Regulation of potassium channel in the pulmonary vasculatureimplication in pulmonary hypertension

Resumen

La actividad de los canales de K+ es el principal determinante del potencial de membrana (Em) de las células del músculo liso de arterias pulmonares (CMLAP), proporcionando un mecanismo clave para dilatar o contraer las arterias pulmonares (AP). La alteración de canales de K+ juega un papel fisiopatológico clave en el desarrollo de la hipertensión pulmonar (HP). El objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar la regulación farmacológica, fisiológica y fisiopatológica de los canales de K+ en la vasculatura pulmonar y su posible implicación en el contexto de la HP. La vía del óxido nítrico (NO)/GMPc representa una importante vía fisiológica que controla el tono de las AP. Algunos fármacos que actúan a través de esta vía se utilizan en el tratamiento de la HP. Mediante técnicas de reactividad vascular y electrofisiología se ha demostrado que el NO y el riociguat, un estimulador de guanilato ciclasa soluble activan canales Kv7, induciendo la hiperpolarización de las CMLAP. Estos hallazgos identifican a los canales Kv7 como dianas novedosas para fármacos vasodilatadores utilizados en el tratamiento de la HP. Otro de los hallazgos de esta Tesis Doctoral fue que, a diferencia de otros canales de K+ que están alterados, la corriente Kv7 en CMLAP está preservada en HP, lo que resulta en una mayor contribución relativa a la corriente de K+ total. Asimismo, se encontraron respuestas vasculares mejoradas a moduladores de canales Kv7 en AP de animales con HP comparadas con controles. Este aumento en la contribución de canales Kv7 en HP fue atribuido a un aumento el la expresión y en la abundancia en la membrana de la subunidad reguladora KCNE4. En conjunto, los datos indican que las AP muestran una mayor sensibilidad a los activadores de los canales Kv7 en HP, por lo que estos canales podrían representar un nuevo objetivo farmacológico para esta enfermedad. Otro de los resultados de esta Tesis Doctoral fue que los niveles de miR-1 están aumentados en pulmones de ratas con HP. Las CMLAP de ratas con HP presentaban una disminución de la expresión y actividad de los canales Kv1.5 lo que se traducía en una despolarización de la membrana y un aumento del tamaño celular o hipertrofia. Mediante el ensayo de actividad de la luciferasa confirmamos que el extremo 3¿-UTR del gen KCNA5, codificante para canales Kv1.5, es una diana directa de miR-1. También se observó que la transfección de miR-1 en AP reducía la expresión y actividad Kv1.5 e inducía la despolarización del Em; mientras que el tratamiento con antagomiR-1 previno la regulación negativa de estos canales. Estos datos sugieren un papel fisiopatológico de miR-1 en el desarrollo de HAP. Otro de los objetivos fue analizar si las proteínas del VIH están asociadas con el deterioro de la función de canales de K+ en la vasculatura pulmonar, ya que el VIH es un factor de riesgo para el desarrollo de HP. Se utilizaron ratones transgénicos que expresan 7 de las 9 proteínas VIH-1. Las CMLAP de los ratones con VIH presentaron una reducción en la corriente de K+ y un Em más despolarizado que las CMLAP controles. La corriente TASK y Kv7 estaban prácticamente suprimidas en CMLAP de los ratones-VIH. Los ratones-VIH también presentaban una reducción de la expresión de canales Kv7.1 y Kv7.4, lo cual condujo a una respuesta disminuida al activador del canal Kv7.1. En conclusión, el impacto negativo de las proteínas del VIH sobre los canales K+ no fue suficiente para inducir HP, aunque puede desempeñar un papel permisivo o accesorio en la fisiopatología de HP asociada al VIH. En definitiva, esta Tesis Doctoral aporta nuevas evidencias sobre la relevancia de los canales de K+ en la vasculatura pulmonar identificando canales de K+ como un mecanismo de acción novedoso a través del cual actúan fármacos usados en el tratamiento de la HP, muestra como su expresión se altera por factores fisiopatológicos y sugiere una nueva familia de canales de K+ como posibles diana terapéutica en la HP.