| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| PAPEL DE LAS VESÍCULAS EXTRACELULARES COMO MEDIADORAS DEL DAÑO CARDIOVASCULAR ASOCIADO AL DÉFICIT DE LA QUINASA LIGADA A INTEGRINAS (ILK) ENDOTELIAL: NUEVOS BIOMARCADORES E INTERVENCIONES TERAPÉUTICAS. | | Autor/a | Cook Calvete, Alberto | | Departamento | Biología de Sistemas | | Director/a | Saura Redondo, Marta | | Fecha de depósito | 15-04-2025 | | Periodo de exposición pública | 16 de abril a 8 de mayo de 2025 | | Fecha de defensa | Sin especificar | | Programa | Señalización Celular (RD 99/2011) | | Mención internacional | Solicitada | | Resumen | Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son una de las principales causas de mortalidad en países desarrollados, con un alto impacto sanitario y socioeconómico. Su elevada incidencia y morbilidad creciente resaltan la necesidad de comprender sus mecanismos y desarrollar estrategias preventivas y terapéuticas. Esta tesis analiza el papel del endotelio en la progresión de las ECV, como la remodelación cardíaca y la calcificación valvular, destacando el papel clave de las vesículas extracelulares (EV) moduladas por la expresión de quinasa ligada a integrinas (ILK) en la homeostasis cardiovascular.
La activación y la disfunción endotelial desempeñan un papel crucial en el inicio y progreso de las ECV, incluyendo la aterosclerosis, la insuficiencia cardíaca y la calcificación valvular aórtica (CAVD). En este contexto, nuestro laboratorio ha identificado a la ILK como un regulador clave de la homeostasis endotelial. El modelo murino de deleción condicional de ILK específicamente en el endotelio (ecILK-cKO) muestra inflamación de la vasculatura coronaria, causada en un primer instante por la activación del endotelio. Además, la deleción de ILK en las células endoteliales induce la activación endotelial y la liberación de EV proinflamatorias, las cuales son capaces de promover la disfunción endotelial y favorecer la remodelación vascular patológica.
La relación entre la inflamación vascular, la activación endotelial mediada por EV y el papel de ILK en la progresión de patologías cardiovasculares sugiere que estos procesos están estrechamente vinculados. Además, la disfunción endotelial puede actuar como un desencadenante clave de eventos patológicos cardiovasculares irreversibles y más complejos.
Los resultados de nuestro estudio han demostrado que la deleción endotelial de ILK en nuestro modelo murino induce una respuesta inflamatoria temprana, caracterizada por la sobreexpresión de iNOS, lo que favorece la amplificación del proceso inflamatorio dando lugar a la remodelación vascular adversa. La deleción endotelial de ILK desencadenó la activación en el endotelio, persistiendo a lo largo del tiempo y promoviendo la infiltración de macrófagos perivasculares y la progresión de una inflamación crónica. Esta persistencia en la activación endotelial sugiere que la disfunción del endotelio no sólo actúa como un disparador temprano de inflamación, sino que también establece un entorno favorable para el reclutamiento continuo de células inmunitarias. En este contexto, el análisis de EV
derivadas de células endoteliales deficientes en ILK (eEVILK-) mostró un enriquecimiento en proteínas inflamatorias, incluyendo MCP-1 e ICAM-1, así como en proteínas relacionadas con la señalización de NF-κB, lo que sugiere un mecanismo clave en la propagación de la disfunción endotelial. La capacidad de estas EV de transportar señales inflamatorias refuerza la hipótesis de que pueden actuar como mediadores en la comunicación intercelular patológica, facilitando la diseminación de la inflamación y el daño tisular a distancia.
El tratamiento de células endoteliales sanas con eEVILK- resultó en la activación de NF-κB y una disminución de la capacidad proliferativa y angiogénica. Este efecto sugiere que las EV generadas por endotelios disfuncionales no solo afectan a la célula de origen, sino que también alteran el comportamiento de células endoteliales adyacentes, exacerbando y propagando el deterioro microvascular. Paralelamente, en modelos murinos, la administración de EV circulantes derivadas de animales con ILK delecionado en el endotelio (cEVecILK-cKO) indujo eventos isquémicos tempranos, disfunción ventricular progresiva y remodelación cardiovascular. Estos hallazgos confirman que las EV circulantes liberadas en condiciones de disfunción endotelial no solo perpetúan la inflamación local, sino que también propagan señales inflamatorias sistémicas, exacerbando el daño microvascular y el deterioro cardíaco. La identificación de estos mecanismos es fundamental para comprender cómo la inflamación endotelial inicial puede amplificarse y conducir a una progresión patológica multisistémica.
Para contrarrestar estos efectos, se evaluó la administración de NIL10, una nanopartícula con capacidad inmunomoduladora. NIL10 no sólo fue capaz de promover la polarización de macrófagos hacia un fenotipo antiinflamatorio M2, sino que también previno la activación endotelial inducida por la deleción de ILK. En nuestro modelo murino, el tratamiento con NIL10 redujo significativamente la infiltración de macrófagos, la expresión de iNOS e ICAM y la disfunción endotelial. A nivel funcional, los ratones tratados con NIL10 mostraron una preservación de la función ventricular y una menor fibrosis perivascular, destacando su potencial como herramienta terapéutica contra la inflamación vascular y la remodelación cardiovascular. La reducción en la activación de NF-κB y la modulación de citoquinas del entorno inflamatorio mediante la administración de NIL10 refuerzan su potencial no sólo como un tratamiento de rescate, sino también como una estrategia preventiva en ECV donde la inflamación endotelial juega un papel clave en la progresión del daño.
Por otro lado, además del impacto de ILK en la activación endotelial y la remodelación vascular adversa, nuestros estudios revelaron que la disminución de ILK en tejidos especializados, como la válvula aórtica, provoca una remodelación extrema de la matriz extracelular (ECM), favoreciendo la degeneración y calcificación de la válvula aórtica (CAVD).
En células endoteliales valvulares (VEC), la disminución de ILK promueve la transición endotelio-mesenquimal (EndMT) y la osteogénesis de células intersticiales valvulares (VIC). A través de un análisis proteómico de EV derivadas de células ILK-silenciadas (EVSi-ILK), identificamos un enriquecimiento significativo de ITGBL1, una proteína involucrada en la remodelación extracelular y la fibrosis. El enriquecimiento de esta proteína en EV resalta la importancia de estos pequeños transportadores en la comunicación intercelular y en la progresión de la enfermedad. Además, nuestros estudios demostraron que la inhibición de ITGBL1 en VEC revirtió los efectos pro-calcificantes de EVSi-ILK en otras VEC y VIC, confirmando su participación en la progresión de la CAVD. Este hallazgo abre nuevas posibilidades para intervenciones terapéuticas dirigidas a modular la función de ITGBL1 y sus vías de señalización asociadas.
Cabe destacar, que la detección de ITGBL1 tanto en EV circulantes como en su forma libre en plasma de pacientes con CAVD refuerza su valor como biomarcador diagnóstico y pronóstico. Además, los niveles plasmáticos de ITGBL1 mostraron una fuerte correlación con la severidad de la calcificación valvular y con la disminución de ILK en tejidos valvulares. Estos hallazgos subrayan la relevancia clínica de ITGBL1 como un posible objetivo terapéutico y biomarcador de la CAVD. Dado que la progresión de la CAVD implica una compleja interacción entre inflamación, remodelación tisular y calcificación, la identificación de ITGBL1 como un factor clave en este proceso ofrece una nueva ventana terapéutica para el desarrollo de nuevas estrategias dirigidas a prevenir la degeneración valvular.
La presente tesis demuestra que la deleción endotelial de ILK desencadena una activación endotelial exacerbada mediada por EV, lo que contribuye a la disfunción endotelial y al remodelado cardiovascular patológico. NIL10 emerge como una estrategia terapéutica efectiva para revertir estos efectos inflamatorios y restaurar la homeostasis vascular. Además, identificamos a ITGBL1 como un mediador clave en la calcificación valvular y como un potencial biomarcador de la CAVD, estableciendo nuevas perspectivas en el diagnóstico y tratamiento de esta patología. Estos hallazgos no solo revelan la estrecha interconexión entre inflamación, disfunción endotelial y calcificación valvular, sino que también consolidan el papel de las EV como potentes mediadores en la progresión de las ECV. En última instancia, esta investigación amplía nuestra comprensión de los mecanismos que subyacen a estas enfermedades y ofrece un horizonte terapéutico transformador, donde la modulación de la señalización endotelial y el uso de NIL10 podrían redefinir el abordaje clínico de las patologías cardiovasculares. |
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