Micropartículas como Possíveis Biomarcadores da Doença Cardiovascular
Micropartículas como Possíveis Biomarcadores da Doença Cardiovascular
Autores:
ARTIGO ORIGINAL
Arquivos Brasileiros de Cardiologia
versão impressa ISSN 0066-782X
Arq. Bras. Cardiol. vol.104 no.2 São Paulo fev. 2015 Epub 27-Jan-2015
https://doi.org/10.5935/abc.20140210
RESUMO
A prevenção primária da doença cardiovascular constitui uma opção de grande relevância pelos seus impactos na saúde. Alguns biomarcadores têm sido considerados úteis na avaliação da doença cardiovascular, dentre eles micropartículas originadas de diferentes populações de células. Micropartículas são estruturas liberadas pela membrana de diferentes tipos celulares após ativação ou apoptose, presentes tanto no plasma de indivíduos saudáveis (níveis considerados fisiológicos) quanto em portadores de diferentes doenças. Muitos estudos têm sugerido uma associação entre micropartículas e diferentes condições patológicas, destacando-se a relação com o desenvolvimento das doenças cardiovasculares. Além disso, têm sido descritos os efeitos de diferentes terapias hipolipemiantes na mensuração de micropartículas. Os estudos ainda são controversos quanto aos níveis de micropartículas que possam ser considerados patológicos, e os métodos utilizados ainda são variados, o que sugere a necessidade da padronização dos diferentes protocolos utilizados, visando à utilização de micropartículas como biomarcadores úteis na prática clínica.
Palavras-Chave: Doenças cardiovasculares; Biomarcadores Farmacológicos / análise; Micropartículas Derivadas de Células; Aterosclerose / prevenção & controle
ABSTRACT
Primary prevention of cardiovascular disease is a choice of great relevance because of its impact on health. Some biomarkers, such as microparticles derived from different cell populations, have been considered useful in the assessment of cardiovascular disease. Microparticles are released by the membrane structures of different cell types upon activation or apoptosis, and are present in the plasma of healthy individuals (in levels considered physiological) and in patients with different pathologies. Many studies have suggested an association between microparticles and different pathological conditions, mainly the relationship with the development of cardiovascular diseases. Moreover, the effects of different lipid-lowering therapies have been described in regard to measurement of microparticles. The studies are still controversial regarding the levels of microparticles that can be considered pathological. In addition, the methodologies used still vary, suggesting the need for standardization of the different protocols applied, aiming at using microparticles as biomarkers in clinical practice.
Key words: Cardiovascular Diseasesv; Biomarkers, Pharmacological / analysis; Cell-Derived Microparticles; Atherosclerosis / prevention & control
Introdução
As micropartículas (MP) são definidas como uma população de vesículas originadas de diferentes tipos celulares (Tabela 1) após ativação ou apoptose, possuindo um tamanho entre 50 nm e 1000 nm e contendo material celular, como proteínas, mRNA e lipoproteínas, que são fundamentais para a identificação dessas vesículas por diferentes técnicas, como citometria de fluxo1. Todas as células sanguíneas produzem MP, e as plaquetas liberam a maior quantidade de MP plaquetárias (MPP), correspondendo a 70%-90% do total de MP no plasma de indivíduos saudáveis2-4.
Tabela 1 Antígenos presentes na superfície de micropartículas plaquetárias, endoteliais e monocíticas
| Micropartículas | Antígenos de superfície | Referências |
|---|---|---|
| MPP | CD31, CD41, CD42, CD61, CD62P, CD63 | 3 , 8 , 10 , 39 , 58 , 62 |
| MPE | CD31, CD51, CD54, CD62E,CD105, CD106, CD144, CD146, E-selectina, VE-caderina | 8 , 9 , 23 , 34 , 36 , 39 , 42 , 43 , 58 - 61 |
| MPM | CD14, CD54 | 28 , 29 , 31 |
MPP: micropartículas plaquetárias; MPE: micropartículas endoteliais; MPM: micropartículas monocíticas62
Até a década de 1990, nenhuma importância biológica foi dada às MP, e elas eram consideradas como partículas inertes resultantes de destruição celular ou apenas marcadores de apoptose. Porém, em 1996, Raposo e col.5 sugeriram a importância das MP na resposta imune adaptativa. A partir disso, vários trabalhos têm mostrado a importância dessas vesículas como vetores de troca intracelular de informação biológica, por meio de identificação, caracterização e quantificação das MP em várias situações, como obesidade, diabetes, infarto, depressão, câncer, HIV e insuficiência renal.
Com o desenvolvimento do processo aterosclerótico, os monócitos passam a acumular lipoproteínas, transformam-se em macrófagos ricos em colesterol, que sofrem apoptose, liberando alta quantidade de lípides no meio extracelular, ocasionando um ciclo vicioso de inflamação, estresse oxidativo, apoptose de células endoteliais ou erosão endotelial (Figura 1), culminando com os desfechos aterotrombóticos, como infarto do miocárdio ou acidente vascular isquêmico, que ocorrem em razão do contato das substâncias do interior da placa com o sangue, produzindo imediata coagulação e, consequentemente, obstrução total e súbita do vaso6.
Figura 1 Representação ilustrativa de algumas interações celulares no decorrer da formação do ateroma.
Tanto indivíduos saudáveis quanto portadores de diferentes enfermidades possuem MP no plasma7. Estímulos inflamatórios para a liberação incluem lipopolissacarídeo (LPS) de bactérias Gram-negativas e citocinas, como fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), interleucina 6 (IL-6) e interleucina 1 (IL-1β). Após ativação, as células mudam sua conformação assimétrica, expondo a fosfatidilserina, um aminofosfolipídeo responsável por alta capacidade pró-coagulante8.
Micropartículas de diferentes populações celulares
Micropartículas plaquetárias
As MPP são as mais abundantes no plasma humano4,9. Há vários trabalhos mostrando a relação entre essas MP e coagulação sanguínea10, processos inflamatórios11, trombose e progressão de tumores12 e interação entre leucócitos e células endoteliais13.
Por outro lado, estudos sugerem que MPP podem ter importante relação na regeneração tecidual, por estarem fortemente associadas à angiogênese14. Alguns autores mostraram que as MPP in vitro promovem o brotamento de anéis aórticos por meio da ativação das vias de sinalização da PI3-cinase e Extracellular Signal-Regulated Kinase (ERK)13 e promovem a neovascularização pós-isquemia15.
Micropartículas endoteliais
As MP endoteliais (MPE) representam uma menor população de MP presentes no plasma, porém têm sido associadas à doença cardiovascular, especialmente à disfunção endotelial8. Assim como ocorre com as MPP, estudos sugerem haver relação entre MPE e angiogênese16, crescimento tumoral17 e aumento de estresse oxidativo18.
Há trabalhos mostrando a importância das MPE na proliferação e diferenciação de células progenitoras endoteliais, que são fundamentais na regeneração vascular19, indicando uma possível função protetora relacionada a regeneração, reparo e proteção vascular20.
Mezentnev e col.21 avaliaram in vitro diferentes padrões de angiogênese (razão de divisão celular, formação de capilares e apoptose de células endoteliais), comparando níveis fisiológicos de MPE presentes em indivíduos saudáveis (entre 103 e 104 MPE/mL, conforme literatura)22,23 e concentrações patológicas (presentes em portadores de doença cardiovascular, 105 MPE/mL)24-26. Observou-se que níveis patológicos de MPE afetaram todos os parâmetros associados à angiogênese de maneira diretamente proporcional à concentração de MPE. Os mesmos autores haviam demonstrado anos antes que 105 MPE/mL prejudicaram o relaxamento dependente do endotélio, o que não foi visto com 104 MPE/mL27.
Micropartículas monocíticas
Assim como as MPP, MP originadas de monócitos (MPM) podem conter substâncias pró-coagulantes e estar relacionadas à disfunção endotelial28 e à sepse29. Estudo desenvolvido por Wang e cols.30 mostrou que MPM são capazes de ativar células endoteliais, por conterem IL-1β que aumenta o processo inflamatório.
Hoyer e cols.31 avaliaram o papel das MPM na inflamação vascular e encontraram que o tratamento de camundongos ApoE -/- com MPM promoveu a formação de placa aterosclerótica nos animais e aumentou o acúmulo de macrófagos na parede vascular. Os autores sugeriram uma importante interação entre MPM e células inflamatórias na doença aterosclerótica nos camundongos ApoE -/-.
Micropartículas e doença coronariana
Muitos estudos sugerem uma relação direta entre aumento de MP e desenvolvimento de doença coronariana. Augustine e cols.32 avaliaram pacientes expostos a estresse cardíaco durante ecocardiografia com dobutamina e encontraram aumento de MP de diferentes tipos celulares (plaquetas, hemácias e células endoteliais) seguido por rápido clearance em resposta ao estresse cardíaco. Os autores sugeriram que a liberação de MP seria um mecanismo protetor para remover o estresse celular nesses pacientes.
Sarlon-Bartoli e cols.33 mensuraram níveis de MP de origem leucocitária (MPL) no plasma de 42 indivíduos que apresentaram estenose da artéria carótida acima de 70%. Eles mostraram que pacientes com placa instável tiveram aumento nos níveis de MPL CD11bCD66b+ e CD15+, sugerindo que mesmo subpopulações de MP menos frequentes no plasma (em comparação às MPP) podem agregar importantes informações no que concerne aos estudos clínicos analisando vulnerabilidade da placa aterosclerótica em pacientes com elevado grau de estenose carotídea.
Estudo desenvolvido por Morel e cols.34 avaliou os níveis de MPL e MPE dentro das artérias coronarianas ocluídas de pacientes após infarto com elevação do segmento ST, tratados por angioplastia primária, e comparou com as quantificações dessas MP no sangue periférico. Os autores encontraram aumento das MP no interior das artérias, mostrando a importância dessas vesículas no desenvolvimento da aterotrombose coronariana.
Faille e cols.35 mensuraram MPs CD11b+ (marcador de monócitos) em pacientes com síndrome coronariana aguda sem elevação do segmento ST no eletrocardiogama. O intuito foi verificar se a quantificação dessas MP poderia contribuir para a identificação de pacientes com maior risco de um evento cardiovascular recorrente em um mês após o implante do stent coronariano. Foi encontrada menor quantidade de MP CD11b+ em indivíduos com evento cardiovascular recorrente do que em pacientes que não tinham complicações, sugerindo que haja uma maior captura dessas MP nos sítios de lesões ateroscleróticas.
Jeanneteau e cols.36 avaliaram em ratos e humanos o papel das MP no mecanismo de condicionamento isquêmico remoto (CIR), que é descrito como uma estratégia de cardioproteção relacionada ao infarto. Não foram encontradas diferenças no número total de MP no grupo de animais submetidos ao CIR comparado ao grupo controle. Após caracterização fenotípica das MP, observaram-se elevações nas subpopulações endotelial e anexina V+ (apoptóticas) no grupo CIR. Assim como no modelo animal, houve aumento de MPE e MP Anexina V+ no grupo de indivíduos submetidos ao CIR.
Porto e cols.37 avaliaram as concentrações de MP em pacientes pós-infarto com elevação do segmento ST submetidos a intervenção coronariana percutânea primária, e a relação dessas vesículas com a obstrução microvascular (definida por angiografia múltipla e eletrocardiografia). Os principais achados foram que as subpopulações de MP avaliadas (MPP e MPE) tiveram níveis mais elevados no interior das coronárias se comparadas ao sangue aórtico. Além disso, houve maior liberação das duas subpopulações de MP na artéria coronariana comprometida do que na aorta ascendente, indicando uma produção local de MP. Os autores sugerem que os dados encontrados possam reforçar a hipótese de que as MP atuem como elementos ativos na embolização e na fisiopatologia da obstrução microvascular.
Kaabi e cols.38 avaliaram a relação entre o tratamento de pacientes portadores de doença arterial coronariana estável por contrapulsação externa de alta pressão (CEAP) e níveis de MP. Essa terapia tem sido considerada efetiva e segura para pacientes com angina de peito refratária. Os autores encontraram aumento de MPP após tratamento por CEAP, sem diferenças nos níveis de MPE e MPM.
Williams e cols.11 avaliaram ativação plaquetária e níveis de depressão em portadores de doença arterial coronariana, uma vez que a depressão, mesmo em condições leves, é um preditor independente de maior mortalidade após infarto do miocárdio. Os autores encontraram que pacientes portadores de moderada depressão e altos níveis de TNF-α, IL-6 e PCR possuíam, paralelamente, maior liberação de MPP, indicando que um componente pró-inflamatório foi capaz de alterar a função plaquetária nesses pacientes.
Bernal-Mizrachi e cols.39 mostraram que, de acordo com o estímulo que a célula recebe (ativação ou apoptose), ocorre a expressão de diferentes proteínas de superfície. Os autores desenvolveram um estudo em que eles analisaram duas subpopulações de MPE (CD31+/CD42- e CD51+) em indivíduos com doença arterial coronariana e encontraram que as MPE CD31+/CD42- foram mais expressas em eventos agudos (infarto do miocárdio e angina instável), enquanto as MPE CD51+ foram liberadas em quantidades semelhantes tanto em eventos agudos quanto crônicos (angina estável).
Micropartículas e diabetes melito
Alguns trabalhos mostram maiores concentrações de MPP relacionadas ao diabetes. Ogata e cols.40 avaliaram os níveis de MPP em 92 portadores de retinopatia diabética. Os autores encontraram maior liberação de MPP nesses pacientes comparados a indivíduos saudáveis, e o aumento foi tanto maior quanto mais grave a retinopatia. Na aterotrombose, MP estão relacionadas com a liberação de citocinas pelos leucócitos e células endoteliais, o recrutamento de monócitos para a placa aterosclerótica, a proliferação de células musculares lisas, a angiogênese e o aumento do estresse oxidativo. Por outro lado, MP podem atuar como sinalizadores para a homeostase celular, promovendo um balanço entre estímulo celular, proliferação e apoptose12.
Lumsden e cols.41 avaliaram portadores de diabetes tipo 2 após síndrome coronariana aguda (seis meses antes do evento), que tiveram reduzidos níveis de MPE sem alterações em MPP. Os autores sugerem que esses resultados inesperados, uma vez que estão em discordância com a maioria dos trabalhos da literatura, podem ser resultantes de medicações concomitantes utilizadas pelos pacientes42-44.
Outros trabalhos indicaram que o aumento na expressão de moléculas de adesão está associado à ativação de monócitos, que podem se ligar a células endoteliais presentes na parede dos vasos, levando a progressão da retinopatia diabética. Esses dados sugerem que a mensuração dos níveis de MPM seja um biomarcador útil da progressão da retinopatia diabética45.
Micropartículas na disfunção endotelial e na dislipidemia
Leroyer e cols.46 mostraram que MP originadas de macrófagos (CD40+) podem promover angiogênese no interior da placa, sugerindo que essas MP possam ser determinantes na vulnerabilidade da placa. Porém, estudos avaliando a relação entre MP e angiogênese têm-se mostrado contraditórios e inconclusivos, uma vez que alguns afirmam que certas MP podem estimular angiogênese (MPP, por exemplo)13,47, bem como outros estudos afirmam que MP podem tanto estimular quanto inibir a angiogênese, dependendo da origem celular48-50.
Alguns estudos mostraram que portadores de síndrome metabólica possuem aumento nos níveis de MP comparados a indivíduos saudáveis e que elas estão relacionadas à disfunção endotelial, por diminuição na expressão de eNOS e aumento da liberação de espécies reativas de oxigênio51.
O primeiro trabalho a demonstrar o efeito direto das MP na função vascular foi desenvolvido por Boulanger e cols.52 Os autores avaliaram se MP presentes no sangue periférico de pacientes com síndrome não isquêmica e pós-infarto agudo do miocárdio influenciariam a resposta dependente do endotélio em anéis aórticos de ratos. Observou-se que MP de indivíduos pós-infarto reduziram o relaxamento vascular induzido por acetilcolina (por influenciar a via do óxido nítrico), sugerindo que as MP poderiam contribuir com a disfunção endotelial observada após o evento agudo.
Diehl e cols.53 analisaram diferentes subpopulações de MP em portadores de hipertensão pulmonar, tendo encontrado níveis aumentados de MPL, MPE e MPP, o que indica maior atividade inflamatória e pró-coagulante, que pode estar relacionada a complicações tromboembólicas e disfunção endotelial nesses pacientes.
Já está bem descrita na literatura a melhora da função endotelial promovida pelos bloqueadores de canais de cálcio. Nomura e cols.54 mostraram redução de MPE em portadores de diabetes tipo 2 após tratamento com o bloqueador de canal de cálcio nifedipino. Resultado similar foi obtido pelo mesmo grupo55 com portadores de diabetes tipo 2 e hipertensão após tratamento com benidipina, pertencente à mesma classe farmacológica. O efeito do bloqueador do sistema renina-angiotensina (BRA) valsartana nos títulos de MPM em indivíduos portadores de diabetes melito tipo 2 também foi avaliado pelo mesmo grupo56, que observou que o fármaco inibiu a liberação de MPM. Esses resultados sugerem que BRA possa contribuir no tratamento da aterosclerose.
Micropartículas e terapias hipolipemiantes
Têm-se buscado novas estratégias que possam inibir as funções das MP ou que proporcionem um maior clearance. Muitos estudos têm avaliado o efeito de diferentes estratégias hipolipemiantes na quantidade de MP liberadas por diferentes tipos celulares57,58.
Pinheiro e cols.59 avaliaram o efeito do antiplaquetário clopidogrel associado ou não à rosuvastatina (40 mg) nos níveis de MPE e MPP em pacientes coronarianos estáveis em uso de estatinas há pelo menos três meses. Os autores identificaram um aumento nos níveis de MPP após a suspensão por quatro semanas da rosuvastatina (mantendo‑se apenas o clopidogrel) e uma tendência à maior liberação de MPE nesses pacientes, sugerindo que tenha ocorrido um aumento da apoptose das plaquetas, e também que a rosuvastatina possa ter um efeito protetor sobre o endotélio quando em associação com o clopidogrel. França e cols.60 analisaram em estudo similar a influência da atorvastatina (80 mg) em associação ou não com o clopidogrel, também em coronarianos estáveis. Os autores sugeriram uma maior estabilidade vascular promovida pela atorvastatina após identificarem uma relação inversa entre a concentração plasmática de atorvastatina e os níveis de MPP.
Nesse sentido, os estudos mostram que as MP podem ser marcadores úteis não só na avaliação da doença cardiovascular, estando também associadas a câncer10,17, sepse22 e outras enfermidades. Porém, ainda há muita controvérsia sobre níveis considerados fisiológicos e patológicos. Embora a citometria de fluxo seja considerada padrão de referência para identificação e caracterização fenotípica de MP, os estudos utilizam-se de métodos bastante variados (tempo de centrifugação e de incubação com os anticorpos, diferentes marcadores), o que ainda dificulta a comparação entre as publicações existentes na literatura.
Em conclusão, a pesquisa por novos biomarcadores que possam estar relacionados com a doença cardiovascular tem despertado o interesse pelo estudo de MP de diferentes origens celulares, especialmente plaquetárias. Porém, os trabalhos ainda são controversos, sendo necessários estudos buscando a padronização de técnicas mais sensíveis para obtenção, caracterização e quantificação dessas vesículas para que, futuramente, os dados possam ser transpostos para a prática clínica.