| Date: |
2025 |
| Abstract: |
L'arterioesclerosi és una malaltia inflamatòria crònica caracteritzada per l'acumulació de lípids i elements fibrosos a la paret arterial, la qual cosa dona lloc a la formació de plaques arterioescleròtiques responsables de la majoria dels esdeveniments cardiovasculars. Tot i els avenços en les estratègies de prevenció i tractament, les malalties cardiovasculars continuen sent la principal causa de morbiditat i mortalitat a nivell mundial, amb més de 20 milions de morts a l'any. La seva prevalença segueix augmentant, impulsada per l'envelliment de la població i la presència de factors de risc com la dislipèmia, la hipertensió, la diabetis, el tabaquisme i el sedentarisme. A més, s'ha identificat la hiperhomocisteinèmia (HHcy) com un factor de risc independent en la progressió de l'arterioesclerosi, tot i que els seus mecanismes moleculars continuen sent desconeguts. En els darrers anys, els microRNAs (miRNAs) han esdevingut elements reguladors clau de diversos processos implicats en l'aterogènesi, com ara el metabolisme lipídic, la resposta inflamatòria i la remodelació de la matriu extracel·lular. La seva elevada estabilitat en circulació, juntament amb l'associació entre els seus perfils d'expressió i nombroses malalties, els converteix en potencials biomarcadors i dianes terapèutiques. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és caracteritzar els mecanismes funcionals de dos miRNAs en concret -el miR-30d-5p i el miR-125b-5p- en la regulació de l'homeòstasi vascular en el context de l'arterioesclerosi. El primer estudi es va centrar en identificar miRNAs implicats en la progressió de l'arterioesclerosi induïda per la HHcy. Els resultats van revelar una sobreexpressió significativa del miR-30d-5p en el plasma de pacients amb trombosi venosa associada al fenotip HHcy, així com en macròfags exposats a altes concentracions d'homocisteïna (Hcy). Mitjançant un assaig de luciferasa es va confirmar que el miR-30d-5p regula TIMP3, un inhibidor endogen de les metal·loproteinases (MMP) amb un paper clau en la remodelació de la matriu extracel·lular. Tant el tractament amb Hcy com la sobreexpressió de miR-30d-5p en macròfags van induir una disminució de l'expressió de Timp3, un augment de la proteïna MMP-9 activa i una major activitat de les MMP-2 i MMP-9. Per explorar la rellevància d'aquests resultats in vivo, es va generar un model murí induint una HHcy moderada en ratolins deficients en apolipoproteïna E. En aquests animals es van observar plaques més grans, amb una expressió augmentada del miR-30d-5p, una major infiltració de macròfags, una menor expressió del TIMP-3 i una activitat gelatinolítica incrementada, especialment en les femelles. El segon estudi es va enfocar en el paper del miR-125b-5p en el transport revers del colesterol (RCT) i en l'arterioesclerosi. Es va detectar un augment de l'expressió d'aquest miRNA en les aortes de pacients amb malaltia coronària, localitzat principalment en macròfags i cèl·lules musculars llises vasculars (VSMCs). Un assaig de luciferasa va identificar SCARB1, el gen que codifica el receptor scavenger de classe B tipus I (SR-BI), com una diana directa del miR-125b-5p. Es va demostrar que el miR-125b-5p reprimeix l'expressió de SR-BI tant en macròfags com en VSMCs, fet que comporta una reducció de l'eflux de colesterol mediat per les lipoproteïnes d'alta densitat (HDL). A nivell in vivo, la sobreexpressió específica del miR-125b-5p en els macròfags va comprometre l'eficiència del RCT en ratolins alimentats amb una dieta rica en greixos. Aquests resultats reforcen el seu paper en la formació de cèl·lules escumoses i en la retenció lipídica durant l'aterogènesi. En conjunt, aquests estudis destaquen el paper central dels miRNAs en dos processos clau de l'arterioesclerosi: la regulació de la matriu extracel·lular i l'homeòstasi del colesterol, obrint noves perspectives per al desenvolupament de teràpies epigenètiques dirigides contra les malalties cardiovasculars. |
| Abstract: |
La aterosclerosis es una enfermedad inflamatoria crónica que se caracteriza por la acumulación de lípidos y componentes fibrosos en la pared arterial, lo que da lugar a la formación de placas de ateroma responsables de la mayoría de los eventos cardiovasculares. A pesar de los avances en estrategias de prevención y tratamiento, las enfermedades cardiovasculares siguen siendo la principal causa de morbilidad y mortalidad a nivel mundial, con más de 20 millones de muertes al año. Su prevalencia continúa en ascenso, impulsada por el envejecimiento de la población y la presencia de factores de riesgo como la dislipemia, la hipertensión, la diabetes, el tabaquismo y el sedentarismo. Además, se ha identificado la hiperhomocisteinemia (HHcy) como un factor de riesgo independiente en la progresión de la aterosclerosis, aunque los mecanismos moleculares subyacentes aún no se comprenden. En los últimos años, los microRNAs (miRNAs) han emergido como reguladores clave de múltiples procesos implicados en la aterogénesis, incluyendo el metabolismo lipídico, la inflamación vascular y la remodelación de la matriz extracelular. Su notable estabilidad en la circulación y sus patrones de expresión asociados a distintas enfermedades los convierte en biomarcadores prometedores y en posibles dianas terapéuticas. Esta tesis doctoral tiene como finalidad principal caracterizar los mecanismos funcionales de dos miRNAs concretos -miR-30d-5p y miR-125b-5p- en la regulación de la homeostasis vascular en el contexto de la aterosclerosis. El primer estudio se centró en identificar miRNAs implicados en la progresión de la aterosclerosis inducida por HHcy. Los análisis mostraron una sobreexpresión significativa de miR-30d-5p en el plasma de pacientes con trombosis venosa asociada al fenotipo HHcy, así como en macrófagos tratados con altas concentraciones de homocisteína (Hcy). Ensayos con luciferasa confirmaron que miR-30d-5p regula directamente a TIMP3, un importante inhibidor endógeno de las metaloproteinasas de matriz (MMP), esenciales en el remodelado de la matriz extracelular. Tanto el tratamiento con Hcy como la sobreexpresión de miR-30d-5p en macrófagos murinos indujeron una disminución de la expresión génica de Timp3, un aumento de la forma activa de la proteína MMP-9 y una mayor actividad de las MMP-2 y MMP-9. Para evaluar la relevancia en un modelo animal, se generó una HHcy moderada en ratones deficientes en apolipoproteína E. En estos ratones se observaron placas más grandes con mayor expresión de miR-30d-5p, mayor infiltración de macrófagos, una disminución de TIMP-3 y un incremento de la actividad gelatinolítica, especialmente en los ratones hembra. El segundo estudio analizó el papel de miR-125b-5p en el transporte reverso de colesterol (RCT) y su implicación en la aterosclerosis. Se detectó un aumento de su expresión en las aortas de pacientes con enfermedad coronaria, localizado mayoritariamente en macrófagos y células musculares lisas vasculares (VSMCs). Mediante un ensayo de luciferasa, se identificó el gen SCARB1, que codifica el receptor scavenger de clase B tipo I (SR-BI), como una diana directa de miR-125b-5p. Además, se demostró que este miRNA suprime la expresión de SR-BI tanto en macrófagos como en VSMCs, lo que conlleva una reducción del eflujo de colesterol mediado por lipoproteínas de alta densidad (HDL). En modelos murinos alimentados con una dieta rica en grasas, la sobreexpresión específica de miR-125b-5p en macrófagos redujo la eficiencia del RCT, reforzando su implicación en la formación de células espumosas y en la retención lipídica durante la aterosclerosis. En conjunto, estos estudios destacan el papel central que desempeñan los miRNAs en dos procesos clave de la aterosclerosis: la remodelación de la matriz extracelular y la homeostasis del colesterol, generando nuevas perspectivas para el desarrollo de terapias epigenéticas dirigidas contra enfermedades cardiovasculares. |
| Abstract: |
Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease characterized by the accumulation of lipids and fibrous elements within the arterial wall, resulting in the formation of atherosclerotic plaques that underlie most cardiovascular events. Despite significant advances in prevention and treatment, it remains the leading global cause of morbidity and mortality, accounting for over 20 million deaths annually. Its prevalence continues to rise, driven by an aging population and the presence of risk factors such as dyslipidemia, hypertension, diabetes, smoking, and sedentary lifestyles. Notably, hyperhomocysteinemia (HHcy) has also been identified as an independent risk factor, although its underlying mechanisms remain to be fully elucidated. In recent years, microRNAs (miRNAs) have emerged as key epigenetic regulators in atherosclerosis, influencing lipid metabolism, vascular inflammation, and extracellular matrix (ECM) remodeling. Their stability in circulation and disease-specific expression profiles make them attractive candidates as diagnostic biomarkers and therapeutic targets. This doctoral thesis explores the mechanistic roles of two specific miRNAs -miR-30d-5p and miR-125b-5p- in modulating vascular homeostasis within two distinct but complementary contexts of atherogenesis. The first study aimed to identify miRNAs involved in HHcy-accelerated atherosclerosis. We found that miR-30d-5p was significantly upregulated in the plasma of patients with venous thrombosis and was associated with the HHcy phenotype, as well as in macrophages exposed to elevated homocysteine (Hcy) levels. Dual-luciferase reporter assay confirmed that miR-30d-5p directly targets TIMP3, a potent endogenous inhibitor of metalloproteinases. Hcy treatment and miR-30d-5p overexpression in macrophages resulted in reduced Timp3 expression, increased active matrix metalloproteinase (MMP)-9 protein, and enhanced MMP-2 and -9 activities. To assess the in vivo relevance, we induced mild-to-moderate HHcy in apolipoprotein E-deficient mice. This resulted in larger atherosclerotic plaques, increased expression of miR-30d-5p, elevated macrophage content, reduced TIMP-3 expression, and enhanced gelatinolytic activity within lesions of female mice. These findings uncover a novel epigenetic mechanism by which HHcy exacerbates atherogenesis through ECM degradation mediated by miR-30d-5p. The second study focused on the role of miR-125b-5p in reverse cholesterol transport (RCT) and atherosclerosis. We found that the expression of miR-125b-5p is upregulated in the aortas of patients with coronary artery disease and is mainly localized in macrophages and vascular smooth muscle cells (VSMCs). SCARB1, the gene encoding scavenger receptor class B type I (SR-BI), was identified as a direct target of miR-125b-5p by dual-luciferase reporter assay. We further demonstrated that miR-125b-5p suppresses SR-BI expression in both human and murine macrophages and VSMCs, leading to reduced high-density lipoprotein (HDL)-mediated cholesterol efflux. In vivo, macrophage-specific overexpression of miR-125b-5p impaired RCT efficiency in mice fed a Western-type diet, supporting its role in foam cell formation and lipid retention during atherogenesis. Together, these studies highlight the central roles of miRNAs in regulating two pathological processes of atherosclerosis: ECM remodeling and cholesterol homeostasis. By elucidating the post-transcriptional regulation of TIMP-3 and SR-BI by miR-30d-5p and miR-125b-5p, respectively, this work advances our understanding of miRNA-driven atherosclerosis and offers new perspectives for miRNA-targeted therapies in cardiovascular disease. |
| Abstract: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina. |
| Rights: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Language: |
Anglès |
| Series: |
Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Subject: |
Arterioesclerosi ;
Atherosclerosis ;
Aterosclerosis ;
Colesterol ;
Cholesterol ;
MicroRNA ;
Ciències de la Salut |
guest ::
dir.
