Alterazioni funzionali e strutturali nel microcircolo periferico indotte da angiotensina II: ruolo delle ciclo-ossigenasi ed effetti di rosuvastatina

Abstract

L’ipertensione arteriosa è caratterizzata da alterazioni strutturali e funzionali a livello delle piccole arterie di resistenza, come conseguenza di un processo di crescita delle miocellule (rimodellamento ipertrofico) o di riarrangiamento dello stesso tessuto intorno ad un lume più piccolo (rimodellamento eutrofico). Le alterazioni funzionali sono legate alla disfunzione endoteliale, mentre le alterazioni strutturali dipendono dalla fibrosi vascolare. L’angiotensina (Ang) II è coinvolta nello sviluppo e nella progressione di queste alterazioni funzionali e strutturali nelle piccole arterie di resistenza, come dimostrano numerose evidenze cliniche e sperimentali. La fibrosi rappresenta un importante fenomeno associato all’ipertensione indotta da Ang II ed è caratterizzata dalla modificazione dei componenti della matrice extracellulare (ECM), tra i quali il collagene di tipo I e III, la fibronectina e l’elastina. La ciclo-ossigenasi (COX)-1 e i prostanoidi da essa prodotti sono coinvolti nella disfunzione endoteliale indotta da Ang II. E’ noto infatti che l’infusione cronica di Ang II si associa ad una aumentata espressione/attività di COX-1 intravascolare, con conseguente iperproduzione di prostanoidi vasoattivi che agiscono sui recettori TP delle cellule muscolari lisce. Recenti studi hanno inoltre dimostrato che il sistema COX-1 è coinvolto anche nello sviluppo e progressione del danno aterosclerotico vascolare. Nella prima parte del presente progetto di ricerca è stato valutato il contributo di COX-1 e dei prostanoidi attivi sui recettori TP sulle modificazioni morfologiche e sulle componenti della ECM che caratterizzano il rimodellamento vascolare nelle piccole arterie di resistenza di topi trattati cronicamente con Ang II. Gli esperimenti sono stati condotti su topi C57BL/6J maschi di 12-14 settimane di età, omozigoti per delezione genetica del gene COX-1 (COX-1-/-) o wild-type (WT) dello stesso ceppo, sottoposti ad infusione con Ang II. Tre gruppi di topi WT sottoposti a infusione cronica con Ang II sono stati inoltre trattati con SC-560 (inibitore selettivo di COX-1), DFU (inibitore selettivo di COX-2) e SQ-29548 (antagonista del recettore TP del trombossano) per 2 settimane. Le arterie mesenteriche, isolate da questi animali, sono state sottoposte a valutazione della reattività vascolare con l’ausilio del miografo a pressione, allo scopo di determinare i parametri strutturali del vaso (spessore tonaca media, diametro del lume, rapporto media lume e area trasversa della media). Inoltre, è stata quantificata la deposizione di collagene e fibronectina mediante analisi immunoistochimica e di elastina mediante analisi istochimica. L’espressione di COX-1 e COX-2 nelle arterie mesenteriche è stata valutata tramite analisi RT-PCR e Western Blot. Infine, sono stati analizzati i prodotti derivanti da COX-1, coinvolti nelle alterazioni vascolari indotte da Ang II. I risultati ottenuti dimostrano che Ang II induce un rimodellamento ipertrofico vascolare, un aumento nel deposito di collagene e fibronectina, e una riduzione di elastina. Questi effetti sono antagonizzati da SC-560 e SQ-29549, ma non da DFU. Inoltre, gli effetti di Ang II non risultano più evidenti nei topi COX-1 KO. Negli animali WT Ang II aumenta l’espressione di COX-1 e riduce l’espressione di COX-2, con un incremento concomitante della produzione tissutale di 6-keto-PGF1che è bloccata dall’inibizione di COX-1. Questi risultati suggeriscono che il rimodellamento vascolare indotto da Ang II sia, almeno in parte, mediato dall’attivazione di COX-1 e dalla successiva produzione di prostanoidi che agiscono sui recettori TP. Questi dati sono sostenuti dai risultati ottenuti nei topi COX-1-KO, nei quali non è stato osservato alcun effetto da parte di Ang II nel rimodellamento vascolare. E’ quindi possibile ipotizzare che il sistema della COX-1 sia coinvolto nella progressione ed evoluzione dell’aterosclerosi, in particolare in quelle forme di ipertensione caratterizzate da una marcata attivazione del sistema renina-angiotensina-aldosterone. Nella seconda parte dello studio, sono stati valutati gli effetti di rosuvastatina sulla disfunzione endoteliale e sul rimodellamento vascolare nelle arterie mesenteriche di resistenza di ratti con ipertensione indotta da Ang II, con particolare riguardo per il ruolo di COX-1. Gli esperimenti sono stati condotti su ratti maschi Sprague-Dawley sottoposti ad infusione con Ang II. Inoltre, gli animali sono stati trattati con rosuvastatina o placebo per due settimane. Lo studio della reattività vascolare è stato eseguito utilizzando la tecnica della micromiografia a pressione La vasodilatazione endotelio-dipendente è stata valutata mediante infusione di acetilcolina (ACh), in assenza o in presenza di SC-560, Dup-697 (inibitore selettivo di COX-2) o SQ-29548. La disponibilità di ossido nitrico (NO) è stata valutata in presenza dell’inibitore della NO sintetasi, L-NAME. Dal punto di vista funzionale, il ruolo dello stress ossidativo intravascolare è stato studiato incubando il vaso con acido ascorbico, mentre a livello sistemico è stata valutata la produzione intravascolare di anione superossido mediante tecnica a fluorescenza del diidroetidio e la concentrazione plasmatica di malondialdeide. Inoltre, è stata quantificata la deposizione di collagene e fibronectina mediante analisi immunoistochimica, e di elastina mediante analisi istochimica. Il ruolo di COX-1 e della NADPH ossidasi sulla deposizione di collagene indotta da Ang II è stato esaminato trattando gli animali con SC-560 e apocianina (inibitore di NADPH ossidasi). Nelle arterie mesenteriche è stata valutata anche l’espressione dell’mRNA codificante per COX-1 tramite RT-PCR. Infine, sono stati esaminati i livelli dei prodotti derivanti da COX-1, coinvolti nelle alterazioni vascolari indotte da Ang II. In presenza di tali condizioni sperimentali, rosuvastatina si è dimostrata in grado di normalizzare le alterazioni funzionali e strutturali dei vasi, migliorando la biodisponibilità di NO, riducendo la produzione di anione superossido, determinando una riduzione nel deposito di collagene e fibronectina ed un concomitante aumento del contenuto di elastina nella tonaca media vascolare, attraverso l’inibizione intravascolare di NADPH ossidasi e una simultanea riduzione della produzione di prostanoidi derivanti da COX-1. In conclusione, i risultati ottenuti in questo progetto di ricerca forniscono informazioni importanti sui meccanismi responsabili delle alterazioni indotte da Ang II nelle piccole arterie di resistenza. In particolare, emerge un processo di rimodellamento vascolare, caratterizzato da modificazioni nella composizione della ECM, che sono in parte dipendenti dall’attivazione di COX-1 e successiva produzione di prostanoidi vasocostrittori in grado di agire sui recettori TP. Questi meccanismi contribuiscono al danno aterosclerotico derivante da Ang II. Inoltre, i presenti risultati dimostrano che il trattamento con rosuvastatina previene la disfunzione endoteliale, il rimodellamento vascolare e le modificazioni della ECM. Queste evidenze possono avere rilevanza clinica in quanto le statine possono prevenire la progressione del danno cardiovascolare, in particolare nelle forme di ipertensione umana caratterizzata da elevata attività del sistema renina-angiotensina-aldosterone.