miRNAs in Pericardial Fluid and their role in Cardiac Fibrosis: Conversations inside us and how they change our hearts

Abstract

Enfarte do miocárdio (MI), o dano resultante do decréscimo ou cessar da irrigação sanguínea para uma porção do miocárdio, é a maior causa de mortalidade devido a doença cardíaca isquémica. Uma caraterística de MI é o desenvolvimento de fibrose cardíaca, uma acumulação anormal de matriz extracelular, fundamental durante o início da remodelação, mas deletéria quando exacerbada contribuindo para disfunção cardíaca. Diagnósticos e terapias antecipadas e eficientes são, portanto, uma das principais necessidades clínicas actuais. microRNAs (miRNAs) foram reportados como poderosos agentes teranósticos, inclusive em MI. Relevantemente, moléculas derivadas do coração concentram-se abundantemente no fluido pericárdico (PF), sugerindo este biofluido como potencial fonte de alvos para terapia e descoberta de biomarcadores.O objectivo deste projecto é validar o PF como uma fonte robusta de miRNAs com papel relevante na fibrose cardíaca após MI. Usando RNA-sequencing, demonstrámos que o PF concentra miRNAs relacionados com remodelação de ECM e fibrose. De relevância, descobrimos um subconjunto de miRNAs desregulado no PF de utentes de MI com elevação do segmento ST (STEMI), comparado com utentes de doença coronária estável (CTRL). Adicionalmente, fibroblastos cardíacos humanos(hCFs) demonstram níveis de expressão de genes fibróticos (ACTA2) superiores ao controlos, quando expostos a PF STEMI.Inconsistentmente, miR-22-3p, previamente descrito como inibidor de fibrose, e reportado como concentrado no PF STEMI, estava diminuído na área enfartada de um modelo de MI de ratinho. Interessantemente, sobreexpressão de miR-22-3p atenua a activação de hCFs por TGF-β in vitro, enquanto a inibição não produziu efeito.Estas descobertas indicam que miR-22-3p é libertado após MI, concentrado no PF, e poderá afetar o coração, especificamente fibroblastos cardíaco, como parte de um mecanismo de controlo da fibrose. De especial importância, o presente trabalho constitui um estudo de proof-of-principle, demonstrando a relevância de PF como uma fonte de potenciais biomarcadores e alvos teraapêuticos no combate às doenças cardiovasculares.

Myocardial infarction (MI), the tissue damage resulting from decreased or complete blood flow interruption to a myocardium proportion, is the leading cause of death among ischemic heart disease patients. A pathologic MI hallmark is cardiac fibrosis development, an aberrant accumulation of extracellular matrix (ECM), which is fundamental during initial cardiac remodeling, but becomes deleterious and contributes to tissue dysfunction. Thus, early and reliable diagnosis and therapies to control/restrain cardiac fibrosis is a main unmet clinical need. microRNAs (miRNAs) have been advanced as potent theranostic molecules, also in the context of myocardial fibrosis. Actually, heart-derived molecules are concentrated in higher concentration in pericardial fluid (PF). This biofluid has recently been suggested as a potential source of relevant targets for therapy and biomarker discovery.Our aim is to validate PF as a reliable miRNAs source with a relevant role in cardiac fibrosis after MI. Using RNA-sequencing, we showed that PF concentrates miRNAs related with ECM remodeling and fibrosis. Of note, a subset of miRNA was found to be dysregulated in the PF of ST-elevation MI (STEMI) patients when compared with coronary stable patients (CTRL). Additionally, human cardiac fibroblasts (hCFs) exposed to PF of STEMI patients have increased levels of fibrosis related genes (ACTA2), compared to controls. Inconsistently, miR-22-3p, a miRNA previously described to inhibit fibrosis, was found amongst the miRNAs concentrated in STEMI patient and was downregulated in the infarcted area of MI murine model. miR-22-3p overexpression hampered in vitro TGF-β-mediated cardiac fibroblast activation, whilst miR-22-3p downregulation produced no effect. These findings indicate that miR-22-3p is released after MI, concentrates in PF and may affect the heart, specifically cardiac fibroblasts, as part of a fibrosis-control-mechanism. The present work constitutes a proof-of-principle study, demonstrating the relevance of PF as a source of potential biomarkers and therapeutic targets for the management of cardiovascular diseases.