Veziculele extracelulare derivate din eritrocite – veriga lipsă în înțelegerea disfuncției endoteliale din diabetul zaharat de tip 2

Un studiu publicat în Journal of Clinical Investigation explorează un mecanism puțin înțeles până acum: modul în care eritrocitele din pacienții cu diabet zaharat de tip 2 (DZ2) contribuie la deteriorarea endoteliului vascular prin intermediul unor vezicule extracelulare (VE). Acest studiu detaliază o cale de comunicare patologică între eritrocite și endoteliu, mediată de transferul enzimei prooxidante arginază-1. O analiză editorială asociată (Fiorentino et al., 2024) subliniază importanța acestor descoperiri și implicațiile lor clinice.
Disfuncția endotelială este o caracteristică precoce și definitorie a bolii vasculare aterosclerotice în diabet. Aceasta precede apariția complicațiilor cardiovasculare și este corelată cu prognostic negativ. Deși numeroase căi biochimice - cum ar fi formarea de produse avansate de glicozilare, activarea protein kinazei C sau inflamația mediată de NF-κB - au fost implicate în generarea stresului oxidativ vascular, strategiile antioxidante sistemice au eșuat în practica clinică. În acest context, identificarea surselor extracelulare care induc stres oxidativ și disfuncție endotelială devine esențială.

Despre studiu

Collado și colaboratorii au emis ipoteza că VE derivate din eritrocitele pacienților cu DZ2 (T2D RBC-VEs) sunt capabile să inducă disfuncție endotelială prin transferul de arginază-1 și generarea de stres oxidativ. Pentru a testa această ipoteză, au fost utilizate multiple metode experimentale ex vivo pe modele de aortă de șoarece, celule endoteliale umane și artere mamare interne umane.

Designul studiului a inclus:

• Izolarea eritrocitelor și a VE de la pacienți cu DZ2 și subiecți sănătoși.
• Analiza morfologică și compozițională a VE prin microscopie electronică, citometrie în flux și proteomică LC-MS/MS.
• Testarea efectului funcțional al VE asupra relaxării vasculare dependente de endoteliu.
• Inhibarea farmacologică a arginazei și a stresului oxidativ pentru a evalua rolul acestora.
• Modele animale cu knock-out endotelial pentru arginază-1, pentru a evalua sursa proteinei transferate.

Rezultate

• Eritrocitele pacienților cu DZ2 secretă un număr mai mic de VE comparativ cu cele ale subiecților sănătoși, însă aceste VE sunt preluate într-o proporție semnificativ mai mare de către celulele endoteliale.
• Inhibarea preluării VE cu heparină a prevenit disfuncția endotelială, sugerând că mecanismul este dependent de internalizarea VE.
• Arginaza-1 este prezentă în VE atât la subiecți sănătoși, cât și la pacienți cu DZ2, însă doar cele din urmă induc disfuncție endotelială. Inhibarea arginazei cu ABH a restaurat funcția endotelială.
• Studiile pe șoareci cu knock-out endotelial pentru arginaza-1 au arătat că nivelul proteinei în celulele endoteliale crește după expunerea la T2D RBC-VEs, chiar și în absența transcripției proprii, confirmând transferul activ de proteină de la eritrocite la endoteliu.
• Stresul oxidativ vascular, măsurat prin expresia markerului 4-HNE și a enzimei NOX4, este crescut semnificativ după incubarea cu T2D RBC-VEs și este reversibil prin inhibitori ai arginazei sau ai NADPH oxidazelor.
• Analiza proteomică a identificat peste 1000 de proteine în VE, printre care syndecan-4 și CD44, implicate în interacțiunea cu proteoglicanii endoteliali, explicând afinitatea crescută a VE diabetice pentru endoteliu.

Interpretare și implicații clinice

Studiul dezvăluie un mecanism nou de injurie vasculară în DZ2, în care eritrocitele - de regulă considerate doar transportatori de oxigen - joacă un rol activ în disfuncția endotelială. Aceasta se face prin vehicularea de semnale dăunătoare către endoteliu sub forma VE bogate în arginază-1.

Editorialul asociat subliniază mai multe idei esențiale:

• Nu cantitatea de VE eliberate este relevantă, ci calitatea acestora, în special compoziția membranară și proteică.
• Heparan sulfatul joacă un rol central în preluarea VE, iar remodelarea proteoglicanilor în DZ2 poate facilita acest proces.
• VE pot contribui nu doar la disfuncție endotelială, ci și la alte comorbidități diabetice, precum hipercoagulabilitate, infarct miocardic sau chiar declin cognitiv, prin pătrunderea în sistemul nervos central și declanșarea inflamației microgliale.
• Stabilitatea ridicată a VE în circulație le transformă în agenți patogeni persistenți, cu potențial sistemic.

Concluzii

Acest studiu oferă o schimbare de paradigmă în înțelegerea disfuncției endoteliale din DZ2, arătând că nu endoteliul este întotdeauna sursa primară a problemei, ci sângele însuși. VE derivate din eritrocite devin astfel ținte terapeutice promițătoare, iar blocarea preluării acestora sau modificarea compoziției lor ar putea reprezenta strategii noi pentru prevenirea complicațiilor vasculare în diabet.

Direcții viitoare de cercetare includ:

• Elucidarea rolului altor proteine proinflamatorii și prooxidative din VE.
• Dezvoltarea de biomarkeri care reflectă remodelarea cargo-ului VE în context diabetic.
• Investigarea impactului transfuziei cu eritrocite de la pacienți cu risc cardiovascular crescut.
• Testarea în modele in vivo a strategiilor de inhibare a preluării VE.

În esență, soluția pentru prevenirea complicațiilor vasculare din diabet ar putea fi găsită nu în vas, ci în sângele care îl traversează.