MGF investigación de biología cardíaca: Mechano Growth Factor, Mecanismos de supervivencia de cardiomiocitos y reparación del corazón

MGF investigación de biología cardíaca: Mechano Growth Factor, Mecanismos de supervivencia de cardiomiocitos y reparación del corazón

Sólo uso de investigación. MGF (Mechano Growth Factor) y PEG-MGF no están autorizados para la terapéutica cardiaca en la UK- ¿Qué? Todo el contenido describe la biología de la investigación preclínica e investigacional. No es un consejo médico.

Mechano Growth Factor (MGF, también conocido como IGF-1Ec) es una variante de la IGF-1 gen producido por el empalme alternativo del exón 5, lo que da lugar a un 24-amino extensión del péptido E terminal (dominio Ec) ácido C que lo distingue de la derivada del hígado sistémico IGF-1 (IGF-1Ea) . Mientras MGF es más estudiado en músculo esquelético tras la carga mecánica, un cuerpo creciente de documentos de investigación, cardioprotectoras directas y regenerativas propiedades en el corazón, un tejido bajo demanda mecánica y metabólica continua. En este artículo se examinan las MGF biología de los receptores, señalización de cardiomiocitos y modelos cardíacos preclínicos relevantes para MGF investigación.

MGF y su biología de receptores en el corazón

MGF difiere de la madura IGF-1 en la cinética de la estructura y del compromiso del receptor. El precursor intacto MGF (con Ec péptide) no se une de manera eficiente IGF-1R hasta que se procese proteolíticamente para liberar madura IGF-1 dominio — pero el propio péptido Ec implica un receptor distinto en las células musculares y cardíacas que permanece farmacológicamente in característico (el "MGF la hipótesis del receptor). Evidencia de señalización específica de Ec peptídeo proviene de estudios que demuestran que el peptídeo Ec sintético solo (el 24-amino fragmento terminal ácido C, comercialmente disponible como "MGF El péptido C-terminal") produce efectos de cardiomiocitos independientes de IGF-1R bloqueo (no abolido por IGF-1R anticuerpos αIR3 o picropodofilina/PPP) .

Por el contrario, madura IGF-1 dominio liberado por el procesamiento de proteasa se involucra IGF-1R → IRS-1 → PI3K-Akt Ser-473 → múltiples efectores pro-supervivencia. PEG-MGF (polietilenoglicol conjugado MGF El péptido terminal C) proporciona t1⁄2 extendido (~24–72h vs ~2h para el péptido no modificado) que permite una señalización sostenida del dominio Ec en modelos cardíacos preclínicos sin perfusión continua.

Señalización de supervivencia de cardiomiocitos

PI3K-Akt-mTOR vía: MGF Ec-péptidos en 25–200 ng/ml activa Akt Ser-473 fosforilación en cardiomiocitos ventriculares de ratas neonatales (NRVCMs) y cardiomiocitos ventriculares de ratas adultos (ARVCMs) en 15-60 minutos (tiempo de interrupción occidental). Objetivos de Akt ascendente: GSK-3β Ser-9 Fosforilación (inhibición de la amortiguación apoptótica y promoción de la síntesis de glicogeno); FOXO3a Thr-32 Fosforilación (exclusión nuclear) → Reducción de la transcripción pro-apoptotica de Bim/FasL); y mTORC1-S6K1-4E-BP1 (translación dependiente de la cápsula de proteínas hipertróficas/supervivientes).

ERK1/2 MAPK vía: MGF activa ERK1/2 Thr-202/Tyr-204 en los cardiomiocitos, promoviendo marcadores de reentrada en el ciclo celular (Ki-67, fosfo-histone H3) en una pequeña fracción de cardiomiocitos adultos, relevantes para el concepto de proliferación de cardiomiocitos adultos que ha recibido un renovado interés en la investigación. ERK1/2 activa adicionalmente el factor de transcripción cardiaca GATA4 (Ser-105 fósforilación) expresión de la BNP/BNIP3L y antiapoptoticos Bcl-xL/Bcl-2- ¿Qué?

Mecanismos antiapoptoticos: Isquemia simultánea (90-min hipoxia/baja glucosa + 60-min reoxigenación, modelo H/R en ARVCMs) produce un volumen significativo de NRVCM/ARVCM apoptosis (TUNEL, Anexo VPI flujo, LDH liberación, caspase-3 - ¿Qué? MGF Pretratamiento con ec-péptidos (25–100 ng/ml, 30 min pre-H/R) reduce de forma dosis-dependiente: TUNEL+ índice; secundario caspase-3 (Asp-175 en el oeste; liberación citocroma c citosólica (fraccionamiento mitocondrial occidental); y la pérdida potencial de la membrana mitocondrial (JC-1 La relación agregada:monómero). Bcl-2/Bax la relación en el lisato de cardiomiocitos (occidental) cambia anti-apoptoticamente.

Infarto de miocardio: En los modelos Vivo

Ligadura de la arteria coronaria (permanente) MI): Ligadura permanente de la descendente anterior izquierda (LAD) arteria coronaria en ratas o ratones produce una zona de infarto definida (apex, pared anterior, septo interventricular) con necrosis cardiomiocitaria al máximo en 24–48h y la formación de cicatrices 2–4 semanas- ¿Qué? MGF o bien PEG-MGF administración por: inyección intramiocárdica durante la ligadura (5–50 µg en 25 µl PBS, 2–3 puntos de inyección en la zona fronteriza del infarto; o subcutánea PEG-MGF (0.5–2 mg/kg, comenzando 24h después deMI donde dice: 2 semanas) .

Batería de punto final en 4 semanas- ¿Qué? ecocardiografía con isoflurano del 1,5% (fracción de inyección % LVEF, acortamiento fraccional %FS, LV volumen y diámetro sistólicos, relación E/A para la función diastólica; volumen de presión invasivo (PV) bucle (1.4F Céter Millar a través de la arteria carótida retrogradar en LV, relación presión-volumen sistólico final ESPVR pendiente = Emax, dP/dt máx. y min, relajación τ - constante de Weiss; tamaño del infarto (TTC 2,35-triphenyltetrazolium cloruro en 24h después deMI OR Masson tricromo % área de fibrosis en 4 semanas- El Sr. apoptosis de cardiomiocitos en la zona fronteriza (TUNEL + troponina co-manchando, TUNEL+ TnI+ por HPF- El Sr. angiogénesis (CD31+ densidad de los buques en la zona fronteriza, IHC morfometría; y fibrosis (contenido de hidroxiprolina) µg/mg LV, Masson área de tricromo %).

Lesión por isquemia y reperfusión (IRI): Temporal LAD la ligadura (30–45 min isquemia) seguida de reperfusión (24h- ¿Qué?4 semanas) produce IRI distinto de la permanente MI- ¿Qué? el componente de lesiones por reperfusión (reperfusión letal, causada por la apertura de poros de transición mitocondrial en los minutos siguientes a la reflujo) mata cardiomiocitos viables adicionales más allá de los perdidos durante la isquemia. MGF administrada inmediatamente al inicio de la reperfusión (ventana de per-perfusión, clínicamente relevante ya que modela el tiempo de laboratorio de cateterización) reduce la lesión letal de reperfusión mediante: Akt-GSK-3β Ser-9 fósforilación que impide la apertura de mPTP (medida por calceínaAM- ¿Qué?CoCl2 ensayo de extinción o inflamación inducida por atractilosídeo en mitocondrias aisladas; reducción de la liberación de suero de troponina I/T a 6/24h; y conservados LVEF en 4 semanas ecocardiografía.

Progenitor cardíaco y biología regenerativa

El corazón de mamíferos adulto tiene capacidad regenerativa limitada pero no cero: la recambio de los miocitos de aproximadamente 0,5–1%/año ha sido documentada por carbon-14 estudios retrospectivos de fecha de nacimiento y incorporación de BrdU. MGF investigación ha examinado si la señalización de Ec-péptidos puede ampliar esta respuesta regenerativa limitada promoviendo: células progenitoras cardíacas (CPC, definido como c-Kit+/Lin- o Sca-1+/CD31- en el corazón del ratón) proliferación y diferenciación; célula derivada de la cardiosfera (CDC) expansión ex vivo y injerto; y la reingresa endógena del ciclo celular de cardiomiocitos.

MGF Ec-péptido promueve c-Kit+ CPC de la proliferación (Ki-67 inmunofluorescencia, incorporación de BrdU 24h) y reduce CPC apoptosis en isquemia simulada. In vivo, inyección intramiocárdica de MGF aumenta la densidad de células c-Kit+ en la zona fronteriza al día 7 después de laMI (IHC, por cuantificación de mm2). Si estas células c-Kit+ representan verdaderos progenitores cardíacos u otras poblaciones que expresan c-Kit (celulas de la masta, progenitores endotelios) requiere validación de rastreo de linaje (Rosa26-lacZ reportero cruzado con c-Kit-Cre en ratones) — un control metodológico crítico en la investigación contemporánea de progenitores cardíacos dada controversia en el campo.

Investigación sobre Hipertrofia Cardiaca

La hipertrofia cardiaca fisiológica (adaptada al ejercicio, concéntrica con función sistólica preservada o mejorada) está mediada por: IGF-1R-PI3K-Akt-mTORC1 señalización y es mecanísticamente distinta de la hipertrofia patológica (inducido por sobrecarga de presión, excéntrico con fibrosis y eventual fallo, impulsado por MAPK- ¿Qué?NFAT- Gq-calcineurina). MGF en el cultivo de cardiomiocitos promueve los criterios fisiológicos de hipertrofia: aumento del área celular (calceína) AMmorfometría de contraste de fase, µm2 por celda), organización de sarcoméricas (sarcomérica) α-actinin inmunofluorescencia, regularidad de la discración Z) y tasa de síntesis de proteínas (incorporación de la puromicina SUnSET ensayo) sin NFAT traslación nuclear o BNP/β-MHC Reexpresión del gen fetal — signos distintivos de la hipertrofia patológica. TAC (constricción aórtica transversal, 26-gauge la banda de agujas) produce hipertrofia patológica de sobrecarga de presión; MGF tratamiento en TAC prueba de si IGF-1-como la señalización profisiológica reduce TAC-inducida HW/BW relación, fibrosis y transición de la hipertrofia compensada a la falla.

Resumen

MGF (IGF-1Ec variante de eclipse) involucra biología de doble receptor en el corazón — IGF-1 dominio vía IGF-1R-PI3K-Akt-ERK y el dominio Ec a través de un receptor distinto y supuesto, produciendo supervivencia de cardiomiocitos, señalización antiapoptotica y regenerativa limitada. En permanente LAD ligadura y IRI modelos, MGF reduce el tamaño del infarto, conserva LVEF, reduce la apoptosis de los cardiomiocitos de la zona fronteriza, y promueve CD31+ angiogénesis. PEG-MGF prolonga la semivida farmacocinética permitiendo una administración menos frecuente. En contextos de hipertrofia fisiológica, IGF-1R-Akt-mTOR-driven organización de sarcameros y síntesis de proteínas sin la reexpresión de genes fetales distingue MGF de la Gq-calcineurina patológicaNFAT señalización. La biología de progenitores cardíacos requiere validación de rastreo de linaje para confirmar la identidad c-Kit+. Los diseños de investigación deben incluir: IGF-1R Controles de especificidad (αIR3 o bien PPP) para delinear Ec-peptídeo específico de madura IGF-1- efectos de dominio.