Investigação Funcional da Função Endotelial e Exaustão Celular Regenerativa (FIERCE)

O diabetes tipo 2 (DT2) é um problema de saúde global significativo e prevalente. Indivíduos com diagnóstico de DM2 correm um risco elevado de desenvolver doença cardiovascular (CV) aterosclerótica, uma das principais causas de morbidade e mortalidade global.

A homeostase dos vasos sanguíneos desempenha um papel central no estado de saúde CV. As células progenitoras regenerativas vasculares circulantes (VR), que medeiam os processos endógenos de angiogênese, vasculogênese e arteriogênese, são críticas na orquestração do reparo vascular. No DM2, a hiperglicemia crônica e o estresse oxidativo concomitante criam um ambiente desadaptativo que prejudica o reparo vascular. O DM2 pode levar a um estado crônico conhecido como exaustão celular regenerativa vascular (VRCE), caracterizado pela depleção e disfunção das células progenitoras VR circulantes. Os dados disponíveis indicam que o VRCE associado ao DM2 pode levar à disfunção das células VR e ao comprometimento do reparo vascular.

Desenvolvemos um ensaio de citometria de fluxo multiparamétrico para medir o conteúdo de células progenitoras VR em amostras de sangue. Este ensaio utiliza a enzima de desintoxicação citosólica aldeído desidrogenase (ALDH), que é altamente expressa em células progenitoras de linhagens de células estromais hematopoiéticas, endoteliais e mesenquimais. Esta enzima protege as células progenitoras do dano oxidativo causado por espécies reativas de oxigênio. A atividade da ALDH é reduzida em até 100 vezes à medida que as células progenitoras se diferenciam em células efetoras mais dispensáveis. Como tal, identificamos células com atividade ALDH alta ou baixa em combinação com marcadores de superfície celular para distinguir subconjuntos de células progenitoras (ALDHhi) de progênies mais diferenciadas (ALDHlow). Usado em conjunto com 'dispersão lateral' (SSC), um parâmetro que se correlaciona com a granularidade ou complexidade de uma célula, este ensaio pode distinguir e quantificar células precursoras hematopoiéticas/endoteliais ALDHhiSSClow, monócitos ALDHhiSSCmid e precursores de granulócitos ALDHhiSSChi. Anteriormente, foi demonstrado que as células ALDHhiSSClow derivadas da medula óssea co-expressam os marcadores celulares primitivos CD34 e CD133 e exibem capacidade multipotente de formação de colónias hematopoiéticas in vitro. No modelo de camundongo NOD / SCID imunodeficiente de isquemia do membro posterior, o transplante de células ALDHhiSSClow no membro isquêmico levou a uma melhor recuperação da perfusão muscular. O potencial desta terapia celular para prevenir amputações em indivíduos com isquemia crítica de membros foi avaliado em ensaios clínicos.

O sangue periférico de indivíduos que vivem com DM2 por> 10 anos exibe uma depleção de células progenitoras ALDHhiSSClow VR, frequências mais baixas de monócitos ALDHhiSSCmid com função reparadora de vasos e uma frequência aumentada de precursores de granulócitos inflamatórios ALDHhiSSChi em comparação com indivíduos que não vivem com DM2 . O fenótipo VRCE foi parcialmente revertido em pessoas que vivem com DM2 e doença arterial coronariana (DAC) estabelecida após terem tomado o inibidor de SGLT2, empagliflozina, por 6 meses. A depleção de células VR induzida pela obesidade também foi revertida 3 meses após a cirurgia bariátrica. Essas descobertas forneceram coletivamente uma ligação mecanicista entre DT2, obesidade e homeostase/reparo vascular prejudicado, e também estabeleceram que o VRCE pode ser revertido terapeuticamente em um ambiente diabético de alto risco CV.

O FIERCE avaliará o conteúdo das células VR em indivíduos que vivem com DM2 (<10 anos de duração) e indivíduos da mesma idade e sexo que não vivem com DM2. Também avaliará a função das células ALDHhi VR circulantes por meio de: (1) tonometria arterial periférica endotelial (EndoPAT) para analisar clinicamente a função endotelial por meio do índice hiperêmico reativo, (2) ensaios multipotentes de formação de colônias hematopoiéticas in vitro, (3) unicelulares Sequenciamento de RNA (scRNA-seq) que se concentra na expressão de mRNA associada à angiogênese e (4) análises quantitativas de secretoma sem rótulo para determinar alterações na secreção de proteínas pró-angiogênicas.

Nossa hipótese é que o VRCE prejudica o reparo vascular e a regeneração dos vasos sanguíneos durante o DM2 e é parcialmente causado por propriedades pró-angiogênicas prejudicadas de subconjuntos de células progenitoras de VR. Especificamente, postulamos que a formação de colônias hematopoiéticas multipotentes, a expressão de mRNA de citocinas pró-angiogênicas e a liberação de proteínas pró-angiogênicas serão menores em subconjuntos de células progenitoras ALDHhi de indivíduos que vivem com DM2 em relação aos participantes que não vivem com DM2. Também prevemos que os indivíduos que vivem com DM2 exibirão um índice hiperêmico reativo mais baixo em comparação com indivíduos que não vivem com DM2.

A caracterização da disfunção das células VR progenitoras ALDHhi no cenário do DM2 gerará uma prova de conceito para apoiar o uso potencial do conteúdo das células VR como um indicador quantificável e funcional da saúde vascular.