Los investigadores del IUCS/UDC, en colaboración con la UCE, han descubierto una posible nueva diana molecular terapéutica de la insuficiencia cardiaca

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Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista PLoS ONE. 

Torrado M, Iglesias R, Centeno A, López E, Mikhailov AT (2011) Targeted Gene-Silencing Reveals the Functional Significance of Myocardin Signaling in the Failing Heart. PLoS ONE 6(10): e26392.doi:10.1371/journal.pone.0026392) 

La diana molecular es el co-factor de transcripción Myocardin, Myocd. Además de su papel en la regulación de la expresión génica y en el mantenimiento de la función cardíaca, myocd también se ha implicado en la respuesta del corazón postnatal/adulto al estrés patológico durante la remodelación hipertrófica, la progresión cardiomiopatica y la insuficiencia cardiaca. Todas estas condiciones se caracterizan por la sobreregulación de la expresión de myocd en el miocardio. Además, las dianas moleculares de myocd, tales como ACTA2, CNN1 y MYH11 (genes marcadores del músculo liso), también se sobreexpresan en el miocardio de animales modelo y pacientes. Aunque estas evidencias conectan la señalización myocd con condiciones patológicas adquiridas, el papel que la activación génica de myocd desempeña en la insuficiencia cardiaca in vivo aún no se ha determinado.

Los investigadores del IUCS/UDC han estado trabajando los últimos años en una hipótesis provocativa, desde la cual la sobreexpresión de myocd  podría interpretarse como una respuesta maladaptativa del miocardio ventricular al remodelado patológico. En esta dirección, el objetivo del presente estudio ha sido, por lo tanto, investigar si la inhibición selectiva de la sobreexpresión ventricular de myocd en el miocardio insuficiente podría normalizar la desregulación de las vías de señalización MYOCD y restaurar, al menos en parte, el deterioro de la función cardíaca. Con este fin, se utilizó un modelo experimental de insuficiencia cardiaca diastólica, en el que se establece la regulación positiva de myocd como una característica molecular de la insuficiencia cardiaca.  En el presente trabajo, se han extendido estos resultados, demostrando que no sólo myocd sino también los genes marcadores del músculo liso dependientes de  myocd se encuentran altamente activados en el miocardio del ventrículo izquierdo de los animales modelo.

El silenciamiento in vivo de la expresión de myocd endógeno por interferencia de ARN en las etapas avanzadas de la insuficiencia cardiaca experimental ha provocado la regulación negativa de la expresión de los genes del músculo liso dependientes de myocd en el miocardio insuficiente. El ajuste de los niveles de myocd y de sus dianas en el músculo liso hasta los niveles detectados en los controles no-insuficientes resultó en la restauración de la función diastólica y la mejora de la supervivencia de los animales. Estos datos proporcionan la primera evidencia de que una inhibición moderada de la activación de la señalización de myocd en el corazón insuficiente puede ser prometedor desde un punto de vista terapéutico.

La investigación ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España (SAF2008-00337), Área de Biomedicia del Programa Nacional de Investigación Fundamental en el Marco del VI Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación (2008-2011), y por la Xunta de Galicia, Consellería de Innovación e Industria, Tecnología Sectorial de Biomedicina e Ciencias da Saúde (08CSA008161PR).

Nuevo libro publicado: Factores moleculares de la hipertrofia miocárdica (Raquel Iglesias, Mario Torrado)

Título: Factores moleculares de la hipertrofia miocárdica: Identificación y caracterización de genes moduladores del remodelado ventricular
Autores: Raquel Iglesias Reinoso y Mario Torrado
Editorial Académica Española (31.08.2011)
ISBN-13: 978-3-8443-4719-7

Disponible en: Amazon.com, MoreBooks, Amazon.es

Prólogo

A pesar de los avances en investigación cardiovascular, tanto clínica como básica, la hipertrofia  o el remodelado miocárdico patológico sigue siendo una de las principales causas de muerte y discapacidad en los países desarrollados. Según la iniciativa de la Sociedad Europea de Cardiología (ESC; véase Knöll et al., 2011) el “remodelado miocárdico” es un término preferible cuando se hace referencia a una reestructuración tridimensional de las cámaras ventriculares. En este último sentido, el termino clásico “hipertrofia miocárdica” carece de precisión. En  biología celular, el término “hipertrofia” se utiliza  en casos de un aumento del volumen celular mientras que en cardiología, el término “hipertrofia miocárdica” se usa habitualmente en las situaciones que afectan a la geometría de las cámaras ventriculares sin tener en cuenta que los cardiomiocitos constituyen no más que un 40% de la masa celular del miocardio ventricular. Por eso, es conveniente utilizar el término “remodelado miocárdico” cuando se hace referencia  a una macro-reestructuración de las cámaras cardíacas, y el término “hipertrofia miocárdica” cuando se trata de un aumento del volumen de los cardiomiocitos ventriculares propiamente dichos.

 La hipertrofia cardíaca constituye una de las principales formas de la respuesta del cardiomiocito al estrés biomecánico. Tradicionalmente se acepta que la sobrecarga de la presión induce el remodelado ventricular concéntrico mientras que la sobrecarga de volumen resulta en el remodelado hipertrófico excéntrico (véase la Tabla; Sciarretta, Sadoshima, 2011).  Actualmente, los mecanismos moleculares de la transición del remodelado ventricular concéntrico al remodelado excéntrico siguen siendo una gran incógnita. Recientemente, se ha puesto énfasis en los aspectos moleculares de patologías cardíacas de diversa etiología y hay nuevos contenidos referentes a los avances en este campo de la cardiología molecular. Sin embargo, los fenotipos moleculares de las distintas formas (concéntrica/excéntrica) de la  hipertrofia miocárdica están siendo caracterizados mayormente en la fase final de los procesos patológicos. Es decir, los procesos moleculares primordiales que regulan el tipo de crecimiento del cardiomiocito en el corazón sano siguen atrayendo poca atención de investigadores cardiólogos aunque existen indicaciones de que los cardiomiocitos que forman las distintas cámaras ventriculares (ventrículo izquierdo/derecho) se caracterizan por las propiedades intrínsecas diferentes. 

El propósito de este libro es aportar un acercamiento moderno sobre el tema de la regulación molecular del remodelado miocárdico poniendo de relevancia la dimensión del trabajo experimental realizado, o mejor aún, la especificidad de esta dimensión de trabajo en la visión global sobre los mecanismos moleculares que regulan el crecimiento del cardiomiocito tanto en condiciones fisiológicas como patológicas. El libro está formado por grandes apartados estructurados a través de un conjunto de actividades y procesos relacionados con la revisión crítica de antecedentes del tema, el planteamiento logístico y metodológico del proyecto, y  la ejecución del trabajo experimental, con el uso de diversos modelos celulares y animales hasta la realización de ensayos de la modificación de la expresión génica en el corazón latiente in vivo. Asimismo, se ha elaborado un apartado final de la discusión general y las conclusiones, que recoge los aspectos más importantes y novedosos del trabajo.

En este marco, el análisis de la expresión génica a gran escala del miocardio ventricular en animales modelo (cerdos neonatales) ha permitido establecer, por primera vez, los fenotipos moleculares del remodelado miocárdico concéntrico (ventrículo izquierdo) versus excéntrico (ventrículo derecho) previos a las manifestaciones al nivel estructural morfológico. Cabe destacar que las diferencias moleculares más llamativas se han detectado en la expresión de los genes que participan en la regulación de la expresión génica y del crecimiento celular. El conjunto de estos datos ha sido presentado, en formato de comunicación oral, en la Sección: “Highlights of the Congress: Basic Science Translated for the Clinician” del Congreso de la ESC: “Heart Failure Congress 2011” (Gothenburg, Sweden; véase Torrado et al., 2011).  

Adicionalmente y en términos de la genómica funcional cardiovascular, dentro de los transcriptos, diferencialmente enriquecidos en el ventrículo izquierdo o derecho de cerdos neonatales, se han identificado, clonado y caracterizado las nuevas formas del splicing  alternativo de dos marcadores de la hipertrofia y daño miocárdico: BNP (brain natriuretic peptide) y ANKRD1 (cardiac ankyrin repeat domain 1 protein). Los resultados del análisis  funcional in vivo de las nuevas variantes de BNP y ANKRD1, generados por distintos tipos del splicing alternativo, son de interés especial dado que demuestran niveles distintos de la regulación de la expresión de estos factores: post-transcripcional (ANKRD1) o post-traslacional (BNP).

Teniendo en cuenta la amplitud de los aspectos tratados en este libro, deseo que un futuro lector encuentre en este libro un hito importante dentro de las directrices de la investigación biomédica en este país. Es un trabajo detalladamente documentado que resultará atractivo no solo para los cardiólogos moleculares, sino para todos los interesados en la aplicación de diversas metodologías de biología molecular/celular en la investigación biomédica del siglo XXI.

Dr. Alexander T. Mikhailov

Director adjunto de investigación

Instituto Universitario de Ciencias de la Salud

Universidad de A Coruña

Bibliografía

Knöll R., Iaccarino G., Tarone G., et al. (2011). Towards a re-definition of “cardiac hypertrophy” through a rational characterization of left ventricular phenotypes: a position paper of the Working Group “Myocardial Function” of the ESC. European Journal of Heart Failure. Doi:10.1093/eurjhf/hfr071

Sciarretta S., Sadoshima J. (2011). New insights into the molecular phenotype of eccentric hypertrophy. Journal of Molecular and Cellular Cardiology, 49:153-156.

Torrado M., Iglesias R., Centeno A., Mikhailov A.T. (2011). Molecular signature analysis reveals a set of genes that can be involved in balance between concentric and eccentric cardiac growth. European Journal of Heart Failure (Suppl.), 10:215-217.

Presentation at Heart Failure 2011: "Molecular signature analysis reveals a set of genes that can be involved in balance between concentric and eccentric cardiac growth"

The Developmental Biology Group (DBG) will present their recent results at the Heart Failure Congress 2011, organized by the Heart Failure Association of the European Society of Cardiology (HFA of the ESC) which will be held in Gothenburg, Sweden from 21 May until 24 May 2011.


Our Presentation ("Molecular signature analysis reveals a set of genes that can be involved in balance between concentric and eccentric cardiac growth") has been chosen for its outstanding quality and will be discussed in a specific area during the Moderated poster session chaired by two moderators.

Research Article: Exon-skipping brain natriuretic peptide variant is overexpressed in failing myocardium and attenuates brain natriuretic peptide production in vitro

Brain natriuretic peptide/natriuretic peptide precursor B (NPPB) is one of the most studied genes in relation to heart failure (HF) conditions. However, it is still unclear as to whether alternative splicing could create NPPB mRNA variants, which may be expressed in normal and diseased myocardium. We aimed to identify and characterize a novel alternatively spliced variant of porcine and human NPPB resulting from exon 2 skipping (designated as ∆E2-NPPB). A variety of conventional molecular, biochemical and immunochemical methods were used to examine the expression and functional consequences of ∆E2-NPPB in vitro and in vivo. The pig ∆E2-NPPB mRNA is effectively translated into stable protein in cell-based assays but, in contrast to normally spliced NPPB, the ∆E2-NPPB protein is not secreted into the media. Co-transfection assays demonstrate that ∆E2-NPPB attenuates production and secretion of normally spliced NPPB, suggesting a negative feedback loop of NPPB signaling through generation of ∆E2-NPPB. The inhibitory effects of ∆E2-NPPB on the expression of NPPB are associated with sequence elements residing in exon 3 of ∆E2-NPPB. In piglets, ∆E2-NPPB gene expression is downregulated in both ventricles after birth, but it is markedly re-activated in the postnatal myocardium in experimental diastolic heart failure. In addition, we demonstrate that the exon-skipped NPPB variants are expressed in the postnatal and adult human myocardium and upregulated at end-stage HF due to dilated cardiomyopathy. Our work uncovers an important role of alternative exon skipping in the regulation of NPPB gene expression, thereby pinpointing a putative new mechanism for post-transcriptional regulation of NPPB production and secretion.

Cardiac ∆E2-NPPB mRNA levels at Doxorubicin (Dox) induced diastolic heart failure. Representative semiquantitative RT-PCR for ∆E2-NPPB (target) and RPL19 (reference) transcripts in the RV myocardium of Dox (n=3) versus PBS-injected (n=3) 30 day-old piglets (see Figure 3).

e scientists have fanExon-skipping brain natriuretic peptide variant is overexpressed in failing myocardium and attenuates brain natriuretic peptide production in vitro. Mario Torrado, Raquel Iglesias, Alberto Centeno, Eduardo Lopez and Alexander T Mikhailov. Experimental Biology and Medicine 2010; 235:941-951.

Formación de personal investigador en Biología-Biomedicina Molecular

El Grupo de Biología del Desarrollo (GBD) del Instituto Universitario de Ciencias de la Salud (IUCS) de la Universidad de A Coruña (UDC) ofrece una formación profesional en técnicas de biología celular, biología molecular y bioquímica aplicadas a la investigación biomédica, destinada a Licenciados motivados para formarse como personal investigador. Por favor, contacta con nosotros para recibir más información.

Research Article: “Identification of Candidate Genes Potentially Relevant to Chamber-Specific Remodeling in Postnatal Ventricular Myocardium”

 Molecular predisposition of postnatal ventricular myocardium to chamber-dependent (concentric or eccentric) remodeling remains largely elusive. To this end, we compared gene expression in the left (LV) versus right ventricle (RV) in newborn piglets, using a differential display reverse transcription-PCR (DDRT-PCR) technique. Out of more than 5600 DDRT-PCR bands, a total of 153 bands were identified as being differentially displayed. Of these, 96 bands were enriched in the LV, whereas the remaining 57 bands were predominant in the RV. The transcripts, displaying over twofold LV-RV expression differences, were sequenced and identified by BLAST comparison to known mRNA sequences. Among the genes, whose expression was not previously recognized as being chamber-dependent, we identified a small cohort of key regulators of muscle cell growth/proliferation (MAP3K7IP2, MSTN, PHB2, APOBEC3F) and gene expression (PTPLAD1, JMJD1C, CEP290), whichmay be relevant to the chamber-dependent predisposition of ventricular myocardium to respond differentially to pressure (LV) and volume (RV) overloads after birth. In addition, our data demonstrate chamber-dependent alterations in expression of as yet uncharacterized novel genes, which may also be suitable candidates for association studies in animal models of LV/RV hypertrophy.

Book: "Shaping the Heart in Development and Disease" by Editors Alexander T. Mikhailov and Mario Torrado

Book title: Shaping the Heart in Development and Disease
Editors: Alexander T. Mikhailov and Mario Torrado

Publisher: Transworld Research Network (http://www.ressign.com)

ISBN: 978-81-7895-444-8
Year: 2010

Elucidation of the developmental programs that regulate heart development is not only fundamentally important, but also relevant to understanding the mechanisms of many forms of cardiac pathology. This special Issue presents an update on molecular, genetic, cellular and morphological mechanisms underlying cardiac development and their possible roles in adult heart disease. Many contributions provide information on the signalling systems and gene regulatory networks, which are required for normal heart development and also relevant to cardiac pathologies. 

The book consists of 13 chapters, beginning with the introduction into an interdisciplinary approach to the study of heart disease at the interface between cardiac developmental biology and cardiac pathophysiology and progressing in sequence to the role of the transcription factors (Wnts, Pitx2, Tbxs, Tgfs, Nkx2.5, Srf, among others), microRNAs and bioactive peptides in heart development and disease, and ending with genetics of human congenital heart disease and subcellular mechanisms underlining cardiac dysregulation in animal models of heart failure and in humans. 

Fundamental discoveries in genetics, developmental, cell and molecular biology, often using non-mammalian model organisms, have led and will continue to lead to important advances in the field of cardiovascular phenotype regulation during both heart development and heart disease progression. The ability to genetically manipulate cells and whole organisms allow us to identify the functions of newly discovered genes in heart development and to create novel and more specific animal models of human heart disease. The isolation and analysis of mutants of fruit fly, nematode, zebrafish, and mouse are progressing, and many of these mutants can be models of human cardiovascular system disorders. Relevant data are discussed throughout the book. 

The main objectives of this review collection were to summarize the most recent advances related to heart development and disease and to identify important areas for future research. We are hopeful that this book will provide a valuable resource to present and future investigators and clinicians interested in developmental roots of cardiovascular regulation. It would have been impossible to bring together researches from diverse fields without the idea (proclaimed by Kenneth Chien and Eric Olson in 2002) of convergence of signalling pathways in heart development and heart disease. 

Essential to ensure the success was the encouragement of those who believed in its importance. We thank them for this, and anticipate that the readers will too.