Nouă țintă terapeutică promițătoare identificată pentru tratamentul insuficienței cardiace

Bolile cardiovasculare rămân o cauză majoră de mortalitate la nivel global, iar insuficiența cardiacă se regăsește în două forme distincte: HFrEF (insuficiență cardiacă cu fracție de ejecție scăzută) și HFpEF (insuficiență cardiacă cu fracție de ejecție păstrată). Deși există terapii eficiente pentru HFrEF, abordările terapeutice care vizează direct disfuncția diastolică (o caracteristică centrală în HFpEF) sunt încă limitate. Studiul de față investighează rolul unei kinaze atipice cardiace, ALPK2, în prevenirea disfuncției diastolice din HFpEF și îmbătrânirea cardiacă.

Ce este ALPK2 și de ce este importantă

Kinazele sunt enzime care fosforilează proteinele în multiple procese celulare. Majoritatea kinazelor convenționale împărtășesc o structură catalitică tipică, dar există și „kinaze atipice” cu secvențe diferite. ALPK2 face parte dintr-o familie de kinaze atipice (ALPK1, ALPK2 și ALPK3), iar cercetările anterioare au arătat că:

• ALPK2 este exprimată aproape exclusiv în țesutul cardiac la mamifere.
• Mutațiile în alte gene din familia ALPK pot duce la forme severe de cardiomiopatie sau alte probleme cardiace.
• Rolul specific al ALPK2 în contractilitatea și funcția diastolică nu era încă elucidat.

Metodologia studiului

Expresia și localizarea ALPK2

Cercetătorii au analizat expresia genică în inimă și în alte țesuturi umane sănătoase, folosind sisteme de tip gene expression panels, precum și date de secvențiere ARN din atlasuri publice (Heart Cell Atlas). În paralel, la șoareci, au fost folosite tehnici de in situ hibridizare și western blot pentru confirmarea expresiei ridicate a ALPK2 în cardiomiocite.

Modele murine de insuficiență cardiacă

A fost investigată funcția ALPK2 în mai multe modele de insuficiență cardiacă la șoareci:

• HFrEF – indusă prin infarct miocardic (ligatura arterei coronare) și prin transverse aortic constriction (TAC, model de suprasarcină de presiune).
• HFpEF – indusă prin dietă bogată în grăsimi (HFD) și administrarea de L-NAME (inhibitor de oxid nitric sintază), imită factori de risc cum ar fi hipertensiunea și obezitatea.
• Îmbătrânirea – studii efectuate pe șoareci tineri (8 săptămâni) și bătrâni (78 săptămâni).

S-au folosit atât șoareci cu deleție cardiomiocitară a genei Alpk2 (Alpk2 KO), cât și șoareci cu supraproducție de Alpk2 (Alpk2 overexpression), pentru a observa modificările asociate activității acestei kinaze.

Analize moleculare și histologice

Fosforilarea proteinelor cardiace a fost evaluată prin western blot și spectrometrie de masă, pentru a descoperi substraturile țintă ale ALPK2. S-a examinat în special fosforilarea TPM1 (tropomiozină), un regulator cheie al interacțiunii actină-miozină.

Rezultate

• Expresie în inimă: ALPK2 a fost identificată drept o kinază atipică cu expresie majoritară în cardiomiocite. În alte țesuturi, expresia a fost minimă.
• Lipsa de efect pe sistolă: Șoarecii Alpk2 KO nu au prezentat modificări semnificative în insuficiența cardiacă sistolică (HFrEF) indusă de infarct miocardic sau de suprasarcină de presiune (TAC).
• Rol în diastolă: În schimb, absența ALPK2 a agravat disfuncția diastolică în două situații-cheie:
  • Îmbătrânire: șoarecii în vârstă (78 săptămâni) cu deleție de ALPK2 au arătat o scădere mai pronunțată a relaxării ventriculare (creștere a raportului E/E′).
  • Modelul HFpEF (HFD + L-NAME): absența ALPK2 a accentuat rigiditatea ventriculară, evidențiată de creșterea parametrilor de presiune-volum (Tau și EDPVR).
• Mecanism molecular: Studiile prin mass spectrometry au arătat scăderea fosforilării TPM1 (la Ser283) la șoarecii Alpk2 KO. Reintroducerea ALPK2 a restaurat fosforilarea TPM1, sugerând că ALPK2 menține mecanismul de relaxare al miocardului.
• Protecție prin overexpression: Șoarecii cu supraproducție de ALPK2 au prezentat o ameliorare a disfuncției diastolice atât la bătrânețe, cât și în modelul HFpEF, fără a influența semnificativ fibrozarea miocardului.

Concluzii și implicații clinice

Acest studiu demonstrează că ALPK2 joacă un rol semnificativ în menținerea funcției diastolice, în special în condiții de îmbătrânire și de factori de risc metabolici. Spre deosebire de numeroasele terapii centrate pe sistolă, datele sugerează că ALPK2 poate deveni o țintă terapeutică nouă pentru prevenirea și tratamentul HFpEF. Mecanismul implică fosforilarea tropomiozinei cardiace, TPM1, ceea ce asigură o relaxare adecvată a miocardului.

Studiul oferă perspective valoroase pentru dezvoltarea viitoare a unor terapii focalizate pe diastolă, mai ales în contextul îmbătrânirii accelerate a populației și creșterii prevalenței HFpEF.