[ca] Introducció: La insuficiència cardíaca (IC) és una entitat complexa d'alt impacte clínic i fisiopatologia poc coneguda. És una patologia difícil de reconèixer i de diagnosticar, caracteritzada per una alteració cardíaca d'etiologia variable. Les vesícules extracel·lulars (EVs per les seves sigles en anglès) són vesícules (0.1-1µm) alliberades en resposta a l'estrès o l'activació cel·lular que tenen antígens derivats de les seves cèl·lules parentals. Són les transportadores principals d'ARN al plasma, incloent els microARNs (miRNAs per les seves sigles en anglès) que estan implicats en la regulació epigenètica. En aquesta tesi hipotetitzem que ambdós, les EVs i els miRNAs, estan desregulats i potencialment relacionats amb la fisiopatologia de la IC crònica (ICC). Objectius: Identificar i caracteritzar les signatures circulants diferencials de les EVs i els miRNAs, i relacionar-les amb funcions moleculars i processos biològics implicats en el desenvolupament i la progressió de la ICC. Mètodes: Les EVs i els miRNAs circulants es van aïllar del plasma dels individus amb i sense ICC (aparellats per sexe i edat) inclosos en aquest estudi. Les EVs circulants es van analitzar mitjançant citometria de flux, usant anticossos monoclonals específics i annexina V (marcador de fosfatidilserina). Els seus nivells es van relacionar amb la presència i gravetat de la ICC, i la seva etiologia. Els miRNAs es van identificar i quantificar mitjançant qRT-PCR i els seus nivells es van associar amb la gravetat, pronòstic, etiologia, i la classificació de la ICC segons la fracció d'ejecció del ventricle esquerre (FEVE). L'anàlisi in silico, usant xarxes d'interacció proteica i enriquiment de vies, es va utilitzar per identificar mecanismes relacionats amb el desenvolupament de la ICC. El poder discriminador de les EVs, els miRNAs i les seves combinacions amb altres biomarcadors, es va investigar mitjançant corbes ROC (per les seves sigles en anglès). Resultats: Els pacients amb ICC, en comparació amb subjectes sense ICC, tenien nivells incrementats de EVs circulants derivades de cèl·lules immunes. Les EVs provenien de cèl·lules d'immunitat innata i adaptativa (monòcits i neutròfils, limfòcits-T i cèl·lules natural killer, respectivament). Les EVs derivades de limfòcits-T i neutròfils activats, i de limfòcits-T no activats, correlacionaven amb la gravetat de la ICC (classificació NYHA). A més, els pacients amb ICC isquèmica presentaven els nivells més alts de EVs derivades de limfòcits-T i neutròfils. L'anàlisi ROC va mostrar que la combinació d'EVs de leucòcits/neutròfils discriminava millor que el biomarcador NT-proBNP la gravetat de la malaltia en aquests pacients. També es va identificar i validar un patró plasmàtic diferencial de 8 miRNAs (let-7a-5p, miR-30b-5p, miR-107, miR-125a-5p, miR-139-5p, miR-150-5p, miR-335-5p i miR-342-3p) amb expressió reduïda en pacients amb ICC, comparats amb individus sense ICC. Usant anàlisis in silico i aproximacions de biologia de sistemes, vam evidenciar que els gens diana de 7 d'aquests miRNAs, organitzats en grups, participaven en mecanismes moleculars i vies de senyalització relacionades amb la ICC, incloent el cicle i la senescència cel·lular, i les vies de senyalització de Ras, citocines, PI3K-AKT i TGF-β. Addicionalment, aquests grups discriminaven pacients segons la seva FEVE (preservada i reduïda) i la seva etiologia de base. Conclusió: Els resultats d'aquesta tesi mostren un patró diferencial d'EVs i miRNAs en el plasma de pacients amb ICC, així com també una activació significativa de cèl·lules immunes, reflectida en l'alt alliberament d'EVs positives per antígens específics. Les cèl·lules immunes (innates i adaptatives), mediant l'alliberament d'EVs i la seva càrrega (incloent miRNAs) podrien promoure la progressió de la malaltia, així com també l'afectació d'òrgans allunyats del cor (ronyons, etc.). De forma concordant, els patrons alterats de miRNAs circulants en ICC podrien contribuir, mitjançant la regulació paracrina, al deteriorament clínic d'aquests pacients.

[en] Introduction: Heart failure (HF) is a complex entity with a high clinical impact and poorly understood pathophysiology. Characterised by cardiac function impairment and variable underlying aetiology, HF is difficult to be recognised and diagnosed. Circulating extracellular vesicles (EVs) are small vesicles (0.1-1µm) shed after cellular stress or activation that present parental-cell antigens on their surface. EVs are the main carriers of RNA in plasma, including coding and non-coding RNAs such as microRNAs (miRNAs), which are involved in epigenetic regulation. In this thesis, we hypothesise that both EVs and miRNAs are deregulated in chronic HF (CHF) and are potentially involved in its pathophysiology. Objectives: This thesis aimed to identify and characterise differential signatures of circulating EVs and miRNAs in plasma, in association with molecular functions and biological processes related to CHF development and progression. Methods: CHF patients and individuals without CHF (matched by sex and age) were included in the study. Circulating EVs and miRNAs were isolated from plasma samples. Circulating EVs were analysed by flow cytometry using specific monoclonal antibodies and annexin V (phosphatidylserine marker) and their levels related to the presence and severity of CHF and its underlying aetiology. MicroRNAs were analysed using a non-targeted approach (qRT-PCR) for their identification and quantification in CHF and non-CHF patients. miRNA levels in plasma were associated with CHF severity, underlying aetiology, left ventricular ejection fraction (LVEF) classification and prognosis. In silico analysis of miRNAs' target genes was pursued to identify pathways related to disease development using protein-protein interaction networks and pathway enrichment analysis. The value of circulating EVs and miRNAs to discriminate patients according to disease severity and underlying aetiology was investigated by receiver operating curve (ROC). Combined probabilities of circulating EVs or miRNAs with other used biomarkers were also investigated. Results: CHF patients had increased levels of circulating EVs shed by immune cells in comparison to non-CHF. Immune-cell-derived EVs in CHF patients' plasma were mostly derived from innate and adaptative immune cells (monocytes and neutrophils, T-lymphocytes and natural killer cells, respectively), and carried activation leukocyte markers. Interestingly, EVs from activated T-lymphocytes and neutrophils, as well as EVs from non-activated T-lymphocytes, correlated with disease severity (NYHA classification). Additionally, CHF patients with ischaemic aetiology had the highest levels of EVs shed by T-lymphocytes and neutrophils. ROC curve analysis revealed that the combination of EVs derived from leukocytes/neutrophils discriminated disease severity better than the used biomarker NT-proBNP in these patients. Regarding the circulating miRNAs, we identified and validated a differential pattern of 8 miRNAs (let-7a-5p, miR-30b-5p, miR-107, miR-125a-5p, miR-139-5p, miR-150-5p, miR-335-5p and miR-342-3p) downregulated in the systemic circulation of CHF patients. Furthermore, by using in silico analysis and systems biology approaches to identify their target genes and predict protein-protein interactions, we evidenced that target genes from 7 of these miRNAs, when organised in clusters, participated in molecular mechanisms and signalling pathways related to CHF, including cell cycle, cellular senescence and Ras, chemokine, PI3K-AKT and TGF-β signalling. Moreover, they could discriminate CHF patients according to their LVEF (preserved and reduced) and to their background aetiology. Conclusion: The results of this thesis show a differential pattern of EVs and miRNAs in the plasma of CHF patients. The results suggest a significant activation of the immune cells as shown by the high release of EVs positive for specific epitopes. Activated innate and adaptive immune cells, through the release of EVs and their carried messengers including miRNAs might promote disease progression and affectation of distant organs related to the heart (e.g., kidney). In agreement, altered patterns of circulating miRNAs in CHF might contribute through paracrine regulation to the clinical deterioration of these patients.