Cercetătorii descoperă o legătură între severitatea atacului de cord și ritmul circadian

Un studiu publicat recent în revista Nature aduce noi dovezi privind modul în care ritmurile circadiene influențează severitatea infarctului miocardic acut. Cercetătorii au identificat un mecanism molecular cheie prin care heterodimerul format între factorul de transcripție circadian BMAL1 și factorul inductibil de hipoxie HIF2A modulează răspunsul cardiomiocitelor la ischemie, în funcție de momentul din zi. Descoperirea deschide perspective pentru dezvoltarea unor terapii cronobiologice care să țintească momentul optim pentru protecția miocardică.
Ritmurile circadiene sincronizează funcțiile biologice interne cu ciclurile zi-noapte, influențând inclusiv răspunsurile fiziologice la ischemie. Studiile anterioare au arătat că infarctele miocardice produse în anumite momente ale zilei se asociază cu leziuni mai severe și evoluții clinice mai proaste. În centrul acestor ritmuri se află factorii de transcripție BMAL1 și CLOCK, însă mecanismele exacte prin care acești factori influențează leziunile cardiace rămâneau neclare.

Despre studiu

Cercetătorii au utilizat modele murine și umane pentru a analiza expresia genică și fenotipurile funcționale asociate ischemiei miocardice în funcție de momentul zilei.

• În modelul murin, leziunile miocardice au fost mai reduse la ora ZT8 (15:00) comparativ cu ZT20 (03:00), indicând o protecție endogenă maximă în timpul după-amiezii.
• Analiza transcriptomică a arătat o activitate crescută a BMAL1 la ZT8, cu expresia semnificativ crescută a genelor țintă Per2, Per3 și Dbp.
• În biopsiile de ventricul stâng de la pacienți supuși intervențiilor chirurgicale dimineața versus după-amiaza, s-a observat o reducere importantă a expresiei BMAL1 dimineața, corelată cu un răspuns ischemic mai sever.

Pentru validarea funcțională, au fost creați șoareci knock-out condiționali pentru BMAL1 și HIF2A în cardiomiocite. Lipsa oricărui factor a dus la pierderea variabilității circadiene a infarctului și la afectarea severă a funcției cardiace post-ischemie.

Rezultate

• Interacțiune specifică BMAL1–HIF2A: Sub hipoxie, BMAL1 formează un heterodimer nuclear stabil cu HIF2A, dar nu cu HIF1A. Această interacțiune a fost demonstrată atât în celule HEK293, cât și în cardiomiocite umane primare, inclusiv prin analize de co-imunoprecipitare și ligare de proximitate.
• Inducția genei AREG: Heterodimerul BMAL1–HIF2A activează transcripția AREG, un factor de creștere implicat în regenerarea miocardică. Expresia AREG a fost semnificativ mai mare la ZT8 în țesuturile ischemice, iar deleția sa genetică a eliminat protecția circadiană.
• Validare structurală: Structura crio-EM a heterodimerului BMAL1–HIF2A legat de ADN a arătat o reorganizare majoră a domeniilor PAS ale BMAL1 pentru a permite dimerizarea cu HIF2A. Mutagenza direcționată a confirmat că fiecare interfață de contact este esențială pentru activitatea transcripțională.
• Reglare post-translațională: BMAL1 stabilizează HIF2A nu prin transcripție, ci prin inhibarea degradării proteice mediate de ubiquitină. În lipsa BMAL1, nivelul nuclear al HIF2A scade semnificativ, chiar dacă transcriptul Hif2a rămâne nemodificat.
• Protecție farmacologică: Tratamentul cu nobiletin (activator de BMAL1) sau vadadustat (stabilizator de HIF2A) a redus infarctul miocardic și a îmbunătățit funcția cardiacă, în special când administrarea a fost sincronizată cu vârful activității endogene a BMAL1 (ZT8). Efectele au fost abolite în modelele knock-out pentru BMAL1, HIF2A sau Areg.
• Terapie genică: Administrarea prin vectori AAV a genelor Bmal1, Hif2a sau Areg a reprodus efectele protectoare în infarctul indus la ZT20, indicând potențialul terapeutic al activării acestei căi moleculare.

Concluzii

Acest studiu complex evidențiază rolul esențial al heterodimerului BMAL1–HIF2A în protecția circadiană a inimii împotriva leziunilor ischemice. Activarea acestui complex reglează transcripția genei AREG, un mediator cheie al regenerării cardiace. Descoperirea oferă o bază moleculară solidă pentru dezvoltarea de intervenții terapeutice care să țină cont de ritmurile biologice și deschide calea pentru aplicarea cronoterapiei în infarctul miocardic.

Având în vedere rolul răspândit al ceasului molecular în multiple tipuri celulare, viitoarele cercetări ar trebui să exploreze implicațiile acestei căi în alte boli ischemice și inflamatorii, dar și să testeze în studii clinice beneficiile alinierii tratamentelor la fazele circadiene.