Descoperiri recente ale cercetătorilor brazilieni aparţinând unui centru de cercetare sprijinit de FAPESP (Fundaţia de Cercetare din São Paulo, Brazilia) ar putea conduce la strategii de prevenire a bolilor cardiovasculare asociate cu diabetul.
Un studiu realizat în cadrul Centrului de Cercetare asupra1 Proceselor Redox în Biomedicină (Redoxoma) ajută la înţelegerea modului în care glicemia ridicată (hiperglicemia), una dintre manifestările diabetului, poate provoca tromboză.
Descoperirile, raportate într-un articol publicat în , pot contribui la dezvoltarea de strategii pentru prevenirea disfuncţiilor cardiovasculare la diabetici.
Principalele cauze de deces în multe ţări sunt evenimentele ischemice, cum ar fi infarctul miocardic (atacul de cord) şi AVC (accidentele vasculare cerebrale), în care tromboza arterială este un factor precipitant major.
Aceste tulburări cardiovasculare pot apărea din cauza mai multor factori de risc, cum ar fi hiperglicemia, dislipidemia şi hipertensiunea arterială.
„Dintre aceştia, hiperglicemia pare să fie asociată într-o măsură semnificativă cu bolile cardiovasculare”, a declarat miercuri, Renato Simões Gaspar, primul autor al articolului, .
Potrivit autorilor, hiperglicemia prelungită şi cetoacidoza diabetică sunt asociate cu un risc crescut de tromboză, deoarece provoacă disfuncţie endotelială (modificări ale mucoasei interne a vaselor de sânge), prin care legarea trombocitelor de celulele endoteliale declanşează formarea de trombi.
Studiul a arătat că proteina peri/epicelulară disulfură izomerază A1 (pecPDI) reglează interacţiunea dintre trombocite şi endoteliu în hiperglicemie prin intermediul proteinelor legate de adeziune şi al modificărilor biofizicii membranei endoteliale.
„Am descoperit că o cale pentru această PDI în celulele endoteliale mediază tromboza în diabet atunci când hiperglicemia este prezentă, implicând un mecanism molecular specific, pe care l-am identificat”, a precizat la rândul său Francisco Laurindo, profesor afiliat la facultatea de medicină a Universităţii din São Paulo (FM-USP) din Brazilia şi membru al Redoxoma, un centru de cercetare, inovare şi diseminare (RIDC) la Institutul brazilian de Chimie (IQ-USP).
PDI este o enzimă care rezidă în reticulul endoplasmatic şi are funcţia clasică de a cataliza inserţia punţilor disulfidice în proteinele născute, astfel încât acestea să se coaguleze în forma corectă, adică lanţul de aminoacizi să se plieze pentru a forma structura tridimensională care face molecula funcţională. De asemenea, se găseşte în spaţiul extracelular sub formă de pecPDI, un bazin secretat sau legat de suprafaţa celulară, în diferite tipuri de celule, inclusiv trombocite şi celule endoteliale.
Studiile au arătat că pecPDI reglează tromboza în mai multe modele.
Modificări biochimice şi biofizice
Pentru a investiga interacţiunea dintre trombocite şi endoteliu în hiperglicemie, cercetătorii au creat un model cu celule endoteliale din vena ombilicală umană cultivate în diferite concentraţii de glucoză pentru a produce celule normoglicemice şi hiperglicemice şi au evaluat contribuţia PDI utilizând PDI cu celule întregi sau inhibitori pecPDI.
Celulele au fost incubate cu trombocite provenite de la donatori sănătoşi. Trombocitele au aderat de aproape trei ori mai mult în celulele hiperglicemice decât în cele normoglicemice. Inhibarea PDI a inversat acest efect, iar cercetătorii au concluzionat că procesul este reglat de pecPDI endotelial.
Pentru a obţine o mai bună înţelegere a rezultatului, ei au investigat procesele biofizice, cum ar fi remodelarea citoscheletului celulelor endoteliale şi au constatat că celulele hiperglicemice aveau mai multe fibre de filament de actină bine structurate decât celulele normoglicemice. De asemenea, au măsurat producţia de peroxid de hidrogen, un compus oxidant, deoarece speciile reactive de oxigen sunt mediatori ai reorganizării citoscheletului şi ai adeziunii celulare. Celulele hiperglicemice au produs de două ori mai mult peroxid de hidrogen decât celulele normoglicemice.
Cercetătorii au investigat apoi dacă reorganizarea citoscheletului a afectat rigiditatea membranei celulare, întrucât rigiditatea substratului creşte aderenţa plachetară. Folosind microscopia de forţă atomică, ei au demonstrat că celulele hiperglicemice erau mai rigide decât celulele normoglicemice.
Imaginile microscopice au arătat, de asemenea, formarea de elongaţii celulare cu vezicule extracelulare care păreau să se separe de elongaţii. Această observaţie i-a determinat pe cercetători să investigheze secretomul – setul de proteine secretate de un organism în spaţiul extracelular – pentru a afla dacă acesta include proteine care sporesc aderenţa plachetară.
„Scopul acestui experiment a fost de a detecta proteinele exprimate exclusiv de sau prezente în celulele hiperglicemice şi nu în controalele sau celulele tratate cu inhibitori de PDI”, a explicat Gaspar.
În secretom, au găsit 947 de proteine, din care au selectat opt cu rol în adeziunea celulară. Apoi au redus la tăcere expresia genică pentru trei dintre aceste proteine folosind interferenţa ARN şi au ajuns la două proteine, SLC3A2 şi LAMC1, ca modulatori ai adeziunii plachetare. SLC3A2 este o proteină membranară , iar LAMC1 este subunitatea gamma a lamininei 1, o componentă cheie a matricei extracelulare.
Echipa a concluzionat că expunerea la hiperglicemie a indus secreţia de proteine specifice legate de adeziune şi că inhibarea PDI şi pecPDI a împiedicat celulele endoteliale să secrete aceste proteine.
