LABORATORIO DE URGENCIAS

Aterosclerosis - Nueva Propuesta y Objetivo Terapéutico

                                                                                                     Annalaura Mastrangelo, Iñaki Robles-Vera, Diego Mañanes, 
                                                                                                     Miguel Galán, Marcos Femenía-Muiña, Ana Redondo-Urzainqui,  
                                                                                                     Rafael Barrero-Rodríguez, Joaquin Amores, David Sancho et al.

                                                                                            Nature (July, 2025), article 292 - //doi.org/10.1038/s41586-025-09263-w

La aterosclerosis es la principal causa subyacente de las enfermedades cardiovasculares. Su prevención se basa en la detección y el tratamiento de los factores de riesgo cardiovascular tradicionales. Sin embargo, las personas con riesgo de enfermedad vascular temprana a menudo permanecen sin identificar.
La enfermedad cardiovascular (ECV) es una de las principales causas de muerte en todo el mundo, y la aterosclerosis es su principal determinante. A pesar de los avances en prevención y tratamiento, el aumento de la morbilidad y la mortalidad asociadas a la ECV resalta la necesidad de intervenciones tempranas en poblaciones aparentemente sanas. La aterosclerosis es una enfermedad multifactorial compleja cuya prevención se basa en puntuaciones tradicionales basadas en factores de riesgo cardiovascular que no identifican a las personas con riesgo de enfermedad vascular aterosclerótica en etapas tempranas. Además, las principales intervenciones farmacológicas están ligadas a factores de riesgo establecidos (metabolismo lipídico4 y recientemente inflamación). Esto enfatiza la necesidad de explorar tratamientos que se dirijan a otros factores en la fisiopatología de la aterosclerosis, particularmente para pacientes que, a pesar de un tratamiento óptimo, aún presentan un riesgo cardiovascular residual significativo.
La interacción entre los metabolismos de la microbiota y el huésped contribuye a la ECV. Sin embargo, solo se han descrito unos pocos metabolitos dependientes de la microbiota intestinal que se correlacionan con las etapas tardías de la enfermedad.
Buscamos identificar metabolitos microbianos asociados con las etapas tempranas de la enfermedad vascular aterosclerótica que podrían contribuir a la progresión de la aterosclerosis.
Para detectar metabolitos microbianos que podrían afectar la progresión de la aterosclerosis, alimentamos a ratones Apoe−/− propensos a la aterosclerosis con diferentes dietas, con o sin tratamiento antibiótico, para reducir la microbiota. Las dietas ricas en colesterol (HC) indujeron aterosclerosis, que se previno parcialmente con el tratamiento antibiótico con una dieta HC suplementada con colina (HC/HC). La metabolómica no dirigida mostró una remodelación sustancial del metaboloma plasmático asociada con la composición alterada de la microbiota intestinal tras la dieta y la administración de antibióticos.
En primer lugar, validamos la metabolómica demostrando que el cometabolito microbiano-huésped, el N-óxido de trimetilamina (TMAO), se inducía mediante la adición de colina dietética y se asociaba con la aterosclerosis de forma dependiente de la microbiota. Identificamos que el ImP, un metabolito dependiente de la microbiota, está altamente asociado con la aterosclerosis post alimentación con HC.
La concentración plasmática de ImP también se asoció con cambios en la ecología microbiana intestinal tras la intervención dietética, en particular con un enriquecimiento relativo de Escherichia y Shigella, o Eubacterium. Sin embargo, la identificación de cepas específicas con la capacidad de producir ImP requiere mayor investigación.
A continuación, nos propusimos investigar si el aumento de la concentración plasmática de ImP también se asociaba con la aterosclerosis en humanos. Reclutamos a 400 voluntarios asintomáticos del estudio de cohorte prospectivo "Progresión de la Aterosclerosis Subclínica Temprana" (PESA) del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) de Santander (en adelante, la cohorte PESA). Mediante imágenes multiterritoriales y multimodales (ecografía vascular 2D o 3D y tomografía computarizada sin contraste), clasificamos a 295 participantes con aterosclerosis subclínica y a 105 controles sin aterosclerosis.
La extensión de la aterosclerosis se definió según el número de localizaciones vasculares afectadas y la puntuación de calcio arterial coronario (CAC). Se utilizó metabolómica dirigida para cuantificar la ImP y sus metabolitos relacionados (histidina y ácido urocánico) en muestras de plasma.
Las concentraciones plasmáticas de ImP, pero no de histidina ni ácido urocánico, aumentaron selectivamente en individuos con aterosclerosis subclínica en comparación con los controles.
Se observaron asociaciones lineales y no lineales entre las concentraciones de ImP y aterosclerosis y su grado de extensión, respectivamente.
Posteriormente, se midió el ImP en una cohorte independiente, la cohorte de intolerancia a la glucosa (IGT), compuesta por voluntarios asintomáticos, incluyendo 529 controles y 1315 individuos con aterosclerosis subclínica.
Cabe destacar que se confirmó la asociación entre ImP y la aterosclerosis temprana.
Se profundizó en la asociación entre ImP, los patrones dietéticos y la composición de la microbiota. Entre los cinco patrones dietéticos principales derivados del análisis de componentes principales (PCA) en la cohorte PESA, el ImP se correlacionó inversamente con un patrón dietético de desayuno y uno mediterráneo, en consonancia con hallazgos previos. La secuenciación del ADN ribosomal 16S (ADNr) de muestras fecales detectó una correlación directa de ImP con la abundancia relativa de Veillonella y Acidaminococcus, y correlación inversa con las familias Erysipelotrichaceae y Coriobacteriaceae, que presentan alteraciones en personas con ECV.
Luego, investigamos la asociación entre el ImP plasmático y los factores de riesgo cardiovascular. En ambas cohortes, el ImP se correlacionó directamente con la glucemia en ayunas y un perfil cardiometabólico adverso, incluyendo un aumento de la proteína C reactiva de alta sensibilidad (PCR-us), el índice de masa corporal (IMC), la grasa visceral, la dislipidemia y la hipertensión, y un menor colesterol unido a lipoproteínas de alta densidad (HDL).
La prevalencia de los criterios de valoración de la aterosclerosis y la puntuación CAC también aumentaron en los terciles ascendentes de ImP. Tras ajustar por los factores de riesgo tradicionales en ambas cohortes, los niveles más altos de ImP se asociaron de forma independiente con los principales resultados de aterosclerosis, lo que sugiere que los niveles altos de ImP son un indicador de un mayor riesgo de aterosclerosis. Cabe destacar que el ImP también mostró un valor aditivo al añadirse a biomarcadores de aterosclerosis sanguíneos establecidos, como el colesterol unido a lipoproteínas de baja densidad (LDL) y la PCR-us, para discriminar la prevalencia de aterosclerosis en ambas cohortes.
En la cohorte PESA, los individuos con aterosclerosis subclínica se clasificaron, según la captación de 18F-fluorodesoxiglucosa en las arterias o la activación de la médula ósea, en aquellos con aterosclerosis metabólicamente activa (FDG+) o sin ella (FDG−).
Se observó un aumento de la concentración plasmática de ImP en el grupo FDG+, tras una asociación no lineal con el resultado. Una estratificación adicional según la captación de 18F-FDG reveló una mayor concentración plasmática de ImP en los subgrupos de activación de la médula ósea (FDG+_BM) e inflamación sistémica.
Cabe destacar que, tras ajustar por factores de riesgo convencionales, la asociación entre el ImP y el aumento del riesgo se mantuvo significativa en todos los subgrupos de aterosclerosis metabólicamente activa con FDG+. Además, el ImP demostró una capacidad discriminatoria aditiva para la aterosclerosis activa, en comparación con el colesterol LDL y la PCR-us por sí solos. Estos hallazgos revelan una fuerte asociación entre el ImP y la aterosclerosis, en particular la aterosclerosis activa, lo que sugiere su posible uso como indicador temprano de aterosclerosis activa, antes de que otras comorbilidades se conviertan en factores de confusión.

El ImP causa aterosclerosis sin que se modifique el colesterol.
Para explorar más a fondo el efecto del ImP sobre la aterosclerosis y determinar si contribuía causalmente al desarrollo de las etapas iniciales de la enfermedad, administramos ImP en el agua de bebida de ratones con predisposición a la aterosclerosis, incluyendo ratones Ldlr−/− alimentados con pienso, que tratamos con ImP durante 12 semanas, y ratones Apoe−/− alimentados con pienso, que tratamos con ImP durante 8 semanas.
En ambos modelos, la suplementación con ImP incrementó el desarrollo de aterosclerosis en la aorta y la raíz aórtica sin afectar la concentración de colesterol circulante ni de glucosa. La alimentación con dieta HC sola indujo producción de ImP.
La suplementación adicional con ImP no exacerbó significativamente la aterosclerosis en los ratones Apoe−/− alimentados con pienso, aunque sí aumentó las lesiones ateroscleróticas en los ratones Ldlr−/−. Por lo tanto, para establecer un modelo directo de aterosclerosis dependiente de ImP para investigaciones posteriores, administramos ImP exclusivamente a ratones alimentados con pienso. Cabe destacar que los ratones Apoe−/− tratados con ImP durante ocho semanas mostraron una expansión de monocitos proinflamatorios Ly6Chi y células T helper 1 TH1 y T helper 17 (TH17) en sangre, que se asocian con un entorno proaterogénico. ImP impulsa la aterosclerosis a través de I1R en células mieloides.
Dado que ImP contiene un anillo de imidazol, planteamos la hipótesis de que podría ser detectado por los receptores de imidazolina I1R e I2R, expresados ubicuamente. Por lo tanto, tratamos BMDM y MEF con ImP en presencia de AGN192403 (antagonista de I1R) o idazoxano (antagonista del receptor de imidazolina).
Dado que varios ligandos del receptor de imidazolina también pueden unirse a los adrenoceptores α2 (por ejemplo, idazoxan), incluimos yohimbina (un antagonista del adrenoceptor α2 con baja afinidad por los receptores de imidazolina). ImP aumentó p-S6 e indujo TNF en BMDM y MEF, efecto que fue bloqueado selectivamente por AGN192403. El análisis fosfoproteómico confirmó además que AGN192403 inhibió la activación de la vía mTOR inducida por ImP. El silenciamiento de I1R por ARN inhibidores pequeños (siRNA) dirigidos a Nisch en MEF bloqueó la producción de p-S6 y TNF inducida por ImP, lo que revela que ImP señaliza selectivamente a través de I1R para estas funciones inflamatorias. Cabe destacar que AGN192403 previno la p-S6 o el TNF inducidos por ImP en células control tratadas con ARNip, pero no tuvo efecto en células silenciadas con I1R, lo que concuerda con el efecto selectivo de este inhibidor en el eje ImP-I1R.
Para analizar más a fondo la función de ImP en células mieloides, cruzamos ratones Lyz2-cre con ratones Nischfl/fl para generar ratones Lyz2ΔNisch. El análisis de la expresión de Nisch mostró una deleción selectiva en las células mieloides del bazo, en contraste con la expresión mantenida en los linfocitos T CD3+ de los ratones Lyz2ΔNisch en comparación con los ratones control Nischfl/fl.
La inducción de la producción de p-S6 y TNF impulsada por ImP por los BMDM fue totalmente dependiente de Nisch, lo que confirma que I1R es el receptor de ImP del huésped. Para determinar si el bloqueo del eje ImP-I1R en las células mieloides prevendría los efectos aterogénicos de ImP, administramos ImP a ratones Ldlr−/− CD45.1 injertados con médula ósea de ratones Nischfl/fl o Lyz2ΔNisch.
La ausencia de I1R en las células mieloides previno la aterosclerosis inducida por ImP. El bloqueo de mP-I1R previene la progresión de la aterosclerosis.

Capacidad de inhibición del eje ImP-I1R para tratar la aterosclerosis,
Alimentamos a ratones Apoe −/− con pienso o dietas HC durante ocho semanas y los tratamos con AGN 192403 durante las últimas cuatro semanas de la dieta HC. La dieta HC indujo aterosclerosis y producción de ImP, y el tratamiento con AGN192403 inhibió la progresión de la aterosclerosis en ratones machos y hembras, sin afectar la concentración de ImP.
Cabe destacar que este tratamiento también redujo el tamaño de la placa, la extensión del núcleo necrótico y la tinción de caspasa-3, lo que indica una menor complejidad de la placa en ratones.
Sin embargo, este efecto protector no afectó al aumento de la concentración de colesterol en los ratones alimentados con la dieta HC. Además, el tratamiento con AGN192403 previno la inducción de monocitos Ly6Chi sanguíneos, inmunidad TH1 y citocinas proinflamatorias, dependiente de la dieta HC.
El tratamiento también disminuyó la inducción de p-S6 inducida por la dieta HC en macrófagos peritoneales.
Estos resultados demuestran que la administración de AGN192403, que inhibe el eje ImP-I1R, previene la aterosclerosis asociada a la activación de las células inmunitarias sin afectar la concentración de colesterol en plasma, lo que sugiere un nuevo enfoque para el tratamiento de la aterosclerosis.

Discusión
La compleja etiología de las ECV y la naturaleza asintomática de la aterosclerosis plantean desafíos para la detección de las etapas tempranas de la enfermedad. Estudios previos se han centrado en la asociación entre ImP y otros metabolitos dependientes de la microbiota con etapas avanzadas de ECV o mortalidad. Específicamente, ImP se ha relacionado con diabetes tipo 2, enfermedad cardiometabólica en personas con VIH, enfermedad coronaria e insuficiencia cardíaca. En este estudio, demostramos que ImP se asocia con la progresión de la aterosclerosis en ratones y con aterosclerosis activa subclínica en una cohorte por lo demás sana, en la que la aterosclerosis se detecta únicamente mediante estudios de imagen avanzados, no disponibles en la práctica clínica para cribados poblacionales a gran escala.
Estos hallazgos se validaron de forma independiente en una cohorte adicional de IGT, a pesar de las diferencias en la concentración mediana de ImP en la cohorte PESA, lo que respalda aún más la asociación entre ImP y aterosclerosis temprana y sugiere su uso como diana diagnóstica y terapéutica complementaria para la medicina personalizada.
Demostramos que ImP induce aterosclerosis sin influir en la concentración de colesterol sanguíneo. Los efectos proaterogénicos de ImP pueden ser pleiotrópicos y actuar sobre múltiples tipos celulares.
La administración de ImP indujo un aumento local de la actividad transcripcional en macrófagos, fibroblastos y, en menor medida, en células endoteliales. Estos cambios transcripcionales se caracterizaron por un mayor reclutamiento de células inmunitarias e inflamación, lo que podría ser la causa del efecto de ImP que tiende a la aterosclerosis. Además, ImP activó respuestas sistémicas proaterogénicas, tanto innatas como adaptativas, que llevaron a una mayor infiltración de células inmunitarias en las raíces aórticas, contribuyendo a la progresión de la aterosclerosis, lo que se correlaciona además con complicaciones clínicas y placa inestable o vulnerable.
Si bien la administración de ImP no afecta la concentración de glucosa, la presión arterial ni algunos parámetros de la función renal y hepática, no se puede descartar que otros efectos sistémicos puedan contribuir a la patología, esto deberá abordarse en futuros estudios.
Identificamos I1R como un receptor para ImP que induce p-S6 y la producción de citocinas proinflamatorias, lo que concuerda con la activación de mTOR en macrófagos que contribuye a la aterosclerosis. Observamos que la aterosclerosis inducida por ImP depende completamente de la expresión de I1R en las células mieloides. Sin embargo, dada la expresión y los efectos transcripcionales de ImP en otros tipos de células que contribuyen a la aterosclerosis (fibroblastos y células endoteliales), ImP también podría afectar a estas células al potenciar la aterosclerosis.
El bloqueo farmacológico de I1R inhibe la progresión de la aterosclerosis y la respuesta inflamatoria inducida por ImP o una dieta rica en HC, independientemente de los cambios en la concentración de colesterol, pero dependiente del bloqueo de mTOR en los macrófagos. Cabe destacar que el bloqueo de I1R también redujo la tinción de caspasa-3 y el núcleo necrótico en la placa, indicadores de la complejidad de la placa asociada con la placa activa e inestable, lo que podría ser la base de su asociación con la insuficiencia cardíaca.
Actualmente, se utiliza terapia hipolipemiante para prevenir la progresión de la aterosclerosis. Sin embargo, la tasa de eventos cardiovasculares sigue siendo alta incluso en pacientes que reciben tratamientos hipolipemiantes adecuados. Aunque existen otras terapias, aún no están consolidadas para el tratamiento de la aterosclerosis y, por lo general, están ligadas a factores de riesgo conocidos.
Por lo tanto, proponemos el eje ImP-I1R en las células mieloides como una diana independiente para la terapia de la aterosclerosis, que podría sinergizarse con los tratamientos actuales.

NOTA: Las figuras, tablas, referencias y el texto completo se detallan en el artículo publicado en Nature.