Caracterización de células progenitoras cardiacas estudio de la influencia de miR-1 y miR-133a sobre su diferenciación y potencial terapéutico en modelos murinos de infarto agudo de miocardio

Resumen

Las enfermedades del corazón, y principalmente, el infarto de miocardio y la insuficiencia cardiaca, son las causas más importantes de morbilidad y mortalidad en el primer mundo, y hoy en día el único tratamiento disponible para éstas es el trasplante del órgano. El trasplante de células progenitoras se ha convertido en una nueva opción terapéutica para esta enfermedad, y se han llevado a cabo aproximaciones de terapia celular utilizando diferentes poblaciones de células madre en humanos, mostrando mejorías modestas. Entre estas poblaciones evaluadas, las células progenitoras cardiacas (CPCs) representan una buena opción debido a su potencial de diferenciación específica hacia el linaje cardiaco. Los microARNs son pequeños ARN no codificantes que modulan la expresión génica principalmente a nivel de la represión de traducción. Su expresión se da de manera espacio/temporal durante el desarrollo embrionario, y algunos de ellos se han descrito como específicos del tejido muscular y/o el corazón. Entre estos, miR-1 y miR-133a se expresa de manera restringida en el corazón y el músculo esquelético, y desempeñan un papel importante en el desarrollo del corazón. En este trabajo se describe la importancia de miR-1 y miR-133a en la regulación de la diferenciación cardiaca de células madre pluripotentes. Los análisis de expresión de miR-1 y miR-133a mostraron que estos microARNs se expresan durante la diferenciación cardiaca de líneas celulares de ratón pluripotentes, y que su sobreexpresión forzada es capaz de inducir la diferenciación hacia mesodermo, reduciendo a su vez la diferenciación hacia linajes neuronales. Se estudió la influencia de estos microRNAs en el potencial para diferenciar hacia linaje cardiaco y se observó que miR-1 promueve la diferenciación cardíaca de estas líneas celulares, mientras que miR-133a es capaz de reducirla. Por otra parte, la inhibición de estos microARNs promueve el efecto opuesto a su sobre-expresión. En cuanto a la naturaleza de las CPCs, hemos aislado una población de células del corazón del ratón adulto caracterizada por la expresión del marcador de superficie de Sca-1, que está asociado con los vasos sanguíneos. Ésta comparte características con otras poblaciones de células madre mesenquimales aisladas de médula ósea o de tejido adiposo, en cuanto a perfil de marcadores de superficie, potencial de diferenciación hacia linajes osteogénico y adipogénico, y expresión de una variedad de factores de crecimiento. En los experimentos de diferenciación in vitro con dexametasona y co-cultivo con cardiomiocitos de ratas neonatas se observó que miR-1 y miR-133a se expresan, junto con algunos marcadores específicos de linaje cardiaco. A pesar de ello, no hemos sido capaces de demostrar el potencial cardiomiogénico de estas células in vitro. Con el fin de estudiar el papel de miR-1 y miR-133a en CPCs, se sobrexpresaron y se evaluó su efecto sobre la diferenciación cardiaca, además de otros procesos celulares. En esto experimentos se pudo observar como la expresión forzada de miR-1 aumenta la expresión de algunos genes de linaje cardiaco, como Nkx2.5, pero en ningún caso miR-1 fue capaz de promover la diferenciación hacia cardiomiocitos maduros. La sobrexpresión de miR-133 no produjo ningún efecto sustancial sobre la diferenciación cardíaca, sin embargo, promovió un aumento de la expresión de algunos factores de crecimiento, como el IGF-1 y SDF-1¿. Los resultados preliminares con un modelo de isquemia in vitro han sugerido que la sobrexpresión de miR-133a mejora la capacidad de las CPCs para secretar factores de protección. Finalmente se estudió la diferenciación y el potencial de regeneración/reparación de las poblaciones de CPCs modificadas con los microARNs en modelos murinos de infarto agudo de miocardio. El trasplante de CPCs en los modelos de rata y ratón no fue capaz de mejorar la función cardiaca de estos animales. El trasplante de CPCs con sobrexpresión de miR-1 promovió una mejoría de la función cardíaca en el modelo de rata, pero no fue posible confirmar este hecho en el modelo de ratón. Sorprendentemente, el trasplante de CPCs con sobrexpresión de miR-133a en el miocardio dañado promovió una mejora significativa de la función cardíaca en ratas y ratones, en comparación con los animales tratados con PBS, y que se vio acompañada por una disminución en el área de infarto en el caso del modelo en rata. A pesar de esta mejoría, fue imposible encontrar células derivadas de las CPCs trasplantadas en el miocardio un mes después del trasplante, lo que sugiere que los principales mecanismos de este fenómeno no están relacionados con la renovación de la pérdida de células debido a la diferenciación directa de las CPCs.