La insuficiencia cardiaca (IC) ha alcanzado proporciones de pandemia mundial y se asocia con elevadas morbilidad y mortalidad1. Una causa frecuente de la IC es la miocardiopatía dilatada (MCD)1. La MCD se define por dilatación del ventrículo izquierdo (VI) o biventricular y un deterioro de la contracción que no se explica por unas condiciones de carga anormales (es decir, hipertensión y valvulopatía) o por enfermedad coronaria2. La MCD isquémica (MCDi) es la etiología de MCD más frecuente3. Afecta a pacientes con antecedentes de infarto agudo de miocardio o revascularización o se origina por enfermedad coronaria4.

La fisiopatología de la MCDi a escala subcelular continúa sin esclarecerse5. Después de un episodio de isquemia, la apoptosis desempeña un papel crucial en la IC6. En la homeostasis de los cardiomiocitos intervienen múltiples procesos celulares, como el estrés del retículo endoplásmico (RE) y la autofagia7. La señalización del estrés del RE tiene un efecto citoprotector e intenta mantener esta homeostasis, pero un estrés del RE prolongado da lugar a disfunción de los cardiomiocitos y apoptosis7. Por otro lado, se han identificado vacuolas de autofagia en el VI de pacientes con MCD8,9. Sin embargo, es necesario un conocimiento más profundo de la relación existente entre el estrés del RE y la autofagia por lo que respecta a las enfermedades cardiovasculares.

Los microRNA (miRNA) circulantes han adquirido importancia como biomarcadores diagnósticos y como diana para el tratamiento de la MCD (y ello ha sido objeto de una revisión detallada en otra publicación)3. Los miRNA desempeñan un papel clave en las vías de señalización subyacentes a la fisiopatología de varias enfermedades cardiovasculares, incluida la MCD. Por ejemplo, el microRNA-16-5p (miR-16) y el miR-27 muestran una asociación positiva con el deterioro del VI después de un infarto agudo de miocardio10. Además, las concentraciones circulantes e intracelulares de miR-16 están aumentadas en los modelos de la MCDi de rata11,12 y también en el corazón fetal humano13. La sobrexpresión del miR-16 fomenta la apoptosis del miocardio a través de una regulación de la expresión de la proteína del linfoma de linfocitos B 2 (BCL-2) en el modelo de isquemia de rata12. En el mismo modelo, el knockdown del miR-16 tiene un efecto cardioprotector11. Sin embargo, no se ha definido aún la influencia del miR-16 en los mecanismos intracelulares en la población humana con MCDi.

El objetivo del estudio es determinar el papel del miR-16 en la respuesta de adaptación celular asociada con el estrés del RE y la autofagia en unas condiciones de MCDi apoptótica.

La MCD es la miocardiopatía más frecuente y el principal motivo de los trasplantes de corazón en todo el mundo20. Se trata de una enfermedad compleja, con un fenotipo común que engloba mecanismos etiológicos heterogéneos. Las mejoras en la fisiopatología subyacente en la MCD podrían reducir la carga clínica de esta entidad. Así pues, continúa habiendo necesidad de nuevos indicadores no invasivos, como los miRNA, para facilitar la toma de decisiones clínicas y la elaboración de estrategias terapéuticas. Además, la identificación de miRNA anómalos y sus dianas podría revelar la patogenia subyacente a la MCDi a escala molecular3,21–26. Se observó que la expresión de miR-16 era significativamente mayor en el plasma de los pacientes con MCDi que en los individuos sanos o los pacientes con MCD familiar, lo cual confirma que el miR-16 está relacionado con la MCDi. Por otra parte, varios parámetros ecocardiográficos como el índice de esfericidad y la TDI s’ sistólica máxima mostraron una asociación con la cohorte de MCDi. El valor inferior del índice de esfericidad y la TDI s’ se han relacionado con un peor pronóstico en la MCD. Considerando los resultados conjuntamente con los obtenidos por Devaux et al.10, nosotros proponemos un modelo multiparamétrico que incluye el índice de esfericidad, la TDI s’ y el miR-16, que podría mejorar la identificación de la MCDi. En consecuencia, el miR-16 parece prometedor como biomarcador de la MCDi para una posible traslación al ámbito clínico.

La sobreexpresión de miR-16 inhibe la proliferación celular y fomenta la apoptosis mediante la acción directa sobre la BCL-2 en modelos de isquemia de rata11,12. En nuestro estudio, esta situación se simuló en una línea de cardiocitos humanos por lo que respecta a la apoptosis, la viabilidad celular y la BCL-2. En cambio, se ha descrito que la BCL-2 está aumentada y puede intervenir en un mecanismo de compensación en el VI de la población con MCD24. Por otra parte, se observa una activación de la muerte celular en el VI de los pacientes con una MCD en fase terminal27. Liu et al.27 señalaron que la caspasa-3 y la CHOP, que son proteínas clave involucradas en la muerte celular, estaban activadas en los tejidos del VI de pacientes con MCD en fase terminal, en comparación con lo observado en el tejido cardiaco normal. Nuestros datos demostraron que la sobreexpresión de miR-16 fomenta el aumento del mRNA de CHOP y de las concentraciones proteicas de caspasa-3 y caspasa-3 fragmentada. No obstante, será necesario disponer de más evidencia para determinar los eventos patológicos sucesivos que convergen en la apoptosis de los miocardiocitos.

La BCL-2, que es una de las proteínas antiapoptóticas esenciales, desempeña un papel central en la adaptación al estrés celular, incluida la interacción molecular entre el estrés del RE y la autofagia28,29. Dado que la BCL-2 es un objetivo principal del miR-16, se analizaron estas dos respuestas de adaptación celular. Diversas observaciones indican que la secuencia proapoptótica relacionada con el estrés del RE se ve influida por el miR-16 en las células cardiacas humanas. En primer lugar, la sobrexpresión de las concentraciones de CHOP conduce a apoptosis celular y detención del ciclo celular30,31. Nuestros resultados confirmaron que la CHOP aumenta poco después de la sobrexpresión de miR-16, con un incremento posterior en el número de células cardiacas apoptóticas. La CHOP regula varios genes proapoptóticos y antiapoptóticos, incluida la transcripción de la caspasa-3 y la BCL-232. En condiciones de estrés del RE, la expresión de la BCL-2 se reduce por la CHOP, que sensibiliza las células para la apoptosis33. En segundo lugar, la GRP78, que es un factor regulador principal de la citoprotección y reduce el estrés del RE, está aumentada tras una simulación isquémica en el modelo de miocardiocitos de rata34. Sin embargo, la sobrexpresión de miR-16 en nuestro modelo celular redujo las concentraciones de GRP78. Es posible que esto se deba a una regulación negativa del ATF6, gen diana del miR-1635 o a la inhibición general de la traslación proteica por la vía de PERK/CHOP.

Un estrés del RE abrumador fomenta la inflamación y la IC7,36. El proBNP, la forma prohormonal de los péptidos natriuréticos (BNP y NT-proBNP), y la TNNT2 son biomarcadores clínicos importantes para el diagnóstico de la disfunción cardiaca después de un evento isquémico37,38. Nosotros hemos confirmado que el miR-16 conduce a la expresión de proBNP yTNNT2. En situaciones patológicas (es decir, estrés mecánico o isquemia), las células del VI expresan el proBNP como respuesta a la expansión de volumen del ventrículo37. La TNNT2 es un elemento del aparato contráctil de los miocardiocitos. Regula la contracción muscular en respuesta a los cambios del calcio intracelular e indica el daño del músculo cardiaco de manera muy específica38. Por lo que respecta a la inflamación, las citocinas proinflamatorias como la IL-1β aumentan la permeabilidad de la membrana celular de los miocardiocitos y fomentan la apoptosis y la liberación de troponinas39. Miyazaki et al.40 demostraron que la vía que actúa a través de PERK/CHOP aumenta la inflamación tisular, incluida la IL-1β, tras la isquemia/reperfusión del miocardio en un modelo de ratón. La sobrexpresión de miR-16 conduce a un aumento del mRNA de la IL-1β. Además, la vía de PERK/CHOP desempeña un papel específico en el control de la producción de la IL-1β y de su maduración41. Por otra parte, las concentraciones de IL-1β permiten predecir la mortalidad y la necesidad de trasplante de corazón en los pacientes con MCD42.

El estrés del RE y la inflamación podrían iniciar el proceso de autofagia en la patogenia de las cardiopatías7,43. Nuestros datos demuestran que la autofagia está activada después del estrés del RE, posiblemente como respuesta a proteínas con un plegamiento alterado o con agregación como consecuencia de la sobrexpresión de miR-16. La presencia de autofagosomas en la población con MCD idiopática indica una mejora del pronóstico de la IC. Estos resultados indican una función protectora de la autofagia en cuanto al deterioro del miocardio8,9. Hemos confirmado que el miR-16 fomenta la acumulación de autofagosomas. Hay más de 30 proteínas de genes relacionados con la autofagia (ATG) que intervienen en ella, en especial en la formación de autofagosomas29, y la ATG14 es una de las principales proteínas involucradas44. Además, el ATG14 es uno de los principales genes diana regulados por el miR-16 en las células del endotelio vascular45. En el presente estudio, el miR-16 inhibió la progresión de la autofagia y participó en la lesión del endotelio vascular y la cardiopatía crónica45. En nuestro modelo, hubo una significativa regulación negativa de la ATG14 tras la sobrexpresión del miR-16. Sin embargo, el flujo autofágico se activó, y ello indica que es posible que la ATG14 no tuviera un papel crucial en este proceso. Recientemente, Caragnano et al.46 han afirmado que el proceso de la autofagia está bloqueado en los pacientes con MCD, dada la acumulación de proteína p62. Así pues, el papel de la autofagia como programa de citoprotección o tendente a la muerte celular continúa sin haberse determinado en las diversas etiologías de la MCD. Nosotros proponemos que el miR-16 fomenta la autofagia celular y reduce la agregación de proteínas como arma final para afrontar el problema. De hecho, se ha descrito que la isquemia crónica activa la autofagia47 y que su estimulación protege a los cardiomiocitos del daño isquémico48. Sin embargo, la regulación positiva abrumadora de la autofagia podría conducir a apoptosis de los miocardiocitos y un empeoramiento de la función cardiaca43.

En resumen, nuestros resultados confirman que el miR-16 hace un papel importante en la progresión del daño de las células cardiacas humanas en la MCDi. Al actuar a través de varias dianas moleculares, el miR-16 tiene una repercusión secuencial en el estrés del RE, la inflamación, la autofagia y la apoptosis. Así pues, una mejora del conocimiento sobre la interacción entre estos procesos y el esclarecimiento del papel del miR-16 facilitarán el desarrollo de estrategias terapéuticas alternativas e individualizadas para la MCDi.

Las concentraciones plasmáticas del miR-16 muestran un aumento en los pacientes con MCDi, lo cual confirma su relación con esta etiología. Nuestro estudio revela que el miR-16 activa el estrés del RE y fomenta la inflamación seguida de autofagia de las células cardiacas humanas en condiciones de isquemia. Así pues, la autofagia puede ser un intento de mantener la homeostasis celular en respuesta a proteínas mal plegadas o agregadas en relación con el estrés del RE previo a la apoptosis.

Este trabajo fue financiado por subvenciones concedidas en el marco de la Iniciativa Territorial Integrada (ITI PI0048-2017 e ITI0033_2019), la FPS00136-2018 y una subvención de investigación clínica de la Sociedad Española de Cardiología para la Investigación Básica en Cardiología (PI0012_2019).

R. Toro y A. Mangas han presentado una solicitud de patente sobre el uso de microRNA como biomarcadores. Los demás autores no tienen nada que declarar.