Introducción

La dipeptidil peptidasa 4 (DPP4) es una glucoproteína integral de membrana con actividad de proteasa, cuya principal función es la degradación de moléculas bioactivas como el péptido tipo 1 similar al glucagón (GLP-1).

La DPP4 representaría a una subfamilia de serinproteasas que pueden unirse de forma selectiva al colágeno desnaturalizado; en consecuencia, la DPP4 es un modulador de afecciones como la diabetes o la inflamación. Además de su presencia en múltiples tejidos, se reconoce una variante soluble de esta proteína (s-DPP4), que se origina en la forma molecular unida a las membranas (m-DPP4).

Si bien se ha sugerido en algunos estudios que la presencia de actividad como proteasa de la DPP4 en los capilares venosos cardíacos, no se han definido los tipos celulares involucrados. En modelos preclínicos, la inhibición de los efectos pleiotrópicos de la DPP4 se asoció con la reducción de la mortalidad y el remodelado cardíaco después de un infarto de miocardio, aunque se desconoce si el papel de la DPP4 en la fisiopatología de las formas crónicas de insuficiencia cardíaca se relaciona con la enfermedad coronaria. La disfunción diastólica del ventrículo izquierdo (DDVI) se caracteriza por remodelado patológico, con hipertrofia ventricular y fibrosis. De todos modos, no se ha demostrado aún un vínculo entre la isquemia crónica y la patogénesis de la DDVI.

En el presente ensayo, se propuso la evaluación de la participación de la DPP4 en el remodelado cardíaco y en la DDVI en un modelo con roedores con diabetes inducida o sobrecarga de presión.

Métodos

Se seleccionaron ratas macho con ausencia congénita de expresión de DPP4, así como ejemplares de control. Se indujo diabetes mediante la administración de estreptozotocina, mientras que se desencadenó sobrecarga de presión por medio de constricción transaórtica. La función cardíaca de los animales de experimentación se analizó tanto mediante ecocardiografía como con cateterismo cardíaco.

En forma paralela, participó una cohorte de pacientes con diagnóstico de DDVI en función de los resultados de un ecocardiograma Doppler. Se obtuvieron muestras de sangre de las venas periféricas, del seno coronario y de la raíz aórtica para la determinación de la concentración de s-DPP4.

Para establecer la actividad proteolítica de la DPP4 en los tejidos cardíacos de los roedores, se aplicaron técnicas de colorimetría in situ, al tiempo que se empleó un ensayo específico para estimar la actividad de la proteína en el plasma y en extractos tisulares.

Los datos reunidos se procesaron con pruebas estadísticas específicas.

Resultados

Mediante recursos de inmunomarcación, se verificó la presencia de expresión de DPP4 tanto en células del endotelio microvascular como del endotelio venoso. Por medio de las técnicas de colorimetría in situ, se comprobó actividad de la DPP4 en las muestras de tejido cardíaco de los roedores y de los pacientes con un patrón comparable al obtenido con modelos de inmunohistoquímica.

Se ha señalado en estudios previos que la diabetes exacerba la insuficiencia cardíaca y se asocia con microangiopatía coronaria y DDVI. En el presente modelo, los roedores diabéticos con expresión de DPP4 presentaron un incremento de la actividad local de esta proteína a nivel cardíaco.

Estos ejemplares se caracterizaron además por un aumento de la rigidez diastólica y de la constante del tiempo de relajación, en coincidencia con la prolongación del tiempo de desaceleración del flujo mitral temprano visualizado en la ecocardiografía. La aplicación de técnicas de inmunohistoquímica permitió reconocer una reducción de la vascularización y de la superficie cubierta por los cardiomiocitos.

 En cambio, la diabetes no provocó modificación de la función cardíaca o el remodelado histológico en los roedores que no expresaban DPP4. Por otra parte, se ha informado que la DPP4 degrada el factor del estroma 1-alfa de origen celular (SDF-1A), con reducción de su potencial angiogénico.

En el presente modelo, se verificó que la concentración cardíaca del factor de crecimiento vascular endotelial se reducía de modo independiente de la expresión de DPP4. El SDF-1A activa la vía de señalización de la óxido nítrico sintasa endotelial (ENOS), reconocida como un componente esencial de la angiogénesis mediada por las células progenitoras del endotelio. Se verificó que los roedores diabéticos que expresaban DPP4 se caracterizaban por una menor fosforilación de las vía de la ENOS, en contraposición a los ejemplares sin expresión de DPP4.

Asimismo, en los roedores diabéticos que expresan DPP4 se observó un incremento de la acumulación de colágeno tipo 1 y 3, así como de la expresión de metaloproteinasa de la matriz (MMP) tipo 2, con un descenso acompañante de los niveles del inhibidor tisular de la MMP2 (TIMP2). En estos animales, se comprobó una menor expresión de la cadena pesada de la beta-miosina. Se acota que las concentraciones de péptido natriurético cerebral y auricular, así como de la MMP9 y el TIMP1, se encontraban elevados en forma independiente de la actividad de la DPP4.

Los autores destacan que la exposición al vildagliptin mejoró la DDVI inducida por la diabetes sin alterar la función sistólica del ventrículo izquierdo, así como la reducción de la vascularización y de la superficie ocupada por los cardiomiocitos. La diabetes se correlacionó con la reducción de los niveles cardíacos de SDF-1A y de la fosforilación de la vía de la ENOS; estos cambios deletéreos se revirtieron en respuesta a la terapia con vildagliptin.

En otro orden, se cita que la sobrecarga de presión es un factor que se asocia con DDVI aun en ausencia de diabetes. En los roedores sometidos a constricción transaórtica, se constató DDVI con hipertrofia y leve disfunción sistólica del ventrículo izquierdo en los ejemplares con expresión de DPP4.

En las ratas que no expresaban esta proteína, se comprobó hipertrofia ventricular sin anomalías de la función. En forma independiente de la expresión de DPP4, los roedores con sobrecarga de presión se caracterizaron por un aumento del área cubierta por miocardiocitos sin reducción asociada de la angiogénesis, con la consecuente reducción proporcional de la densidad vascular. En los animales con sobrecarga de presión que expresaban DPP4, se señaló un aumento de la actividad de la s-DPP4, con reducción de la concentración de GLP-1.

Además, la mayor actividad de la DPP4 en las venas periféricas se correlacionó con los parámetros ecocardiográficos de la función diastólica. Se agrega que la diabetes se asoció con una mayor actividad de la s-DPP4, tanto en las venas periféricas como en el seno coronario.

Discusión

En el presente ensayo experimental, se analizó el posible papel regulador de la DPP4 en el marco de la insuficiencia cardíaca crónica, que estaría mediado por la acción de las distintas formas moleculares de esta proteína sobre ciertos sustratos, como se describió para la m-DPP4 en relación con el SDF-1A y la s-DPP4 con respecto al GLP-1.

Los factores estresantes locales y sistémicos podrían alterar la actividad de la DPP4 por mecanismos no definidos. Mientras que la activación de la m-DPP4 desencadenada por la diabetes reduce la concentración cardíaca de SDF-1A y disminuye la angiogénesis, la actividad de la m-DPP4 cardíaca se minimizó en modelos de constricción transaórtica, con aumento de la concentración de SDF-1A.

Por consiguiente, se presume que la actividad de la m-DPP4 cardíaca es un factor relevante de la angiogénesis local en términos de la modulación del gradiente de SDF-1A tanto en la diabetes como en otras afecciones.

Como contrapartida de los resultados obtenidos en roedores diabéticos, la actividad de la m-DPP4 se redujo en las experiencias de sobrecarga de presión, como probable disminución de su concentración endotelial mediada por la hipoxia.

Se postula que el menor tenor de oxígeno en el marco de la sobrecarga de presión podría acelerar la degradación de la m-DPP4 desde el endotelio capilar hacia el tejido cardíaco. Este sistema de regulación podría verse alterado en el contexto de la diabetes, con activación de la DPP4 e inducción de afección microvascular.

Por otra parte, se admite que no se han definido con precisión los mecanismos por los cuales la diabetes desencadena alteraciones en el metabolismo del colágeno. En este ensayo, se verificó que los corazones de las ratas diabéticas presentaban un incremento de la fibrosis intersticial, la cual no se demostró en los ejemplares que no expresaban DPP4.

En cambio, en los modelos de sobrecarga de presión, se comprobó una regulación en aumento de la TIMP2. Dado que la MMP2 es una proteasa que degrada al SDF-1A, la tendencia a las variaciones en la expresión de MMP2 en ambos modelos experimentales fue congruente con los niveles verificados de SDF-1A en el tejido cardíaca y con la densidad de los capilares.

Si bien se requieren más ensayos de investigación, se presume que la acción de la DPP4 se vincula con la actividad de TIMP2 y MMP2 en el corazón de los animales diabéticos; esta relación podría asociarse con las modificaciones del metabolismo del colágeno, mediadas por la acción de la DPP4 como endopeptidasa.

Asimismo, la DPP4 es uno de los principales determinantes de los niveles circulantes de GLP-1, el cual se relaciona con efectos inotrópicos positivos mediados por su acción sobre el sistema endocrino. El equilibrio entre la s-DPP4 y el GLP-1 podría en consecuencia generar repercusiones sobre la contractilidad del ventrículo izquierdo.

Conclusiones

♦ SIIC - Sociedad Iberoamericana de Información Científica