Fabry Disease: Cardiac Implications and Molecular Mechanisms.

PURPOSE OF REVIEW: This review explores the interplay among metabolic dysfunction, oxidative stress, inflammation, and fibrosis in Fabry disease, focusing on their potential implications for cardiac involvement. We aim to discuss the biochemical processes that operate in parallel to sphingolipid accumulation and contribute to disease pathogenesis, emphasizing the importance of a comprehensive understanding of these processes. RECENT FINDINGS: Beyond sphingolipid accumulation, emerging studies have revealed that mitochondrial dysfunction, oxidative stress, and chronic inflammation could be significant contributors to Fabry disease and cardiac involvement. These factors promote cardiac remodeling and fibrosis and may predispose Fabry patients to conduction disturbances, ventricular arrhythmias, and heart failure. While current treatments, such as enzyme replacement therapy and pharmacological chaperones, address disease progression and symptoms, their effectiveness is limited. Our review uncovers the potential relationships among metabolic disturbances, oxidative stress, inflammation, and fibrosis in Fabry disease-related cardiac complications. Current findings suggest that beyond sphingolipid accumulation, other mechanisms may significantly contribute to disease pathogenesis. This prompts the exploration of innovative therapeutic strategies and underscores the importance of a holistic approach to understanding and managing Fabry disease.

Pharmacodynamics and mechanism of Erigeron breviscapus granules in the treatment of ischemic stroke in mice by regulating sphingolipid metabolism based on metabolomics.

AIM: Erigeron breviscapus (Vant.) Hand.-Mazz. (EB) granules is the extract preparation of EB, with clear curative effect and unclear mechanism. This study intends to systematically explore the specific mechanism of EB granules in the treatment of IS from the metabolic perspective. METHODS: The model of transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) in mice was established by the suture-occluded method. The therapeutic effect of EB granules on tMCAO mice was evaluated by behavioral evaluation, brain water content determination, 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining, hematoxylin-eosin (HE) staining, and levels of lactate dehydrogenase (LDH) and neuron specific enolase (NSE) in serum. In order to screen differential metabolites, non-targeted metabolomics technology was used to detect the metabolites in serum before and after administration. Univariate statistics, multivariate statistics and bioinformatics were used to analyze the changes of metabolites in serum of tMCAO mice. The possible related mechanism of EB granules in treating IS was screened by pathway enrichment analysis, and the preliminary verification was carried out at animal level by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) and western blot (WB). RESULTS: EB granules could significantly improve behavior of tMCAO mice, reduce brain water content and cerebral infarction volume, improve morphology of brain tissue, reduce the levels of LDH and NSE in serum. A total of 232 differential metabolites were screened, which were mainly enriched in many biological processes such as sphingolipid metabolism. The differential metabolite S1P and its receptors S1PR1 and S1PR2 in sphingolipid metabolism were verified. The results showed that the level of S1P in brain tissue increased and the protein expression of S1PR1 decreased significantly after modeling, and reversed after administration, but there was no significant difference in the protein expression of S1PR2. CONCLUSION: The therapeutic effects of EB granules may be related to affecting sphingolipid metabolism through regulating S1P/S1PR1.

Modulación del metabolismo de esfingolípidos en cáncer de vejiga como una potencial estrategia para optimizar resultados de terapias intravesicales para tumores de vejiga no musculoinvasores / Modulation of sphingolipid metabolism in bladder cancer as a potential strategy to optimize outcomes of intravesical therapies for non-muscle invasive bladder cancers

El cáncer de vejiga representa un problema de salud pública importante a nivel mundial. En Chile su relevancia es aún mayor en la región de Antofagasta. Este cáncer se caracteriza por una alta tasa de recurrencia, por lo que los pacientes requieren un seguimiento estricto que afecta su calidad de vida e implica elevados costos para los sistemas de salud. Esto explica la necesidad de optimizar los tratamientos actuales (quimioterapia e inmunoterapia con BCG intravesical) para reducir las tasas de recurrencia y progresión. Los esfingolípidos son lípidos bioactivos que a nivel celular cumplen funciones relacionadas con la regulación del crecimiento, proliferación, migración, invasión, resistencia a drogas y apoptosis. La evidencia disponible a la fecha sobre el rol de los esfingolípidos en cáncer de vejiga es escasa, pero sugiere que en este cáncer existe un metabolismo esfingolipídico desplazado hacia la reducción de los niveles intracelulares de ceramida y esfingosina (esfingolípidos pro-apoptóticos) y aumento de esfingosina 1-fosfato (esfingolípido anti-apoptótico). La manipulación del metabolismo esfingolipídico para invertir esta relación se propone en esta revisión como una estrategia que podría ayudar a optimizar el efecto de las terapias disponibles actualmente para reducir las recurrencias y progresiones de los tumores de vejiga no músculo-invasores...

Bladder cancer is an important health problem worldwide. In Chile it has particular relevance in the region of Antofagasta. This cancer is characterized by a high recurrence rate, for which patients need a strict follow up that impairs their quality of life and determines increased costs for health care systems. These facts explain the necessity of optimizing the actual treatments (chemotherapy and BCG immunotherapy) for reducing the rates of recurrence and progression. Sphingolipids are bioactive lipids that at a cellular level have roles related to the regulation of growth, proliferation, migration, invasiveness, drug resistance and apoptosis. To date, the available evidence about the role of sphingolipids in bladder cancer is scarce, but suggests that in this cancer there is a sphingolipid metabolism shifted towards a reduction of the intracellular levels of ceramide and sphingosine (pro-apoptotic sphingolipids) and an increase of sphingosine 1-phosphate (anti-apoptotic sphingolipid). In this review we propose that the manipulation of the sphingolipid metabolism to invert this balance can contribute to optimize the effect of the actual therapies to reduce the rates of recurrence and progression of non-muscle invasive bladder cancers...

Efecto de esfingolípidos y Agelosina B en la movilización de Ca2+ y la señalización celular en células de cáncer de mama (MCF-7) y su relación con la apoptosis / Effect of sphingolipids and Agelosin B on Ca2 + mobilization and cell signaling in breast cancer cells (MCF-7) and its relationship with apoptosis

Los esfingolípidos, como la ceramida (Cer), la ceramida-1-fosfato (C-1-P), la esfingosina (Sph) y la esfingosina-1-fosfato (S-1P) estan relacionados con la señalización intracelular en procesos como crecimiento celular, movilización intracelular de Ca+2 y apoptósis. En este trabajo se evaluó el efecto de estos esfingolípidos en la homeostasis de Ca+2 intracelular y en la apoptósis en células de cáncer de mama MCF-7. Se utilizaron fluoróforos específicos para el Ca+2 y microscopía confocal. Se demostró que en estas células, la Sph (20 uM), la Cer (10uM), la S-P (2uM) y la C--P (uM) aumentaron la concentración intracelular ce Ca+2, induciendo su liberación desde el retículo endoplasmático (RE). Además, se observo que la esfingosina abrioun canal de Ca2+ en la membrana plasmática. También se demostró que la Cer inhibe parcialmente la actividad de la Ca2+-ATPasa del RE (SERCA), de forma dosis dependiente, mientras que la ceramina, su análogo no hidrolisable la inhibe totalmente. La Sph también inhibe completamente la actividad de la SERCA, a la misma concentración que induce la liberación del Ca+2 del RE. Asimismo, se evaluó el efecto de estos esfingolípidos sobre la inducción de la apotósis en células MCF-7 evidenciando que el tratamiento con la Cer, la ceramida, la Sph inducen toxicidad. También se observo que mientras la ceramida activo la caspasa 7 y la caspasa 8, el esfingolipido natural, la Cer no tuvo ningún efecto. Por su parte, la Sph activa la caspasa 8 sin modificar la activdad de la caspasa 7. Tanto la Cer, como la ceramida y la Sph, disminuyeron la expresión de la proteína Bcl-2 amti-apoptótica, y también indujeron la fragmentación de ADN, visualizada mediante la técnica de TUNEL, demostrando que estos esfingolípidos inducen apoptósis en MCF-7. La agelasina B, toxina purificada a partir de la esponja marina Agelas clathrodes tiene un efecto citotóxico un orden de magnitud mayor en MCF-7, en comparación con fibroplastos humanos. La agelasina B induce la liberación del Ca+2 almacenado en el RE en celulas MCF-7, ademas de inhibir la actividad de la SERCA en un 100%. También se demostró que esta toxina induce apoptosis, ya que disminuye el potencial de membrana mitocondrial, activa la caspasa 8, disminuye la expresion de la proteina Bcl-2 e induce fragmentación del ADN de las células MCF-7. Este mecanismo es similar al efecto de la tapsigargina.