Endothelial progenitor cells and circulating endothelial cells in heart failure: a cross-sectional study

Abstract

The objective of the present thesis was to compare the levels of circulating endothelial progenitor cells (EPCs), circulating endothelial cells (CECs), and hematopoietic stem cells (HSCs) between patients with heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF) and a group of subjects with cardiovascular risk factors. We also compared the levels of circulating EPCs, CECs, and HSCs between subgroups regarding the presence of cardiovascular risk factors (e.g. diabetes mellitus) and the etiology of heart failure (HF). To achieved this, whole peripheral blood was drawn from patients previously diagnosed with HFrEF (n = 42) and age-matched subjects presenting similar cardiovascular risk factors but without established cardiovascular disease (n = 42). Then, a combination of markers was used in peripheral blood samples in order to assess the number of circulating EPCs, CECs, and HSCs via flow cytometry analysis. Patients with HFrEF had significantly decreased levels of circulating EPCs (5.28 x 10-3 ± 6.83 x 10-4 % vs 7.76 x 10-3 ± 4.91 x 10-4 %, P ≤ 0.001) and CECs (5.11 x 10-3 ± 7.87 x 10-4 % vs 6.51 x 10-3 ± 5.21 x 10-4 %, P = 0.005) compared to subjects with cardiovascular risk factors. However, levels of HSCs were not significantly different between the two groups (P = 0.590). Additionally, CECs (6.69 x 10-3 ± 6.38 x 10-3 % vs 3.61 x 10-3 ± 2.71 x 10-3 %, P = 0.057) tended to circulate in higher number in patients with ischemic HF compared to patients with non-ischemic HF. Patients with HFrEF and diagnosed as overweight/obese had significantly higher levels of circulating EPCs (6.10 x 10-3 ± 4.78 x 10-3 % vs 4.13 x 10-3 ± 3.55 x 10-3 %, P = 0.043) and CECs (6.27 x 10-3 ± 5.66 x 10-3 % vs 3.47 x 10-3 ± 3.54 x 10-3 %, P = 0.019) when compared to patients with HFrEF presenting a normal weight. Lastly, when comparing subjects from the age-matched group, subjects with dyslipidemia had significantly higher levels of CECs (7.74 x 10-3 ± 3.64 x 10-3 % vs 5.34 x 10-3 ± 2.59 x 10-3 %, P = 0.042) compared to subjects without dyslipidemia. In conclusion, the main result of this study is that the circulating levels of EPCs and CECs were significantly decreased in patients with HFrEF in comparison to subjects with cardiovascular risk factors. The current observations regarding cardiovascular risk factors suggest that EPCs, CECs, and HSCs play an important role in the detection and repair of vascular damage and endothelial dysfunction.

O presente trabalho teve como principal objetivo comparar os níveis de células endoteliais progenitoras (CEPs), células endoteliais circulantes (CECs) e células estaminais hematopoiéticas (CEHs) em circulação entre doentes com insuficiência cardíaca com fração de ejeção reduzida (ICFEr) e um grupo de adultos com fatores de risco cardiovasculares. Adicionalmente, os níveis das CEPs, CECs e CEHs foram comparados entre subgrupos em função da presença de fatores de risco (ex. diabetes) e da etiologia da insuficiência cardíaca. Inicialmente foram recolhidas amostras de sangue periférico de doentes com ICFEr (n = 42) e indivíduos da mesma faixa etária com fatores de risco cardiovasculares, mas sem qualquer doença cardiovascular estabelecida (n = 42). Em seguida, foi utilizada uma combinação de anticorpos nas amostras de sangue periférico para quantificação do número de CEPs, CECs e CEHs por citometria de fluxo. Doentes com ICFEr apresentaram níveis de CEPs (5.28 x 10-3 ± 6.83 x 10-4 % vs 7.76 x 10-3 ± 4.91 x 10-4 %, P ≤ 0.001) e CECs (5.11 x 10- 3 ± 7.87 x 10-4 % vs 6.51 x 10-3 ± 5.21 x 10-4 %, P = 0.005) significativamente inferiores aos indivíduos com fatores de risco cardiovasculares. Contudo, não foram encontradas diferenças significativas nos níveis de CEHs entre os dois grupos (P = 0.590). Adicionalmente, observou-se que as CECs (6.69 x 10-3 ± 6.38 x 10-3 % vs 3.61 x 10-3 ± 2.71 x 10-3 %, P = 0.057) tendem a circular em maior número em doentes com ICFEr com etiologia isquémica comparativamente a doentes com ICFEr não isquémica. Doentes com ICFEr e com sobrepeso/obesidade apresentaram níveis de CEPs (6.10 x 10-3 ± 4.78 x 10-3 % vs 4.13 x 10-3 ± 3.55 x 10-3 %, P = 0.043) e CECs (6.27 x 10-3 ± 5.66 x 10- 3 % vs 3.47 x 10-3 ± 3.54 x 10-3 %, P = 0.019) significativamente superiores comparativamente a doentes com ICFEr e com peso normal. Por último, dentro do grupo de indivíduos com fatores de risco cardiovasculares, indivíduos com dislipidemia apresentaram níveis de CECs (7.74 x 10-3 ± 3.64 x 10-3 % vs 5.34 x 10-3 ± 2.59 x 10-3 %, P = 0.042) significativamente superiores em comparação a indivíduos sem dislipidemia. Em conclusão, os principais resultados deste estudo indicam que o número de CECs e CEPs em circulação encontra-se significativamente reduzido em doentes com ICFEr comparativamente a indivíduos com fatores de risco para doenças cardiovasculares. As observações atuais em relação aos fatores de risco para doenças cardiovasculares sugerem que CEPs, CECs e CEHs desempenham um papel fundamental na sinalização e reparação do dano vascular e disfunção endotelial.