I mediatori dell'infiammazione in corso di insufficienza cardiaca secondaria a endocardiosi mitralica ed insufficienza valvolare nel cane

Abstract

L’endocardiosi mitralica, nota anche con il nome di degenerazione mixomatosa, è la patologia cardiaca acquisita più comune nel cane. Colpisce prevalentemente cani di piccola e media taglia e la sua prevalenza aumenta con l’avanzamento dell’età (Abbott, 2008). La patologia é causata dalla progressiva degenerazione mixomatosa della valvola mitralica, con o senza il coinvolgimento della valvola tricuspidale, che causa la mancata coaptazione dei lembi valvolari e di conseguenza il rigurgito valvolare (Olsen et al., 2010; Abbott, 2008). La fisiopatologia dell’insufficienza cardiaca, che ne consegue, è molto complessa e non del tutto conosciuta. Dagli studi effettuati in medicina umana fin dagli anni 60 è risultato che in corso di insufficienza cardiaca cronica avviene l’attivazione del sistema immunitario con produzione e rilascio di citochine, attivazione del complemento e produzione di autoanticorpi (Anker et al., 2004). Le citochine sono proteine a basso peso molecolare, prodotte da diversi tipi cellulari (monociti, linfociti, miocardiociti), indispensabili per la propagazione e amplificazione della risposta infiammatoria. Sono responsabili del reclutamento cellulare nell’area di infiammazione, e stimolano la divisione, la proliferazione e la differenziazione cellulare (Oikonomou et al., 2011). Numerosi studi in medicina umana hanno messo in evidenza che le citochine più spesso implicate in corso di insufficienza cardiaca sono l’ interleuchina 1 (IL-1), l’interleuchina 6 (IL-6) e il fattore di necrosi tumorale alfa (Tumour Necrosis Factor alpha, TNF-α) che agendo sul miocardio determinano ulteriore deterioramento della funzione contrattile e provocano rimodellamento e disfunzione endoteliale. Inoltre, si è visto che i pazienti con insufficienza cardiaca ed elevate concentrazioni dei mediatori infiammatori presentano una prognosi peggiore (Oikonomou et al., 2011; Levine et al., 1990; Neissner et al., 2009). In medicina veterinaria il ruolo delle citochine infiammatorie in corso di insufficienza cardiaca non è stato ancora indagato e esistono solamente poche pubblicazioni riguardanti questo argomento (Zois et al., 2011; Oyama & Levy, 2010; Arndt et al., 2009; Fonfara et al., 2010; Kiczak et al., 2008). L’obiettivo di questo studio era valutare se esistono differenze nei livelli di citochine in soggetti affetti da insufficienza mitralica nelle varie classi di gravitá dell’insufficienza cardiaca e valutare se i livelli di citochine correlano con i parametri ecocardiografici di rimodellamento cardiaco. Per questo motivo inizialmente sono stati misurati i livelli plasmatici di IL-6 e del TNF-a mediante test ELISA canino in soggetti sani e soggetti affetti da diversi stadi di insufficienza cardiaca in corso di endocardiosi mitralica e successivamente è stata analizzata l’espressione genica di alcune citochine (IL-1, IL-6, IL-8, TGF-beta, TNF-alfa) nelle cellule mononucleate di pazienti affetti da patologia mitralica mediante RT-PCR (Reverse Transcriptase – Polymerase Chain Reaction). Il presente studio ha messo in evidenza che i livelli circolanti di TNF-α e IL-6, misurati mediante ELISA, non sono risultati statisticamente correlati con la gravità dell’insufficienza cardiaca a differenza di quanto osservato nell’uomo. Tuttavia, TNF-α ed IL-6 sono rilevabili con maggiore frequenza nei cani affetti da malattia valvolare mitralica che nei controlli. L’espressione genica di IL-8 e TGF-β nelle cellule mononucleate del sangue periferico è superiore nei soggetti affetti da endocardiosi mitralica rispetto ai soggetti sani suggerendo un loro coinvolgimento nella patogenesi, nei processi di rimodellamento e nell’evoluzione di questa patologia. Il fatto che l’IL-8 tende ad aumentare con il progredire della classe di gravità della malattia mentre il TGF- β è più elevato nelle fasi più precoci della patologia suggerisce un loro coinvolgimento fisiopatologico in fasi diverse della malattia. A differenza di quanto riportato in letteratura umana, non sono state evidenziate differenze significative nell’espressione genica dell’IL-1a, IL-1b, IL-6 e TNF-α.tra cani sani e cani affetti da malattia valvolare mitralica suggerendo l’attivazione dei meccanismi infimmatori in modo differente nelle varie patologie cardiache.

Cytokines, such as interleukins, transforming growth factor –beta (TGF-β)and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) form a vast class of relatively low molecular weight, pharmacologically active proteins released by a wide variety of cell types that are used in cellular communication. In response to injury macrophages, leukocytes and endothelial cells release high concentrations of pro-inflammatory cytokines. In human patients with chronic heart failure, increased production and high plasma concentrations of TNF-α, IL-6, IL-1, IL-8, TGF-β have been associated with disease progression and a negative prognosis. Only a few reports have been published concerning cytokines in naturally occurring heart disease in veterinary medicine. The aim of this study was to determine whether differences on cytokines levels exist in dogs with different stages of chronic valvular disease and to detect if cytokines levels correlate to echocardiograpic parameters of cardiac remodeling. For this reason initially TNF-α and IL-6 serum concentrations were measured by ELISA test in healthy dogs and in dogs with chronic valvular disease (CVD) in different stages of heart disease and failure. Subsequently the expression of several cytokines (IL-1, IL-6, IL-8, TGF-beta, TNF-alpha) in peripheral blood mononuclear cells of dogs with CVD was evaluated using RT-PCR (reverse Transcriptase – Polymerase Chain Reaction). Twenty seven dogs with CVD and six clinically normal dogs referred to the Veterinary Teaching Hospital of Parma University were enrolled in the study following owners' consent. All dogs were considered free of other diseases that could be associated with chronic inflammation and, consequently, high cytokine concentrations (e.g., infection, neoplasia and chronic hepatic or renal disease) on the basis of history, physical examination and a complete laboratory diagnostic work-up. Dogs affected by CVD were allocated to four groups on the basis of physical examination, radiographic examination and echocardiography according to the modified New York Heart Association (NYHA) and American College of Veterinary Internal Medicine (ACVIM) classification. In several samples TNF-alpha and IL-6 did not reach detectable concentrations in blood at any time-point. Some individual high responses were obtained, but no significant differences between groups were detected. Thus, levels of circulating cytokines as measured by ELISA, are not indicative the severity of the heart failure in the examined dogs. Dogs with CVD had significantly higher IL-8 and TGF-beta gene expression compared to clinically normal dogs. IL-8 expression increased with increased stage of heart failure while TGF-beta expression was higher in asymptomatic dogs with echocardiographic signs of cardiac remodeling. There were no statistically significant differences in the expression of IL-1, IL-6, TNF-alpha between dogs with CVD and clinically normal dogs. These findings suggest some pro-inflammatory cytokine involvement in the pathogenesis and progression of mitral valve disease and in cardiac remodeling mechanisms.