Cinaciguat (BAY-582667), un activador de la guanilil ciclasa soluble (sGC) modifica la función cardiopulmonar en corderos recién nacidos hipóxicos e hipertensos pulmonares en el alto andino

Abstract

Durante la transición feto-neonatal, debido a los marcados cambios que tienen lugar en la circulación cardiopulmonar, los neonatos son muy proclives a presentar el síndrome de hipertensión pulmonar neonatal (HPN). Esta patología se caracteriza por un aumento de presión arterial pulmonar, producida por una vasoconstricción pulmonar sostenida, asociada con remodelamiento vascular, resultando en una alta resistencia vascular pulmonar (RVP). Una enzima central en las vías vasodilatadoras es la sGC, que cuando se oxida no responde al NO, perdiendo la capacidad de vasodilatar y prevenir el remodelamiento vascular pulmonar. Los corderos neonatos crónicamente hipóxicos e hipertensos pulmonares, nacidos en el altiplano andino, tienen una notable disminución en la expresión y función de la enzima sGC, por lo que la concentración de cGMP en el pulmón está disminuida, pudiendo ser la causa, junto con otras, de la HPN. Considerando que más del 40% de los niños recién nacidos con HPN no responden a la terapia de NO inhalatorio, por posible oxidación de la enzima, proponemos como hipótesis que cinaciguat (BAY-582667), activa la sGC oxidada en corderos recién nacidos crónicamente hipóxicos e hipertensos pulmonares, en el Alto Andino, a 3600 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.). Para verificar esta hipótesis utilizamos neonatos de oveja separado en 2 grupos (n=6 en cada grupo) tratados con: a) cinaciguat b) vehículo (DMSO: NaCl 0,9 %, 1:10) Determinamos: 1) in vivo, variables cardiovasculares que den cuenta de la circulación pulmonar y sistémica durante 7 días, después de una infusión diaria de cinaciguat o vehículo, y durante un episodio de hipoxia aguda sobreimpuesta; 2) morfología de arterias pequeñas pulmonares (APP) (histología e inmunohistoquímica) y de ventrículos derechos (índice de hipertrofia cardíaca derecha); 3) ex vivo, funciones vasoactivas en arterias pequeñas pulmonares; 4) in vitro, expresiones de algunas proteínas involucradas en la vía de señalización de óxido nítrico (NO) y sGC implicadas en la reactividad vascular pulmonar. Con el uso de cinaciguat en comparación con los controles, encontramos que la presión arterial pulmonar disminuyó en el tratamiento agudo sin mayores modificaciones de la circulación sistémica, y hubo una menor hipertensión pulmonar en la hipoxia aguda sobreimpuesta, acompañada de una disminución de la RVP en el tratamiento agudo, crónico y un menor aumento durante la hipoxia aguda sobreimpuesta. También se redujo del remodelamiento vascular de las APP y disminuyó la hipertrofia del ventrículo derecho, con un menor tono vascular pulmonar, con modificaciones en la expresión de proteínas ligadas a mecanismos de vasodilatación pulmonar. En resumen, la administración de cinaciguat, un activador de la sGC, tuvo importantes modificaciones cardiopulmonares en corderos recién nacidos crónicamente hipóxicos e hipertensos pulmonares.

During the feto-neonatal transition, due to the marked changes that take place in the cardiopulmonary circulation, neonates are highly vulnerable to develop the syndrome of pulmonary hypertension of the newborn (PHN). This pathology is maintained over time due to sustained pulmonary vasoconstriction, associated with vascular remodeling, both in the muscular layer and adventitia, resulting in high pulmonary vascular resistance (PVR). A central enzyme in the vasodilator pathways is the sGC, which needs the heme group present in it and with reduced iron to be activated by NO. Once activated, produces cGMP, a central molecule to yield pulmonary vasodilation. When sGC is oxidized, it does not respond to NO to generate cGMP, losing the vasodilator capacity and the prevention of vascular remodeling. Chronically hypoxic and pulmonary hypertensive neonatal lambs, born in the Andean highlands, have a notable decrease in the expression and function of the sGC, decreasing the cGMP concentration in the lung and may be the cause, among others, of the neonatal pulmonary hypertension. Considering that more than 40% of newborn infants with arterial pulmonary hypertension do not respond to NO inhalation therapy, due to possible oxidation of the enzyme, we hypothesize to use cinaciguat (BAY-582667), as a drug to activate the sGC oxidized or without heme group. To test this hypothesis, we used an integrative approach of the whole animal, isolated organs, morphological and molecular level to determine the effects of cinaciguat in chronically hypoxic and pulmonary hypertensive newborn lambs, studied at 3,600 m above sea level (m.a.s.l.). We determined: 1) in vivo, cardiovascular variables that account for the pulmonary and systemic circulation during 7 days, after daily infusion of cinaciguat or vehicle, and during a superimposed episode of acute hypoxia; 2) morphology of small pulmonary arteries (SPA) (histology and immunohistochemistry) and right ventricles (right cardiac hypertrophy index); 3) ex vivo, vasoactive functions in small pulmonary arteries; 4) in vitro, protein expressions involved in the signaling pathway of nitric oxide (NO)-sGC implicated in pulmonary vascular reactivity. Using cinaciguat in comparison with controls, we found a decrease in pulmonary arterial pressure during the acute treatment accompanied by a lower pulmonary hypertension in a superimposed episode of acute hypoxia, without major modifications of the systemic circulation. Further, the PVR diminished in the acute, chronic treatment, and had a minor increase during the superimposed episode of acute hypoxia. The vascular remodeling of SPA was also reduced and right ventricle hypertrophy was decreased, accompanied by a lower pulmonary vascular tone, with modifications in the expression of proteins linked to pulmonary vasodilation mechanisms. In summary, the administration of cinaciguat, an activator of sGC, had important cardiopulmonary modifications in chronically hypoxic and pulmonary hypertensive newborn lambs.