Implicación de los receptores TLR4 y NLRP3 en las complicaciones cardiovasculares en dos modelos experimentales: tratamiento crónico por Cisplatino y Síndrome Metabólico por dieta. Efecto de su modulación

Abstract

Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte tanto en países desarrollados como en los que están en vías de desarrollo. Se estima que cada año 17,9 millones de personas mueren debido a este grupo de enfermedades. Por ello, su control y tratamiento suponen un desafío para la sociedad actual, ya que la mortalidad y las comorbilidades asociadas a estas enfermedades requieren de una elevada atención primaria, presentan una alta tasa de admisiones hospitalarias y elevadas ratios de mortalidad, generando así una alta carga socio-económica. La eficacia cada vez mayor de las terapias antitumorales ha mejorado las cifras de mortalidad por cáncer, sin embargo, ha puesto de manifiesto efectos del tratamiento del cáncer que se manifiestan clínicamente años o décadas después del fin de la terapia antitumoral. Así hoy, las enfermedades cardiovasculares se han convertido en la segunda causa de muerte en pacientes que han superado la enfermedad. Las complicaciones cardiovasculares dependen del propio antitumoral, de la dosis administrada en cada ciclo, de la dosis acumulada total, de la terapia combinada, o de la concurrencia de una patología cardiovascular previa, entre otros. En la actualidad, el conocimiento, tratamiento y prevención de estas complicaciones cardiovasculares causadas por fármacos antitumorales suponen un nuevo reto en la terapéutica del cáncer. La Organización Mundial de la Salud define el Síndrome Metabólico (SM) como un conjunto de factores de riesgo cardiovascular representado por la obesidad central, las dislipemias, las anormalidades en el metabolismo de la glucosa y la hipertensión arterial. Todo este conjunto de factores está estrechamente asociado a la aparición de enfermedades cardiovasculares. Así, los individuos que presentan SM tienen mayor susceptibilidad de sufrir enfermedades cardiovasculares y mayor riesgo de mortalidad, inclusive sin padecer enfermedades cardiovasculares previas. Los factores genéticos y/o ambientales, entre los que se encuentra el estilo de vida y la alimentación no saludables constituyen importantes factores para el desarrollo de SM. La respuesta inflamatoria causada por el receptor TLR4 a través de la cadena de señalización MyD88 se ha asociado con la aparición y desarrollo de muchas enfermedades en las que la inflamación tiene un papel central(Di et al., 2016; Dugbartey et al., 2016; Vázquez-Carballo et al., 2021; Yu Wang et al., 2016a; Yu & Feng, 2018b), entre ellas las complicaciones cardiovasculares que aparecen con la terapéutica antitumoral y el SM. Así, se ha demostrado que el receptor TLR4 juega un papel importante en el desarrollo de la patogénesis de enfermedades cardiovasculares como miocarditis, infarto de miocardio, daño por isquemia-reperfusión, fallo cardiaco, alteraciones en las válvulas aorticas, aterosclerosis e hipertensión, e hipertrofia cardiaca, participando también en la aparición y desarrollo de la disfunción endotelial que subyace en muchas de estas patologías. Por todo ello, en los últimos años se están realizando múltiples esfuerzos para desarrollar antagonistas de los receptores, TLR, y concretamente de los receptores TLR4 y sus cadenas de señalización, con el fin de diseñar nuevas herramientas terapéuticas para el tratamiento de estas enfermedades. Sin embargo, sólo unos pocos de estos antagonistas están disponibles para su posible uso en clínica, ya que la mayoría de los antagonistas o inhibidores no se han evaluado en estudios clínicos o bien no han pasado esta evaluación. Estos aspectos hacen que sea necesario continuar con la búsqueda de posibles fármacos que modulen esta diana farmacología y constituyan la base para el desarrollo de nuevos tratamientos prometedores, reduciendo la polifarmacia y repercutiendo probablemente en el uso de medicamentos en numerosas patologías. Por todo lo expuesto anteriormente, los objetivos principales de esta Tesis Doctoral han sido: 1) Evaluar la existencia complicaciones cardiovasculares y renales en dos modelos experimentales: administración crónica de Cisplatino y SM por dieta; 2) Evaluar si la modificación de la expresión de receptores TLR4 y/o su proteína de señalización MyD88, así como la expresión de NLRP3 puede estar involucrada en las alteraciones cardiovasculares y renales inducidas en los dos modelos experimentales señalados; 3) Evaluar si la modulación de los receptores TLR4, con un fármaco antagonista TLR4 de nueva síntesis, TLR4-PA1, puede mejorar las alteraciones cardiovasculares y renales inducidas en los dos modelos experimentales señalados. Para ello, se han llevado a cabo dos modelos experimentales: a) modelo de administración crónica de dos dosis de Cisplatino, 2 mg/Kg y 3 mg/Kg, con pauta semanal de administración durante 5 semanas, b) modelo de SM por dieta, alimentando a los animales durante 20 semanas con una dieta hipercalórica e hipergrasa. En estos modelos se han evaluado la presión arterial y frecuencia cardiaca de los animales, la función cardiaca basal, la reactividad vascular, así como la función renal. Además, se ha analizado el estado de estrés oxidativo, el estado inflamatorio, así como cuando correspondía, las alteraciones en el comportamiento alimentario, parámetros antropométricos y metabolismo glucídico y lipídico. Finalmente se ha evaluado también la expresión de proteínas del eje TLR4/MyD88/NLRP3 a nivel cardiaco, vascular y renal. Por último, en ambos modelos experimentales se ha llevado a cabo un tratamiento durante 2 semanas con un antagonista de receptores TLR4, TRR4-PA1, a la dosis de 10 mg/Kg, analizando de nuevo todos los parámetros mencionados anteriormente en los animales. Los principales resultados de esta Tesis Doctoral son: 1. Los resultados obtenidos en el modelo de administración crónica de cisplatino demuestran que el tratamiento con este antitumoral ocasiona alteraciones cardiovasculares, dosis-dependientes, que afectan de manera diferente a los distintos territorios cardiovasculares. La toxicidad vascular y renal se inicia a dosis más bajas que las alteraciones cardiacas o sistémicas, y afecta en mayor medida a los vasos de conductancia que a los de resistencia. Cuando el antitumoral se administra a dosis elevadas, la toxicidad vascular se agrava, se produce una disfunción ventricular izquierda y se ocasionan cambios en la presión arterial. Por otra parte, el tratamiento crónico con este antitumoral provoca una situación de estrés oxidativo generalizado, así como un aumento en los niveles plasmáticos de algunas citoquinas proinflamatorias compatible con un estado de inflamación de bajo grado. Por último, los resultados obtenidos señalan que el tratamiento crónico con cisplatino provoca cambios en la expresión de TLR4, MyD88 y NLRP3 a nivel cardiovascular y renal. El eje TLR4/MyD88/NLRP3 parece jugar un papel más importante en el desarrollo de la toxicidad renal que, en la toxicidad cardiovascular, siendo la expresión de NLRP3 la más afectada en todos los tejidos analizados. Estos cambios se correlacionan con las alteraciones funcionales cardiovasculares y renales desencadenadas por el tratamiento crónico con cisplatino. El tratamiento con el antagonista de receptores TLR4, TLR4-PA1, mejora las alteraciones cardiovasculares provocadas por el tratamiento con cisplatino, no modificando el estado generalizado de estrés oxidativo. La modificación en la expresión de TLR4, MyD88 y NLRP3 no parece estar relacionada con su efecto vascular, pero la disminución en la expresión de NLRP3 a nivel cardiaco y la de TLR4 y NLRP3 a nivel renal si podrían relacionarse con la mejora en la función de estos tejidos. 2. En el modelo de SM por dieta, los animales han desarrollado los principales factores que caracterizan esta patología metabólica: obesidad central, dislipemias y alteraciones en el metabolismo de la glucosa. Sin embargo, los animales con SM por dieta no han desarrollado hipertensión, sino todo lo contrario, una hipotensión que podría ser debida a la neuropatía autonómica cardiovascular que se desarrolla en las etapas iniciales de esta patología. Además, los resultados de este modelo experimental indican también que las alteraciones a nivel vascular son previas a las alteraciones cardiacas, siendo los vasos de resistencia los que se afectan en primer lugar, desarrollando una disfunción endotelial. El daño renal en este modelo también se desarrolla desde etapas tempranas y antes que las alteraciones cardiovasculares sean generalizadas. Por otra parte, este modelo también ha reproducido el estado de estrés oxidativo generalizado en los animales, así como un aumento en los niveles plasmáticos de citoquinas proinflamatorias compatible con un estado de inflamación de bajo grado. Por último, los resultados obtenidos señalan que en las etapas iniciales de daño cardiovascular y renal en el modelo de SM por dieta no hay grandes alteraciones en la expresión de TLR4, MyD88 y NLRP3, siendo los vasos de conductancia los primeros tejidos en los que se aprecian estas modificaciones. El tratamiento con el antagonista de receptores TLR4, TLR4-PA1, es capaz de mejorar las alteraciones metabólicas, cardiovasculares y renales provocadas por el SM inducido por dieta, disminuyendo también el estado generalizado de estrés oxidativo en los animales. Este antagonista, no parece tener efectos importantes sobre la expresión de TLR4, MyD88 y NLRP3 en el tejido cardiovascular, pero sí ocasiona cambios en la expresión de MyD88 y NLRP3 a nivel renal que requieren un estudio más profundo para identificar su implicación en las complicaciones renales en este modelo experimental. Podemos concluir que los resultados de esta Tesis Doctoral muestran la existencia de alteraciones cardiovasculares tanto tras la administración crónica de cisplatino como tras el desarrollo de SM por dieta desde sus etapas iniciales, y que estas alteraciones cardiovasculares no aparecen todas a la vez y afectan de forma distinta a los diferentes territorios. Además, en el desarrollo de estas alteraciones están involucrados tanto el estrés oxidativo como la inflamación de bajo grado que subyace en ambos modelos. Sin embargo, la implicación en el desarrollo de las alteraciones cardiovasculares, de la activación del eje TLR4/MyD88/NLRP3 es diferente en ambos modelos, siendo más importante en el caso del modelo de cisplatino. El tratamiento con el antagonista TLR4-PA1 es capaz de corregir las alteraciones cardiovasculares en los dos modelos experimentales desarrollados, pero los mecanismos por los que este antagonista ejerce este sus efectos también son diferentes en ambos modelos experimentales.