Las enfermedades cardiovasculares (ECV) –un grupo de desórdenes del corazón y de los vasos sanguíneos– son la principal causa de muerte en el mundo. De acuerdo con cifras de la Organización Mundial de la Salud (OMS), anualmente mueren alrededor de 18 millones de personas como consecuencia de este tipo de patologías.

La aterosclerosis y el aneurisma aórtico abdominal (AAA) son ECV cuya causa subyacente es la remodelación vascular patológica. La aterosclerosis se caracteriza por la formación de lo que se conoce como placas de ateroma, que al desestabilizarse liberan su contenido y favorecen la formación de trombos que bloquean el flujo sanguíneo. El AAA se distingue por la dilatación de la aorta abdominal, que puede progresar hacia la rotura de la arteria, provocando, en la mayor parte de los casos, la muerte. Al tratarse de una enfermedad asintomática, resulta muy difícil poder diagnosticarla antes de tener un desenlace fatal.

Hasta hoy, la mayoría de las drogas que se usan para tratar este tipo de enfermedades apuntan a bajar los niveles de colesterol y otros lípidos, o a reducir la glucosa en sangre. Pero una vez que estas patologías se encuentran avanzadas resultan muy difíciles de tratar. Por eso es muy importante que se realicen investigaciones con el objetivo final de diseñar fármacos que puedan contrarrestar tanto la aterosclerosis como el AAA.

Galectina-1 y remodelación vascular patológica

Una investigación publicada recientemente en la revista Sciences Advances (https://doi.org/10.1126/sciadv.abm7322) y realizada por investigadores del CONICET y científicos y científicas españoles, muestra que la proteína conocida como galectina-1 (Gal-1) permite prevenir el desarrollo de la remodelación vascular patológica que subyace a la aterosclerosis y al AAA. Esto se probó, por un lado, a partir de comparar los niveles de expresión de Gal-1 en muestras de pacientes con aterosclerosis y AAA con tejidos control, y, por otro, a través de la realización de diferentes ensayos in vivo.

El trabajo colaborativo permitió articular la experticia en cardiología y en ECV del grupo que dirige José Luis Martín-Ventura en el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Cardiovaculares (CIBERCV) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), con la amplia experiencia con la que cuenta el equipo dirigido por Gabriel Rabinovich, investigador del CONICET en el Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME, CONICET – F-IBYME), en el estudio del rol de Gal-1 en distintos escenarios patológicos, como cáncer, enfermedades autoinmunes e infecciones.

“Nosotros sabíamos, por investigaciones anteriores, que Gal-1 cumple un rol muy importante en la regulación del sistema inmune al operar como un inmunomodulador, y que, además, modula ciertos programas vasculares. De esta forma, en cáncer, Gal-1 ayuda a tumores a escapar de la respuesta inmune, así como a crear nuevos vasos sanguíneos –angiogénesis– que favorecen la migración de las células tumorales y la formación de metástasis. En cambio, en situaciones de autoinmunidad –en las que el sistema inmunológico se exacerba y ataca tejidos funcionales, al reconocer como ajenos antígenos propios–, Gal-1 permite restablecer el funcionamiento de los circuitos tolerógénicos e inhibir la inflamación. El rol del Gal-1 en la modulación de programas tanto inmunológicos como vasculares nos llevó a pensar que esta proteína podía jugar algún papel en la aterosclerosis, donde estos dos componentes se encuentran muy marcados. Pero nosotros teníamos muy poca experiencia en cardiología, por eso, cuando Martín-Ventura nos propuso trabar en conjunto, nos pareció una excelente idea”, afirma Rabinovich.

La expresión de Gal-1 en placas de ateroma

El primer paso de la investigación consistió en comparar los niveles de Gal-1 en placas de ateroma humanas con lo que sucedía en muestras de paredes aórticas sanas.

“Este primer estudio nos permitió ver que en las placas de los pacientes con aterosclerosis, la expresión del Gal-1 estaba muy reducida respecto de lo que ocurría en las muestras control. Si bien aún no sabíamos a través de qué mecanismos, esto nos dio el indico de que el desarrollo de aterosclerosis podría estar vinculado a la disminución de Gal-1”, indica Rabinovich.

Posteriormente, el equipo de investigación quiso estudiar qué ocurría con la expresión de Gal-1 en el AAA humano, y vieron que, al igual que ocurría en aterosclerosis, los niveles bajaban drásticamente; lo que indicaba que la pérdida de esta galectina favorece el desarrollo de mecanismos vinculados con la remodelación vascular patológica que subyace a ambas patologías cardiovasculares.

“En el caso del AAA, que es una enfermedad que avanza de manera silenciosa y sin dar advertencias, la desregulación en la expresión de Gal-1 podría servir incluso como biomarcador de una progresión fantasma. Es decir, Gal- 1 podría ser una ventana para poder detectar la patología a tiempo”, indica Sebastián Maller, uno de los autores del trabajo, quien hizo su doctorado en el IBYME entre 2014 y 2019.

Experiencia con ratones genéticamente modificados

Luego de observar que en aortas humanas de pacientes con aterosclerosis, la expresión de Gal-1 se encontraba muy disminuida, el equipo de investigación quiso ver qué sucede si a ratones modificados genéticamente para no expresar Gal-1 se les induce aterosclerosis, en relación con lo que ocurre si se somete al mismo proceso a ratones de genotipo salvaje.

“Al inducirles aterosclerosis, los ratones deficientes en Gal-1 exhibieron placas de ateroma en mayor cantidad y de mayor tamaño que los ratones de genotipo salvaje. La diferencia resultó mucha más notoria, incluso, de lo que esperábamos. Esto confirmaba lo que habíamos visto en humanos”, señala Juan Manuel Pérez-Sáez, investigador del CONICET en el IBYME y uno de los protagonistas del trabajo.

Uno de los aspectos más interesantes de la investigación fue cuando a los ratones deficientes en Gal-1, a los que se los indujo la formación de placas ateroscleróticas, se les administró Gal-1 recombinante para analizar si se podía revertir el cuadro patológico. Los resultados fueron sorprendentemente exitosos.

El tratamiento resultó en una reducción del 34 por ciento del área de la lesión en la aorta en comparación con la suministración de vehículo control. También se redujo de forma notoria el tamaño de las placas. Efectos similares se encontraron cuando se trató con Gal-1 recombinante a ratones con AAA deficientes en Gal-1.

“El tratamiento con Gal-1 disminuyó el tamaño del núcleo necrótico, un marcador de inestabilidad de placas ateroscleróticas avanzadas, lo que podría evitar la rotura de las placas y las complicaciones asociadas como el infarto o el ictus”, asegura Martín-Ventura.

“Estos resultados son muy alentadores si se considera que existe un vacío en la disponibilidad de tratamientos frente a estas patologías cardiovasculares. Aunque aún falta mucho para que esto se pueda aplicar en pacientes, nuestro objetivo es que esta investigación pueda tener una continuidad terapéutica”, indica Rabinovich.

Mecanismos de acción de Gal-1 en la prevención de la aterosclerosis

Una vez que se pudo determinar, a partir de lo observado en humanos y en modelos animales, la existencia de un vínculo entre la disminución en los niveles de Gal-1 y el desarrollo de aterosclerosis, el equipo de investigación apuntó a dilucidar de qué manera –a través de qué mecanismos- esta proteína se encuentra involucrada en la prevención de la remodelación vascular patológica.

Se pueden reconocer en el desarrollo de la aterosclerosis, tres mecanismos fundamentales. Un mecanismo temprano está vinculado a lo que conoce como la formación de las células espumosas. Este proceso tiene lugar a partir de una lesión en las paredes del endotelio, que permite que comiencen a permear hacia la arteria una serie de lípidos, principalmente colesterol; frente a lo cual se produce una respuesta células del sistema inmune –macrófagos- que comienzan a fagocitar los lípidos liberados y a tomar una forma espumosa. Estas células espumosas se depositan en las paredes de las arterias, produciendo un proceso inflamatorio. Un segundo mecanismo está vinculado al cambio fenotípico de las llamadas células musculares lisas, que son células vasculares recubren las arterias. En el desarrollo de la aterosclerosis, estas células cambian su programa, dejan den ser contráctiles y empiezan a ponerse menos plásticas, más fibrosas y proliferativas. Al cambiar de fenotipo, las células musculares lisas rodean a las células espumosas y reducen aún más el calibre de la aorta. Así es cómo se forman las placas de ateroma. Un tercer mecanismo, el más tardío, se produce cuando como respuesta a los dos anteriores se comienza a producir una necrosis, es decir, una muerte celular significativa, y a generar inestabilidad en las placas, con la posibilidad de que se rompan y su contenido obstruya otros vasos sanguíneos.

“Lo primero que deseamos estudiar fue de qué forma podía Gal-1 intervenir en la prevención de la aterosclerosis a través de la modulación del sistema inmune. Contrariamente a lo que esperábamos, no encontramos que hubiera una mayor cantidad de macrófagos en las placas de los ratones deficientes en Gal-1. Sin embargo, observamos que los macrófagos presentes eran más eficientes y fagocitaban más lípidos. Es decir, Gal-1 no modula cantidad de macrófagos que acuden en respuesta a la lesión, pero sí modula su funcionalidad”, afirma Rabinovich.

“Como nosotros sabemos que Gal-1 juega un rol inmunosupresor, suponíamos que frente a su ausencia el sistema inmune iba a estar más activo y reclutar más macrófagos. Pero resultó que el número de células reclutadas para responder a la lesión era el mismo, pero su capacidad para convertirse en células espumosas era mayor”, explica Pérez-Sáez.

En segundo lugar, los investigadores quisieron saber si Gal-1 también cumple un rol en la aterosclerosis a través de la modulación de programas vasculares, y pudieron determinar que Gal-1 tiene un papel clave en el cambio fenotípico que experimentan las células musculares lisas.

A través del estudio proteómico de la aorta de los ratones deficientes en Gal-1, que permite advertir todas las proteínas que se desregulan cuando se suprime un gen (en este caso, Gal-1), vieron que las proteínas que estaban más moduladas eran las proteínas mitocondriales. “Las mitocondrias son organelas de las cuales depende la energía y metabolismo de la célula, cuya función se encuentra muy alterada en la aterosclerosis”, explica Rabinovich. A partir de este estudio, se pudo determinar que, a través del programa mitocondrial de respiración, Gal-1 modula cambios en la funcionalidad metabólica de las células musculares lisas.

“Esto significa que Gal -1 juega un doble papel en la aterosclerosis. Por un lado, actúa como inmunomodulador al evitar la formación de células espumosas, pero también inhibe el cambio fenotípico de las células musculares lisas”, afirma Rabinovich.

La investigación también logró determinar los efectos que tiene la administración de Gal-1 recombinante sobre estos mecanismos. “La administración de Gal-1 recombinante a los ratones ateroscleróticos deficientes en Gal-1 impidió que los macrófagos fagociten los lípidos y, por la tanto, la formación de células espumosas, pero también devolvió la contractibilidad a las células musculares lisas que habían cambiado su fenotipo. O sea que la administración de Gal-1 recombinante puede revertir, en ratones, los mecanismos ateroscleróticos que se disparan a partir de la ausencia endógena de esta proteína”, concluye Rabinovich.

Al observar lo que sucede en ratones con AAA, patología cuyos mecanismos son parecidos a los de la aterosclerosis, aunque implican una mayor ruptura de proteínas (proteólisis), los resultados fueron similares.

Fuente: Conicet