Abstract
La señalización de AGE/RAGE ha sido una cascada bien estudiada en muchos estados de enfermedad diferentes, particularmente la diabetes. Debido a la naturaleza compleja del receptor y a las múltiples vías de intersección, el mecanismo de señalización de AGE/RAGE aún no se comprende bien. El propósito de esta revisión es destacar las áreas clave de la calcificación vascular mediada por AGE/RAGE como complicación de la diabetes. La señalización de AGE/RAGE influye en gran medida en las respuestas celulares y sistémicas para aumentar las proteínas de la matriz ósea a través de las vías de señalización PKC, p38 MAPK, fetuin-A, TGF-β, NFκB y ERK1/2 tanto en condiciones de hiperglucemia como de calcificación. Se ha demostrado que la señalización AGE/RAGE aumenta el estrés oxidativo para promover la calcificación vascular mediada por la diabetes mediante la activación de Nox-1 y la disminución de la expresión de SOD-1. La señalización AGE/RAGE en la calcificación vascular mediada por la diabetes también se atribuyó al aumento del estrés oxidativo que resulta en el cambio fenotípico de las VSMC a células similares a los osteoblastos en la calcificación inducida por AGE. Los investigadores descubrieron que los agentes farmacológicos y ciertos antioxidantes disminuían el nivel de deposición de calcio en la calcificación vascular mediada por AGE. La comprensión del papel que desempeña la cascada de señalización AGE/RAGE en la calcificación vascular mediada por la diabetes permitirá la intervención farmacológica para disminuir la gravedad de esta complicación diabética.
1. Introducción
La diabetes mellitus es una familia de enfermedades caracterizadas por niveles elevados de glucosa en sangre o hiperglucemia resultantes de la incapacidad del organismo para producir y/o utilizar la hormona insulina. La diabetes mellitus de tipo I está asociada a la disfunción de las células β del páncreas, que provoca la pérdida de producción de insulina, mientras que la diabetes mellitus de tipo II está causada por la disfunción del receptor de insulina, en la que la señalización del receptor de insulina se desacopla de la captación de glucosa. La diabetes mellitus tiene una alta prevalencia en los Estados Unidos, con aproximadamente 29 millones de personas que viven con diabetes o el 9,3% de la población. Se ha informado de que la tasa de mortalidad por enfermedades cardiovasculares para un individuo de 18 años o más con diabetes era aproximadamente 1,7 veces mayor que la de la población normal . El aumento de las tasas de mortalidad por enfermedad cardiovascular diabética demuestra la gravedad de las complicaciones que pueden derivarse de esta patología. Por lo tanto, es esencial comprender la relación entre la enfermedad cardiovascular y la diabetes.
2. La diabetes de tipo II y la calcificación vascular
La diabetes de tipo II se ha relacionado en gran medida con la calcificación vascular a través de varios mecanismos diferentes, algunos de los cuales incluyen el estrés oxidativo, la hiperglucemia, la hipercalcemia y la hipercalcemia, siendo el estrés oxidativo el principal objetivo de esta revisión . La calcificación vascular se describe como el endurecimiento de la capa media de la arteria mediante la deposición de minerales de hidroxiapatita en la matriz extracelular . Este proceso, que antes se consideraba pasivo y asociado al envejecimiento, ha demostrado ser un proceso estrechamente regulado por las células. Durante la calcificación vascular, la proteína morfogenética ósea-2 (BMP-2) activa el factor de unión al núcleo alfa-1 (CBFA-1, también conocido como RunX2), que actúa como el principal regulador transcripcional para la maduración de los osteoblastos en el hueso . El CBFA-1 también regula la producción de proteínas de osteoblastos en las células musculares lisas vasculares (CMV), lo que se cree que provoca un cambio fenotípico de las CMV hacia un fenotipo similar al de los osteoblastos. Se ha demostrado que la fosfatasa alcalina (ALP) y la sialoproteína ósea (BSP) son marcadores tempranos de la actividad de los osteoblastos, mientras que otros marcadores, como la osteopontina (OPN) y la osteocalcina, se regulan al final del proceso de calcificación. Su función principal es potenciar la formación y el depósito de hidroxiapatita, que está compuesta por colágeno de tipo I y otras proteínas no colágenas. Principalmente indicada en la formación de hueso, la ALP es responsable de escindir el pirofosfato a fosfato para promover la deposición de hidroxiapatita y la mineralización dentro del hueso . La BSP es responsable de la nucleación del mineral de hidroxiapatita . Al igual que la ALP, la OPN también está vinculada a la deposición de hidroxiapatita y puede servir como mediador de la adhesión y la señalización celular . El tamaño y la forma de la hidroxiapatita están mediados por la osteocalcina a través de un mecanismo dependiente de la vitamina K. En conjunto, estos datos demuestran el potencial para promover la formación de hueso dentro de un sistema vivo, y los investigadores han utilizado este conocimiento de las proteínas de la matriz ósea para comprender los mecanismos subyacentes de la calcificación vascular y la diabetes de tipo II.
En una serie de estudios realizados por Chen et al., se analizaron arterias extraídas de pacientes diabéticos y no diabéticos para determinar la cantidad de calcio, OPN, ALP, colágeno de tipo I y BSP. A excepción de la BSP, todas las proteínas de la matriz ósea investigadas aumentaron significativamente como resultado de la diabetes. Los experimentos in vitro, en los que se utilizaron células musculares lisas vasculares bovinas (BVSMC) cultivadas en condiciones euglucémicas (glucosa normal) e hiperglucémicas, revelaron que los niveles de CBFA1, ALP y osteocalcina eran significativamente mayores en las células cultivadas en un medio de alta glucosa. Además, la deposición de calcio fue también significativamente mayor en los medios de alta glucosa que en los de glucosa normal, y esta tendencia también se observó cuando ambos tipos de condiciones de medios de crecimiento se complementaron con medios de calcificación. Los medios de calcificación contienen niveles elevados de fosfato inorgánico para promover la calcificación mediante la utilización de las células que necesitan para mantener la homeostasis. Para determinar los mecanismos de señalización responsables del aumento de la expresión de proteínas de la matriz ósea, se expusieron las BVSMC a niveles elevados de glucosa y se inhibió farmacológicamente la actividad de la proteína quinasa C (PKC) tanto en las células normales como en las tratadas con glucosa elevada. Se seleccionó la PKC como vía de señalización debido a su papel predeterminado en las respuestas celulares a la diabetes y la hiperglucemia . Como resultado, la expresión de las proteínas de la matriz ósea disminuyó significativamente, mientras que, en las células tratadas con glucosa normal, no hubo ningún cambio notable en la expresión de proteínas. Este estudio también demostró una mayor secreción de BMP-2 por parte de las BVSMC cultivadas en medios con alto contenido en glucosa. En general, Chen et al. concluyeron que las condiciones hiperglucémicas, como las observadas en la diabetes, promovían la regulación al alza de las proteínas de la matriz ósea y la calcificación vascular. Los estudios de Mori et al. demostraron que la OPN estaba regulada al alza y se activaba por una vía similar mediada por la PKC en los VSMC de rata diabética. La prueba de Western blot confirmó que la inhibición de la PKC dio lugar a una notable disminución de la expresión de la proteína OPN. En conjunto, estos estudios han demostrado no sólo la prevalencia de la expresión de la proteína de la matriz ósea en las células musculares lisas vasculares, sino también el papel de la PKC en la calcificación vascular mediada por la diabetes.
3. Calcificación vascular y señalización AGE-RAGE
Además del aumento de la expresión de la proteína de la matriz ósea en las CMLV durante los tratamientos de la diabetes y la calcificación, los estudios también han demostrado que los productos finales de la glicación avanzada (AGE) y sus receptores (RAGE) desempeñan un papel en la calcificación vascular . Se ha demostrado que los pacientes con diabetes de tipo II tienen una concentración de AGE significativamente mayor que la población no diabética . Los AGE se forman a lo largo de la vida como resultado del aumento de la glucosa circulante, así como de otros azúcares reductores, como la galactosa y la fructosa, que reaccionan con los grupos amino de las proteínas para formar bases de Schiff y seguir la vía de los polioles para dar lugar a los AGE o ser degradados. Estos productos finales glicados interactúan con las RAGE, que son proteínas transmembrana que forman parte de la superfamilia de las inmunoglobulinas. Las RAGE se regulan en respuesta a un aumento de los niveles de AGE circulantes. Tras la unión de AGE-RAGE, RAGE actúa a través de PKC-ζ para desencadenar la activación descendente de una cascada de señalización que funciona a través de la proteína quinasa activada por mitógenos p38 (MAPK), el factor de crecimiento transformante-β (TGF-β) y el factor nuclear κB (NFκB) . Suga et al. demostraron que la activación de la señalización AGE-RAGE en las CMLV de rata reducía la expresión de marcadores genéticos de las CMLV, como la cadena pesada de la musculina lisa (SM-MHC) y el músculo liso 22α (SM22α). Esta regulación a la baja de los marcadores de las CMLV sugiere el posible cambio fenotípico de las CMLV a un fenotipo similar al de los osteoblastos. Esto se ve apoyado por los hallazgos de VSMCs humanas (HVSMCs) donde la activación de RAGE aumentó la expresión de ARNm y la actividad de ALP, una proteína de la matriz ósea, sugiriendo un papel para la señalización de RAGE en la calcificación vascular . Estos estudios demostraron algunas funciones básicas de RAGE en la calcificación de las CMLV a través de la señalización PKC-ζ, el aumento de la expresión de ALP y la disminución de la expresión de los marcadores genéticos de las CMLV.
En los estudios realizados por Tanikawa et al., utilizando un modelo de calcificación in vitro de las CMLV, el aumento de los niveles de AGE aumentó significativamente la cantidad de deposición de calcio después de 7 y 14 días en comparación con las muestras tratadas con BSA y las muestras de control . Además, la expresión de ARNm de CBFA-1 (RunX2), la actividad de ALP y los niveles de proteína de osteocalcina también se elevaron significativamente. En conjunto, estos datos indican que el tratamiento con AGE promueve un fenotipo similar al de los osteoblastos en las HVSMC. Este cambio fenotípico no dependía del medio de calcificación, ya que se obtuvieron resultados similares utilizando HVSMCs cultivadas con y sin medio de calcificación. La expresión de proteínas de osteoblastos en las CMV puede estar relacionada con la actividad de la p38 MAPK, ya que Tanikawa et al. descubrieron que, al aumentar la exposición a los AGE, se incrementaba la activación de la p38 MAPK. Por el contrario, cuando la señalización de RAGE se amortiguaba, la activación de p38 MAPK disminuía, y los cambios en p38 MAPK se correlacionaban con la disminución de los niveles de actividad de ALP a pesar de la calcificación inducida por AGE . En un estudio similar realizado por Hu et al., se demostró que la p38 MAPK es esencial para la diferenciación de los osteoblastos en las células MC3T3-E1. La inhibición farmacológica de la p38 MAPK dio lugar a una disminución de la actividad de la ALP, demostrando así que la p38 MAPK es necesaria para la expresión de la ALP en las células de tipo osteoblástico. Por lo tanto, la actividad de la ALP puede estar directamente influenciada tanto por el aumento de la exposición a los AGE como por la elevada señalización de la cascada RAGE a través de la p38 MAPK. Esta relación sugiere que la p38 MAPK desempeña un papel clave en la vía AGE-RAGE en la calcificación vascular mediada por la diabetes.
Mientras que estos hallazgos demuestran la importancia de la vía AGE-RAGE en la calcificación vascular mediada por la diabetes, Ren et al. demostraron que los AGE también aumentaban significativamente los niveles de calcio intracelular en las CMLV de rata. Se descubrió que los niveles de ARNm de ALP y OPN aumentaban significativamente tras una exposición de 24 horas a la albúmina glicada (AGE-BSA). Debido al aumento de ALP y OPN con el tratamiento con AGE-BSA, el grupo también demostró que RAGE estaba regulado al alza en las VSMC de rata. Cuando se incubó con un anticuerpo neutralizador de RAGE, la cantidad de calcio y la expresión de ALP disminuyeron. Los cambios observados confirmaron que RAGE interviene en la calcificación de las CMLV inducida por AGE. Wei et al. demostraron que la diabetes aceleraba la calcificación aórtica en ratas Wistar macho . Los animales fueron tratados con estreptozotocina (STZ) para inducir la diabetes y luego fueron tratados con vitamina D3 y nicotina (VDN) para inducir la calcificación vascular. La tinción de von Kossa permitió visualizar las partículas de calcio dentro del tejido aórtico extraído, y se encontraron partículas de calcio dentro de la sección de tejido seleccionada. El análisis de Western blot mostró un aumento significativo de la expresión de ALP y los niveles de AGE también aumentaron en los animales diabéticos y tratados con VDN . Es importante señalar que, si bien la señalización de AGE-RAGE puede mediar directamente en la calcificación vascular en la diabetes, la señalización de AGE-RAGE también puede influir indirectamente en esta complicación diabética.
4. Funciones de la fetuina-A en la calcificación vascular y la señalización de RAGE
La proteína sérica -glicoproteína de Heremans-Schmid (Ahsg o fetuina-A), una glicoproteína de circulación sistémica, se ha implicado en la resistencia a la insulina en pacientes diabéticos de tipo II . Los datos de los pacientes revelaron que los niveles elevados de fetuin-A en suero eran un indicador de hiperglucemia en el tipo II. La fetuina-A también obstaculizaba la recepción de la insulina a través de la inhibición del receptor de insulina para autofosforilar la proteína sustrato-1 del receptor de insulina, que es crucial para la vía de señalización del receptor de insulina . En conjunto, estos estudios revelaron que la fetuina-A desempeña un papel en la resistencia a la insulina en la diabetes de tipo II, que puede conducir a una mayor exacerbación de la hiperglucemia y otras complicaciones diabéticas. Curiosamente, se ha demostrado que el aumento de los niveles de calcificación vascular está asociado no sólo a la diabetes de tipo II, sino también a los pacientes con enfermedad renal crónica (ERC). Se ha demostrado que la calcificación vascular, en este caso, promueve una respuesta de estrés inflamatorio y oxidativo que la convierte en un factor de riesgo para la enfermedad cardiovascular. La fetuina-A es liberada por el hígado para funcionar como una proteína de fase aguda en el sistema inmunitario innato, donde funciona para promover respuestas antiinflamatorias y de estrés antioxidante para inhibir las moléculas inflamatorias sobreexpresadas.
A la inversa, la fetuina-A también puede provocar una respuesta inmunitaria innata provocada en parte por los receptores tipo Toll (TLR). Este mecanismo puede ser activado por los ácidos grasos libres (FFA) para inducir una respuesta proinflamatoria. Pal et al. demostraron que la fetuina-A puede actuar como ligando del TLR-4 para estimular la resistencia a la insulina inducida por los AGL en los adipocitos. Además de promover la resistencia a la insulina en pacientes diabéticos de tipo II, la fetuina-A también puede inhibir un ligando alternativo de RAGE, la caja de grupo de alta movilidad-1 (HMGB1), que es responsable de la liberación y el reclutamiento de varias citocinas, moléculas de adhesión y quimiocinas. Se ha demostrado que la activación de la cascada de señales RAGE es responsable de la expresión del factor de necrosis tumoral (TNF) y la interleucina-1 (IL-1) mediada por HMGB1. Es preocupante que la inhibición de la HMGB1 por parte de la fetuina-A pueda crear un escenario para que los RAGE seleccionen y se unan preferentemente a los AGE para activar la cascada. Utilizando datos recogidos de muestras de pacientes con ERC, Janda et al. demostraron que el aumento de los niveles de fetuina-A en suero era un indicador positivo del aumento de la deposición de AGE en las arterias, lo que indica que la fetuina-A puede influir indirectamente en la vía AGE/RAGE, especialmente en presencia de moléculas inflamatorias.
La fetuina-A (Ahsg) tiene una gran afinidad por los cristales de hidroxiapatita, que se encuentran en lugares de calcificación vascular, como los huesos y los dientes . Ketteler et al. utilizaron pacientes con ERC en hemodiálisis para correlacionar la mortalidad cardiovascular con la disminución de los niveles de fetuina-A y el aumento de la calcificación vascular, lo que sugiere que la fetuina-A actúa como inhibidor de la calcificación . Los estudios realizados con un modelo de ratón deficiente en fetuina-A que era sensible a la calcificación (DBA/2-Ahsg-/-) determinaron que la glicoproteína es un inhibidor de la calcificación . Las imágenes de rayos X del hueso y la tinción de von Kossa del pulmón, el corazón, el riñón y la piel revelaron un aumento visual de la deposición de fósforo y calcio en cada tipo de tejido. Se extrajo suero sanguíneo de los animales DBA/2-Ahsg-/- para realizar un ensayo de precipitación de fosfato cálcico básico (BCP) in vitro. La fetuina-A disminuyó la cantidad de precipitado de BCP en el suero, lo que indica que la fetuina-A puede inhibir la formación de depósitos de BCP . Dentro del mismo grupo de investigación, Heiss et al. utilizaron la microscopía electrónica y la dispersión de luz dinámica para determinar las características estructurales de la fetuina-A que forma complejos con el BCP para formar partículas de calciproteína. Otros estudios en los que se utilizó fetuina-A purificada incubada con BCP in vitro dieron como resultado que la estructura de la BCP cambiaba de una apariencia rígida a una frágil. Este cambio estructural observado también se observó en otros materiales basados en el calcio, como las nanopartículas de CaCO3.
La relación entre la fetuina-A, el BCP y las CMLV calcificadas se determinó utilizando un sistema modelo de CMLV in vitro e in vivo. Reynolds et al. demostraron que la fetuina-A se localizaba en las vesículas de la matriz de las HVSMC calcificadas en la capa medial de la arteria . Estas HVSMCs calcificadas fueron tratadas con fetuin-A, que inhibió la deposición de calcio y la incorporación de calcio de forma dependiente de la dosis y mediada por la célula. Se ha demostrado que las CMLV sufren una calcificación vascular mediada por vesículas y cuerpos apoptóticos. La microscopía y el western blotting revelaron que la apoptosis de las CMLV fue inhibida por la fetuina-A. La calcificación de las vesículas matriciales y los cuerpos apoptóticos liberados se cuantificó mediante un análisis de rayos X por dispersión de energía y mostró que la fetuina-A también inhibe la calcificación de estas partículas celulares liberadas. En este mismo estudio, se demostró que la fetuina-A es un inhibidor de la calcificación de las HVSMC mediada por las vesículas matriciales y los cuerpos apoptóticos . En estudios similares realizados por Moe et al., se demostró que la fetuina-A es un inhibidor de la calcificación en las BVSMC . En conjunto, estos datos demuestran que la fetuina-A es un inhibidor de la calcificación.
5. Señalización AGE-RAGE y estrés oxidativo en la calcificación vascular
Se ha demostrado que la cascada de señalización AGE/RAGE es similar a un bucle de alimentación en el que se producen resultados como el aumento de la fibrosis, el aumento de la expresión de RAGE y el aumento de los factores de estrés oxidativo . El estrés oxidativo producido por el aumento de las especies reactivas del oxígeno (ROS) puede alterar numerosas estructuras intracelulares, como las membranas celulares, las proteínas, los lípidos y el ADN. Los productos ROS, como el peróxido de hidrógeno, los aniones superóxido, los radicales hidroxilo y el óxido nítrico, son generados por las oxidasas mitocondriales, las NADPH oxidasas (Nox) y las óxido nítrico sintasas. La activación de RAGE provoca un aumento de la producción de ROS mediante la estimulación de cascadas de señalización específicas como TGF-β, NF-κB y Nox-1 . En un estudio realizado por Wei et al., se utilizó la concentración de malondialdehído (MDA) y la actividad de la superóxido dismutasa (SOD-1) de Cu/Zn para evaluar el estrés oxidativo y la capacidad de iniciar un mecanismo de estrés oxidativo compensatorio en modelos animales de calcificación vascular mediada por la diabetes. Los animales diabéticos con calcificación vascular inducida por VDN presentaban un aumento significativo del contenido de MDA y una disminución significativa de los niveles de actividad de SOD en comparación con el grupo diabético. Cuando las CMLV aisladas fueron tratadas con niveles crecientes de AGE, se produjeron niveles elevados de actividad ALP, producción de ROS mediada por Nox-1 y expresión de RAGE. La inhibición de la expresión de RAGE redujo la actividad de ALP, el contenido de calcio y la producción de proteína Nox-1, al tiempo que aumentó los niveles de SOD-1. En general, estos estudios demostraron que los aislados celulares de un modelo de diabetes con calcificación vascular mediada por VDN respondían a los tratamientos con AGE, como lo demuestran los niveles significativamente mayores de ALP, ROS, Nox-1 y proteína RAGE en comparación con los animales únicamente diabéticos. Brodeur et al. utilizaron un modelo animal similar para determinar si los AGE dentro de un sistema in vivo pueden reducirse después de que se haya producido la calcificación vascular mediada por la diabetes . La piridoxamina (PYR), un inhibidor de los AGE, se administró como tratamiento preventivo de precalcificación, mientras que el alagebrium (ALA), un rompedor de los AGE, se administró como tratamiento terapéutico de postcalcificación. En estos estudios, sólo el ALA permitió una reducción significativa del número de AGE y del contenido de calcio medido en las arterias musculares, como la arteria femoral, pero no en las arterias conductoras de mayor tamaño, como la aorta. La PYR redujo los niveles globales de AGE y calcio, pero no fue significativa en los tejidos estudiados. La diferencia en la eficacia de ambos tratamientos podría deberse a los mecanismos de acción; el PYR actúa como preventivo de los AGE, mientras que el ALA actúa como rompedor de los enlaces cruzados de los AGE. También se probó la eficacia de varias terapias antioxidantes, como el ácido alfa-lipioc, el 4-hidroxi tempol y la apocinina. El tratamiento con apocynin dio lugar a una reducción significativa de la deposición de calcio en el modelo animal de calcificación vascular mediada por la diabetes. Brodeur et al. demostraron que una reducción del calcio mediante una terapia antioxidante dirigida a los ROS es un tratamiento más factible en un modelo in vivo de calcificación vascular . En conjunto, estos estudios demuestran que la cascada AGE/RAGE es capaz de mediar en la calcificación vascular a través de mecanismos de estrés oxidativo, y los tratamientos terapéuticos para limitar la producción de ROS podrían proporcionar una alternativa más factible para minimizar la calcificación vascular.
Otra cascada de señalización de ROS activada por los AGE es el factor de crecimiento transformante- (TGF-) β. En un estudio de Li et al. cuando las VSMC fueron tratadas con AGE, los miembros de la cascada de señalización AGE/RAGE (es decir, p38 MAPK y ERK1/2) se fosforilaron tras la activación de RAGE. Además, la señalización de TGF-β resultó en la fosforilación de su familia de mediadores, Smads, que sirven como moduladores transcripcionales . Se comprobó que estos cambios eran dependientes del TGF-β. El análisis de Western blot reveló que cuando la expresión de RAGE se reguló a la baja, la fosforilación de Smad 2 también se inhibió indicando la cascada AGE/RAGE en la activación de Smad y la señalización del TGF-β. Dado que la acumulación de AGE se produce dentro de la matriz extracelular (ECM), es importante señalar que un aumento del TGF-β ha sido implicado en la fibrosis dentro de la enfermedad . La fibrosis se asocia típicamente con un aumento del colágeno de tipo I y Li et al. utilizaron el análisis de western blot para demostrar que los AGE inducen un aumento de la producción de colágeno de tipo I, que fue inhibido por el bloqueo de la señalización de p38 MAPK y ERK1/2. Estos datos permiten concluir que la señalización AGE/RAGE desempeña un papel en el mantenimiento y la regulación de la MEC en la diabetes y que los AGE inducen el TGF-β a través de la mediación de RAGE.
También se ha demostrado que los AGE aumentan la actividad de NFκB a través de la señalización RAGE en las CMLV. Los estudios han demostrado que las VSMCs mantendrán un fenotipo complaciente y contráctil dentro de la arteria; sin embargo, los aumentos en la señalización de NFκB interferirán con este fenotipo resultando en el aumento de la rigidez y la rigidez comúnmente asociada con las complicaciones cardiovasculares diabéticas . Simard et al. trataron VSMCs aórticas de rata (células A7r5) con albúmina de suero humano glicado (AGE-HSA) y utilizando la expresión de GFP observaron un aumento significativo de la actividad de NFκB. El análisis de Western blot reveló que la activación de ERK1/2 aumentó significativamente con el tratamiento con AGE-HSA, y la activación de AKT aumentó ligeramente. Ambas vías activan NFκB, lo que permitiría concluir que la señalización de RAGE aumenta la actividad de NFκB . Un aumento de la actividad de transcripción de NFκB puede conducir a un aumento de la expresión del ARNm del colágeno de tipo I a1 y a2 en las CMLV murinas tratadas con AGE, como se muestra en Peng et al. . En conjunto, la señalización RAGE inducida por los AGE afecta a la actividad de NFκB en las CMLV, lo que puede conducir a la remodelación del colágeno de tipo I en la MEC o a un cambio en la morfología celular. Además, cuando se tratan con AGE-HSA, los niveles de ARNm de la silla pesada de músculo liso-miosina (SM-MHC) y de SM-22α disminuyeron, y adicionalmente también disminuyó la expresión proteica de SM-α-actina, SM-22α y miocardina (MyoC). En general, los investigadores demostraron que la señalización de RAGE interfiere en la expresión de los marcadores del fenotipo de músculo liso en las células A7r5. La pérdida de marcadores del fenotipo del músculo liso ofrecía una explicación para los cambios en las propiedades mecánicas de las células del músculo liso a medida que aumentaba la señalización de AGE/RAGE. También se produjo un aumento de la granularidad en las células A7r5, lo que demuestra un cambio visual en la morfología celular debido al aumento de la señalización de RAGE. Mientras que la densidad general de actina no cambió con las células tratadas con AGE-HAS, el módulo de Young, una medida de la elasticidad, reveló que la rigidez celular basal aumentó significativamente, lo que indica un tipo de célula más rígida y menos elástica. También se midieron los niveles de expresión proteica de la cadena ligera de miosina fosforilada (MLC) para determinar los cambios en la función contráctil y la actividad motora mediada por la actina-miosina. Estos resultados revelaron que no se produjeron cambios en la función contráctil cuando las células A7r5 fueron tratadas con AGE-HSA. En conjunto, el aumento de la señalización de AGE/RAGE altera las propiedades mecánicas de las CMLV, lo que da lugar a un tipo celular más rígido y menos flexible.
6. Conclusión
La señalización de AGE/RAGE es una cascada compleja e intrincada y se ha estudiado en muchos estados de enfermedad diferentes. En particular, la calcificación vascular mediada por la diabetes presenta varios factores que permiten que la señalización de AGE/RAGE influya en gran medida en las respuestas tanto celulares como sistémicas. Se ha demostrado que la calcificación vascular aumenta las proteínas de la matriz ósea a través de la señalización de la PKC en condiciones de hiperglucemia y calcificación. La calcificación vascular inducida por los AGE provocó una regulación a la baja de los marcadores de las CMLV y una regulación al alza de las proteínas de la matriz ósea, lo que sugiere que las CMLV experimentan un cambio fenotípico hacia una célula similar a los osteoblastos. La señalización de RAGE también puede mediar en la calcificación de las CMLV a través de una serie de vías mitogénicas. De ellas, se demostró que la vía p38 MAPK es un componente esencial para la diferenciación de VSMC mediada por AGE/RAGE. También se demostró que la fetuina A desempeña un papel más controvertido en la calcificación vascular. La fetuina A actúa como mediador tanto de la procalcificación al seleccionar artificialmente los AGE como ligando de RAGE como de la anticalcificación en ciertos modelos de CDK. La fetuina A representa un área apasionante en la que hay que seguir trabajando para comprender su papel en la calcificación vascular como complicación de la diabetes. La señalización AGE/RAGE se ha implicado en el estrés oxidativo asociado a la calcificación vascular mediada por la diabetes a través de la activación de Nox-1, la fibrosis mediada por TGF-β, NFκB y las vías ERK1/2 y la disminución de la expresión de SOD-1. Los investigadores descubrieron que los agentes farmacológicos y ciertos antioxidantes disminuían el nivel de deposición de calcio en la calcificación vascular mediada por la diabetes inducida por los AGE. En general, el papel de la señalización AGE/RAGE en la calcificación vascular mediada por la diabetes se atribuyó al estrés oxidativo y al cambio fenotípico de las CMLV en condiciones de calcificación inducida por AGE, como se muestra en la Figura 1. En el futuro, la comprensión de la calcificación vascular como complicación de la diabetes podría incluir la utilización de ratones RAGE knockout para examinar los efectos de la inhibición sistémica de RAGE en la calcificación vascular mediada por la diabetes. Asimismo, podría examinarse mejor el papel de la fetuina-A para comprender la interacción de este biomarcador y la señalización de AGE/RAGE en la diabetes de tipo II.
Divulgación
Las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material son de los autores y no reflejan necesariamente las opiniones de la National Science Foundation.
Intereses contrapuestos
Los autores declaran que no tienen intereses contrapuestos.
Contribuciones de los autores
Todos los autores han contribuido por igual a este trabajo.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer a la Dra. Donna M. Gordon su contribución al desarrollo y edición de esta revisión. Este trabajo cuenta con el apoyo de la American Heart Association Beginning Grant-In-Aid no. 4150122 (JAS), American Heart Association Scientist Development Grant no. 5310006 (JAS), y Mississippi State University y su Departamento de Ciencias Biológicas. Además, este material se basa en un trabajo apoyado por el Programa de Becas de Investigación para Graduados de la Fundación Nacional de Ciencias bajo la subvención nº 2015202674.