Μελέτη της έκφρασης παραγόντων οστεοποίησης σε εκφυλιστικές αλλοιώσεις αορτικών βαλβίδων και στεφανιαίων αγγείων στον άνθρωπο

Abstract

Degenerative aortic stenosis and acute coronary syndromes constitute major causes of cardiovascular morbidity. There is evidence that calcification plays significant role in pathophysiology of these diseases. Until recently, calcification was considered to be a passive process of calcium deposition in injured tissue. However, recent data suggest that calcification of aortic valves and coronary arteries is an active process related to cellular differentiation and transcription of bone regulators. In order to provide further evidence that aortic valve and coronary artery calcification is an active process involving chondro-osteogenic pathways, we investigated using immunohistochemistry the expression of NFATc1 and Osterix in human calcified aortic valves and coronary arteries, which to the best of our knowledge has not been reported previously. Additionally, we investigated in our specimens other features of chondro/osteogenic differentiation program such as the expression of OPG, RANKL, RANK, Runx2 and Sox9, and the participation of inflammation, neovessel formation and hyperplasia of α-SMA positive cells in calcification process. Our results provide evidence for the involvement of bone regulatory factors NFATc1 and Osterix in aortic valve and coronary artery calcification process in human. In addition, we confirm Runx2 and Sox9 expression in diseased specimens. Expression pattern of OPG/RANKL/RANK system is related to aortic valve calcification. Consistently with previous reports, the role of OPG/RANKL/RANK system in coronary artery calcification is not clear. Finally, our study confirms involvement of inflammation, neovessel formation and hyperplasia of α-SMA positive cells in calcification process. Present study demonstrates that aortic valve and coronary artery calcification is actually an active process sharing features with developmental osteogenesis. This fact implies promising prospects for potential genetic intervention in early stages that could lead to inhibition of calcification process.

Η εκφυλιστική στένωση της αορτικής βαλβίδας και τα οξέα στεφανιαία σύνδρομα αποτελούν τις σημαντικότερες αιτίες θανάτου από καρδιαγγειακά νοσήματα. Είναι τεκμηριωμένο ότι ο ρόλος της ασβεστοποίησης στην παθοφυσιολογία των ανωτέρω νοσημάτων είναι σημαντικός και αναμφισβήτητος. Μέχρι πρόσφατα θεωρούταν ότι η ασβεστοποίηση αποτελεί παθητική διαδικασία εναπόθεσης αλάτων ασβεστίου σε ιστούς που έχουν υποστεί κάποιου βαθμού βλάβη. Ωστόσο τελευταία δεδομένα υποδεικνύουν ότι πρόκειται για ενορχηστρωμένη διαδικασία που έχει ως αποτέλεσμα την κυτταρική διαφοροποίηση και την ενεργοποίηση μεταγραφικών παραγόντων που σχετίζονται με τον οστίτη ιστό. Προκειμένου να τεκμηριώσουμε την άποψη ότι η ασβεστοποίηση των αορτικών βαλβίδων και στεφανιαίων αρτηριών στηρίζεται σε μία ενεργό διαδικασία που περιλαμβάνει την ενεργοποίηση χόνδρο-οστεογενών οδών, μελετήσαμε ανοσοϊστοχημικά για πρώτη φορά την έκφραση των παραγόντων NFATc1 και Osterix. Επιπρόσθετα, διερευνήσαμε άλλα χαρακτηριστικά του προγράμματος οστεογενούς και χονδρογενούς διαφοροποίησης όπως την έκφραση των παραγόντων OPG, RANKL, RANK, Runx2 και Sox9 καθώς και τη συμμετοχή της φλεγμονής, της νεοαγγείωσης και της υπερπλασίας κυττάρων που εκφράζουν α-SMA. Στην παρούσα ερευνητική εργασία τεκμηριώνεται για πρώτη φορά η συμμετοχή των βασικών ρυθμιστικών παραγόντων των οστών NFATc1 και Osterix στη διαδικασία ασβεστοποίησης των αορτικών βαλβίδων και των στεφανιαίων αρτηριών στον άνθρωπο. Επιπρόσθετα, επιβεβαιώνεται η συμβολή των παραγόντων Runx2 και Sox9 στη δημιουργία αποτιτανώσεων στους συγκεκριμένους ιστούς. Οι αλλαγές στην έκφραση του συμπλέγματος OPG/RANKL/RANK σχετίζονται με την ασβεστοποίηση της αορτικής βαλβίδας. Αντίθετα, το προφίλ έκφρασης του συμπλέγματος δεν είναι σταθερό στις στεφανιαίες αρτηρίες επιβεβαιώνοντας αντικρουόμενα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών. Τέλος, επιβεβαιώνεται η συμμετοχή της φλεγμονής, της νεοαγγείωσης και της υπερπλασίας των κυττάρων με συσταλτικό φαινότυπο στην εξέλιξη της παθοφυσιολογικής διεργασίας. Από την παρούσα μελέτη διαπιστώνουμε ότι η διαδικασία της ασβεστοποίησης στις αορτικές βαλβίδες και τις στεφανιαίες αρτηρίες παρουσιάζει αρκετές ομοιότητες με την οστεογένεση. Αυτό συνεπάγεται ευοίωνες προοπτικές για δυνητική γονιδιακή παρέμβαση σε πρώιμα στάδια που θα μπορούσε να οδηγήσει σε αναστροφή της παθοφυσιολογικής διαδικασίας εναπόθεσης ασβεστίου.