Tejido adiposo epicárdico y alteraciones del metabolismo lipídico en la diabetes mellitus tipo 2

Abstract

L’increment del teixit adipós epicàrdic (EAT) és comú en pacients amb diabetis tipus 2 (DM2) i s’associa a insuficiència cardíaca i aterosclerosi precoç. A més de l’augment de volum, l’EAT d’aquests pacients presenta alteracions funcionals que podrien induir inflamació i citotoxicitat en el miocardi. Tanmateix, aquestes alteracions han estat poc estudiades i no hi ha biomarcadors sanguinis útils per estimar-ne el volum. Per això, aquesta tesi va tenir dos objectius principals: identificar biomarcadors plasmàtics relacionats amb el volum de l’EAT i analitzar el secretoma de l’EAT en pacients amb DM2, amb i sense malaltia arterial coronària (CAD), per explorar noves dianes terapèutiques i el seu efecte sobre cardiomiòcits, així com el paper de l’apolipoproteïna J (apoJ) i les lipoproteïnes d’alta densitat (HDL). Els nostres resultats indiquen que el volum de l’EAT indexat per superfície corporal (iEAT) és significativament superior en pacients amb DM2, tot i que pot reduir-se amb la millora del control glucèmic. A nivell lipoproteic, les HDL d’aquests pacients presentaven una composició alterada: menor contingut d’apoA-I i colesterol, i major contingut d’apoC-III i triglicèrids. Per la seva banda, les LDL eren més petites i contenien més triglicèrids i apoB, fet que reflecteix la dislipèmia característica de la diabetis. Es van trobar correlacions entre l’iEAT i diversos paràmetres clínics i bioquímics: edat, índex de massa corporal (IMC), hemoglobina glicosilada (HbA1c), gamma-glutamil transferasa (GGT), colesterol de VLDL (VLDLc), triglicèrids, mida de les LDL i percentatge d’apoA-I i apoC-III a les HDL. En una anàlisi multivariable, l’edat, la mida de les LDL i la concentració de GGT van ser predictors independents del volum de l’EAT, explicant fins al 50 % de la seva variabilitat. A més, el model predictiu va mostrar una bona capacitat diagnòstica. Pel que fa a les característiques de l’EAT en pacients amb DM2, es van detectar alteracions importants en l’expressió de gens vinculats a la inflamació (IL1β, IL6, IL8, MCP1), resistència a la insulina (GLUT4, RBP4) i metabolisme lipídic (CD36, PLIN2). L’anàlisi del secretoma de l’EAT va revelar un perfil lipídic alterat, especialment en pacients amb malaltia coronària concomitant (DM-C), que presentaven major concentració d’àcids grassos saturats com l’àcid palmític (PA) i una proporció elevada de ceramides proaterogèniques. Aquests secretomes induïen efectes nocius en cardiomiòcits humans AC16, promovent inflamació i citotoxicitat. No obstant això, aquests efectes es van veure parcialment atenuats mitjançant l’administració exògena de HDL i apolipoproteïna J (apoJ), suggerint un possible efecte cardioprotector. L’exposició directa dels cardiomiòcits a ceramides específiques (Cer16:0, Cer24:1) i PA va replicar parcialment els efectes adversos dels secretomes, confirmant el paper d’aquests lípids en la disfunció cel·lular. A més, es va observar un augment en l’expressió d’apoJ per part dels cardiomiòcits com a resposta a l’entorn inflamatori generat pel secretoma de l’EAT, cosa que podria representar un mecanisme compensatori davant del dany. En resum, l’augment del volum de l’EAT en pacients diabètics s’associa amb alteracions lipídiques i hepàtiques que podrien emprar-se com a biomarcadors. A més, l’EAT actua com un teixit actiu que contribueix al dany cardíac mitjançant l’alliberament de factors lipídics i inflamatoris, mentre que l’apoJ i les HDL podrien tenir un paper protector davant aquests efectes.

El aumento del tejido adiposo epicárdico (EAT) es común en pacientes con diabetes tipo 2 (DM2) y se relaciona con insuficiencia cardíaca y aterosclerosis precoz. Además del incremento en volumen, el EAT de estos pacientes muestra alteraciones funcionales que podrían inducir inflamación y citotoxicidad en el miocardio. Sin embargo, estas alteraciones han sido poco estudiadas y no existen biomarcadores sanguíneos útiles para estimar su volumen. Por ello, esta tesis tuvo dos objetivos principales: identificar biomarcadores plasmáticos relacionados con el volumen de EAT y analizar el secretoma del EAT en pacientes con DM2, con y sin enfermedad arterial coronaria (CAD), para explorar nuevas dianas terapéuticas y su efecto sobre cardiomiocitos, así como el papel de la apolipoproteína J (apoJ) y las lipoproteínas de alta densidad (HDL). Nuestros resultados indican que el volumen del EAT indexado por superficie corporal (iEAT), es significativamente mayor en pacientes con DM2, aunque puede reducirse tras la mejora del control glucémico. A nivel lipoproteico, las HDL de estos pacientes mostraron una composición alterada: menor contenido de apoA-I y colesterol, y mayor contenido de apoC-III y triglicéridos. Por su parte, las LDL fueron más pequeñas y contenían mayor cantidad de triglicéridos y apoB, lo cual refleja la dislipemia característica de la diabetes. Se hallaron correlaciones entre el iEAT y diversos parámetros clínicos y bioquímicos: edad, índice de masa corporal (IMC), hemoglobina glicosilada (HbA1c), Gamma-Glutamil Transferasa (GGT), colesterol de VLDL (VLDLc), triglicéridos, tamaño de LDL, y porcentaje de apoA-I y apoC-III en HDL. En un análisis multivariable, la edad, el tamaño de las LDL y la concentración de GGT fueron predictores independientes del volumen de EAT, explicando hasta el 50 % de su variabilidad. Además, el modelo predictivo mostró una buena capacidad diagnóstica. En cuanto a las características del EAT en pacientes con DM2, se detectaron alteraciones importantes en la expresión de genes vinculados con inflamación (IL1β, IL6, IL8, MCP1), resistencia a la insulina (GLUT4, RBP4) y metabolismo lipídico (CD36, PLIN2). El análisis del secretoma del EAT reveló un perfil lipídico alterado, especialmente en pacientes con enfermedad coronaria concomitante (DM-C), quienes presentaron mayor concentración de ácidos grasos saturados, como el ácido palmítico (PA), y una proporción elevada de ceramidas proaterogénicas. Estos secretomas inducían efectos nocivos en cardiomiocitos humanos AC16, promoviendo inflamación y citotoxicidad. No obstante, estos efectos fueron parcialmente atenuados mediante la administración exógena de HDL y apolipoproteína J (apoJ), sugiriendo un posible efecto cardioprotector. La exposición directa de los cardiomiocitos a ceramidas específicas (Cer16:0, Cer24:1) y PA replicó en parte los efectos adversos de los secretomas, confirmando el papel de estos lípidos en la disfunción celular. Además, se observó un aumento en la expresión de apoJ por parte de los cardiomiocitos como respuesta al entorno inflamatorio generado por el secretoma del EAT, lo que podría representar un mecanismo compensatorio frente al daño. En resumen, el aumento del volumen de EAT en pacientes diabéticos se asocia con alteraciones lipídicas y hepáticas que podrían usarse como biomarcadores. Además, el EAT actúa como un tejido activo que contribuye al daño cardíaco mediante la liberación de factores lipídicos e inflamatorios, mientras que apoJ y HDL podrían tener un rol protector frente a estos efectos.

The increase in epicardial adipose tissue (EAT) is common in patients with type 2 diabetes (T2D) and is associated with heart failure and early atherosclerosis. In addition to an increase in volume, the EAT in these patients shows functional alterations that may induce inflammation and cytotoxicity in the myocardium. However, these changes have been poorly studied, and no useful blood biomarkers exist to estimate its volume. Therefore, this thesis had two main objectives: to identify plasma biomarkers related to EAT volume and to analyze the EAT secretome in patients with T2D, with and without coronary artery disease (CAD), to explore new therapeutic targets and their effect on cardiomyocytes, as well as the role of apolipoprotein J (apoJ) and high-density lipoproteins (HDL). Our results indicate that the volume of EAT indexed to body surface area (iEAT) is significantly higher in patients with T2D, although it can be reduced following improved glycemic control. At the lipoprotein level, HDL in these patients showed an altered composition: lower content of apoA-I and cholesterol, and higher content of apoC-III and triglycerides. In turn, LDL were smaller and contained more triglycerides and apoB, reflecting the characteristic dyslipidemia of diabetes. Correlations were found between iEAT and various clinical and biochemical parameters: age, body mass index (BMI), glycated hemoglobin (HbA1c), gamma-glutamyl transferase (GGT), VLDL cholesterol (VLDLc), triglycerides, LDL size, and the percentage of apoA-I and apoC-III in HDL. In multivariable analysis, age, LDL size, and GGT concentration were independent predictors of EAT volume, explaining up to 50% of its variability. Moreover, the predictive model showed good diagnostic capacity. Regarding EAT characteristics in T2D patients, significant alterations were detected in the expression of genes linked to inflammation (IL1β, IL6, IL8, MCP1), insulin resistance (GLUT4, RBP4), and lipid metabolism (CD36, PLIN2). The EAT secretome analysis revealed an altered lipid profile, especially in patients with concomitant coronary disease (DM-C), who showed higher concentrations of saturated fatty acids such as palmitic acid (PA) and a high proportion of pro-atherogenic ceramides. These secretomes induced harmful effects in human AC16 cardiomyocytes, promoting inflammation and cytotoxicity. However, these effects were partially mitigated by the exogenous administration of HDL and apolipoprotein J (apoJ), suggesting a potential cardioprotective effect. Direct exposure of cardiomyocytes to specific ceramides (Cer16:0, Cer24:1) and PA partially replicated the adverse effects of the secretomes, confirming the role of these lipids in cellular dysfunction. In addition, increased expression of apoJ was observed in cardiomyocytes in response to the inflammatory environment generated by the EAT secretome, which could represent a compensatory mechanism against damage. In summary, the increase in EAT volume in diabetic patients is associated with lipid and hepatic alterations that could be used as biomarkers. Furthermore, EAT acts as an active tissue that contributes to cardiac damage through the release of lipid and inflammatory factors, while apoJ and HDL may play a protective role against these effects.