantes que exercem efeitos protetores imediatos contra a lesão de IR, bem como promovem reparo benéfico durante a reconstrução tecidual subsequente e em condições inflamatórias crônicas. Especificamente, testaremos as seguintes hipóteses:

1. RIC, BFRE e TRT compartilham propriedades protetoras de órgãos e anti-inflamatórias induzidas por vias comuns de sinalização de miRNA

2. O efeito duradouro de RIC, BFRE e TRT pode ser alcançado por tratamento repetido, e os efeitos crônicos incluem propriedades anti-inflamatórias e anti-isquêmicas de relevância clínica por:

   1. Melhorar a função ventricular e reduzir os sintomas em pacientes com insuficiência cardíaca e doença cardíaca isquêmica crônica (sub-estudo individual, um pedido separado foi submetido e aprovado pelo De Videnskabsetiske Komitéer).
   2. Combatendo a perda de massa muscular em pacientes com insuficiência cardíaca.
3. O BFRE é um meio mais eficaz para aumentar a massa muscular, a potência muscular e a função muscular em comparação com o TRT.
4. EVs não condicionados podem ser carregados com RIC, BFRE e miRNA específico, in vitro e exercer efeitos protetores imediatos contra lesões por IR após injeção intravenosa (subestudo futuro)