¿Podrían las redes de genes que se asemejan al tráfico aéreo explicar la arteriosclerosis?

Investigadores de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai descubrieron que casi el 60 por ciento del riesgo asociado con la enfermedad de las arterias coronarias puede explicarse por la actividad de redes de genes de múltiples órganos. Crédito: Laboratorio Bjorkegren, Mount Sinai, NY, NY

Hasta el 60 por ciento del riesgo asociado con la arteriosclerosis coronaria puede explicarse por cambios en la actividad de cientos de genes que trabajan juntos en redes en varios órganos del cuerpo. Además, las hormonas de procesamiento de grasa pueden desempeñar un papel central en la coordinación de esta actividad. Ese es el resultado principal de un estudio que comenzó hace casi 20 años por una corazonada e involucró a cientos de pacientes con enfermedades de las arterias coronarias del norte de Europa. El estudio fue dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai.

«Es bien sabido que las enfermedades de las arterias coronarias son impulsadas por trastornos metabólicos. Nuestros resultados sugieren que gran parte de esta relación se explica mejor por una serie compleja de redes reguladoras de genes de múltiples órganos que recuerdan los mapas de ejes y radios utilizados para representar el tráfico aéreo global», dijo Johan LM Bjorkegren, MD, Ph.D., profesor de genética y ciencias genómicas y medicina (cardiología), y autor principal del estudio publicado en Nature Cardiovascular Research. «Esperamos que estos mapas de redes brinden a los investigadores el marco mecánico necesario para combatir las enfermedades cardiovasculares y desarrollar terapias más precisas y personalizadas».

La enfermedad de las arterias coronarias es el resultado de un conjunto de trastornos metabólicos que hacen que el colesterol y otros factores aumenten. acumulan y obstruyen las arterias coronarias de una persona. Esto puede conducir a ataques cardíacos o accidentes cerebrovasculares. La enfermedad de las arterias coronarias, que afecta a unos 18,2 millones de estadounidenses, es la causa más común de enfermedad cardíaca en los Estados Unidos. Los factores de riesgo, como el colesterol alto, la presión arterial alta, el nivel alto de azúcar en la sangre y la obesidad, pueden afectar una variedad de órganos. Aunque estudios recientes han demostrado que alrededor del 20 por ciento del riesgo asociado con esta enfermedad puede estar relacionado con ligeras diferencias en las secuencias de ADN de una persona, se sabe muy poco acerca de cómo estas diferencias pueden alterar la actividad de los genes para producir la enfermedad de las arterias coronarias.

Para abordar este problema, los investigadores estudiaron la actividad de los genes en siete tejidos diferentes que se encuentran en el cuerpo. Se obtuvieron muestras de tejido de 850 pacientes estonios durante una cirugía mamaria abierta. Los pacientes formaban parte del estudio de la Tarea de ingeniería de red inversa de aterosclerosis de Estocolmo-Tartu (STARNET). Seiscientos de los pacientes tenían enfermedad arterial coronaria mientras que los otros 250 no la tenían. Los investigadores recolectaron muestras de tejido en el laboratorio de Arno Ruusalepp, MD, Ph.D., cirujano vascular jefe en el Hospital Universitario de Tartu en Estonia.

La actividad genética se analizó a partir de las siguientes muestras de tejido: sangre, hígado, músculo esquelético, grasa visceral abdominal y subcutánea, y dos pedazos de la pared arterial tomados de diferentes partes del corazón. El Dr. Bjorkegren comenzó el estudio hace más de 20 años cuando se estaba formando como cirujano cardíaco.

«En ese entonces tuve una corazonada. Los avances en la secuenciación del genoma y el Proyecto Genoma Humano ofrecieron a los investigadores la promesa de entender la biología detrás de los trastornos complejos. Los científicos estaban mostrando cómo estos trastornos pueden estar relacionados con docenas de pequeñas diferencias de secuencia de ADN, la mayoría de las cuales no forman parte de ningún código genético. Por lo tanto, necesitábamos una forma de entender cómo estas pequeñas pero numerosas diferencias de ADN en realidad puede causar trastornos metabólicos y enfermedad de las arterias coronarias. Estos pacientes brindaron una oportunidad única para cerrar esta brecha de conocimiento al permitir que mi equipo midiera la actividad genética en órganos relevantes para la enfermedad en todo el cuerpo», dijo el Dr. Bjorkegren, quien también es profesor asociado. en el Karolinska Institutet de Suecia.

La actividad génica se determinó midiendo los niveles de moléculas de ARN en cada muestra de tejido. Estas moléculas de ARN esencialmente contienen fotocopias de las instrucciones del ADN para producir proteínas que sustentan la vida y otros tipos de moléculas de ARN que están codificadas en nuestros genes.

Dr. El equipo de Bjorkegren trabajó con investigadores de todo el mundo para probar las diferentes formas en que la actividad genética puede estar asociada con el desarrollo de la enfermedad de las arterias coronarias. En particular, los investigadores del laboratorio de Jason Kovacic, MD, Ph.D., director ejecutivo del Instituto de Investigación Cardiaca Victor Chang en Darlinghurst, Australia, desempeñaron un papel fundamental.

Los resultados iniciales respaldaron los hallazgos anteriores de que la actividad de genes individuales de ciertos tejidos puede estar asociada con una variedad de trastornos cardiometabólicos, así como con la enfermedad de las arterias coronarias. Por ejemplo, las células hepáticas de pacientes con enfermedad de las arterias coronarias tenían mayores cambios en la actividad de los genes que controlan la producción de colesterol que las de los pacientes de control. Sin embargo, estos resultados no explicaron por completo cómo la actividad de estos genes funcionaba en conjunto para causar la enfermedad de las arterias coronarias.

Por el contrario, la mayor parte del riesgo podría explicarse por diferentes redes de actividad genética asociada a la enfermedad. Aquí, los investigadores utilizaron programas informáticos avanzados para probar cómo se agrupaba la actividad de todos los genes relacionados con la enfermedad en diferentes combinaciones. Luego, se probó la validez de estas redes utilizando datos de informes publicados anteriormente.

Además del 20 por ciento identificado por estudios anteriores, los resultados del estudio actual mostraron que un 54-60 por ciento adicional de el riesgo asociado con la enfermedad arterial coronaria podría explicarse por 224 de estas redes reguladoras de genes y que muchas de estas redes podrían ayudar a explicar el estado de gravedad de la arteriosclerosis en casos individuales. De esas redes, 135 estaban ubicadas dentro de un tipo de tejido, mientras que las 89 restantes representaban actividad genética coordinada en múltiples tejidos.

Las redes de múltiples tejidos parecían tener el mayor impacto. En promedio, podrían explicar tres veces más el riesgo de enfermedad que los de un solo tejido. Un ejemplo de una red multitejido, llamada GRN165, representó el 4,1 % del riesgo de enfermedad de las arterias coronarias e involucró a 709 genes activos en la pared arterial y en el tejido adiposo subcutáneo.

«Descubrimos que Las redes de genes funcionan como patrones de tráfico de aviones.Así como un retraso en un aeropuerto en un estado clave puede interrumpir los vuelos en todo el país, descubrimos que un ligero cambio en la actividad de los genes clave en un tejido puede interrumpir la actividad de otros genes en todo el mundo. descansar el cuerpo», dijo el Dr. Bjorkegren.

Finalmente, el análisis sugirió que las hormonas que ayudan a las células grasas a comunicarse con otros órganos, particularmente el hígado, desempeñan un papel fundamental en la coordinación de las redes multiorgánicas. El apoyo a esta idea se basó, en parte, en experimentos con ratones en los que las inyecciones de algunas de estas hormonas alteraron los niveles de grasa y azúcar en la sangre.

Dr. El equipo de Bjorkegren ha creado un sitio web donde los investigadores pueden probar si un gen candidato puede ser parte de estas redes (starnet.mssm.edu).

«En última instancia, esperamos que este estudio brinde a los investigadores las herramientas que necesitan para reducir la carga de la enfermedad de las arterias coronarias en todo el mundo», dijo el Dr. Bjorkegren.

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Información específica del tipo de célula sobre la función de los factores de riesgo en la enfermedad de las arterias coronarias Más información: Un marco mecanicista para la enfermedad cardiometabólica y de las arterias coronarias, Nature Cardiovascular Research (2022) ). DOI: 10.1038/s44161-021-00009-1 Proporcionado por The Mount Sinai Hospital Cita: ¿Podrían las redes genéticas que se asemejan al tráfico aéreo explicar la arteriosclerosis? (2022, 12 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-gene-networks-resembling-air-traffic.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.