Μελέτη των ιστικών προγονικών κυττάρων του μυοκαρδίου και παραγόντων ίνωσης σε ασθενείς με αποφρακτική υπερτροφική μυοκαρδιοπάθεια

Abstract

Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is the most prevalent genetic cardiac disorder characterized by hallmark histopathological features including cardiomyocyte hypertrophy and fibrosis. The interplay between cardiomyocytes and extracellular matrix (ECM) remains incompletely understood, but a growing body of evidence implicates interstitial cells, ECM remodeling, and small vessel disease in disease progression. This study aimed to delve deeper into these processes by investigating the expression of key molecular markers: c-kit, periostin, and TCF-21, in hypertrophic, fetal, and normal myocardium. Myocardial tissue samples were procured from 39 HCM patients undergoing septal myectomy, 10 fetal hearts, and 5 adult non-cardiac death controls. Routine histopathology was employed to assess hallmark features and immunohistochemical staining was performed to assess the expression of c-kit, periostin, and TCF-21. Quantitative analysis of staining intensity and fibrosis extent was conducted using image analysis software. A significant overexpression of periostin, a matricellular protein, was observed in hypertrophic myocardium. Periostin expression co-localized with fibrotic areas. These findings suggest a pivotal role for periostin in ECM remodeling and the fibrotic response in HCM. Moreover, periostin expression was positively correlated with the extent of fibrosis and inversely correlated with left ventricular ejection fraction. Conversely, a marked underexpression of TCF-21, a transcription factor associated with resident fibroblast identity, was noted in hypertrophic myocardium compared to fetal and normal myocardium. Moreover, TCF-21 expression was inversely correlated with periostin. This decrease in TCF-21 expression is known to support the shift of activated fibroblasts to myofibroblasts, thereby promoting ongoing fibrosis. Additionally, TCF-21 expression was found to be increased in the walls of small vessels in HCM and correlated positively with the severity of luminal stenosis, suggesting a potential role in small vessel disease. Notably, c-kit-positive cells, often characterized as potential resident progenitor cells, were sparsely detected in hypertrophic myocardium and c-kit was primarily localized to inflammatory and endothelial cells suggesting that they may not represent a significant population of cardiac progenitor cells in HCM. Τhese results provide novel insights into the molecular mechanisms underlying myocardial fibrosis and small vessel disease in HCM. The differential expression of periostin and TCF-21, along with their correlations with clinical parameters, highlights potential therapeutic targets for mitigating fibrosis, improving cardiac function, and addressing small vessel disease in HCM patients.

Η υπερτροφική μυοκαρδιοπάθεια (ΥΜΚ) είναι η συχνότερη γονιδιακή πάθηση του μυοκαρδίου και χαρακτηρίζεται από προεξέχοντα ιστοπαθολογικά ευρήματα, στα οποία περιλαμβάνεται η υπερτροφία των μυοκαρδιακών κυττάρων και η μυοκαρδιακή ίνωση. Η αλληλεπίδραση μυοκαρδιακών κυττάρων και εξωκυττάριας θεμέλιας ουσίας (διάμεσος χώρος) παραμένει μερικώς κατανοητή, ωστόσο αυξανόμενος όγκος δεδομένων αναδεικνύει τον ρόλο των μη-μυοκαρδιακών κυττάρων, της αναδιαμόρφωσης του διάμεσου χώρου, και της νόσου των μικρών αγγείων στην εξέλιξη της νόσου. Η παρούσα μελέτη στοχεύει στη βαθύτερη κατανόηση αυτών των διαδικασιών, διερευνώντας την έκφραση σημαντικών μοριακών δεικτών: c-kit, περιοστίνη και TCF-21, στο υπερτροφικό, εμβρυϊκό και φυσιολογικό μυοκάρδιο. Χρησιμοποιήθηκαν ιστολογικές τομές μυοκαρδίου από 39 ασθενείς με ΥΜΚ που υποβλήθηκαν σε θεραπευτική μυεκτομή μεσοκοιλιακού διαφράγματος, 10 θνησιγενή έμβρυα και 5 ενήλικες θανόντες από μη-καρδιογενή αίτια. Διενεργήθηκε ιστοπαθολογική ανάλυση ρουτίνας για την αξιολόγηση των προεξεχόντων χαρακτηριστικών της νόσου και ανοσοϊστοχημική χρώση για την εκτίμηση της έκφρασης των c-kit, περιοστίνης και TCF-21. Η ποσοτικοποίηση της ανοσοϊστοχημικής έκφρασης και της έκτασης της ίνωσης πραγματοποιήθηκε σε ειδικό λογισμικό ψηφιακής παθολογοανατομικής ανάλυσης. Παρατηρήθηκε σημαντική υπερέκφραση της περιοστίνης, μιας πρωτεΐνης της θεμέλιας ουσίας, στο υπερτροφικό μυοκάρδιο. Η έκφραση της περιοστίνης είχε τοπογραφικά όμοια κατανομή με την ίνωση, υποδεικνύοντας το σημαντικό ρόλο της περιοστίνης στην αναδιαμόρφωση του διάμεσου χώρου και στην ινωτική διεργασία στην ΥΜΚ. Η έκφραση της περιοστίνης συσχετίστηκε θετικά με την έκταση της ίνωσης και αντιστρόφως ανάλογα με το κλάσμα εξώθησης της αριστερής κοιλίας. Αντίθετα, παρατηρήθηκε ιδιαίτερα μειωμένη έκφραση του TCF-21, ενός μεταγραφικού παράγοντα-δείκτη της ταυτότητας των ιστικών ινοβλαστών, στο υπερτροφικό μυοκάρδιο συγκριτικά με το εμβρυϊκό και το φυσιολογικό μυοκάρδιο. Η έκφραση του TCF-21 συσχετίστηκε αρνητικά με την έκφραση της περιοστίνης, ενώ είναι γνωστό βιβλιογραφικά ότι η μείωση της έκφρασής του συνδέεται με τη μετατροπή των ενεργοποιημένων ινοβλαστών σε μυοϊνοβλάστες οι οποίοι προάγουν τη συνεχιζόμενη ίνωση. Επίσης, παρατηρήθηκε αυξημένη έκφραση του TCF-21 στα τοιχώματα των μικρών αγγείων του υπερτροφικού μυοκαρδίου, συσχετιζόμενη θετικά με τη σοβαρότητα της στένωσης του αυλού, αναδεικνύοντας τον πιθανό ρόλο του TCF-21 στη μικροαγγειοπάθεια της ΥΜΚ. Τα c-kit-θετικά κύτταρα, συχνά χαρακτηριζόμενα ως πιθανά ιστικά προγονικά κύτταρα στη βιβλιογραφία, ανιχνεύτηκαν σπανιότατα στο υπερτροφικό μυοκάρδιο, και ο c-kit εντοπίστηκε κυρίως σε φλεγμονώδη και ενδοθηλιακά κύτταρα, υποδηλώνοντας ότι ενδεχομένως δεν αποτελούν αξιοσημείωτο πληθυσμό ιστικών προγονικών κυττάρων στην ΥΜΚ. Τα αποτελέσματα της έρευνας παρέχουν νέες γνώσεις για τους μοριακούς μηχανισμούς της μυοκαρδιακής ίνωσης και της νόσο των μικρών αγγείων στην ΥΜΚ. Η αντιστρόφως ανάλογη έκφραση της περιοστίνης και του TCF-21, σε συνδυασμό με τις συσχετίσεις τους με κλινικές παραμέτρους, αναδεικνύει δυνητικούς θεραπευτικούς στόχους για τη μείωση της ίνωσης, τη βελτίωση της καρδιακής λειτουργίας και την αναστολή της μικροαγγειοπάθειας στους ασθενείς με ΥΜΚ.