GCN5 contributes to intracellular lipid accumulation in human primary cardiac fibroblasts in Arrhythmogenic Cardiomyopathy

La Cardiomiopatia Aritmogena (ACM) è una malattia genetica dovuta alla presenza di mutazioni in geni desmosomali, con bassa penetranza ed espressività variabile. Dal punto di vista fenotipico è caratterizzata da una progressiva sostituzione fibro-adiposa a livello del miocardio, aritmia ventricolare e morte cardiaca improvvisa. L’aritmia è generalmente trattata con l’inserimento di un defibrillatore sottocutaneo, mentre per la sostituzione fibro-adiposa non sono ancora stati individuati trattamenti farmacologici, fatta eccezione per il trapianto di cuore, suggerito in pazienti con grave insufficienza cardiaca. Per anni, l´ACM è stata considerata come una patologia a carico dei cardiomiociti, ma recentemente alcuni lavori hanno portato alla luce un possibile ruolo delle cellule stromali cardiache (CStCs) nell’accumulo adiposo nel cuore di pazienti affetti da ACM. Per questo motivo, in questo lavoro di dottorato, le CStCs sono state usate come modello cellulare per lo studio dell´ACM. Le CStCs sono cellule di origine mesenchimale, abbondanti nel miocardio e coinvolti in molti processi legati al funzionamento del cuore, come la sintesi e la deposizione di matrice extracellulare, comunicazione intercellulare con i cardiomiociti, produzione di fattori di crescita e citochine. Inoltre, le CStCs sono anche in grado di transdifferenziare in altri tipi cellulari, inclusi gli adipociti. Vari studi hanno dimostrato che l’istone acetiltransferasi GCN5 puo´ avere un ruolo nell’accumulo lipidico, tramite la regolazione genica di PPARγ, principale effettore della cascata adipogenica. Lo scopo di questo lavoro di dottorato è stato quello di valutare se GCN5 puo´ svolgere un ruolo nell’accumulo lipidico in cellule primarie ventricolari, ottenute da pazienti affetti da ACM e da donatori sani (NON ACM). Le CStCs sono state isolate da campioni di biopsie ventricolari di pazienti che si sono sottoposti a interventi chirurgici, per motivi diagnostici, al Centro Cardiologico Monzino (Milano, Italia). Le cellule sono state poi amplificate in terreno basale e caratterizzate al citofluorimetro. Tramite western blot è stata valutata, in terreno basale, l’espressione proteica di GCN5, ed è stata evidenziata una maggiore espressione proteica di questa acetiltransferasi nelle cellule ottenute da pazienti rispetto ai controlli. Inoltre, modulando l’espressione genica di GCN5 tramite l’utilizzo di shRNA e riducendone l´attivita´ tramite inibizione farmacologica con MB-3, è stato osservato un ridotto accumulo lipidico citoplasmatico in cellule stromali cardiache di pazienti affetti da ACM. Abbiamo, quindi, cercato di individuare i meccanismi molecolari coinvolti nell’accumulo lipidico, trattando le cellule con terreno adipogenico e con l’inibitore selettivo, MB-3. Da un’analisi preliminare dei risultati di RNAseq di campioni di ACM esposti a terreno adipogenico in presenza o meno di MB-3, sembra esserci una modulazione di vari processi associati alla riorganizzazione della matrice extracellulare, processi metabolici e processi coinvolti nello stress ossidativo. Tutti questi risultati sono da considerarsi preliminari, e ulteriori esperimenti di validazione saranno necessari. Tuttavia, in linea con i risultati del trascrittoma, il trattamento con MB-3 sembra essere in grado di diminuire la concentrazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) mitocondriali, che abbiamo visto essere maggiore nei pazienti affetti da ACM rispetto ai controlli. Abbiamo anche un’indicazione dell´ aumento della capacità di respirazione in CStCs di pazienti affetti da ACM rispetto ai controlli, dopo 7 giorni in terreno adipogenico. Tutte queste osservazioni portano a presupporre un possibile ruolo nei mitocondri nella patogenesi dell´ACM. Infine, abbiamo anche evidenze dell’espressione ex vivo di GCN5 in campioni di tessuti autoptici: dall’analisi immunoistochimica risulta che il 30% di cellule con morfologia fibroblastoide sono positive per GCN5. Tutti i dati riportati in questo lavoro, indicano che l’inibizione di GCN5 porta a una riduzione dell’accumulo lipidico in CStCs di pazienti con ACM, andando anche a modulare vari processi metabolici. Ulteriori esperimenti saranno necessari per chiarire il ruolo di GCN5 nell’insorgenza della malattia, anche se questi risuliati potrebbero essere utili per l’identificazione di nuovi possibili target farmacologici.