Czy znamy mechanizmy septycznego uszkodzenia serca?
Sepsa-indukowana kardiomiopatia stanowi poważne powikłanie ogólnoustrojowego stanu zapalnego, znacząco zwiększając śmiertelność pacjentów septycznych. Podczas gdy niewydolność serca jest globalnym problemem zdrowotnym, istniejące strategie terapeutyczne często zapewniają ograniczone korzyści w ostrym i złożonym środowisku sepsy, nie uwzględniając specyficznych uszkodzeń molekularnych, które prowadzą do dysfunkcji serca. Ta luka terapeutyczna podkreśla pilną potrzebę opracowania nowych środków kardioprotekcyjnych, które celują w podstawowe mechanizmy zachowujące integralność kardiomiocytów podczas ciężkiego stresu zapalnego.
Inhibitor kotransportera sodowo-glukozowego 2 (SGLT2) – empagliflozyna (Empa) – wyłonił się jako silny środek kardioprotekcyjny, z korzyściami wykraczającymi daleko poza jej pierwotną rolę w kontroli glikemii w cukrzycy typu 2. Narastające dowody z przełomowych badań klinicznych, takich jak EMPA-REG OUTCOME, DAPA-HF i EMPEROR-Reduced, wykazują znaczące zmniejszenie śmiertelności z przyczyn sercowo-naczyniowych, hospitalizacji z powodu niewydolności serca i progresji przewlekłej choroby nerek u pacjentów z cukrzycą i bez niej, sugerując, że efekty te są w dużej mierze niezależne od jej działania obniżającego poziom glukozy. Chociaż zaproponowano różne mechanizmy niezależne od SGLT2, w tym efekty hemodynamiczne (natriureza, diureza osmotyczna, zmniejszone obciążenie wstępne/następcze), zmiany metaboliczne (zwiększone wykorzystanie ciał ketonowych), sympatiolizę, immunomodulację i poprawę hematokrytu, kompleksowe molekularne podstawy głębokiego profilu kardioprotekcyjnego gliflozynów pozostają niekompletnie scharakteryzowane.
Równocześnie badania podkreśliły krytyczne znaczenie architektury mięśnia sercowego, gdzie białka adhezyjne są niezbędne do utrzymania strukturalnej i funkcjonalnej integralności serca. W szczególności Integryna α5 (ITGA5), kluczowy mediator adhezji komórka-macierz, oraz Desmokolina-2 (DSC2), istotny składnik desmosomowych połączeń międzykomórkowych, odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu spójności kardiomiocytów. Patogenne mutacje w DSC2 są znaną przyczyną arytmogennej kardiomiopatii prawej komory (ARVC), ciężkiej dziedzicznej choroby mięśnia sercowego charakteryzującej się postępującą utratą miocytów i zastąpieniem ich tkanką włóknisto-tłuszczową, co prowadzi do znacznego ryzyka nagłej śmierci sercowej. Podobnie, dysregulacja ITGA5 została powiązana nie tylko z progresją włóknienia serca i niekorzystną przebudową komór, ale również wyłoniła się jako nowy biomarker w patogenezie innych niszczących stanów sercowo-naczyniowych, takich jak ostre rozwarstwienie aorty. Przerwanie tych krytycznych kompleksów adhezyjnych jest centralną cechą wielu chorób sercowo-naczyniowych, sugerując, że ich zachowanie stanowi strategię terapeutyczną ochrony serca.
Jak empagliflozyna wpływa na funkcję serca w modelu septycznym?
W przedstawionym badaniu naukowcy poszukiwali mechanizmu kardioprotekcyjnych efektów empagliflozyny podczas sepsy. Wykorzystując indukowany lipopolisacharydem (LPS) model kardiomiopatii septycznej u myszy, wykazano, że wstępne podanie Empa skutecznie zapobiega dysfunkcji serca, uszkodzeniu mięśnia sercowego i włóknieniu. Mechanistycznie, ujawniono, że LPS powoduje patologiczną dysocjację ITGA5 od DSC2 w kardiomiocytach – zaburzenie strukturalne, któremu Empa całkowicie zapobiega, co zostało potwierdzone jako zjawisko wewnętrzne dla kardiomiocytów zarówno in vivo, jak i in vitro. Co więcej, analiza transkryptomiczna wskazała, że ochronne efekty Empa były związane z zachowaniem szlaków cytoszkieletonowych kardiomiocytów, wzmacniając znaczenie integralności strukturalnej.
Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem myszy C57BL/6, które zostały losowo przydzielone do grup: kontrolnej (n=8), LPS (n=12) i LPS+EMPA (n=12). Grupa LPS+EMPA otrzymywała empagliflozynę (30 mg/kg doustnie) raz dziennie przez 7 kolejnych dni przed podaniem LPS. W 15. dniu (po okresie wstępnego leczenia) grupom LPS i LPS+EMPA podano pojedynczą dootrzewnową iniekcję LPS (6 mg/kg), podczas gdy myszy kontrolne otrzymały równoważną objętość roztworu soli fizjologicznej. W 16. dniu (24 godziny po podaniu LPS) oceniono funkcję serca za pomocą echokardiografii przezklatkowej, po czym myszy zostały uśpione i pobrano tkanki. Ten projekt wykorzystuje model endotoksemii z pojedynczą dawką, który wywołuje przejściowy uraz septyczny; chociaż nie odtwarza on przedłużonego, złożonego przebiegu ludzkiej sepsy, jest szeroko stosowany do analizy wczesnych mechanizmów zapalnych i strukturalnych kardiomiopatii indukowanej sepsą oraz do oceny interwencji zapobiegawczych.
Jakie metody i wyniki identyfikują dysfunkcję serca?
Echokardiografię przezklatkową przeprowadzono na myszach znieczulonych 1% izofluranem przy użyciu wysokorozdzielczego systemu obrazowania ultradźwiękowego małych zwierząt (Vevo 3100) wyposażonego w przetwornik liniowy MX400 (20-46 MHz). Obrazy B-mode w osi długiej uzyskano dla ogólnego przeglądu anatomicznego. Obrazy M-mode rejestrowano z przyśrodkowej krótkiej osi na poziomie mięśni brodawkowatych. Reprezentatywne obrazy uzyskano na poziomie środkowej części komory, aby zapewnić spójne próbkowanie anatomiczne we wszystkich grupach. Przednią ścianę lewej komory (LVAW), tylną ścianę (LVPW) i wewnętrzną średnicę (LVID) mierzono zarówno podczas skurczu, jak i rozkurczu z zapisu M-mode lewej komory. Frakcję wyrzutową lewej komory (EF) i frakcyjne skrócenie (FS) obliczono z tych parametrów (LVAW, LVPW i LVID) za pomocą zautomatyzowanego algorytmu systemu. Funkcję rozkurczową oceniano za pomocą echokardiografii doplerowskiej z falą pulsacyjną z widoku czterojamowego koniuszkowego, z objętością próbki umieszczoną na końcu płatków zastawki mitralnej w celu pomiaru wczesnej (E) i późnej (A) prędkości napełniania rozkurczowego. Stosunek wczesnej do późnej prędkości napełniania (stosunek E/A) obliczono jako wskaźnik funkcji rozkurczowej.
Wyniki echokardiografii wykazały, że podanie LPS wywołało poważną dysfunkcję serca. Analiza ilościowa potwierdziła katastrofalny spadek funkcji skurczowej, z frakcją wyrzutową (EF) spadającą z 59,69% ± 2,71% w kontroli do 20,38% ± 2,35% (p < 0,0001) oraz frakcyjnym skróceniem (FS) zmniejszającym się z 31,41% ± 1,46% do 8,18% ± 1,22% (p < 0,0001). Funkcja rozkurczowa również była upośledzona, co potwierdzało znaczące zmniejszenie stosunku E/A z 1,62 ± 0,05 do 1,10 ± 0,06 (p < 0,001). Wstępne leczenie empagliflozyną wyraźnie odwróciło te deficyty, przywracając EF do 40,08% ± 2,81% i FS do 19,05% ± 1,50% (oba p < 0,0001 vs. LPS) oraz znacząco poprawiając stosunek E/A do 1,33 ± 0,05 (p < 0,001 vs. LPS).
Badanie histologiczne wykazało, że LPS indukował znaczącą infiltrację komórek zapalnych, efekt widocznie złagodzony przez empagliflozynę. Barwienie trichromem Massona ujawniło rozległe włóknienie śródmiąższowe w grupie LPS, które zostało zidentyfikowane jako niemal trzykrotny wzrost obszaru włóknienia w porównaniu z kontrolą (p < 0,01); wstępne leczenie empagliflozyną znacząco zmniejszyło tę odpowiedź włóknieniową (p < 0,05 vs. LPS). Wyniki ELISA wykazały, że indukowany przez LPS wzrost sercowej troponiny T (cTnT) w surowicy został znacząco osłabiony przez empagliflozynę (p < 0,01), podobnie jak podwyższenie białka C-reaktywnego (CRP) (p < 0,05).
Kluczowe odkrycia dotyczące mechanizmu działania empagliflozyny:
- Empagliflozyna wykazuje działanie kardioprotekcyjne niezależne od efektu przeciwcukrzycowego (SGLT2)
- Główny mechanizm ochronny polega na zachowaniu integralności strukturalnej kardiomiocytów poprzez:
– Stabilizację osi adhezyjnej ITGA5-DSC2
– Ochronę cytoszkieletu komórkowego
– Zachowanie połączeń międzykomórkowych - Lek działa bezpośrednio na kardiomiocyty, co potwierdzono w badaniach in vitro
- Efekt ochronny obejmuje również działanie przeciwzapalne i przeciwwłóknieniowe
Jakie molekularne mechanizmy kryją się za uszkodzeniem kardiomiocytów?
Biorąc pod uwagę, że ochrona funkcjonalna zapewniana przez empagliflozynę była związana z wyraźnym zmniejszeniem włóknienia tkanek, zbadano modulację podstawowych kaskad zapalnych i włóknieniowych. Infiltracja komórek zapalnych została oceniona ilościowo przy użyciu immunohistochemii dla markera makrofagów F4/80. W odpowiedzi na LPS gęstość makrofagów F4/80-dodatnich w śródmiąższu mięśnia sercowego dramatycznie wzrosła z 2,85 ± 0,46 komórek/mm² do 5,41 ± 0,45 komórek/mm² (p < 0,001). Wstępne leczenie empagliflozyną silnie zahamowało ten napływ zapalny o prawie 50%, zmniejszając gęstość makrofagów do 3,51 ± 0,4 komórek/mm² (p < 0,001 vs. LPS). Ponieważ zapalenie prowadzone przez makrofagi jest kluczowym czynnikiem przejścia fibroblastów do miofibroblastów, aktywację tych komórek pro-włóknieniowych oceniono poprzez barwienie na α-aktynę mięśni gładkich (α-SMA). Obszar tkanki pozytywny dla α-SMA, wskazujący na obfitość miofibroblastów, wzrósł w grupie LPS (z 9,82% ± 1,45% do 15,28% ± 1,12%, p < 0,001). Podanie empagliflozyną znosiło tę odpowiedź, zmniejszając obszar pozytywny dla α-SMA do 11,36% ± 0,99% (p < 0,01 vs. LPS). Silna korelacja między zahamowaniem infiltracji makrofagów a zmniejszeniem aktywacji miofibroblastów dostarcza dowodów, że korzyść przeciwwłóknieniowa empagliflozyny jest mechanistycznie powiązana z jej silnym działaniem przeciwzapalnym na poziomie komórkowym.
Aby odkryć podstawowy mechanizm kardioprotekcji przez empagliflozynę, przeprowadzono profilowanie transkryptomiczne, które ujawniło, że zachowanie integralności cytoszkieletu jest kluczowym celem terapeutycznym, odrębnym od jej znanych efektów przeciwzapalnych. Nieukierunkowane sekwencjonowanie RNA całego transkryptomu z tkanki sercowej z grup kontrolnej, LPS i LPS+Empa zidentyfikowało 3010 ekspresjonowanych genów, z których 2424 (80,5%) zostało znormalizowanych przez empagliflozynę.
Chociaż analiza potwierdziła silne tłumienie przez empagliflozynę kanonicznych szlaków zapalnych i sygnalizacji cytokinowej, takich jak NF-kappa B i JAK-STAT, co kluczowe, ujawniła wcześniej nierozpoznaną, dominującą sygnaturę genową niezapalną jako główny cel leku. Najważniejszym z nich był szlak KEGG “Cytoszkielet w komórkach mięśniowych”. Integralność cytoszkieletu kardiomiocytów jest niezbędnym determinantem funkcji serca, zapewniającym strukturalne rusztowanie dla kształtu komórkowego i przekazywania siły mechanicznej, a jego przerwanie jest podstawowym mechanizmem leżącym u podstaw dysfunkcji mięśnia sercowego. Znaczące wzbogacenie tego szlaku demonstruje, że ustalone, niezależne od SGLT2 działanie kardioprotekcyjne empagliflozyny wykracza poza efekty systemowe lub przeciwzapalne, aby bezpośrednio zachować tę istotną infrastrukturę komórkową.
Aby potwierdzić pierwotne wyniki i upewnić się, że dysregulacja strukturalna jest centralnym wydarzeniem patogennym, przeprowadzono analizę bioinformatyczną na niezależnym, publicznie dostępnym zbiorze danych serc poddanych działaniu LPS (GSE267388), która z powodzeniem wskazała szlak “Cytoszkielet w komórkach mięśniowych” jako centralny węzeł. Używając identycznego przepływu obliczeniowego, ten zewnętrzny zbiór danych został zwizualizowany w kompleksowym formacie wielopanelowym. Ta ponowna analiza dostarczyła silnego potwierdzenia, potwierdzając, że poza oczekiwaną sygnaturą zapalną (sygnalizacja TNF, sygnalizacja NF-κB), LPS głęboko zakłóca sieci genowe istotne dla architektury serca. Co kluczowe, analiza wzbogacenia KEGG zidentyfikowała szlak “Cytoszkielet w komórkach mięśniowych” jako najbardziej znacząco wzbogacony niezapalny węzeł dysregulowany przez LPS, obok innych kluczowych szlaków strukturalnych, w tym “Interakcja ECM-receptor”, “Adhezja ogniskowa” i tych związanych z kardiomiopatią przerostową i rozstrzeniową.
Szczegółowa analiza Pathview szlaku KEGG “Cytoszkielet w komórkach mięśniowych” ujawniła, że LPS indukował znaczące zakłócenia w wielu komponentach strukturalnych niezbędnych dla integralności kardiomiocytów, z najbardziej wyraźną dysregulacją występującą na styku między matrycą a kompleksami adhezji międzykomórkowej. Wśród dotkniętych komponentów, dwie cząsteczki wyłoniły się jako krytyczne węzły w tej patologicznej odpowiedzi: Integryna α5 (ITGA5), kamień węgielny adhezji matrycowej, który łączy macierz zewnątrzkomórkową z cytoszkieletem, oraz Desmokolina-2 (DSC2), istotny składnik międzykomórkowych desmosomów, który pośredniczy w mechanicznym sprzężeniu między sąsiadującymi kardiomiocytami.
Implikacje kliniczne i ograniczenia badania:
- Wykazano skuteczność profilaktycznego podania empagliflozyny przed wystąpieniem sepsy
- Konieczne są dalsze badania nad:
– Efektywnością terapeutyczną po wystąpieniu sepsy
– Długoterminowym przebiegiem leczenia
– Dokładnym mechanizmem molekularnym - Opracowano nowe bindery białkowe celujące w ITGA5, które mogą stanowić uzupełnienie terapii empagliflozyną
- Model badawczy nie w pełni odzwierciedla złożoność ludzkiej sepsy
Czy empagliflozyna zachowuje integralność osi ITGA5-DSC2?
Wielopoziomowe badanie dostarczyło przekonujących dowodów, że empagliflozyna zapobiega patologicznej dysregulacji osi ITGA5-DSC2 na poziomie białkowym, zachowując tym samym podstawową integralność strukturalną serca. Analizy immunohistochemiczne na wycinkach tkanki sercowej dostarczyły wyraźnych wizualnych i ilościowych dowodów ochronnego efektu empagliflozyny. Jak przedstawiono na reprezentatywnych przekrojach podłużnych i poprzecznych, wyzwanie zapalne z LPS indukowało wyraźną, rozproszoną upregulację białka ITGA5 w całym mięśniu sercowym, w ostrym kontraście do jego minimalnej ekspresji w tkance kontrolnej. Jednocześnie, LPS wywoływał wyraźną redukcję i delokalizację Desmokoliny-2 (DSC2), krytycznego białka normalnie zlokalizowanego silnie w dyskach wstawkowych w celu utrzymania istotnej adhezji międzykomórkowej.
Aby dalej kwantyfikować te zmiany białkowe i, co kluczowe, ustalić, czy ochronny mechanizm empagliflozyny jest wewnętrzną właściwością kardiomiocytów, badanie przeszło do analiz ekspresji białek. Analizy te najpierw potwierdziły wyniki in vivo w lizatach całego serca myszy C57, pokazując znaczącą upregulację Itga5 indukowaną przez LPS i downregulację Dsc2, które zostały znacząco odwrócone przez współleczenie empagliflozyną. Kluczowe pytanie mechanistyczne zostało następnie zaadresowane przy użyciu dwóch odrębnych modeli kardiomiocytów in vitro. Zarówno w pierwotnych kardiomiocytach noworodkowych myszy (NMCMs), jak i w linii komórkowej kardiomiocytów ludzkich AC16, stymulacja samym LPS była wystarczająca do odtworzenia patologicznej sygnatury białkowej, znacząco zwiększając poziomy ITGA5 i zmniejszając poziomy DSC2. W obu tych izolowanych systemach, pozbawionych zakłócających wpływów systemowych, jednoczesne leczenie empagliflozyną bezpośrednio i skutecznie znosiło tę patologiczną odpowiedź, normalizując ekspresję zarówno ITGA5, jak i DSC2. Ta spójna, wielopoziomowa walidacja dostarcza przekonujących dowodów, że empagliflozyna zapobiega patologicznej dysregulacji osi adhezyjnej ITGA5-DSC2 na poziomie białkowym.
Jakie nowe terapie celują w ITGA5 w sepsie?
W celu zaadresowania patologicznej dysregulacji ITGA5 w kardiomiopatii septycznej, zastosowano komputerowy pipeline projektowy do opracowania nowych molekularnych binderów celujących w ten szlak. Inicjatywa ta zaowocowała 13 unikalnymi binderami helisowymi, każdy dokładnie o długości 75 aminokwasów, zaprojektowanymi do angażowania ITGA5 z wysoką przewidywaną afinością i specyficznością. Wszystkie zaprojektowane cząsteczki pomyślnie przeszły rygorystyczne protokoły filtrowania ustanowione w celu zapewnienia wysokiej jakości.
Ilościowa ocena metryk projektu ujawniła wysoką pewność strukturalną i korzystne charakterystyki interfejsu w całej kohorcie binderów. Projekty wykazały średni przewidywany wynik Local Distance Difference Test (pLDDT) wynoszący 87,1 ± 1,7, oznaczający wysoki stopień pewności w ich obliczeniowo przewidywanych strukturach trzeciorzędowych. Interfejs wiązania charakteryzował się średnim wynikiem interfejsu pTM wynoszącym 0,76 ± 0,02 i średnim RMSD interfejsu wynoszącym 1,51 ± 0,18 Å, wskazując na dokładne i powtarzalne przewidywania trybu wiązania. Ponadto, zaprojektowane bindery są przewidywane do tworzenia stabilnych i energetycznie korzystnych interakcji, ze średnią obliczoną energią swobodną wiązania (ΔG) wynoszącą -101,68 ± 12,48 kcal/mol. Interfejsy demonstrują solidną komplementarność steryczną, ze średnim wynikiem komplementarności kształtu wynoszącym 0,67 ± 0,02 i minimalnymi kolizjami po relaksacji.
Te de novo zaprojektowane białka reprezentują nową modalność terapeutyczną, która potencjalnie może działać synergistycznie z empagliflozyną poprzez bezpośrednie celowanie w ITGA5, oferując nową strategię zachowania integralności strukturalnej serca podczas wyzwania septycznego.
Jakie są kliniczne implikacje odkryć empagliflozyny?
Niniejsze badanie wyznacza nowy, niezależny od SGLT2 mechanizm, poprzez który empagliflozyna zapewnia bezpośrednią kardioprotekcję przeciwko kardiomiopatii indukowanej przez sepsę, stanie, który pozostaje głównym czynnikiem śmiertelności w intensywnej terapii. Wyniki ustalają, że wstępne leczenie empagliflozyną silnie zachowuje funkcję serca i łagodzi uszkodzenia mięśnia sercowego w mysim modelu endotoksemii, zgodnie z jej znanymi korzyściami sercowo-naczyniowymi. Aby wyjść poza obserwacje fenomenologiczne, kluczowa była kompleksowa analiza transkryptomiczna, która ujawniła, że sygnatura molekularna empagliflozyny wykracza poza jej ustalone działania przeciwzapalne. Podczas gdy szlaki takie jak sygnalizacja NF-κB zostały zahamowane, analiza krytycznie ujawniła dominujące wzbogacenie szlaków związanych z integralnością cytoszkieletu, w szczególności szlaku KEGG “Cytoszkielet w komórkach mięśniowych”. To odkrycie skierowało nasze badanie w stronę fundamentalnego rusztowania strukturalnego i mechanicznego kardiomiocytów, identyfikując patologiczną dysregulację osi adhezyjnej Integryny α5 (ITGA5) i Desmokoliny-2 (DSC2) jako kluczową cechę septycznego uszkodzenia serca. Zaobserwowano, że wyzwanie zapalne patologicznie odwraca homeostatyczną relację między tymi białkami, powodując szkodliwą upregulację ITGA5 jednocześnie z utratą DSC2, destabilizując tym samym zarówno połączenia komórka-macierz, jak i komórka-komórka.
Aby zwalidować te odkrycia transkryptomiczne i określić miejsce działania empagliflozyny, przeprowadzono wielopoziomowe badanie na poziomie białkowym. Analizy immunohistochemiczne i Western blot tkanki sercowej potwierdziły tę wzajemną dysregulację in vivo, demonstrując, że LPS indukuje znaczący wzrost ITGA5 i jednoczesny spadek i delokalizację DSC2 z dysków wstawkowych. Co kluczowe, leczenie empagliflozyną zapobiegło tej patologicznej przebudowie, zachowując ekspresję i właściwą lokalizację obu białek adhezyjnych. Aby ustalić, czy ten efekt ochronny był bezpośrednim działaniem wewnętrznym dla kardiomiocytów czy wtórną konsekwencją modulacji systemowej, wykorzystano zarówno pierwotne kardiomiocyty noworodkowe myszy, jak i ludzką linię komórkową kardiomiocytów. W tych izolowanych systemach, pozbawionych wpływów systemowych, stymulacja LPS była wystarczająca do odtworzenia patologicznej sygnatury białkowej. Co godne uwagi, jednoczesne leczenie empagliflozyną bezpośrednio i skutecznie znosiło tę odpowiedź, normalizując ekspresję ITGA5 i DSC2. Te przekonujące, wielopoziomowe dowody jednoznacznie demonstrują, że empagliflozyna działa bezpośrednio na kardiomiocyty, aby zachować integralność strukturalną osi adhezyjnej ITGA5-DSC2.
Wyjaśnienie tego mechanizmu niesie znaczące implikacje, przekształcając nasze rozumienie właściwości kardioprotekcyjnych empagliflozyny poprzez ujawnienie podstawowego efektu zachowania strukturalnego odrębnego od wcześniej proponowanych działań, takich jak modulacja hemodynamiczna czy metaboliczna. To odkrycie podkreśla krytyczne znaczenie utrzymania homeostazy kardiomiocytów podczas ciężkiego stresu zapalnego. Opierając się na tym odkryciu, dążono do przełożenia wyników na potencjalną strategię terapeutyczną poprzez komputerowe zaprojektowanie nowych binderów białkowych. Binder specyficznie celujący w ITGA5 był kierowany kluczowymi względami dostępności terapeutycznej i jego patologicznej odpowiedzi. Jako białko transmembranowe z dużą, eksponowaną domeną zewnątrzkomórkową, ITGA5 jest bardziej dostępnym celem dla egzogennych binderów niż DSC2, które znajduje się głęboko w złączu desmosomowym. Ponadto, LPS indukuje patologiczną upregulację ITGA5, czyniąc jego nadmierną aktywność jasnym celem do inhibicji, podczas gdy DSC2 jest downregulowane i zdelokalizowane – stan mniej podatny na korekcję za pomocą środka wiążącego. Dlatego celem było zaprojektowanie bindera, który normalizując aberracyjną sygnalizację pośredniczoną przez ITGA5, mógłby przywrócić homeostatyczną równowagę całej osi adhezyjnej. Komputerowy pipeline z powodzeniem wygenerował bindery przewidywane do angażowania zamierzonego hotspotu na ITGA5. Te de novo białka reprezentują obiecującą, opartą na mechanizmie modalność, która, sama lub w synergii z empagliflozyną, oferuje nowy paradygmat zapobiegania strukturalnej niewydolności serca w sepsie.
Chociaż badanie to dostarcza dowodów na nowy mechanizm działania empagliflozyny, należy przyznać kilka ograniczeń, które również definiują krytyczne kierunki przyszłych badań. Główne ograniczenie wynika z jego profilaktycznego projektu, w którym empagliflozyna była podawana przed urazem septycznym. W konsekwencji, nasze odkrycia przede wszystkim podkreślają efekt zapobiegawczy, wymagając przyszłych badań nad skutecznością terapeutyczną empagliflozyny podawanej po wystąpieniu sepsy, co dokładniej odzwierciedlałoby scenariusze kliniczne. Ponadto, nasze użycie modelu endotoksemii ostrej z pojedynczą dawką (poprzez iniekcję LPS) u standardowych, dzikich myszy C57BL/6 płci męskiej, bez unikalnych mutacji, było celowe, mające na celu odtworzenie hiperinflamacyjnej wczesnej fazy sepsy i związanej z nią ostrej dysfunkcji serca. Chociaż to kontrolowane podejście ułatwia analizę szybkich, zapobiegawczych mechanizmów poprzez minimalizację zmiennych zakłócających, wyraźnie przyznajemy jego niezdolność do pełnego odtworzenia przedłużonego, polimikrobialnego charakteru ludzkiej sepsy. Pogłębiając te ograniczenia, ocena funkcji serca była ograniczona do pojedynczego punktu końcowego 24 godziny po LPS, bez pomiarów wyjściowych lub seryjnych, co w konsekwencji wyklucza analizę czasowej ewolucji parametrów hemodynamicznych. Ponadto, chociaż zidentyfikowaliśmy stabilizację osi ITGA5-DSC2 jako kluczowy efekt downstream, dokładna kaskada sygnalizacyjna upstream, przez którą empagliflozyna pośredniczy w tym zachowaniu strukturalnym, pozostaje do wyjaśnienia. Systematyczna analiza jest również wymagana do określenia względnego wkładu tego nowo zidentyfikowanego szlaku zachowania strukturalnego w porównaniu z ustalonymi efektami przeciwzapalnymi do ogólnej korzyści kardioprotekcyjnej obserwowanej.
Podsumowując, zidentyfikowano stabilizację osi adhezyjnej ITGA5-DSC2 kardiomiocytów jako nowy mechanizm leżący u podstaw głębokich efektów kardioprotekcyjnych empagliflozyny w kardiomiopatii indukowanej sepsą. To odkrycie nie tylko zapewnia głębsze zrozumienie skuteczności terapeutycznej empagliflozyny poprzez podkreślenie krytycznej roli homeostazy strukturalnej, ale również toruje drogę dla nowych strategii opartych na mechanizmie leczenia tego zagrażającego życiu stanu.
Podsumowanie
Badanie ujawnia nowy, niezależny od SGLT2 mechanizm kardioprotekcyjnego działania empagliflozyny w kardiomiopatii septycznej. Lek zapobiega dysfunkcji serca poprzez zachowanie integralności strukturalnej kardiomiocytów, a kluczowym elementem jest stabilizacja osi adhezyjnej ITGA5-DSC2. W modelu endotoksemii u myszy, empagliflozyna skutecznie zapobiegała uszkodzeniu mięśnia sercowego, włóknieniu i zapaleniu. Analiza transkryptomiczna wykazała, że empagliflozyna działa głównie poprzez zachowanie cytoszkieletu kardiomiocytów. Badania na izolowanych komórkach serca potwierdziły, że jest to bezpośredni efekt leku na kardiomiocyty. Odkrycie to nie tylko pogłębia zrozumienie działania empagliflozyny, ale także wskazuje nowe cele terapeutyczne w leczeniu kardiomiopatii septycznej. Opracowano również nowe bindery białkowe celujące w ITGA5, które mogą działać synergistycznie z empagliflozyną w ochronie serca podczas sepsy.
