Implicació de factors antiangiogènics endògens en la hipertensió portal i la cirrosi hepàtica

Abstract

ANTECEDENTS: La síndrome de la hipertensió portal és la més greu complicació de les malalties cròniques del fetge. Estudis anteriors del nostre grup i altres grups de recerca en models experimentals d’hipertensió portal i cirrosi han demostrat l’existència d’un procés actiu d’angiogènesi en l’establiment d’aquesta malaltia. Aquests processos angiogènics estan regulats per factors proangiogènics, com VEGF, entre d’altres, i factors antiangiogènics.

HIPÒTESI: L’ús de factors antiangiogènics endògens pot ser una estratègia d’inhibició de l’angiogènesi patològica en malalties com la hipertensió portal i la cirrosi més segura i efectiva que els tractaments antiangiogènics tradicionals.

OBJECTIU: Determinar la implicació dels factors antiangiogènics endògens VASH1 i PEDF com a reguladors de l’angiogènesi patològica en la hipertensió portal i cirrosi hepàtica, i avaluar experimentalment noves estratègies terapèutiques pel tractament d’aquesta malaltia basades en aquests factors.

METODOLOGIA: Anàlisi de l’expressió de PEDF i VASH1 en fetge i mesenteri en diferents models experimentals (CBDL, PPVL i/o CCl4) i en mostres de fetges cirròtics humans, determinant la seva implicació durant el procés de la malaltia i comparant amb l’expressió de factors proangiogènics com VEGF. A continuació, estudi dels efectes de la sobreexpressió de VASH1 i PEDF en les alteracions vasculars i hemodinàmiques de rates amb hipertensió portal i cirrosi biliar secundària, fent servir pautes de tractament profilàctiques (prevenció) i terapèutiques (intervenció).

RESULTATS OBTINGUTS: Caracterització del patró d’expressió de VASH1 i PEDF en relació al factor VEGF, observant un augment d’aquests factors tan en fetge com en mesenteri de diferents models animals i en fetges cirròtics humans. Demostrant, en el cas de VASH1, una regulació per retroalimentació negativa de VASH1/VEGF, i en el cas de PEDF, suggerint un mecanisme compensatori dirigit a reduir els efectes patològics de VEGF. Per altra banda, la sobreexpressió de factors antiangiogènics endògens com PEDF i VASH1 es tradueix en efectes beneficiosos, tant esplàncnics com intrahepàtics, en animals amb hipertensió portal i cirrosi com són baixada de la pressió portal, disminució en la formació de vasos col.laterals portosistèmics, reducció de la fibrogènesi en fetge i disminució de l’angiogènesi en fetge i mesenteri.

CONCLUSIONS: Els estudis realitzats en la present tesi doctoral evidencien que els factors antiangiogènics VASH1 i PEDF poden ser noves estratègies terapèutiques contra la hipertensió portal i cirrosi hepàtica gràcies a les seves propietats antiangiogèniques i antifibròtiques.

1) Disruption of negative feedback loop between vasohibin-1 and vascular endothelial growth factor decreases portal pressure, angiogenesis, and fibrosis in cirrhotic rats.

Pathological angiogenesis represents a critical hallmark for chronic liver diseases. Understanding the mechanisms regulating angiogenesis is essential to develop new therapeutic strategies that specifically target pathological angiogenesis without affecting physiological angiogenesis.

Here we investigated the contribution and therapeutic impact of the endogenous angioinhibitor vasohibin-1 in portal hypertension and cirrhosis. The spatiotemporal expression profiling of vasohibin-1 and its relationship with vascular endothelial growth factor (VEGF), angiogenesis, and fibrogenesis was determined through the analysis of human cirrhotic liver specimens, widely accepted in vivo animal models of portal hypertension and cirrhosis, and in vitro angiogenesis assays. Effects of vasohibin-1 overexpression by adenoviral-mediated gene transfer on angiogenesis, fibrogenesis, and portal hypertension-associated hemodynamic alterations were also studied in rats. We found that vasohibin-1 and VEGF are up-regulated, in mesentery and liver, in cirrhotic and precirrhotic portal hypertensive rats and cirrhosis patients. Our results are consistent with vasohibin-1/VEGF cascades being spatially and temporally coordinated through a negative-feedback loop driving pathological angiogenesis. Paradoxically, further overexpression of vasohibin-1 by adenoviral gene transfer exerts multifold beneficial effects in portal hypertension and cirrhosis: reduction of pathologic angiogenesis, attenuation of liver fibrogenesis partly mediated through inhibition of hepatic stellate cell activation, and significant decreases in portocollateralization, splanchnic blood flow, portohepatic resistance, and portal pressure. The explanation for this apparent contradiction is that, unlike endogenous vasohibin-1, the ectopic overexpression is not regulated by VEGF and therefore disrupts the negative-feedback loop, thus generating constant, but lower levels of VEGF synthesis sufficient to maintain vascular homeostasis but not pathological angiogenesis. Conclusion: Our study provides evidence that vasohibin-1 regulates portal hypertension-associated pathological angiogenesis and highlights that increasing vasohibin-1 might be a promising novel therapeutic strategy for portal hypertension and cirrhosis.

2) Antiangiogenic and antifibrogenic activity of pigment epithelium-derived factor (PEDF) in bile duct-ligated portal hypertensive rats.

Antiangiogenic strategies have been proposed as a promising new approach for the therapy of portal hypertension and chronic liver disease. Pigment epithelium-derived factor (PEDF) is a powerful endogenous angiogenesis inhibitor whose role in portal hypertension remains unknown. Therefore, we aimed at determining the involvement of PEDF in cirrhotic portal hypertension and the therapeutic efficacy of its supplementation. PEDF expression profiling and its relationship with vascular endothelial growth factor (VEGF), neovascularisation and fibrogenesis was determined in bile duct-ligated (BDL) rats and human cirrhotic livers. The ability of exogenous PEDF overexpression by adenovirus-mediated gene transfer (AdPEDF) to inhibit angiogenesis, fibrogenesis and portal pressure was also evaluated in BDL rats, following prevention and intervention trials. PEDF was upregulated in cirrhotic human and BDL rat livers. PEDF and VEGF protein expression and localisation in mesentery and liver increased in parallel with portal hypertension progression, being closely linked in time and space with mesenteric neovascularisation and liver fibrogenesis in BDL rats. Furthermore, AdPEDF increased PEDF bioavailability in BDL rats, shifting the net balance in the local abundance of positive (VEGF) and negative (PEDF) angiogenesis drivers in favour of attenuation of portal hypertension-associated pathological neovascularisation. The antiangiogenic effects of AdPEDF targeted only pathological angiogenesis, without affecting normal vasculature, and were observed during early stages of disease. AdPEDF also significantly decreased liver fibrogenesis (through metalloproteinase upregulation), portosystemic collateralisation and portal pressure in BDL rats. This study provides compelling experimental evidence indicating that PEDF could be a novel therapeutic agent worthy of assessment in portal hypertension and cirrhosis.