Vascular cell heterogeneity in Hutchinson-Gilford progeria syndrome: From pathological mechanisms to therapy

• Autores: Ana Barettino Gregiaga
• Directores de la Tesis: Vicente Andrés García (dir. tes.), Ignacio Benedicto Español (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 387
• Títulos paralelos:
  • Heterogeneidad de células vasculares en el Síndrome de Progeria de Hutchinson-Gilford: de mecanismos patológicos a terapia
• Enlaces
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• Resumen
  • English

    Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) is an extremely rare incurable disease characterized by the expression of progerin, an aberrant protein produced as the result of a de novo point mutation in the LMNA gene. HGPS patients present premature aging and typically die from complications of atherosclerosis. Understanding vascular disease onset and progression and identifying new therapeutic targets are both critically dependent on the identification of molecular and functional alterations in the heterogeneous cell subsets present in the arterial wall. Here, we used single-cell transcriptomics to provide the characterization of the cellular landscape of the aorta in HGPS mice. Compared with wild-type aortas, the aortas of HGPS mice showed transcriptional alterations in fibroblasts, vascular smooth muscle cells, immune cells, and endothelial cells (ECs). These expression changes are associated with pathological processes such as cell death and senescence, extracellular matrix (ECM) remodeling, contraction impairment, and inflammation. Notably, bioinformatics analysis showed gene expression changes in progeroid aortic ECs consistent with ECM alterations, increased leukocyte extravasation, and the activation of the YAP/TAZ mechanosensing pathway, which were validated by qPCR, western blot, and immunofluorescence assays. En face atomic force microscopy experiments on decellularized aortas demonstrated stiffer sub-endothelial ECM in progerin-expressing mice, and echocardiographic assessment of the aortas of live HGPS mice revealed disturbed blood flow, both of which are potential inducers of the YAP/TAZ pathway in ECs. Drug-based inhibition of the YAP/TAZ pathway in vivo reduced leukocyte infiltration into the tunica intima in HGPS aortas and decreased atherosclerosis burden in atheroprone Apoe–/– HGPS mice and non-HGPS mice. Our findings identify YAP/TAZ signaling as a potential therapeutic target for HGPS-associated atherosclerosis and open a new avenue for drug development

  • English

    El síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford (HGPS) es una enfermedad incurable extremadamente rara caracterizada por la expresión de progerina, una proteína aberrante producida como resultado de una mutación puntual de novo en el gen LMNA. Los pacientes con HGPS presentan envejecimiento prematuro y mueren por complicaciones derivadas de la aterosclerosis. Comprender el inicio y la progresión de la enfermedad vascular e identificar nuevas dianas terapéuticas dependen de la identificación de alteraciones moleculares y funcionales en los subconjuntos de células heterogéneas presentes en la pared arterial. En esta tesis, utilizamos single cell RNA-seq para realizar la caracterización de la heterogeneidad celular de la aorta en ratones HGPS. En comparación con las aortas ratones de cepa silvestre, las aortas de ratones HGPS mostraron alteraciones transcripcionales en fibroblastos, células vasculares de músculo liso, células inmunitarias y células endoteliales (CEs). Estos cambios de expresión están asociados a procesos patológicos como muerte celular y senescencia, remodelación de la matriz extracelular (MEC), deterioro de la contracción e inflamación. En particular, mediante análisis bioinformático se identificaron cambios en la expresión génica en las CE aórticas progeroides compatibles con alteraciones de la MEC, aumento de la extravasación de leucocitos y activación de la vía de mecanotransducción YAP/TAZ, que se validaron mediante PCR cuantitativa, western blot y ensayos de inmunofluorescencia. Experimentos de microscopía de fuerza atómica en aortas descelularizadas en face revelaron una MEC subendotelial más rígida en ratones que expresan progerina, y la evaluación ecocardiográfica de las aortas de ratones HGPS vivos reveló un flujo sanguíneo alterado, los cuales son inductores potenciales de la vía YAP/TAZ en CE. La inhibición mediante fármacos de la vía YAP/TAZ in vivo redujo la infiltración de leucocitos en la túnica íntima en aortas HGPS y disminuyó la aterosclerosis en ratones propensos a desarrollar aterosclerosis Apoe–/–HGPS y no HGPS. Nuestros hallazgos identifican la señalización de YAP/TAZ como una diana terapéutica potencial para la aterosclerosis asociada a HGPS y abren una nueva vía para el desarrollo de fármacos