OXIDIZED LDL/CD36/PPARΓ CIRCUITRY IS A TRIGGER OF ADIPOGENESIS IN ARRHYTHMOGENIC CARDIOMYOPATHY.

Rationale and hypothesis. Arrhythmogenic Cardiomyopathy (ACM) is a cardiac condition hallmarked by ventricular tissue fibro-adipogenic alterations, contributing to progressive function deterioration and arrhythmias. Although genetically-determined, mainly by mutations in desmosomal genes (e.g. PKP2), ACM clinical phenotypes are highly variable for poorly understood reasons. More data on molecular phenotype modulators, clinical prognosticators and etiological therapies are awaited. We hypothesized that oxidized low density lipoproteins (oxLDL)-dependent activation of peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ), a recognized effector of ACM adipogenesis, may contribute to disease pathogenesis. Methods and results. ACM patients showed higher plasma concentration of oxLDL vs. matched healthy controls (HC) and vs. ACM mutation-carrier healthy relatives. Moreover, we found higher lipid peroxidation indexes in cardiac bioptic tissues of ACM vs. HC subjects. By using ACM patient-derived cardiac mesenchymal stromal cells and induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes, we demonstrated that oxLDL and their component 13-hydroxy-octadecadienoic acid (13HODE) are major cofactors of cardiac adipogenesis. Mechanistically, the increased lipid accumulation is mediated by oxLDL cell internalization through the scavenger receptor CD36, ultimately resulting in PPARγ upregulation. By boosting oxLDL plasma concentration in a Pkp2 heterozygous knock-out ACM mouse model, through high fat diet feeding, we confirmed in vivo the dependency of cardiac adipogenesis and right ventricle dysfunction on oxidized lipid metabolism. Conversely, atorvastatin treatment prevented these phenotypes. Importantly, high oxLDL plasma levels predict a severe clinical phenotype in terms of fat infiltration, ventricular dysfunction and risk of major arrhythmic events in ACM patients. Conclusions. The modulatory role of oxidized lipids in ACM adipogenesis, as demonstrated at cellular, mouse and patient levels, represents a novel molecular pathogenic mechanism relevant for patients’ risk stratification and for new pharmacological strategies.

Razionale e ipotesi. La Cardiomiopatia Aritmogena (ACM) è una patologia cardiaca caratterizzata da sostituzione fibro-adiposa del miocardio ventricolare e aritmie maligne. Nonostante sia geneticamente determinata, soprattutto da mutazioni in geni desmosomiali (ad esempio mutazioni in PKP2), i fenotipi clinici ACM sono altamente variabili e i meccanismi molecolari alla base della variabilità fenotipica non sono del tutto noti. Abbiamo ipotizzato che le lipoproteine a bassa densità ossidate (oxLDL), agendo sul recettore gamma attivato dai proliferatori dei perossisomi (PPARγ), il principale regolatore del processo adipogenico nell’ACM, possano contribuire alla patogenesi della malattia. Metodi e risultati. I pazienti ACM hanno mostrato un’elevata concentrazione plasmatica di oxLDL rispetto a controlli sani (HC) matchati per sesso, età e fattori di rischio cardiovascolari, e rispetto a loro famigliari portatori della stessa mutazione causativa ma asintomatici. Inoltre, abbiamo ottenuto una maggiore perossidazione lipidica nel tessuto cardiaco di pazienti ACM rispetto a HC. Utilizzando come modelli in vitro cellule mesenchimali stromali cardiache ottenute da pazienti e cardiomiociti derivati da cellule staminali pluripotenti indotte, abbiamo dimostrato che le oxLDL e il loro componente acido 13-idrossi-octadecadienoico (13HODE) sono cofattori di adipogenesi nell’ACM. Dal punto di vista meccanicistico, l’aumento dell’accumulo lipidico dipende dall’internalizzazione di oxLDL nelle cellule attraverso il recettore CD36, provocando l’aumento di PPARγ. Inducendo l’aumento delle oxLDL plasmatiche nel modello murino ACM eterozigote knock-out per Pkp2, attraverso una dieta ad alto contenuto di grassi e colesterolo, abbiamo confermato in vivo l’effetto del metabolismo dei lipidi ossidati sull’adipogenesi cardiaca e disfunzione ventricolare. Il trattamento con atorvastatina, invece, ha prevenuto questi fenotipi. Alti livelli plasmatici di oxLDL predicono un fenotipo clinico severo, in termini di infiltrazione adiposa, disfunzione ventricolare e rischio di eventi aritmici maggiori, nei pazienti ACM. Conclusioni. Il ruolo dei lipidi ossidati nell’adipogenesi ACM, come dimostrato in vitro, in vivo e sui pazienti, rappresenta un nuovo meccanismo di patogenesi, rilevante per la stratificazione del rischio dei pazienti e per nuove strategie farmacologiche.