Development of lentiviral-based strategies to modulate angiogenesis during post-infarction heart remodeling

118 p.-33 fig.-4 tab.[EN]Despite remarkable improvement since the implementation of angioplasty in acute treatment of myocardial infarction, long-term consequences of myocardial infarction, including heart failure, remain a challenge for modern medicine. Over the past decades, a need for an effective therapy to improve or rather to prevent adverse remodeling, and as a consequence prevent heart failure after myocardial infarction, remains unmet. To date, tested therapies have been aimed at various goals, including the prevention of cardiomyocyte death, reprograming cardiac fibroblasts into cardiomyocytes or cardiac progenitors, tuning immune responses, and modulating angiogenesis. Here we implemented a novel gene-cell therapy, combining the actions of two proangiogenic factors: VEGF-A and S1P delivered by ex-vivo lentivirus-infected bone marrow cells. Selection of the factors was based on their efficiency in inducing sprouting in an aortic ring assay. In the ischemia reperfusion model of myocardial infarction, bone marrow cells overexpressing hVEGF or hSphK1 were sequentially injected into mice at days 4 and 7 after myocardial infarction. Analysis of control and treated mice at 28 days post-ischemia reperfusion showed mild improvement in stroke volume, with no impact on ejection fraction in VEGF/S1P-treated mice. Adverse heart remodeling was decreased in treated animals, represented as a mild improvement in left ventricle systolic and diastolic volumes, prevention of cardiomyocyte hypertrophy, and better preservation of the ellipsoid heart shape. Moreover, sequential VEGF/S1P gene-cell therapy mitigated extension of the fibrotic scar. Analysis of immune response patterns in treated and control mice revealed distinct chemokine-receptor profile of circulating monocytes in the treated mice, suggesting their shift into a more reparative phenotype. Additionally, cardiac macrophages were less abundant in the remote zone of the VEGF SphK1mice injected with BM /BM . Finally, as primarily aimed, sequential delivery of VEGF and S1P resulted in increased capillary density, ameliorated adverse angioadaptation, and improved tissue oxygenation. Furthermore, the fibrotic index indicating myofibroblast abundance decreased in the infarct zone of hearts from treated mice. Our results identify a new strategy for sequential cell delivery of angiogenic factors to improve cardiac performance after myocardial infarction.[ES]A pesar de la mejora notable por la implementación de la angioplastia en el tratamiento agudo del infarto de miocardio, las consecuencias a largo plazo del infarto de miocardio, incluida la insuficiencia cardíaca, siguen siendo un desafío para la medicina moderna. En las últimas décadas, la necesidad de una terapia eficaz para mejorar o, mejor dicho, evitar una remodelación adversa y, como consecuencia, la insuficiencia cardíaca después de un infarto de miocardio, sigue sin cumplirse. Hasta la fecha, las terapias probadas se han dirigido hacia diversos objetivos, incluida la prevención de la muerte de los cardiomiocitos, la reprogramación de fibroblastos cardíacos en cardiomiocitos o progenitores cardíacos, el ajuste de las respuestas inmune y la modulación de la angiogénesis. Aquí, implementamos una nueva terapia de génica-celular, que combina las acciones de dos factores proangiogénicos VEGF-A y S1P administrados por células de médula ósea infectadas con lentivirus ex vivo. La selección de los factores se basó en su eficacia para inducir angiogénesis en un ensayo de anillo aórtico. En el modelo de isquemia-reperfusión de infarto de miocardio, las células de médula ósea que sobreexpresan hVEGF o hSphK1 se inyectaron secuencialmente en los ratones los días 4 y 7 después del infarto de miocardio. El análisis de los ratones control y los tratados 28 días después de la isquemia-reperfusión mostró una mejoría leve en el volumen del latido sin impacto en la fracción de eyección en ratones tratados con VEGF/S1P. La remodelación adversa del corazón disminuyó en los animales tratados, representada como una mejoría leve en los volúmenes sistólico y diastólico finales del ventrículo izquierdo, la prevención de la hipertrofia de los cardiomiocitos y la mejor preservación de la forma elipsoide del corazón. Además, la terapia secuencial gen-célula VEGF/S1P mitigó la extensión de la cicatriz fibrótica. El análisis de los patrones de la respuesta inmune en ratones tratados y control reveló un perfil distinto de receptores de quimioquinas en los monocitos circulantes de los ratones tratados, lo que sugiere su cambio hacia un fenotipo más reparador. Además, los macrófagos cardíacos VEGF SphK1fueron menos abundantes en la zona remota de los ratones inyectados con BM /BM . Finalmente, y conforme al objetivo primario, la administración secuencial de VEGF y S1P dio como resultado un aumento de la densidad capilar, un menor angioadaptación adversa y una oxigenación tisular mejorada. Además, el índice fibrótico que indica la abundancia de miofibroblastos disminuyó en la zona de infarto de los corazones de los ratones tratados. Nuestros resultados identifican una nueva estrategia basada en el suministro secuencial de células productoras de factores angiogénicos para mejorar función cardíaca después de un infarto de miocardio.Financiada por el Programa Pueblo (Acciones Marie Curie) del Séptimo Marco de la Unión Europea Programa (FP7 / 2007-2013) bajo el acuerdo de subvención REA nº 608027 (¨CardioNext¨ Proyecto de Redes de Formación Inicial)Peer reviewe