Novas estratégias farmacológicas para reduzir os principais desencadeadores inflamatórios de lesões de órgãos em doenças cardiovasculares

Abstract

Doenças cardiovasculares estão entre as principais causa de morte em todo o mundo e dois dos um dos principais problemas de saúde pública incluem sepse e choque hemorrágico (CH). São condições clínicas com risco de vida que são acompanhadas por desequilíbrio inflamatório sistêmico que levam à falência de múltiplos órgãos (FMO) e atualmente não há intervenções farmacológicas específicas que impeçam o aparecimento de FMO associado a tais condições. Recentemente, algumas quinases, incluindo, ?focal adhesion kinase (FAK), proline-rich tyrosine kinase 2 (PyK2) Bruton?s tyrosine kinase (BTK) e the Janus kinase (JAK), assim como imunomoduladores, macrophage migration inhibitory factor (MIF) e Inducible T cell co-stimulator ligand (ICOSL)? estão entre os mecanismos moleculares envolvidos recentemente descobertos no desenvolvimento de respostas inflamatórias excessivas em vários cenários clínicos. No entanto, até o momento, o papel de tais mediadores no contexto da sepse e do CH tem sido pouco investigado. Portanto, a presente tese teve como objetivo investigar o papel desses alvos biológicos na patogênese da sepse/CS e testar em modelos in vivo de sepse e CH os potenciais efeitos benéficos de sua modulação por meio da administração de ferramentas farmacológicas seletivas. Curiosamente, alguns dos fármacos aqui testados já foram aprovados para tratar outros distúrbios relacionados à inflamação. Para isso, ratos ou camundongos adultos foram submetidos à cirurgia Cecal ligation and puncture (CLP) para induzir sepse polimicrobiana ou o sangue foi retirado/reperfundido para simular a lesão de CH. Após os procedimentos cirúrgicos, os animais foram aleatoriamente designados para receber veículo ou os compostos seletivos às cascatas mencionadas acima (PF562271, Ibrutinib, Acalabrutinib, Fenebrutinib, Baricibinib, ISO-1 e ICOS-Fc para interagir farmacologicamente com FAK-PyK2, BTK, JAK1 /2, MIF e ICOS-ICOSL, respectivamente). Órgãos e plasma foram coletados 4 e/ou 24 horas após a cirurgia para análises. Os resultados aqui relatados mostraram que as quinases testadas (FAK, PyK2, BTK e JAK) e os componentes imunológicos (ICOSL e MIF) realmente desempenham um papel central na patogênese da sepse e da HS, demonstrando um papel fundamental dos diferentes mediadores na ativação do eixo NF?B-MAPK-NLRP3, que resulta em inflamação sistêmica (tempestade de citocinas) e local (hepática, renal, cardíaca), levando, em última análise, à lesão de múltiplos órgãos. Mais notavelmente, mostramos de forma convincente que os tratamentos farmacológicos protegeram efetivamente contra sepse/CH, reduzindo a inflamação sistêmica/local e, portanto, a disfunção de órgãos relacionados. Em geral, o presente projeto de doutorado leva à identificação de alvos farmacológicos inovadores para o tratamento de sepse e CH, destacando o potencial de redirecionamento de fármacos aprovados pela EMA e pela FDA nessas condições clínicas específicas.

Abstract: Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide and two of the major public health concerns that manifest cardiovascular dysfunction include sepsis and haemorrhagic shock (HS). Sepsis and HS are life-threatening clinical conditions that are accompanied by systemic inflammatory imbalance that ultimately leads to multiple organ failure (MOF) and currently there are no specific pharmacological interventions that prevent the onset of MOF associated with these clinical conditions. Few kinases, such as the focal adhesion kinase (FAK), the proline-rich tyrosine kinase 2 (PyK2), the Bruton?s tyrosine kinase (BTK) and the Janus kinase (JAK) as well as immunomodulatory mediators such as macrophage migration inhibitory factor (MIF) and Inducible T cell co-stimulator ligand (ICOSL) are among the most recently discovered molecular mechanisms involved in the development of an excessive inflammatory response in several clinical settings. However, so far, their role in the context of sepsis and HS has been poorly investigated. Therefore, the present thesis aimed to investigate the role of these key targets in the pathogenesis of sepsis/HS and to test in in vivo models of sepsis and HS the potential beneficial effects of their modulation by administering selective pharmacological tools. Interestingly some of the drugs here tested have been already approved to treat other inflammatory-related disorders. Adult rats or mice underwent caecal ligation and puncture (CLP) surgery to induce polymicrobial sepsis or blood withdrawn/reperfusion to mimic the HS injury. After the surgical procedure, the animals were randomly assigned to receive either vehicle or the compounds targeting the above-mentioned cascades (PF562271, Ibrutinib, Acalabrutinib, Fenebrutinib, Baricibinib, ISO-1 and ICOS-Fc for targeting FAK-PyK2, BTK, JAK1/2, MIF and ICOS-ICOSL, respectively). Organs and plasma were collected 4 and/or 24 h after surgery for analyses. The results here reported showed that the tested kinases (FAK, PyK2, BTK and JAK) and immune components (ICOSL and MIF) do indeed play a central role in the pathogenesis of sepsis and HS, demonstrating a key role of the distinct mediators in the activation of the NF?B-MAPK-NLRP3 axis, which results in systemic (cytokine storm) and local (hepatic, renal, cardiac) inflammation, leading ultimately to multiorgan injury. Most notably, we convincingly showed that the pharmacological targeting of these key proteins effectively protected against sepsis/HS by reducing systemic/local inflammation and hence related-organ dysfunction. Overall, the present PhD project leads to the identification of innovative pharmacological targets for the treatment of sepsis and HS, highlighting the potential for EMA- and FDA-approved drugs to be repurposed in these specific clinical settings.