Heparán sulfato vía TLR4 induce la expresión de ICAM-1 y VCAM-1 y aumenta la adhesión de leucocitos a fibroblastos cardíacos

Abstract

Los fibroblastos cardíacos (FC) son considerados células centinelas del tejido cardíaco, por su compleja y variada respuesta en la mantención de la homeostasis o frente a un evento de injuria cardíaca, como infarto al miocardio (MI). La necrosis de cardiomiocitos involucra la liberación diversos patrones moleculares asociados a daño (DAMPs), entre ellos el heparán sulfato (HS), constituyente de la matriz extracelular (MEC) de FC que ejerce sus efectos a través del receptor Tipo-Toll 4 (TLR4). La cascada inflamatoria gatilla la infiltración y adhesión de leucocitos, que se encargan de limpiar restos celulares y liberar citoquinas que favorecen la diferenciación de FC a miofibroblastos (MFC), iniciando el proceso fibrótico y formación de cicatriz. La activación crónica de MFC por citoquinas y DAMPs en esta etapa puede provocar deposición excesiva de colágeno, conocida como fibrosis cardiaca, con consecuencias como arritmias e insuficiencia cardíaca. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de HS en la expresión de proteínas de adhesión en el FC junto con la adhesión de leucocitos y sus consecuencias en la modulación del fenotipo del FC. Se demostró que en FC in vitro, HS aumenta la expresión de ICAM-1 y VCAM-1, y como consecuencia de ello, aumenta la adhesión de células mononucleares de bazo (SMC) y polimorfonucleares de médula ósea (PMN) a FC. El co-cultivo de FC con SMC generó un aumento en la expresión de alfa-actina de músculo liso (α-SMA), que es revertido al pre-tratar los FC con HS. Estos resultados dan cuenta del rol dual del HS durante las etapas de la cicatrización post-MI, permitiendo la adhesión de SMC y diferenciación de los FC a un fenotipo pro-fibrótico, pero manteniendo a la vez características pro-inflamatorias necesarias para llevar a cabo el proceso de cicatrización, y mantener la homeostasis con el fin de mantener el funcionamiento del tejido cardíaco

Cardiac fibroblasts (CF) act as sentinel cells of the heart tissue, due to its complex response in the maintenance of homeostasis or in cardiac injury events, such as myocardial infarction (MI). Cardiomyocyte necrosis involves the release of various damage-associated molecular patterns (DAMPs) including heparan sulfate (HS), constituent of the extracellular matrix (ECM), whose effects are exerted through the TLR4 receptor. The inflammatory cascade triggers the infiltration and adhesion of leukocytes, which are responsible of clearing cell debris and releasing cytokines that promote CF differentiation to myofibroblast (CMF), initiating the fibrotic process and scar formation. Chronic activation of CMF at this stage may cause excessive collagen deposition, known as cardiac fibrosis, with consequences such as arrhythmia and heart failure. The overall objective was to study the effect of HS on the expression of adhesion proteins in CF, along with leukocyte adhesion and its consequences in modulating the phenotype of CF. HS enhanced ICAM-1 and VCAM-1 expression, with increased spleen mononuclear cells (SMC) and bone marrow granulocytes (PMN) adhesion to CF. Co-culture of CF with SMC caused an increment of α-SMA expression, skewing CF towards a profibrotic phenotype, but pre-treating CF with HS partially reverted this effect. These data shows the dual role of HS during the initial stages of wound healing, allowing the adhesion of SMC and differentiation of CF to a profibrotic phenotype, while mantaining proinflammatory properties to ensure tissue homeostasis and prevent complications such as heart rupture