Gasdermin D reiese a fi o țintă potențial terapeutică pentru fibrilația atrială

Apariția și persistența fibrilației atriale au fost legate de procese inflamatorii și, în special, de activarea inflamazomului NLRP3. Deși se cunoștea deja că IL-1β și alte citokine derivate din calea inflamatorie pot contribui la dezvoltarea fibrilației atriale, rolul gasderminei D (GSDMD) - și mai ales al fragmentului său N-terminal activ (NT-GSDMD) - în aritmogeneza atrială nu fusese clarificat. Studiul publicat în European Heart Journal a investigat în detaliu implicațiile fragmentului N-terminal al GSDMD în cardiomiocitele atriale și modul în care acesta influențează procesele inflamatorii, remodelarea electrică și funcția mitocondrială, toate convergând spre un substrat favorabil apariției și menținerii fibrilației atriale.

Metodologie

Eșantioane umane

• Cercetătorii au colectat țesut atrial drept (apendice atrial drept) de la pacienți cu fibrilație atrială persistentă/pe termen lung și de la pacienți cu ritm sinusal normal.
• S-au exclus cei cu afecțiuni autoimune, inflamație sistemică marcată sau fibrilație atrială postoperatorie, pentru a se evita confuziile generate de alte procese inflamatorii.
• După prelucrarea eșantioanelor, s-a analizat expresia proteică (prin western blot), localizarea (prin imunofluorescență) și nivelul fragmentelor GSDMD.

Studii pe modele animale

S-au folosit mai multe modele murine:

• Gsdmd^−/− (knockout pe tot organismul);
• Crem Tg (model cunoscut pentru apariția spontană a fibrilației atriale, cu disfuncții inflamatorii și mitocondriale);
• Șoareci în care s-a supraexprimat NT-GSDMD în mod specific în cardiomiocitele atriale (prin vector AAV9-ANF-GDNT, denumiți „aGDNT”).
• Unii șoareci au primit o variantă mutantă a fragmentului N-terminal GSDMD (K146A/R152A/R154A, denumită „AAA”), care nu mai poate forma pori în membrană („aGDAAA”).

Investigațiile au cuprins stimulare electrică intracardiacă pentru evaluarea inducibilității fibrilației atriale, ecocardiografie, cartografiere optică, microscopie electronică pentru ultrastructură și analize biochimice și de expresie genică.

Rezultate

Nivelul ridicat de NT-GSDMD în țesutul atrial la pacienții cu fibrilație atrială

• În mostrele umane, NT-GSDMD era semnificativ crescut în atriul drept al pacienților cu fibrilație atrială persistentă comparativ cu cei în ritm sinusal normal.
• Această constatare s-a menținut și în izolatele de cardiomiocite atriale.

Supraexprimarea NT-GSDMD în cardiomiocitele atriale murine

Șoarecii aGDNT (supraexprimați pentru NT-GSDMD) au prezentat:

• O creștere a inducibilității fibrilației atriale la stimularea electrică și episoade mai lungi de aritmie.
• Remodelare electrică (scăderea perioadei refractare atriale, cresterea expresiei unor canale ionice de K⁺ și Na⁺, scăderea conexinei 43 (Cx43) și modificări ale distribuției sale în membrană).
• Fibroză atrială accentuată și producție crescută de factori pro-fibrotici.
• Infiltrare crescută de macrofage și creșterea nivelurilor de citokine inflamatorii (IL-1β, IL-6), care pot promova un cerc vicios între inflamație și remodelare cardiacă.

Mecanisme de protecție împotriva piroptozei

• Deși NT-GSDMD poate forma pori în membrana plasmatică (demonstrat prin imunofluorescență și prezența propidium iodide în interiorul cardiomiocitelor), cardiomiocitele atriale nu au suferit piroptoză masivă.
• Analizele au relevat creșterea expresiei proteinelor ESCRT (CHMP3, CHMP4B, VPS4A) în grupul cu NT-GSDMD ridicat - interpretată ca un mecanism de reparare membranară. În absența acestui sistem adaptativ, porii GSDMD ar fi produs moarte celulară litică.

Varianta mutantă a GSDMD care nu formează pori

Mutația AAA (K146A/R152A/R154A) a prevenit formarea porilor, iar șoarecii aGDAAA nu au dezvoltat fenotip aritmogen:

• Incidența și durata fibrilației atriale au fost mult mai scăzute decât la aGDNT.
• Remodelarea electrică și fibrozarea atrială au fost mult atenuate.
• Semnalele inflamatorii au fost reduse, sugerând că tocmai capacitatea de a forma pori a NT-GSDMD contribuie la inițierea cascadei pro-inflamatorii și aritmiilor.

Localizarea mitocondrială a NT-GSDMD și disfuncția energetică

Analizele de imunofluorescență și de fracționare subcelulară au arătat creșterea semnificativă a NT-GSDMD în mitocondrii la pacienții cu fibrilație atrială cronică și la șoarecii aGDNT. Acest fapt a fost asociat cu:

• Leziuni mitocondriale: ultrastructură alterată, scăderea unor subunități din complexele respiratorii și creșterea fragmentării mitocondriale.
• Creșterea producției de ROS mitocondrial (identificată prin MitoSOX), care a determinat apariția anormală a undelor de Ca²⁺ spontane, favorizând focare ectopice și predispoziția la fibrilație atrială.

Efectul antioxidantului MitoTEMPO

• În grupul aGDNT tratat cu MitoTEMPO (vizând neutralizarea ROS mitocondrial), incidența și durata fibrilației atriale au fost ameliorate, deși nivelul NT-GSDMD nu a scăzut.
• Aceasta sugerează că excesul de ROS generat de porii GSDMD în mitocondrii constituie un mecanism-cheie pro-aritmogen, iar blocarea acestui lanț cauzal reduce susceptibilitatea la fibrilație atrială.

Ablația genetică a GSDMD în modelul spontan de fibrilație atrială

În modelul Crem Tg (cunoscute pentru dezvoltarea fibrilației atriale persistente la vârste de peste 5 luni), ștergerea Gsdmd (Crem:Gsdmd^-/-) a dus la:

• Reducerea dramatică a incidenței și duratei fibrilației atriale spontane.
• Îmbunătățirea structurală atrială, scăderea inflamației, normalizarea parțială a funcției mitocondriale.

Concluzii

Acest studiu evidențiază un rol esențial al fragmentului activ N-terminal GSDMD în cardiomiocitele atriale, independent de piroptoză, în promovarea inflamației locale, a fibrozării, a remodelării electrice și a disfuncției mitocondriale. Aspecte cheie:

• Porii GSDMD din membrana plasmatică a cardiomiocitelor atriale permit secretarea de citokine inflamatorii și recrutează macrofage, întărind inflamația și fibrosisul atrial.
• Porii GSDMD la nivel mitocondrial duc la creșterea producției de ROS, cu perturbarea homeostaziei Ca²⁺ și favorizarea aritmiilor.
• Membrana celulară se apără parțial prin creșterea proteinelor ESCRT, împiedicând moartea celulară în masă.
• Blocarea formării de pori (prin mutații GSDMD-AAA) sau atenuarea stresului oxidativ (MitoTEMPO) ori lipsa totală de GSDMD (Crem:Gsdmd^-/-) duc la reducerea fibrilației atriale și la normalizarea structurii și funcției atriale.

În ansamblu, studiul oferă dovezi puternice că intervențiile care vizează GSDMD (sau consecințele mitocondriale ale activării acestuia) ar putea fi dezvoltate ca noi strategii terapeutice în fibrilația atrială.