Introducción

Introducción. Las células endoteliales constituyen la capa más interna de todos los vasos sanguíneos y pueden interactuar con las células circulantes y con las de la pared vascular. Esta comunicación se podría realizar a través de las vesículas extracelulares  liberadas por las células endoteliales que contienen una carga bioactiva que incluye miRNAs y proteínas. Sin embargo, se desconoce si las células endoteliales liberan vesículas extracelulares capaces de modular las células receptoras dentro de estos 2 compartimentos separados. Por lo que se propone que, dada su ubicación, las células endoteliales producen la liberación bidireccional de una carga de vesículas distintas en estados quiescentes/inactivos (sanos) y activados (aterogénicos) para comunicarse con las células circulantes y las de la pared de los vasos sanguíneos.

Métodos. Para ello se aislaron vesículas de células endoteliales aórticas humanas primarias, que fueron activadas con interleucina-1β, y se cuantificaron, visualizaron y analizaron mediante transcriptómica y proteómica de miRNAs. La liberación apical y basolateral de las vesículas se determinó mediante diferentes técnicas: transferencia de miRNA, fluorescencia de reflexión interna total y microscopía electrónica. Se realizaron ensayos funcionales y de reprogramación vascular (secuenciación de ARN) en monocitos humanos primarios o células musculares lisas en presencia o ausencia de vesículas extracelulares.

Resultados. Las células endoteliales activadas aumentaron la liberación de vesículas extracelulares, con un patrón de miRNAs y proteínas asociadas al desarrollo aterosclerótico. Los monocitos y las células musculares lisas tratadas con vesículas revelaron cambios en vías de señalización (un aumento de las vías proinflamatorias y aterogénicas) en aquellas procedentes de células endoteliales activadas. La cantidad de vesículas liberadas por las células endoteliales fue mayor en aquellas estimuladas con interleucina-1β que se liberaron, además, en mayor cantidad en dirección apical. De hecho, el contenido de las vesículas liberadas tanto apical como basolateralmente contenía transcriptomas y proteomas distintos que fueron alterados por la activación de las células endoteliales. En particular, las vesículas liberadas basolateralmente por células endoteliales activadas mostraron mayores cambios en el secretoma, con activación de vías específicas implicadas en el desarrollo aterosclerótico. El análisis in silico determinó que la carga específica de vesículas liberada por las superficies apical y basolateral de las células endoteliales puede reprogramar monocitos y células musculares lisas, respectivamente, con ensayos funcionales e imágenes in vivo que respaldan este concepto.

Conclusiones. La demostración de que las células endoteliales son capaces de producir vesículas extracelulares polarizadas y de secretarlas direccionalmente revela un nuevo paradigma para la comunicación endotelial, que en última instancia puede mejorar el diseño de terapias basadas en el endotelio para actuar sobre enfermedades cardiovasculares como la aterosclerosis, donde las células endoteliales se activan de manera persistente.

Comentario

Dada su posición crítica entre la sangre circulante y la pared vascular, las células endoteliales son capaces de interactuar tanto con las células circulantes como con las de la pared vascular lo que les permite jugar un papel esencial no sólo en la regulación de la función vascular sino también en situaciones patológicas como el desarrollo aterosclerótico, cuando su función se altera en respuesta a diferentes estímulos nocivos. Esta comunicación se puede producir a través de las vesículas que las células endoteliales liberan al espacio extracelular y que contienen una carga bioactiva importante que incluye miRNAs y diferentes proteínas. No se conoce si la composición, así como la dirección (apical o abluminal) en la que son liberadas las vesículas podrían cambiar en estados de activación de las células endoteliales (proaterogénicos) y el impacto que estos cambios tendrían en la función tanto de las células circulantes como de las células musculares vasculares. Este estudio ha intentado profundizar y mejorar la comprensión en este campo mediante la caracterización de las vesículas extracelulares y su impacto sobre las células circulantes y locales procedentes de células endoteliales aórticas humanas en estado quiescente (sanas) y activadas en respuesta a un estímulo dañino, interleucina-1β, que se eligió teniendo en cuenta el papel clave que juega la inflamación en el desarrollo aterosclerótico

Los datos muestran que las células endoteliales en respuesta a la interleucina-1β aumentaron el número de vesículas liberadas, así como su composición tanto en relación al contenido de miRNAs como de proteínas que contienen en comparación a las liberadas por células que no están expuestas a este estímulo proinflamatorio (células sanas). Estos cambios tienen consecuencias funcionales tanto en células circulantes como en células vasculares como sugieren los datos de secuenciación del ARN. En concreto, inducen la reprogramación celular de monocitos humanos primarios, así como de células musculares aórticas humanas. El estudio ha mostrado también que la liberación de las vesículas por parte de las células endoteliales se produce tanto al compartimento luminal como basolateral y esa direccionalidad puede marcar la capacidad de las células endoteliales de modular tanto la función de las células circulantes como las de la pared vascular. Es importante destacar que las células endoteliales expuestas a interleucina-1β no sólo cambian el número y la composición de las vesículas, sino también la direccionalidad de la liberación de éstas. El análisis in silico de los datos sugieren que las vesículas liberadas al lumen procedentes de células endoteliales activadas pueden interaccionar con la función de los monocitos mientras que las que son liberadas en dirección abluminal modulan la función de las células musculares lisas favoreciendo, en ambos casos, la activación de vías claves en el desarrollo aterogénico. Los ensayos funcionales realizados respaldan estos hallazgos ya que las vesículas procedentes de células endoteliales expuestas a interleucina-1β previnieron la apoptosis de monocitos y favorecieron una mayor liberación de citocinas proinflamatorias y quimiocinas por parte de los monocitos. Una situación similar se ha observado en el caso de las células musculares lisas ya que la exposición a vesículas de células estimuladas aumentaba la liberación de mediadores proinflamatorios. 

En conjunto, estos datos ponen de manifiesto la capacidad de las células endoteliales de modular la comunicación tanto con células circulantes como locales y como esta interacción puede cambiar drásticamente en presencia de daño endotelial. El estudio, además, aporta una nueva perspectiva de posibles aproximaciones terapéuticas para actuar sobre las funciones reguladas por el endotelio y poder influir en aquellas situaciones en las que la alteración funcional de las células endoteliales favorece el desarrollo de situaciones patológicas como la aterosclerosis

DESCARGAR PDF DEL COMENTARIO

Enlace al artículo:

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.123.322993