Fenretinida como terapia preventiva de la progresión de la cardiomiopatía inducida por dieta alta en grasa

Abstract

La fenretinida, un derivado retinoide sintético clínicamente seguro, posee efectos quimioterápicos y quimiopreventivos con mínimos efectos adversos. Estudios preclínicos han mostrado que este fármaco podría tener un segundo uso en el contexto de la obesidad/diabetes dado que previene el desarrollo de obesidad y resistencia a la insulina en ratones alimentados con dieta alta en grasa, utilizando diversas vías de administración. Sin embargo, sus potenciales efectos en las complicaciones cardiacas generadas por la obesidad/diabetes aún permanecen inexploradas. Estos efectos pueden ser estudiados mediante modelos de obesidad inducida por dieta alta en grasa ya que estos animales desarrollan alteraciones cardiacas tanto estructurales como funcionales. De esta forma es factible proponer que la administración de fenretinida en estos ratones podría prevenir o atenuar alteraciones estructurales/funcionales cardiovasculares como las observadas en este tipo de modelos, las cuales reciben el nombre de: cardiomiopatía inducida por dieta alta en grasa. En nuestra experiencia es factible inducir este fenómeno mediante la alimentación de ratones por 25 semanas con dieta alta en grasa (60%), periodo en el cual existe obesidad, alteraciones metabólicas, hipertrofia cardiaca, disfunción diastólica y/o sistólica e intolerancia al ejercicio. Este fenotipo corresponde a un estadío avanzado de la patología, haciéndose necesaria la caracterización de etapas iniciales susceptibles de intervenir farmacológicamente, de manera de lograr modificar el curso de la enfermedad. El presente proyecto caracterizó las etapas iniciales del desarrollo de la cardiomiopatía inducida por administración de dieta alta en grasa por 7 y 15 semanas, así como también el fenotipo final observado a las 25 semanas. Para caracterizar estos cambios, los animales se sometieron a ecocardiografía paraesternal, para medir las funciones sistólica-diastólica; mediciones del diámetro de la pared ventricular, tolerancia al ejercicio, tolerancia a la glucosa; y presión arterial. La transición del fenotipo de 15 a 25 semanas se caracterizó por una exacerbación de la hipertrofia cardiaca, remodelado ventricular, una caída tanto de las funciones sistólica y diastólica, junto a una marcada caída de la tolerancia al ejercicio. De esta forma, se eligió el fenotipo de 15 semanas como punto de partida para probar la efectividad de la intervención farmacológica con fenretinida (10 ug/mL) o vehículo por vía oral (agua de bebida). La administración del fármaco se realizó por 10 semanas desde la semana 15 de alimentación con dieta alta en grasa hasta la semana 25, donde se evaluó el fenotipo final. Los resultados mostraron que fenretinida modificó el curso de la hipertrofia cardiaca, evaluada como el engrosamiento de las paredes del ventrículo izquierdo y también modificó el curso de progresión de la intolerancia al ejercicio, manteniendo los resultados de la prueba de esfuerzo en un nivel similar al que se tiene en la semana 15. No se observó deterioro, ni beneficio producto de la administración en las caídas evidenciadas en las funciones diastólica y sistólica. Como conclusión, la administración de fenretinida oral a dosis bajas previno el desarrollo del remodelado ventricular en cardiomiopatía inducida por dieta alta en grasa, así como también la caída en la tolerancia al ejercicio. Ante este hallazgo surgen proyecciones traslacionales, ya que el deterioro en la tolerancia al ejercicio es uno de los factores que más limita a los pacientes con cardiomiopatías y con insuficiencia cardiaca. Por otra parte, es importante notar que durante el desarrollo de esta investigación también se encontraron cambios en marcadores moleculares de estrés en el tejido cardiaco, como: ANP auricular, ATF6 e IRE1α; evidenciando un mejor estado general de los ratones tratados con fenretinida. Estos hallazgos constituyen los primeros datos de efectividad preclínica de fenretinida en la cardiomiopatía inducida por dieta alta en grasa, y sientan las bases para futuras investigaciones sobre la efectividad de este fármaco en patológicas caracterizadas por el remodelado estructural del ventrículo izquierdo y la intolerancia al ejercicio, tal como lo es la insuficiencia cardiaca.

Fenretinide is a clinically safe retinoid derivative that has been extensively studied in humans for antitumor and chemopreventive effects. From a preclinical perspective, Fenretinide has been reported as an effective drug in preventing the induction on insulin resistance and weight gain in the high fat diet feeding obesity mice models. Despite these mentioned antecedents, there is an absolute lack of knowledge about the effect of this drug in the cardiac complications observed in diet induced obesity models, such as high fat diet induced cardiomyopathy. Our previous data demonstrated that high fat diet induced cardiomyopathy can be triggered in mice by 25 weeks of high fat diet feeding (HFD), generating a phenotype featured by deep cardiac functional and structural alterations. Even though we know that the 25 weeks of HFD feeding can produce the mentioned phenotype, there is also a necessity to generate more information about how this compromised phenotype gets established over time. To accomplish that goal, we performed a complete preclinical cardiology analysis of mice submitted to high fat diet feeding for 7, 15 and 25 weeks, in order to identify a point in the protocol in which the cardiac pathological phenotype started to develop. The mentioned point could be useful for the testing of novel pharmacological approaches intended to modify the natural course of the disease towards the 25 weeks phenotype. In our hands the phenotype of 25 weeks of HFD was featured by: Obesity, hyperinsulinemia, cardiac hypertrophy, ventricular wall remodeling, diastolic dysfunction, normal arterial blood pressure, cardiac fibrosis, and exercise intolerance. Most of the mentioned features were demonstrated to display initial alterations from week 15 and also were proven to exacerbate towards week 25, thus we decided to use Fenretinide as a therapy from week 15 to week 25 to assess whether if it is effective in preventing the progression of HFD induced cardiomyopathy and therefore modifying the natural course of the disease. As a result of this pharmacological intervention, we found that Fenretinide was effective in preventing the ventricular remodeling, the drop in the exercise tolerance and the cardiac fibrosis. Conversely, in our hands Fenretinide was not capable of improving neither glucose homeostasis parameters (glucose tolerance, fasting glucose, insulinemia) nor body weight, in the HFD induced obesity model. The beneficial effects of Fenretinide were accompanied by a decreased levels of atrial pro-ANP compared to the vehicle and the untreated 25-week phenotype, suggesting that Fenretinide treated atrial tissue is subjected to lower ventricular filling pressures apparently due to the prevention of ventricular remodeling. From a ventricular point of view, the 25-week untreated mice were characterized by increased IRE1ɑ phosphorylation and decreased levels of ATF6, unveiling an unusual pattern of cell stress. The mentioned alterations were prevented by Fenretinide treatment. This study is the first to propose Fenretinide as a therapeutic intervention capable of preserving cardiac architecture and exercise tolerance, opening new avenues to the research of its effects beyond the HFD cardiomyopathy to other cardiac pathologies that may benefit from these reported effects, such as heart failure.