Endotelio

INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
CAPÍTULO 6. 1ª. Parte
ENDOTELIO. CITOQUINAS. ESTRÉS OXIDATIVO
Endotelio
El endotelio vascular juega un importantísimo rol en la regulación, mantenimiento y control de
las funciones cardiocirculatorias a través de la producción y liberación de múltiples sustancias.
Tiene acción antitrombogénica y su intervención es fundamental en la regulación vasomotora. Las
Tabla 6-1. Funciones del endotelio.
células
endoteliales
(CE)
vasculares,
antiguamente
a) Regulación del tono vascular
Síntesis de compuestos vasoactivos: NO, EDHF, ET-1, PGI2
Presencia de ECA, producción de Ang II
Producción de PN tipo C
b) Función trófica para capas íntima y media; control de inflamación
Producción de colágeno y MMPs, fibronectina, elastina, laminina,
mucopolisacáridos, estimulación de células musculares lisas y
por ellas de factores crecimiento .
Expresión de MCP-1 (Monocyte chemotactic Protein-1)
consideradas
meros
como
“portones de
entrada” - habilitadores
del paso de fluidos y
nutrientes - actualmente
son reconocidas como
fuente
productora
Expresión de moléculas de adhesión (VCAM-1, ICA;-1, selectinas)
sustancias
Producción de TNF alfa, IL-1, IL-6 e IL-8
autocrina y
de
de
acción
paracrina,
c) Función metabólica:
Ligadura de lipoprotein lipasa
de
d) Función coagulante/anticoagulante:
Síntesis y ligadura de factores hemostáticos: NO, FT, Heparán
vasorregulación,
trascendente
participación
en
la
la
coagulación y la fibrinolisis.
Las CE liberan diversas sustancias, tales como el óxido nítrico (NO), el factor hiperpolarizante
derivado del endotelio (EDHF), la endotelina-1 (ET-1), factores de crecimiento, citoquinas y
moléculas de adhesión.
El NO inhibe la adhesión de leucocitos y plaquetas, asi como la agregación plaquetaria y el
crecimiento de células musculares lisas vasculares (CMLV), y también interfiere con la producción
de moléculas de adhesión. Contribuye grandemente a la estructuración y crecimiento de la placa
ateromatosa. En circunstancias normales es vasodilatador, antiaterogénico.
La disfunción endotelial se asocia con un estado proaterogénico, con inestabilidad de la placa
ateromatosa[1], y trastornos vasomotores.
Las CE regulan las respuestas inmunológicas, controlan la coagulación, modulan el tono
vascular, la angiogénesis y la reparación tisular, y participan en el intercambio entre la sangre y
los tejidos[2-4]. En la Tabla 6-1 puede verse un resumen de las funciones del endotelio, y en la
Tabla 6-2 los efectos protectores de aterosclerosis..
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El endotelio cubre la superficie interna de toda la vasculatura ocupando un área que mide
alrededor de 1200 m²[4]. El plasmalema luminal de las CE posee un glicocálix cargado
negativamente que tiende a repeler a los neutrófilos y a impedir la adherencia, y que es antitrombogénico al poseer heparina, antitrombina III y trombomodulín. Las CE poseen además
numerosos
receptores
para
distintos
componentes
vasoactivos,
vasodilatadores
y
vasoconstrictores: acetilcolina, catecolaminas, histamina, serotonina, bradikinina y nucleótidos de
adenosina.
Activación de las CE
La activación de las CE se produce como respuesta a citoquinas: también interviene el NF-kB
Tabla 6-2. Efectos del endotelio favorables
y protectores de aterosclerosis.[5]
•
Inducción de vasodilatación
•
Efectos antiinflamatorios
(Nuclear Factor kappa B) quien entre
otras
funciones
promueve
la
expresión de P-selectina endotelial.
Las
anfilotoxinas
como
la
C5a
también estimulan a las CE.
El NFkB es un factor de transcripción
sensible a potencial redox que regula una
cantidad de genes inflamatorios, y su
activación genera la aparición de diversos
• Inhibición adhesión y migración de leucocitos
factores, entre ellos las moléculas de
adhesión de los leucocitos y citoquinas.
• Inhibición de proliferación y migración de Puede ser activado por radicales libres,
MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase),
celulas musculares lisas
productos
bacterianos,
radiaciones
ultravioletas, lipopolisacárido. La familia
• Inhibición
de
adhesión
y
agregación NFkB está integrada por distintos
miembros: p50, p52, p65 (RelA), c-Rel y
RelB, siendo las formas mas comunes la
plaquetarias
[6]
p50 o p52/RelA hétero-dímero .
El NFkB interviene en respuestas
• Efectos anticoagulantes
inmunológicas e inflamatorias, y es
activado por la señal CD40/CD40L, que
además es potente activadora de las CE y
• Efectos profibrinolíticos
promotora de aterosclerosis. En respuesta
las
EC
adquieren
un
fenotipo
proinflamatorio y expresan Factor Tisular y moléculas de adhesión para leucocitos. CD40 es miembro de la familia
del TNF y está presente en los linfocitos T, plaquetas activadas y CML. El bloqueo de CD40 previene la progresión
de la placa y promueve su estabilidad. El agente protector A20 previene la activación de las CE al bloquear la
activación del NF-kB y también inhibe la cascada de las caspasas (responsables de la apoptosis). Se ha
demostrado que A20 bloquea las respuestas inflamatorias, procoagulantes y apoptóticas de las CE, mediadas por
[7
CD40/CD40L. Puede tener gran importancia en la progresión de las lesiones ateroscleróticas ].
•
Efectos antioxidantes
ACTUALIZACIÓN 30/08/07
El RANKL (Receptor Activator of Nuclear factor KB ligand) es el ligando del activador del
receptor del NFΚB y está relacionado con el sistema osteoprotegerin. Conforma una red de
citoquinas que controla la homeostasis ósea y está implicada en la aterosclerosis y
síndromes coronarios agudos. Está regulado hacia arriba en las lesiones ateroscleróticas
proclives a ruptura y contribuye a la transición de placa estable a inestable. Es expresado
por las CE activadas y por la células T almacenadas en la placa. Es miembro de la
superfamilia del TNF que cuando se liga a RANK estimula la liberación de quimioquinas,
migración de monocitos/macrófagos matriciales, y actividad de la MMP, aumenta
permeabilidad endotelial y neoangiogénesis y probablemente promueve calcificación
vascular. Kiechl S, Schett G, Schwaiger J, et al.: Soluble receptor activator of Nuclear
Factor-ΚB ligand and risk for cardiovascuilar diseasse. Circulation 2007;116:385-91
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Las CE normales en estado de quiescencia mantienen la homeostasis, por ejemplo elaborando
trombomodulín e inhibiendo la formación de Factor Tisular (FT) para evitar la formación inadvertida
de trombo; además inhiben la inflamación al liberar prostaciclina (PGI2) y evitar la adherencia de
leucocitos. Pero cuando las CE son activadas expresan FT y PAI-1(Plasminogen Activator
Inhibitor-1) y moléculas que intervienen en la inflamación como la E-selectina y la interleucina-1
(IL-1)[8,9].
Es fundamental la participación del endotelio en la hemostasis, con mecanismos tales como
vasoconstricción local, adhesión y agregación de plaquetas y desencadenamiento de las
reacciones que llevan a la formación del coágulo
En el individuo sano el efecto predominante de la activación del endotelio es la vasodilatación,
consecuencia de la liberación del EDRF (Endothelial Derived Relaxing Factor, que es óxido nítrico
= NO), de prostaglandina I2 (PGI2 = prostaciclina) y de EDHF (Endothelial Derived Hyperpolarizing
Factor). El endotelio también produce sustancias vasoconstrictoras como la endotelina-1 (ET-1) y
la Angiotensina II (Ang II) tisular . La acetilcolina y la trombina tienen acción vasodilatadora cuando
la integridad del endotelio está preservada, y vasoconstrictora cuando el endotelio ha
desaparecido o está lesionado. Las plaquetas producen tromboxano (TXA2) y serotonina.
El FT es el iniciador primario del proceso de coagulación. Es una glucoproteína que se liga al Factor VII/Factor
[8]
VIIa , y es expresada en muchas células incluyendo fibroblastos y pericitos de las paredes de los vasos
sanguíneos, asi como en el músculo cardiaco, pero está ausente en las células de la sangre y en las CE no
activadas.
El endotelio vascular normal tiene proteínas fibrinolíticas, anticoagulantes naturales, e
inhibidores plaquetarios que mantienen la superficie antitrombótica. El FT juega un papel central –
expresado localmente en sitios de injuria vascular o de monocitos circulantes – en el fenotipo
trombótico, por lo cual su antagonista el TFPI (Tissue Factor Pathway Inhibitor), ha merecido
considerable atención.. El TFPI se expresa en las CE. La administración de heparina causa
movilización hacia la circulación de TFPI, aumentando la actividad anticoagulante y prolongando la
vida de proteasas de serina[10].
Uno de los activadores de la CE es el MAC (Membrane Attack Complex) quien induce rápidos
cambios conformacionales del endotelio que incluyen formación de brechas intercelulares (gaps),
expresión de la molécula de adhesión P-selectina y activación de proteinasas que liberan heparánsulfato. El MAC provoca además regulación hacia arriba de FT, COX-2 (ciclooxigenasa-2) y
quimioquinas (en un período de horas)[9].
En la IC la activación neurohormonal genera vasoconstricción con aumento de la resistencia
periférica. Además, hay atenuación del necesario aumento fisiológico del flujo sanguíneo hacia
el
músculo en ejercicio.
Estos efectos no son consecuencia exclusiva del aumento de las
catecolaminas y/o de la Ang II, sino que también se añade
vasorregulador ubicado en el endotelio
[11-15]
una perturbación del sistema
.
ACTUALIZACIÓN 30/08/2007
Existe heterogeneidad estructural en el endotelio : en algunos lechos vasculares las CE
están apretadamente interconectadas con las adyacentes y están rodeadas por una
membrana basal continua (endotelio continuo); en otra forma de endotelio se presentan
aperturas o agujeros (endotelio agujereado), y en otros casos hay aperturas, hendiduras y
membrana basal pobremente constituida (endotelio discontinuo). Esto ha llevado a
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reconocer que hay distintos tipos de CE, diferentes unos de otros en estructura, y en cierto
grado en función. Es asi que el endotelio puede ser continuo (con y sin agujeros) o
discontínuo. El continuo sin aperturas se encuentra en arterias, venas y capilares del
cerebro, piel, corazón y pulmón. Endotelio con agujeros u hoyos está presente en zonas
caracterizadas por filtración incrementada o con mayor transporte transendotelial, como
por ejemplo capilares de glándulas de secreción interna, mucosa gastrointestinal, plexo
coroideo, glomérulos y algunos túbulos renales. La mayoría de los agujeros tiene
diafragmas que atraviesan la apertura formadas por la glucoproteína PV-1 (proteína integral
de membrana asociada a las caveolas endoteliales y los agujeros y que liga heparina con
gran afinidad). En las CE se forman invaginaciones Además los agujeros (hoyos) están
tapizados por proteínas (“coated pits”) como la clatrina o la caveolina. Los agujeros
tapizados o revestidos por clatrina se profundizan formando vesículas. Las invaginaciones
en zonas ricas en colesterol y esfingolípidos son llamadas caveolas, y en su estructura
participa la caveolina. Esas estructuras son esenciales para el proceso de endocitosis. Aird
WC. Phenotypic Heterogeneity of the Endothelium: I. Structure, Function and Mechanisms.
Circ Res 2007;100:158-173
Moléculas de adhesión
En el endotelio se producen "moléculas de adhesión", que regulan la interacción con los
leucocitos. Por ejemplo la molécula de adhesión P-selectina está presente tanto en plaquetas
como en las CE y las interrelaciona[16] y participa en los fenómenos de adhesión y migración
transendotelial. La P-selectina es producida en los gránulos alfa de las plaquetas y en los cuerpos
de Weibel-Palade de las CE.
Hay 4 clases o tipos de moléculas de adhesión: las selectinas, los ligandos contenedores de hidratos de
carbono, las integrinas y las inmunoglobulinas. La adhesión se hace por la interacción de las integrinas en la
superficie de los leucocitos y las inmunoglobulinas del endotelio, siendo estas últimas la ICAM-1(Intercellular
Adhesión Molecule-1) y la VCAM-1(Vascular Cell Adhesión Molecule-1). Las integrinas son los ligandos de las
inmunoglobulinas, siendo las más importantes de ellas tres β2 y una β1; ésta última es la integrina VLA-4 (Very late
antigen-4), también llamada α4β1 o CD49/CD29. Las otras integrinas son la LFA-1, ó α1β2 ó CD11α/CD18, MAC-1 ó
[17]
αMβ2 ó CD11β/CD18, y la glucoproteína p150,95 (αXβ2) ó CD11c/CD18 .
Las integrinas se encuentran en la superficie de las plaquetas y de las CE, lo que les da una posición favorable
para sus funciones adhesivas necesarias para la hemostasis: desempeñan función de señalamiento, permitiendo
[17]
la recepción de señales intra y extracelulares que se trasmiten hacia adentro o afuera de la célula . Estos
receptores duales están conectados a otras señales entre plaquetas y CE, ayudando a explicar como el anclaje
celular mediado por integrinas puede afectar la organización citoesquelética y la motilidad celular, asi como al
crecimiento, diferenciación y apoptosis de las CE.
[18]
Las selectinas son una familia de glucoproteínas que tienen tres componentes : a) la E-selectina participa en
la angiogénesis; aparece solamente en las CE y es activada por citoquinas proinflamatorias (también se la
reconoce como ELAM-1) b) la L-selectina promueve la recirculación de linfocitos; es expresada en los leucocitos y
no requiere ser activada para promover adhesión celular; y c) y la P-selectina atrae las plaquetas a las áreas de
injuria, creando una especie de nido donde se alojan leucocitos (monocitos), y promueve la remodelación
vascular. En animales de experimentación los anticuerpos contra P-selectina y L-selectina protegen de la injuria
por reperfusión, mientras que la E-selectina no interviene en la reperfusión. La E-selectina y la L-selectina
aumentan su expresión después de la injuria endotelial producida por balón. Un antagonista de las selectinas es el
x
x [19]
oligosacárido sialil Lewis (SLe ) .
En la aterosclerosis uno de los cambios observables en el endotelio es el aumento de la
expresión de los receptores de adhesión leucocitaria, tales como P-selectina, E-selectina, VCAM-1
e ICAM-1.
La P-selectina se liga a monocitos, neutrófilos, células T y
plaquetas y es mediadora del rodamiento leucocitario; parece ser
un receptor de adhesión clave que media el reclutamiento
[19]
leucocitario hacia las lesiones y promueve aterosclerosis . Es
expresada en la superficie de las CE pocos minutos después de ser
éstas activadas. Su expresión es de vida corta con su pico máximo
a los 10 minutos. Las citoquinas TNF-α(Tumor Necrosis Factor alfa)
e IL-6 (interleucina-6) proporcionan un aporte adicional de la
molécula de adhesión, dentro de las 2 horas de iniciado el proceso.
El ligando de la P-selectina es el PSGL-1 (P-selectin Glycoprotein
Ligand-1), presente en los leucocitos.
La P-selectina interviene mediando la interacción de plaquetas
activadas con los polimofonucleares neutrófilos, monocitos,
[20-24]
. Los estímulos
basófilos, eosinófilos y linfocitos T
El endotelio mantiene una
estrecha relación con las
plaquetas. Cuando el endotelio
es dañado se produce primero
activación y adhesión de las
plaquetas al endotelio, y luego
agregación plaquetaria. Las
plaquetas liberan sustancias
como el ADP, la serotonina y el
tromboxano (TXA2), quienes
ejercen importantes acciones
sobre la vasomotilidad.
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trombogénicos inducen la agregación plaquetaria por medio de la glucoproteína IIb/IIIa y la expresión de Pselectina en la superficie endotelial en lugares de injuria del tejido.
Las selectinas actúan como intermediarias en la adhesión al endotelio de los leucocitos y reconocen como
ligandos a los hidratos de carbono presentes en glucoproteínas y glucolípidos. La E-selectina se expresa en las
CE activadas por el TNF-alfa y causa el rodamiento lento de los leucocitos. El rodamiento lento es esencial para
[25]
una eficiente adhesión leucocitaria en respuesta a estímulos quimiotácticos locales .
La concentración plasmática de la forma soluble
de la ICAM-1 se encuentra elevada varios años
antes de la presentación de manifestaciones
clínicas de aterosclerosis[26].
Además de la producción de MCP-1 (Monocyte
Chemoattractant Protein-1) por las CE,
inducida
Las plaquetas activadas modulan las
propiedades quimiotácticas (MCP-1) y
adhesivas (ICAM-1) de las CE
mediante un mecanismo dependiente
del NF-kB. La activación del NF-kB
por las plaquetas puede contribuir a
los procesos inflamatorios precoces
en la aterogénesis[24].
por fuerzas mecánicas, la producción de ICAM-1 también puede ser modulada por el shear stress
(pero no la de VCAM-1 o de E-selectina). El shear stress (tensión de roce o fricción) induce
entonces liberación de ICAM-1 por las CE acompañado de aumento de adhesividad de monocitos
y migración transendotelial[24]. El aumento de expresión de ICAM-1 por las CE puede ser un
mecanismo autoprotector que previene la ulterior adhesión leucocitaria. Se ha señalado que la
expresión protooncogénica del gen de c-fos en las CE es mayor en caso de flujo pulsátil.
El shear stress modula la expresión de los genes de ET-1, PDGF (Platelet Derived Growth
Factor) y MCP-1 .
La trombina induce adhesión endotelial de los neutrófilos, expresión de ICAM-1(CD54) y
VCAM-1(CD106), y de las selectinas P y E, y producción de citoquinas, en las CE de la vena
umbilical; esto se acompaña con incremento de la adhesión de monocitos a las CE[26].
ACTUALIZACIÓN 30/07/2007
En el estudio WHI (Women’s Health Initiative Observational Study) que comprendió a 93.676
mujeres postmenopáusicas (82.069 o sea el 87,6% no presentó historia previa de diabetes)
luego de un seguimiento de 5,9 años, se encontró que los niveles de las moléculas de
adhesión, entre ellas E-selectina, VCAM-1 e ICAM-1 se encontraron al inicio
significativamente elevadas en aquellas mujeres sanas que posteriormente desarrollaron
DM clínica. La E-selectina y la ICAM-1 estuvieron fuertemente relacionadas con riesgo
aumentado de diabetes en los distintos grupos étnicos, independientemente a presencia de
obesidad, resistencia a la insulina, e inflamación sistémica. No se establecieron diferencias
acerca del riesgo de diabetes de los con ascenso de los marcadores biológicos señalados
entre los grupos étnicos. También se observó que la disfunción endotelial en la mujer se
asocia fuertemente con la edad y la menopausia. Un elevado nivel de E-selectina puede ser
mejor y más precoz marcador de disfunción endotelial que otras moléculas de adhesión.
Song Y, Manson JE, Tinker L, et al.: Circulating levels of endotelial adhesión molecules and
risk of diabetes in an ethnically diverse cohort of women. Diabetes 2007;56:1898-904
Las células endoteliales(CE), la vasomotilidad y la hemostasis
Las CE están expuestas a fuerzas mecánicas[24,25] que van a modular la regulación del tono
vascular y de allí la hemostasis. Cuando se produce denudación endotelial traumática, aparece
inmediatamente adhesión y agregación de las plaquetas que van a recubrir la zona lesionada y
luego a excretar una serie de sustancias, procurando restaurar el equilibrio hemostático y
mantener la regulación vasomotora.
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Las CE se relacionan con otras células - como las células musculares lisas vasculares (CMLV),
leucocitos, plaquetas y macrófagos -
a través de mediadores vasoactivos que sintetizan o
excretan, o por uniones intercelulares o por moléculas de adhesión, como hemos visto .
La síntesis y liberación de factores derivados del endotelio como la PGI2, el NO, y el factor von
++
Willebrand (FvW) son dependientes del Ca ; o sea que cambios en el intercambio transitorio
(“transient”) de Ca
++
modulan el tono vascular. Las CE, los macrófagos y las células cebadas
sintetizan y liberan NO y es probable que también lo hagan los eritrocitos para modular su propia
fisiología
[27]
++
. Estas células responden a los estímulos incrementando la cantidad de Ca
citosólico,
proveniente de sus almacenes intracelulares o del espacio extracelular, que penetra por canales
apropiados del plasmalema, puestos en actividad por los receptores
[28]
.
Cuando se produce una lesión endotelial, las plaquetas se depositan sobre la misma,
intentando taponarla: primero se adhieren al endotelio y luego se agregan. La adhesión se hace
pór medio de la interacción de la glucoproteína Ib con el FvW (sintetizado por las CE), y es
seguida por la liberación de gránulos por las plaquetas. Las plaquetas contienen tres tipos de
gránulos 1) densos, con sustancias que promueven activación de plaquetas, tales como ADP, ATP
y serotonina; 2) gránulos alfa, con proteínas proadhesivas: FvW, fibrinógeno, fibronectina,
vitronectina (ligada al Plasminogen Activator Inhibitor-1 o PAI-1),
trombospondina y también
Factor V y P-selectina (GPIIa). Además contienen PAF (Platelet Activating Factor). Otras distintas
sustancias se encuentran en los gránulos alfa: Platelet Derived Growth Factor (PDGF), que
interviene en la proliferación de músculo liso; el Conective Tissue Activating Peptide (CTAP III),
precursor de beta-tromboglobulina; el Transforming Growth Factor beta (TGF-β), que interviene
poderosamente en la proliferación celular (activando o inhibiendo, según el tejido).; 3) lisosómicos,
con glucosidasas y proteasas; 4) multimerina que liga al Factor V y al Va en plaquetas[29]. Puede
desempeñar funciones adhesivas.
El proceso de liberación de gránulos culminará con la formación del coágulo, que se produce
por la conversión del fibrinógeno (Factor I) en fibrina[29]. Además de la exocitosis de gránulos por
las plaquetas, estas liberan pasivamente tromboxano (TxA2), poderoso vasoconstrictor originado
del ácido araquidónico. Como el ADP, TxA2 amplifica el estímulo inicial de activación de las
plaquetas y ayudar a reclutar nuevas para aumentar lar agregación. La agregación plaquetaria es
estimulada por ADP, trombina, colágeno, adrenalina, TxA2, serotonina y PAF. Cada una de las
plaquetas estimuladas liga ~40.000 moléculas de fibrinógeno, siendo necesaria la presencia de
calcio. El receptor del fibrinógeno es la GP IIb/IIIa..
Cuando hay injuria vascular con denudación endotelial, el FT de las células no vasculares
contacta con la sangre, formándose de inmediato un complejo del FT con factor VIIa. Otra forma
de coagulación es dependiente de la P-selectina. No hay contacto de la sangre con FT de células
no vasculares. El FT de la sangre circulante (muy baja concentración) se acumula en el trombo en
desarrollo que contiene plaquetas, FT y fibrina[29].
En forma muy resumida puede decirse que el FT forma un complejo con el factor VIIa (el
complejo VIIa-FT-Ca++ es llamado tenasa extrínseca), quien va a favorecer la formación de factor
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IXa y Xa (a partir de factores IX y X, y en presencia de calcio), iniciándose asi la fase extrínseca de
la coagulación. El factor Xa hidroliza a la protrombina llevándola a alfa-trombina, quien activa al
factor V, formándose factor Va, pero fundamentalmente hidroliza al fibrinógeno, llevándolo a
fibrina[29].
Las CE intervienen en el remodelamiento vascular y en la formación de lesiones. Constituyen
una interfase con la sangre y sensan cambios en presión, flujo, señales inflamatorias y niveles de
hormonas circulantes
[30]
. Las CE también responden liberando o activando sustancias que regulan
4 procesos: 1) Crecimiento celular; 2) Apoptosis; 3) Migración celular y 4) Composición de la
matriz extracelular (MeC).
El óxido nítrico (NO)
Furchgott y Zawadzki demostraron en 1980 que la aceticolina (AC) y agentes muscarínicos
relacionados a ella relajan el tejido vascular previamente contracturado sólo cuando su endotelio
está intacto, atribuyendo este fenómeno a la presencia de un factor humoral producido in situ al
que denominaron EDRF(Endothelial Derived Relaxing Factor). Observaron que su acción era
inhibida por la Hb (Hb) y por los radicales libres, mientras que se potenciaba con la super-óxido
dismutasa (SOD), que es un barredor (scavenger) del radical libre anión superóxido (O2-). También
señalaron que el EDRF es un potente inhibidor de la adhesividad y agregabilidad plaquetaria, y
activador de la guanilato-ciclasa provocando aumento de GMPc en las células musculares lisas o
en las plaquetas, con inhibición de la contractilidad[11,12]. En 1986 Furchgott y al mismo tiempo
Ignarro sugirieron que el EDRF era NO o algo muy cercanamente relacionado.
A su vez Moncada
[12]
logró demostrar que el EDRF es el NO, el que se forma a partir de los
átomos terminales guanido nitrógeno de la l-arginina, estimulado por la bradikinina.
El NO es una citoquina autocrina de acción fugaz , dado que la Hb lo neutraliza en 5-6
segundos. Interviene como un factor vasodilatador de gran importancia en la regulación del tono
vascular contrarrestando la vasoconstricción vinculada a la mayor entrada de calcio en la
célula.Fig.5-1 y 5-2
El mediador responsable de la estimulación del NO es el ADP - derivado de las plaquetas - ,
aunque también contribuye algo la serotonina.
El NO inhibe la adhesión al endotelio de plaquetas , neutrófilos y monocitos; es vasodilatador
poderoso y actúa sinergísticamente con la PGI2 (prostaciclina), y además inhibe el crecimiento de
células musculares lisas vasculares (CMLV).
Cuando se activa la cascada de la coagulación, se produce trombina que forma fibrina a partir
del fibrinógeno.
Si el endotelio está intacto la trombina causa vasodilatación, e inhibe las
plaquetas a través de un mecanismo dependiente del endotelio (la trombina estimula la
liberación de NO ), o sea que neutraliza la activación directa de las plaquetas por la trombina,
constituyendo una forma de retroalimentación negativa protectora.
El NO es un gas inorgánico con estructura de radical libre que actúa como mensajero biológico
en soluciones fisiológicas
[31]
. En condiciones líquidas aeróbicas es espontáneamente oxidado a su
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producto final (estable e inactivo) nitrito y en menor cuantía a nitrato (la suma de nitrito y dióxido
de nitrógeno NO2 ha sido denominada NOx,, poderoso contaminante ambiental).
El NO reacciona con la Hb para formar nitrato y metaHb y se liga al medio heme de la enzima
guanilatociclasa provocando aumento de la síntesis de GMPc. Estimula además la ciclooxigenasa
e inhibe la ribonucleótido reductasa, el citocromo P450, la oxidasa de NADPH.
Una vez generado el NO activa la guanililciclasa soluble (GCs) para producir GMPc el que a su vez activa las
[32]
kinasas PKGI y PKGII dependientes del GMPc . La GCs es un héterodímero compuesto de dos subunidades a1 y
b1. La hipercolesterolemia induciría sobreexpresión de GCs disfuncional. En las CMLV el aumento de GMPc
++
produce una caída del Ca intracelular con subsiguiente disminución de la contractilidad.
El GMPc es sintetizado por enzimas de la membrana plasmática llamadas guanililciclasas o guanilato ciclasas
(GC), de las cuales se han encontrado desde la A hasta la G (GC-A hasta GC-G). La guanililciclasa soluble es
parcialmente homóloga a esas enzimas, y es el receptor del NO. Las GCs de la membrana tiene una tipología
característica que consiste en un dominio extracelular, una región transmembrana y un dominio intracelular que
contiene la región catalítica en su terminal carboxilo. Estas enzimas funcionarían como receptores para ligandos
específicos. Los activadores de las GC solubles son pequeñas moléculas gaseosas como el NO y el CO, mientras
que las GC de membrana son activadas por péptidos. La primera de las GC que fue aislada presenta receptores
[33]
para la familia de los PNs: GC-A para el ANP y el BNP y GC-B para el CNP .
La reducción de un electrón del NO genera al nitroxilo (HNO), elemento que mejora la
relajación y contracción in vivo de corazones normales y en insuficiencia. El mecanismo de estas
acciones consiste en una interacción directa del HNO con la SERCA2a y el receptor ryanodínico,
provocando mayor captación de Ca++ y liberación del contenido en el Retículo Sarcoplásmico. Se
abre entonces la posibilidad del uso del HNO en el tratamiento de la insuficiencia cardiaca[34].
El aumento de la actividad de la NOs puede incrementar el daño inducido por el estrés
oxidativo..
La vida media del NO es determinada fundamentalmente por su reacción con la oxiHb y con el
anión superóxido..
.
Sintasas del öxido nítrico (NOs). Tetrahidrobiopterín (BH4)
El ON se sintetiza a partir de la L-arginina en presencia de oxígeno y de NADPH,
intermediando una familia de enzimas denominadas NO sintasas (NOs) . La reacción comprende
la
transferencia
de
electrones
desde
NADPH
(nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducida), a
través de las flavinas FAD y FMN, desde el dominio
de reductasa terminal-carboxi, al heme en el dominio
oxigenasa terminal amino de la NOs, donde el
sustrato L-arginina es oxidado a L-citrulina y NO[35,36].
La NOs funciona como un dímero con los dominios
Hay tres isoformas de las sintasas,
quienes muestran como principal
componente al citocromo P-450, el cual
contiene un grupo prostético heme que
cataliza la activación reductiva del
oxígeno molecular requerible para la
oxidación de la L-arginina, y flavinas
estrechamente adheridas que
trasportan los electrones derivados del
NADPH al heme.
mencionados, y entre ambos se encuentra el dominio del
calmodulín, quien juega un papel de suma importancia en la
estructura y función de la enzima. Para la dimerización es esencial el grupo heme.
Es además fundamental la presencia de tetrahidrobiopterín (BH4) como cofactor[36-39].
101
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
El BH4 es una potente molécula reductora susceptible a oxidación durante el estrés oxidativo.
Cuando los niveles de BH4 son
insuficientes
se
forma
anión
superóxido en vez de NO al
activarse la eNOs, contribuyendo
a la disfunción endotelial: esto
ocurre en la HTA, en la diabetes y
la aterosclerosis[40,41]. El aumento
de
estrés
oxidativo
o
la
disminución de la expresión de
GTP ciclohidrolasa (enzima que
interviene en la formación de BH4)
Figura 6-1. Formación del ON
provocan la disminución de BH4.
La insuficiencia de BH4 también puede deberse a producción de anión superóxido a partir de la
NADPH oxidasa activada por la ET-1, con la consiguiente disfunción endotelial.
En la IC la sintasa endotelial del NO (eNOs) puede actuar como una fuente productora de anión
superóxido, cuando está desacoplada del cofactor tetrahidrobiopterín (BH4)[42]. Esto se ha
demostrado en la aterosclerosis, la hipercolesterolemia, la diabetes, la hipertensión arterial y en
los fumadores.
La biosíntesis de NO se lleva a cabo por una oxidación en dos pasos de la L-arginina a la L-citrulina, con
G
concomitante producción de NO: primero hay una hidroxidación de L-arginina, formándose N -hidroxi-L-arginina,
[36,37]
.
y en segundo lugar oxidación de esta última, tomando un electrón de la NADPH, para formar L-citrulina y NO
Pero la NOs también puede producir, en determinadas condiciones, anión superóxido.
[38]
Las NOs estarían parcialmente ancladas en las caveolas , que son invaginaciones de la membrana plasmática
que intervienen en la ligadura y organización de un conjunto de moléculas de señalamiento. Aparte de las sintasas
de NO se encuentran receptores de ET-1 y de bradikinina, factores de crecimiento como el EGF (Epidermal Growth
Factor) y el PDGF (Platelet Derived Growth Factor), MAPK (Mitogen Activated Protein Kinases), PKC, Proteínas G,
etc. Las caveolas producen caveolín-1, inhibidor de la síntesis de ON, inhibición que es revertida por el
[43]
calmodulín .
La eNOs se localiza en las caveolas. La caveolina-1 se liga a la calmodulina para inhibir la actividad de la eNOs;
++
cuando el Ca se liga a la calmodulina desplaza a la caveolina-1, activando de esa forma a la eNOs y generando
producción de ON. Están presentes cofactores como la NADPH y el tetrahidrobiopterín, La síntesis de eNOs es
inhibida por la ADMA y por agentes farmacológicos (L-NMMA y L-NAME). También es inhibidor el isoprenoide
[44]
geranilgeranil pirofosfato .
La transformación enzimática que lleva a la producción de NO es inhibida por la L-NMMA (Nitro-mono-metil[36]
arginina), L-NAME (nitro-arginina-metil-éster) y L-NA (nitro-L-arginina) .
Hay tres isoformas de las sintasas, quienes muestran como principal componente al citocromo P-450, el cual
contiene un grupo prostético heme que cataliza la activación reductiva del oxígeno molecular requerible para la
oxidación de la L-arginina, y flavinas estrechamente adheridas que trasportan los electrones derivados del NADPH
al heme. Cuando no hay coincidencia o acoplamiento entre reducción de oxígeno y reducción de L-arginina, se
[37,38,45,46]
. Las isoformas de NOs requieren la
genera anión superóxido y subsecuentemente peróxido de hidrógeno
[45]
presencia de los cofactores protoporfirina IX (heme), mononucleótido de flavina (FMN) y BH4 . La activación de la
NOs en ausencia o escasez del BH4 resulta en falta de acople.
La NOs contiene un dominio reductasa y otro oxidasa y tiene 3 isoformas ubicadas en dos
clases: a) la constitutiva con dos isoformas, la constitutiva endotelial (eNOs o Tipo III), y la
constitutiva neuronal (nNOs o Tipo I) y b ) la isoforma inducible (iNOs o tipo II).
De las isoformas de NOs la primera purificada y clonada fue la neuronal; luego la del endotelio
y finalmente la de los macrófagos o inducible. Las sintasas constitutivas son dependientes del
complejo calcio-calmodulín, mientras que la iNOs se encuentra en los macrófagos; es inducida por
++
citoquinas o endotoxina bacteriana, es independiente del Ca , y produce grandes cantidades de
102
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
NO por períodos prolongados. La iNOs no es un constituyente normal de la célula sana y se
expresa como respuesta a señales de inflamación.
Las tres isoformas están presentes en el corazón[47]: La nNOs en el tejido de conducción y en
neuronas intracardíacas; la iNOs en practicamente todas
las células del corazón, asociada
a la expresión de
citoquinas proinflamatorias, y la eNOs en el endotelio
coronario, en el endocardio, en los miocitos y en el tejido
de conducción[34,37].
Según Heymes y y col.[47] en
pacientes con miocardiopatía
dilatada la expresión de los
genes de la eNOs y de la iNOs
en el VI se relaciona con el
grado de IC.
La hipoxia, los estrógenos y el ejercicio alteran su expresión. La sintasa es activada a pleno por
el aumento de Ca++ citoplásmico, sea por entrada del ión desde el exterior o desde almacenes
intracelulares. Las hormonas como la N-A y la vasopresina, los autacoides como la bradikinina y la
histamina, y los mediadores derivados de las plaquetas como la serotonina y el ATP pueden
activarla. También es activada por fuerzas mecánicas como el estiramiento y el shear stress. La
eNOs es la responsable del control del consumo de O2.
ACTUALIZACIÓN 30/09/2007
La tirosino-kinasa PYK2 desempeña un papel fundamental en la activación de la eNOs.
PYK2 y eNOs son activados por estrés mecánico y estrés isquémico y estimulados por
factores de crecimiento, y el primero vehiculiza las vías de señalamiento calcio y Akt,
ambas las cuales activan la eNOs, sugiriendo que una droga que active la PYK2 podría ser
una forma de mantener la homeostasis cardiovascular en varias condiciones de estrés.
PYK2 también interviene en el señalamiento mediado por Ang II para la inducción de
aterosclerosis, incluyendo vasoconstricción, inflamación vascular, y proliferación de CLMV,
indicando que cumple una doble función vascular. Matsui A, Ogigaki M, Amano K, et al.:
Central role of calcium-dependent tirosine kinase PYK2 in endothelial nitric oxide syntahsemediates angiogenic response and vascular function. Circulation 2007;116:1041-51
[48]
La biodisponibilidad del NO endotelial está regulada por tres mecanismos : 1) regulación hacia arriba de la
eNOs; 2) activación de la eNOs; y 3) aumento de mecanismos antioxidativos con disminución de radicales libres.
El ejercicio aumenta la expresión y puesta en marcha de la actividad enzimática de la eNOs por medio de la
fosforilación dependiente de Akt. La fosforilación del aminoácido Ser1177 presente en la eNOs por la
serina/treonina kinasa Akt (Proteín-Kinasa B) es crítica para la activación de la sintasa según distintos estudios. La
++
estimulación de Akt inducida por shear stress, es responsable de la activación prolongada dependiente del Ca de
++
la eNOs, que actúa agregándose a la estimulación de eNOs en el corto plazo mediada por Ca .
Linz y col.[49] han observado que la inhibición de la enzima de conversión de la angiotensina
estimula la síntesis de NO pero también la expresión de la eNOs.
La iNOs prácticamente no existe en condiciones fisiológicas, pero puede ser inducida por
mediadores inflamatorios y presentarse en distintas células como las CE, miocitos y macrófagos,
formando NO, el cual en exceso puede producir efectos perjudiciales. En la aterosclerosis la
presencia de iNOs en los macrófagos y CML de las placas podría indicar un efecto perjudicial del
NO[38,46].
La expresión de la iNOs se ha documentado en todas las células nucleadas en el sistema
cardiovascular[50], incluyendo en la mayoría de las células endoteliales y endocárdicas, CML y
cardiomiocitos, asi como en células inflamatorias del subendotelio, tales como leucocitos,
fibroblastos y células cebadas. La expresión de la iNOs es regulada transcripcionalmente por
citoquinas (TNF, IL-1, IL-2, IFN) o por estimulación por lipopolisacárido (LPS). El TGF-β disminuye
la expresión de la iNOs al disminuir la estabilidad del mRNA (mensajero del ácido ribonucleico).
103
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
La iNOs expresada en miocitos aislados puede regular la respuesta a la estimulación beta
durante el estado de sepsis, pero cuando los neutrófilos se ponen en proximidad de los miocitos,
usan a la iNOs para producir daño celular. En la sepsis los miocitos, neutrófilos y macrófagos, son
fuentes proveedoras de iNOs[51].
ACTUALIZACIÓN 30/09/2007
La iNOs es un mediador clave en el desarrollo de disfunción ventricular por miocardiopatía
secundaria tóxica producida por antraciclinas (doxorrubicina). Las alteraciones tóxicas
incluyen: generación de ROS, generación de RNS (Reactive Nitrogen Species), inhibición de
genes de músculo cardiaco, sobrecarga de Ca++, trastornos del señalamiento. La toxicidad
cardiaca por doxorrubicina resulta en apoptosis celular. Neilan TG, Blake SL, Ichinose F, et
al.: Disruption of nitric oxide synthase 3 protects against the cardiac injury, dysfunction,
and mortality induced by doxorubicin. Circulation 2007;116:506-14
ACTUALIZACIÓN 30/09/2007
La presencia de la sintasa endotelial de NO (eNOs) es fundamental para el desarrollo de
efectos protectores del preacondicionamiento tardío por isquemia previa, al actuar como
disparador del proceso. Xuan Y-T, Guo Y, Zhu Y, Wang O-L, Rokosh G, Bolli R. Endothelial
nitric oxide synthase plays an obligatory role in the late phase of ischemic preconditioning
by activating the protein kinase Cε-p44/42 Mitogen-Activates Protein Kinase-pSer-Signal
Transducers and Activators of Transcription1/3 pathway. Circulation 2007;116:535-44
La eNOs es expresada por la mayoría de las células del sistema cardiovascular incluyendo
miocitos y plaquetas[35,36,52-57]. Numerosas células del organismo como los hepatocitos, neuronas,
neutrófilos, CE, CMLV, miocitos cardíacos y macrófagos - presentes en condiciones inflamatorias son lugares de expresión de las NOs. La transcripción de la iNOs por citoquinas se incrementa
por Ang II y por fenilefrina, asi como por agentes que incrementen el AMPc, siendo inhibida por la
dexametasona y el TGF-β.
La vía L-arginina-NO es un mecanismo transductor ampliamente diseminado en el organismo
presente en el endotelio vascular, macrófagos, neutrófilos, cerebro, suprarrenales, nervios noadrenérgicos no-colinérgicos, y células de Kupffer.
En esos lugares el NO estimula la
guanilatociclasa
citotóxica
soluble.
Además
ejerce
acción
sobre
células
fagocíticas,
probablemente como resultado de una interacción con metales de transición existentes en
enzimas.
ACTUALIZACIÓN 30/08/2007
Evidencias actuales indican que la arginasa es un mediador crucial de la disfunción
endotelial en distintos procesos patológicos. Hay asociación entre la actividad de la
arginasa y el desarrollo de déficit funcional endotelial y de hipertensión arterial. Un
inhibidor de la arginasa es la S-(2-boronoetil)-L-cisteina (BEC), y el tratamiento de vasos
con el mismo aumenta las respuestas arteriolares al flujo y a la acetilcolina en ratas Dahl
sensibles al sodio. Durante W, Jonson FK, Jonson RA.: Arginase: a critical regulator of
nitric oxide synthesis and vascular function. Clin Exp Pharm Physiol 2007;34:906–911
Acciones del NO
El NO regula el consumo miocárdico de oxígeno, efecto que se pierde en la IC. En ese caso
hay un aumento del consumo de oxígeno a cualquier nivel de trabajo.
Actúa como integrante de un sistema de señalamiento y como antioxidante.
Cuando por determinadas circunstancias se forman cantidades importantes de NO, el medio se modifica
apareciendo anión superóxido quien promueve la formación de especies nitrogenadas como el trióxido de
dinitrógeno y el peroxinitrito (OONO ): éste último es un potente oxidante que participa en la oxidación de grupos
104
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
[57,58]
sulfhidrilos, de lípidos y la nitración de residuos de tirosina, y en altas concentraciones es sumamente tóxico
.
El peroxinitrito altera la contractilidad en corazón aislado y se ha observado que cuando se lo añade al cultivo de
células miocárdicas de ratón se produce sobrecarga de calcio y cese de actividad contráctil. Sin embargo el
peroxinitrito en bajas cantidades puede ser cardioprotector al atenuar la interacción neutrófilo/endotelio. Por su
parte las especies nitrogenadas producen estrés oxidativo y nitrosativo, punto de partida de toxicidad celular;
[57]
intervienen en la inflamación, en el shock séptico y en la injuria por isquemia/reperfusión .
El NO tiene numerosas funciones antiateroscleróticas. En forma autocrina inhibe la apoptosis
de células endoteliales, suprime la activación inflamatoria y aumenta la de los barredores de
radicales libres. Dentro de los efectos paracrinos del NO están la inhibición de la agregación
plaquetaria, la inhibición de la proliferación de CML y la promoción de la remodelación vascular
positiva. El ejercicio - en pacientes con enfermedad coronaria - asociado a la activación de la
eNOs mediada por Akt, tiene efectos antiateroscleróticos[48].
El NO puede actuar sobre grupos sulfuro en residuos de cisteína en proteínas, resultando en
nitrosilación de esas proteínas. Provoca además modificación nitrosativa de metales de transición
como el grupo heme de la Hb. De tal forma el NO está muy capacitado para un rol coordinador y
sincronizador de procesos vitales a través de la modificación de proteínas esenciales. Una función
importante en las CE es su rol de competidor con el oxígeno como aceptador de electrón en la
fosforilación oxidativa, o sea que cuando haya disminución de la disponibilidad de oxígeno el NO
predominará como aceptador de electrón reduciendo así la fosforilación oxidativa y el gasto de
energía. La eNOs es una enzima que se nutre de la NADPH, en forma tal que hay un flujo de
electrones desde el dominio reductasa hacia el heme que contiene el dominio oxigenasa (con
vehiculización por medio del calmodulín). En presencia de oxígeno se forma un complejo
sumamente reactivo superóxido ferroso-peroxi férrico que en ausencia de BH4 se disocia a
superóxido o si lo que falta es l-arginina, a peróxido de hidrógeno. Esta situación es denominada la
“eNOs desacoplada”, que implica alteración del sistema de defensa del organismo[59].
Dado que la Hb inhibe rápidamente al NO, se necesita explicar como actúa éste pese a la
acción barredora casi inmediata de la primera. Probablemente el flujo laminar central vascular de
los eritrocitos crea una zona libre próxima a las CE. Además el NO puede ser almacenado en el
eritrocito en forma de nitrito o S-nitroso-tiol (S-nitroso-Hb). Hay datos experimentales importantes
indicando que el anión nitrito representa el mayor almacén intravascular de NO, cuya
transformación a NO se hace a través de una reacción de una nitrito-reductasa con el sustrato
Heme de la Hb. De esta forma se explica la generación por hipoxia de NO a partir de nitrito y como
es que los glóbulos rojos actúan como vasodilatadores en ciertas oportunidades[60].
El NO participa en forma relevante en la modulación de los barorreflejos arteriales y de la
descarga simpática en la IC, probablemente a través del Sistema Nervioso Central (SNC). Hay
evidencias que muestran la modulación por el NO de la actividad simpática refleja a nivel del
SNC[61-63]. La Ang II aumenta la liberación de NO en estructuras neuronales in vivo o en cultivo.
Hay una interrelación entre Ang II y NO, de forma tal que una reducción de la síntesis de NO
mediaría una amplificación de la señal de la Ang II para aumentar la descarga simpática[62]. El
bloqueo de NO incrementa la actividad nerviosa simpática solamente cuando los niveles de Ang II
están aumentados.
105
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
El NO - además de su intervención relevante como vasodilatador - juega un papel importante
en la regulación de la función cardíaca por su acción inotrópica negativa. Afecta la función
diastólica acelerando la relajación ventricular. En la IC la respuesta disminuida a los agonistas
beta se correlaciona con un aumento de la producción de NO por los miocitos pudiendo ser
imitada administrando citoquinas como el TNF-α
[64,65]
, la IL y el IFNγ (Interferon gamma). Las
citoquinas inhibirían la estimulacion beta del AMPc. El TNF
altera la estabilidad del ARN
mensajero (ARNm) de la NOs. En la IC se produciría una reducción de la expresión del ARNm de
la NOs, probablemente por reducción de la tensión de roce (shear stress).
En la IC existe
disfunción endotelial
una alteración del sistema vasorregulador dilatador a consecuencia de
[66,67]
; hay aumento de la expresión del TNF y de la iNOs
[68,69]
; y hay reducción
[70]
de producción de NO por la microvasculatura en pacientes en casos terminales
. El NO puede
[71]
inhibir la contractilidad y ser citotóxico por su capacidad de producir estrés oxidativo y apoptosis
.
[72]
En investigaciones recientes se ha comprobado
que el NO inhibe la hipertrofia miocítica,
probablemente a través de la PKG-1 (Proteín Kinasa
dependiente del GMPc). La PKG-1 actúa sobre la vía
calcineurín-NFAT impidiendo la transcripción (por el
NFAT) de factores productores de hipertrofia, dentro
de los cuales está el BNP.
Hare y col.
[73]
han demostrado que el NO
inhibe la respuesta inotrópica positiva a la
estimulación beta-adrenérgica en pacientes
con IC. La inhibición del NO cardíaco
aumenta la respuesta a la estimulación beta
en pacientes con miocardiopatía dilatada
idiopática pero no en controles con función
ventricular normal.
Figura 6-3: Vasodilatación, mecanismos. La tensión
de roce activa la formación de ON y de PGI2.
Acciones de la vasopresina, histamina y N-A, en
formación de ON. Bradikinina produce PGI2
La mayoría de los estudios se refieren a la
acción del NO sobre la función sistólica, o sea el inotropismo. Paulus y Shah[74,75] señalan que el
NO tiene efectos sobre la función diastólica basal, que consisten en un enlentecimiento de la
relajación del VI y un aumento de su distensibilidad. Hay variaciones en la liberación de NO de
acuerdo con las cargas cardíacas, que producen señales a través de precarga, flujo coronario,
fuerzas mecánicas y frecuencia cardíaca y que pueden constituir un valioso mecanismo de
retroalimentación autorregulatoria que optimiza la función diastólica y de la bomba, globalmente.
Los efectos del NO sobre la contractilidad en la IC son[76]: 1) acelerador de ña relajación del VI
que abrevia la contracción y reduce ligeramente la PFD previniendo desperdicios de trabajo
mecánico contra ondas reflejadas arteriales; 2) Efecto cardiodepresor de VI (caída de dP/dtmax y
desplazamiento a la derecha de la relación P-V de fin de sístole pero sólo siguiendo al tratamiento
previo con agonistas beta y no en condiciones basales; 3) Mayor distensibilidad, facilitando así la
respuesta Starling o la reserva de precarga.
El NO juega un importante papel en fisiopatología renal, participando en la vasorregulación de
la microcirculación glomerular modulando el tono vascular de la arteriola eferente y relajación del
106
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
+
mesangio. Interviene también en la excreción de Na e inhibe la liberación de renina en las células
yuxtaglomerulares
[77]
.
Parece además que debe asignarse un papel trascendente al NO en el preacondicionamiento
miocárdico por isquemia previa[76]. El NO interviene en la formación de radicales libres derivados
del oxígeno los que pueden gatillar ese acondicionamiento.
La producción basal de NO en los pulmones de pacientes con IC está alterada, probablemente
por el alto tono vascular pulmonar observable en pacientes con disfunción de moderada a
severa
[78]
ejercicio
. Se ha señalado que en la IC existe un aumento de la respuesta ventilatoria ante
[79-82]
, que estaría vinculada entre otras cosas a la atenuada producción de NO[82], con
subsiguiente defectuosa vasodilatación de vasos pulmonares e incremento del espacio muerto
(discordancia ventilación/perfusión).
Addendum 30/08/2007
Cuando hay bajos niveles fisiológicos, el NO actúa como un antioxidante, deshaciendo
reacciones tipo Fenton, dando fin a reacciones de radicales en cadena, e inhibiendo
peroxidasas y oxidasas (por nitrosilación). Las reacciones de NO con el anión superóxido,
en condiciones basales, producen agentes nitrosativos que reaccionan principalmente con
tioles. O sea que la producción de ROS y de RNS preserva un medio antioxidante pero a la
vez canaliza al NO hacia sustratos de cisteína. A la inversa cuando el NO y el anión
superóxido están elevados se altera la naturaleza y especificidad de las metas habituales a
que están destinados. La producción de anión-superóxido en relación con la de ROS puede
facilitar la producción de nitrosilación de proteínas en condiciones basales pero la altera en
altas concentraciones. La superóxido dismutasa, barredor (scavenger) del anión
superóxido cataliza las reacciones de S-nitrosilación. Hare JM, Stamler JS: NO/redox
disequilibrium in the failing heart and cardiovascular system. J Clin Invest 2005;115:509-17
.
ACTUALIZACIÓN 30/10/2007
Se han presentado evidencias de que el TRPV4 (transient receptor gene super-family vanilloid type 4)
está involucrado en la síntesis del NO y del señalameinto del EDHF. TRPV4 puede ser activado por
estrés osmótico, calentamiento moderado, ácido araquidónico y su metabolito el ácido
epoxieicosatrienoico (5,6 EET); también probablemente por pH bajo, y farmacológicamente por el
éster de forbol. De acuerdo a Hartmannsgruber y col., la activación de TRPV4 en arterias por shear
stress fisiológicamente relevante y flujo/reperfusión es un componente crítico de transducción
mecánica del endotelio. Hartmannsgruber V, Heyken WT, Kacik M, et. al:. Arterial Response to
Shear Stress Critically Depends on Endothelial TRPV4 Expression. PLoS ONE. 2007; 2(9):
e827. Published online 2007 September 5.
Vasorregulación endotelial
Chesebro y Fuster
[83]
señalan que hay sustancias cuya acción vasodilatadora es dependiente o
no de la integridad endotelial. Dentro de las dependientes del endotelio están la acetilcolina, el
ADP, la serotonina, la vasopresina y la trombina. Las no dependientes son la NTG, la papaverina,
el nitroprusiato sódico, la adenosina y la PGI2. Los factores mecánicos como la tensión de roce
(shear stress) activan la liberación de NO. Figuras 6-3, 6-4 y 6-5
Los factores vasodilatadores derivados del endotelio incluyen entonces a la PGI , el NO y los EDHF. En el grupo
2
de los EDHF se incluye a los ácidos epoxieicosatrienoicos (EETs), que responden a estímulos como la acetilcolina,
la bradikinina y el shear stress. Los EETs son metabolitos citocromo P-450 del ácido araquidónico y son
producidos por el endotelio. Los metabolitos del citocromo P-450 contribuyen a la regulación del tono vascular.
107
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
+ [84-87]
Los vasodilatadores mencionados actúan provocando la apertura de canales de K
. Algunos autores suponen
que el peróxido de hidrógeno (H2O2), un radical libre, funciona como EDHF. La superóxidodismutasa convierte al
anión superóxido en peróxido de hidrógeno.
Para Chauhan y col.[88] el CNP (Péptido Natriurético tipo-C) es el EDHF.
El EDHF representa siglas que responden a diversos mecanismos. En general, por su acción
se produce: a) un aumento de la concentración intracelular de Ca++; b) apertura de canales de K+
activados por Ca++ de conductancia pequeña e intermedia; y c) la hiperpolarización de CE. El
resultado es una hiperpolarización dependiente del endotelio de las CML . Cuando se acumulan
los iones de K+ hiperpolarizan a las CML al activar canales de K+ rectificadores de entrada y la
bomba Na/K+.ATPasa. En las coronarias las CE liberan ácidos epoxieicosatrienoicos (EET)
derivados de la citocromo monooxigenasa P450, que además de ser mensajeros intracelulares se
difunden e hiperpolarizan las CML al activar canales de K+ de alta conductancia activados por
Ca++. Además el endotelio produce derivados de las lipooxigenasas y peróxido de hidrógeno[89].
La capacidad vasodilatadora dependiente del endotelio está reducida en pacientes hipertensos.
La inhibición de las NOs aumenta la presión arterial, pero se niega la relación entre la alteración
[90]
genética de la NOs y la hipertensión arterial
. En ratas SHR la administración de inhibidores de la
ciclooxigenasa con disminución de la producción de PGH2 (endoperóxido) y TXA2 , restituye la
capacidad vasodilatadora dependiente del endotelio, sugiriendo que la relajación alterada se
debería en parte a la existencia concomitante de vasoconstrictores.
El NO aumenta la distensibilidad arterial, la cual disminuye cuando se bloquea su síntesis
endógena por medio de LNMA[91]. El efecto de la acetilcolina en grandes arterias depende del
NO.
En
el
endotelio
actúan
localmente
sustancias vasoconstrictoras, dentro de las que
se incluye a los radicales libres derivados del
oxígeno , el PGH2, y el TXA2, estos dos últimos
derivados del Acido Araquidónico, y a la ET-1, la
cual no intervendría en los cambios instantáneos
que se suceden en la vasorregulación, sino en la
modulación a largo plazo del tono vascular
[87,92]
.
Hay una biodegradación aumentada de ON producida
[93]
encuentra
por el anión superóxido. Bauersachs
Figura 6-4. Vasoconstrictores. Endoperóxido
disminución de NO en la IC. Habría una reducida
(PGH2) y TXA2 comparten un receptor en la CMLV.
actividad de guanilatociclasa soluble pese a que su
EDCF1 vinculado a la hipoxia
expresión está aumentada, inducida por el anión
superóxido, con disminución de GMPc. La elevación de
niveles plasmáticos de peróxidos lipídicos indican la presencia de estrés oxidativo en la IC. La fuente de anión
superóxido parece ser el músculo liso vascular en respuesta a la Ang II quien estimula la expresión de la oxidasa
dependiente de NAD(P)H.
El endotelio produce a su vez los EDCF (Endothelium Derived Contracting Factor)
representados por distintas sustancias: 1) Metabolitos vasoconstrictores del acido araquidónico o
de los radicales libres (el anión superóxido es para algunos el EDCF2); 2) el EDCF liberado por
anoxia (EDCF1); 3) La ET-1, de acción prolongada y duradera. Figura 6-4
108
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
En resumen las CE producen por lo menos tres sustancias que causan relajación del MLV :
EDRF identificado como NO, el EDHF, y la PGI2; y los que producen vasoconstricción (los EDCF)
entre los que se destaca, la ET-1.
Efectos de distintas sustancias sobre la función endotelial
Bradikinina (BK):
Son kininas la Kalidina (Lys-BK) y la Bradikinina (BK). La Lys-BK, que se forma en los tejidos
es rápidamente convertida en BK, quien da como productos de degradación a BK-(1-8), BK-(1.7) y
BK-(1-5). Las kininas provienen del sistema plasmático kalicreína-kinina (SKK)[94].
Las proteínas de SKK – que circulan como un complejo formado por la pre-kalicreína (PK) y el Kininógeno de
alto peso molecular (HK) - se ligan a un complejo receptor multiproteínico en el compartimiento intravascular
que contiene citoqueratina (CK1), receptor del activador urokinasa-plasminógeno, y gC1qR. La activación de la
PK puede producirse aún en ausencia del factor XII (Hageman). Cuando las proteínas del complejo HK/PK se
ligan a las CE, la PK es rápidamente convertida a Kalicreína (K) por la enzima prolilcarboxipeptidasa (PRCP),
activa en las membranas endoteliales. La K autodigiere a su receptor HK para liberar BK, quien a su vez libera
[93]
NO, tPA y PGI2 de las CE .
Se establece una interacción entre el SRA y el SKK. La Ang II estimula la liberación por las CE del inhibidor del
activador tisular del plasminógeno (PAI-1). Al mismo tiempo la ECA degrada a la BK a BK1-7 o BK1-5 (péptido con
actividad inhibitoria de la trombina). La PCRP degrada a la Ang II o a la Ang I a Ang (1-7), que es un peptido
vasodilatador. La Ang (1-7) estimula la formación de NO y de PGI2 quienes potencian los efectos de la BK. La PCRP
[95]
convierte a la PK en K. La K formada digiere kininógenos liberando BK .
Los kininógenos se encuentran
en
todo
el
organismo,
pero
particularmente en las plaquetas y
en la pared vascular. La infusión
intracoronaria de BK produce un
incremento preferencial del flujo
hacia el subendocardio a través de
la activación de receptores B2 y la
liberación de ON . Hay un sistema
cardíaco kalicréina-kinina[96].
En el lecho vascular la ECA (Enzima
de Conversión de la Angiotensina)
degrada a la BK, mientras que en el
Figura 6-5, Acciones vasomotoras de distintas sustancias que
intersticio miocárdico la BK es degradada
[97]
actúan en el endotelio. BK: bradikinina; SP : Sustancia P; PTr .
por la endopeptidasa neutral (NEP) . Hay
Protrombina;
Tr: Trombina;
HST: Histamina; 5-HT:
5dos receptores de BK, BK-1R y BK-2R,
hidroxitriptamina; S2: Serotonina
pero el primero solo interviene en muy
determinadas condiciones patológicas
(tal como injuria tisular); no se lo encuentra en el tejido normal pero si siguiendo a un proceso inflamatorio, donde
su expresión es inducida en una variedad de células incluyendo CMLV, CE y fibroblastos. Estos receptores se
acoplan a la proteína G , o sea que son parte de la familia GPCR (G-Protein Coupled Receptor = GPCR).
Probablemente los dos receptores mencionados pueden ser componentes de distintos sistemas regulatorios. La
regulación hacia arriba del BK-1R es controlada por citoquinas tales como TNFalfa e IL-1beta (fundamentalmente
[98]
ésta) .
La mayoría de los efectos biológicos de la BK son mediados por el BK-2R, expresado por
muchos tipos celulares. El efecto hemodinámico más importante es la reducción de la
vasoconstricción sistémica y coronaria como resultado de la activación del BK-2R, seguido de
aumento de la producción y liberación de NO. Otros efectos cardiovasculares incluyen la inducción
109
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
de hipotensión, regulación de flujo local y aumento de la permeabilidad vascular. Los efectos
hipotensores son mediados en parte por el NO, la PGI2 y el EDHF. Los BK-2R se localizan en el
músculo liso de las arteriolas y en el endotelio de los grandes vasos elásticos[99].
La BK tiene efectos de protección cardiaca a corto y largo plazo. A corto plazo protege al
corazón de la injuria por reperfusión mientras que a largo plazo reduce la HVI y previene la IC, por
medio de la estimulación de los BK-2R, y la producción y liberación de NO por las CE, juntamente
con efectos antiproliferativos y antihipertróficos sobre fibroblastos y miocitos[100]. Estos resultados
indican la participación del BK-2R en la fisiopatología de la IC.
Los BK-2R median la mayoría de los efectos cardiovasculares de la BK. También contrarrestan
los efectos de la Ang II al inhibir la contracción y crecimiento de células musculares lisas.
HK-PK
Kininógeno
Pro-Renina
PRCP
Kalicreína
HKa
A-ógeno
Renina
Bradiquinina
BK (1-5)
ANG I
ECA
PRCP
ANG II
PRCP
PAI-1
tPA
ANG (1-7)
extracelular
intracelular
Vasodilatación
Vasoconstricción
vasodilatación
NO , PGI2
Figura 6-6 Interrelación entre SKK y SRA
La experiencia del uso de los IECA sugiere que sus beneficios son mediados por la BK. La BK
induce incremento de la relajación atribuible a la liberación paracrina de NO. En forma similar el
captopril induce aumento de la velocidad de relajación sin afectar parámetros sistólicos o el flujo
coronario en el corazón aislado del cobayo y en corazón hipertrofiado de la rata. La infusión de
enalaprilat en la arteria coronaria descendente anterior de pacientes con HVI mejora la función
diastólica de la pared anterior en ausencia de efectos sistémicos y neurohormonales[101].
110
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
La BK está regulada hacia arriba en la isquemia aguda de miocardio, y sus efectos pueden
contrarrestar los aumentos de la demanda de oxígeno impuestos por la producción local de
catecolaminas y de angiotensina[102].
Promueve vasodilatación al estimular la producción de metabolitos derivados del ácido
araquidónico, NO, y EDHF. Además inhibe la activación de trombina inducida por plaquetas. Es un
potente estimulador de la liberación de t-PA por las CE y tiene efectos antiproliferativos[103,104].
La infusión intracoronaria de BK estimula la liberación de tPA sin causar cambio alguno de los
niveles de PAI-1[105]. Este efecto de la BK es incrementado por los IECA.
Juega un muy importante papel en el preacondicionamiento isquémico (acondicionamiento por
isquemia previa), dado que antagonistas de su receptor evitan que se produzca el mismo. Es
probable que la BK active el BK-2R que se acopla con la Proteín-kinasa C, iniciando un camino
similar al de la adenosina[106]. Tiene efectos de protección cardiaca contra la injuria por isquemiareperfusión[107].
Trombina y productos plaquetarios:
La trombina se acopla a los receptores de NO y lo libera. Otros factores plaquetarios como la
serotonina y el ADP estimulan la producción de NO. El mediador plaquetario de la agregación es
el receptor GPIIb/IIIa
[108]
. Existen aproximadamente 45.000 receptores de esa glucoproteína en las
plaquetas, quien se liga principalmente al factor von Willebrand (en menor proporción al
fibrinógeno, fibronectina, vitronectina y quizás trombospondín), mientras que las otras
glucoproteínas tienen aproximadamente 1.000 receptores en la superficie plaquetaria.
La agregación plaquetaria cuenta como agonistas a: 1) La adhesión plaquetaria en la cual intervienen las
integrinas (GPIa/IIa o VLA-2, Ic/IIa o VLA-6Ic*/IIa o VLA-5, alfa /IIIa, IIb/IIIa, Ib, IV, 67kD) que se ligan a colágeno,
v
Laminina, Vitronectina, Fibronectina, factor von Willebrand, Trombospondín; 2) Trombina; 3) Tromboxano; 4) ADP;
5) Adrenalina; 6) Serotonina; 7) Vasopresina; 8) Plasmina; 9) tPA; 10) Shear stress. Participan como transductores
[109]
el ácido araquidónico y la proteín-kinasa C, siendo la GPIIb/IIIa el principal efector
.
La interacción endotelio-leucocitos se realiza por la mediación de moléculas de adhesión : ELAM-1, ICAM-1, VCAM 1 e ICAM-2 en el endotelio y Mac-1, LFA-1 y VLA-4 en los leucocitos
Acetilcolina:
La acetilcolina induce hiperpolarización de las CMLV por un mecanismo dependiente del
endotelio, que no involucra al NO, pero si al EDHF. Este sería un metabolito lábil del ácido
+
araquidónico formado en la vía del Citocromo P-450. El EDHF actúa abriendo los canales de K ,
quienes no son dependientes de la adenosina dado que la hiperpolarización no es inhibida por
sustancias tales cono la glibenclamida. El EDHF también está controlado por la concentración
++
citosólica de Ca , y es inhibido por antagonistas del calmodulín.
Endotelina:
La endotelinaa-1 estimula la liberación de NO y prostaglandinas en varios lechos
vasculares
[109]
. Es discutida más adelante (Cap.6, 2da.parte).
111
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
Insulina:
El aumento de insulina
por arriba del rango fisiológico incrementa el flujo coronario en
aproximadamente un 20%, probablemente por mediación del NO. En el ser humano la
hiperinsulinemia incrementa el flujo de miembro inferior por un mecanismo que es bloqueado por
la L-NMMA (inhibidora del NO), quien también disminuye la respuesta vasodilatadora coronaria. La
hiperinsulinemia
aumenta
la
captación
miocárdica
del
sustrato
total
oxidable
(glucosa+lactato+ácidos grasos libres) en un 30% sin aumentar el consumo de oxígeno
probablemente por restricción de la oxidación mitocondrial de sustratos[110].
La resistencia a la insulina es un importante integrante del Síndrome Metabólico (resistencia a
la insulina, hipertensión arterial, obesidad, hipertrigliceridemia, disminución de HDL), ligado a
enfermedad coronaria, hipertensión arterial y aterosclerosis. La insulina tiene importantes acciones
vasculares que llevan a vasodilatación, aumento de flujo sanguíneo y aumento de disponibilidad
de glucosa en el músculo esquelético, la mayoría de ellas dependientes del NO. Las interacciones
entre insulina y endotelio intervienen muy activamente en la homeostasis cardiovascular.
La rama mayor del señalamiento insulínico que regula funciones metabólicas es la kinasa-3 del
fosfatidilinositol, quien lleva a la activación de la eNOs y aumento de producción de NO. Otro
mecanismo es la activación por insulina del sustrato del receptor de insulina (IRS), el que liga y
activa la kinasa-3 del fosfatidilsinositol, que fosforila y activa PDK-1 (kinasa dependiente del
fosfoinositol), que hace lo mismo con el Akt[111].
La insulina puede regular la expresión del gen de la eNOs por medio de la activación de la
inositol trifosfato kinasa, en las CE y en la
microvasculatura, o sea que puede regular
crónicamente el tono vascular. La activacion de Proteín-Kinasa-C como pasa en la resistencia a la
insulina y en la diabetes pueden inhibir la IP-3 y la expresión de eONs explicando la disfunción
endotelial de esos estados[112].
La insulina puede llevar a hipertrofia miocárdica y a un aumento de la MVI a través de distintos
caminos, siendo importante el efecto antiproteolítico en el corazón[113].
Prostaciclina:
La prostaciclina o prostaglandina I2 (PGI2), derivada del ácido araquidónico, es una sustancia
vasodilatadora y antiagregante plaquetaria
aparentemente de acción poco relevante. Es
producida en el endotelio, luego de la transformación a forma esterificada del ácido araquidónico
por la fosfolipasa, y subsiguiente acción de la ciclooxigenasa, con formación intermedia de
endoperóxidos, sobre los cuales actuarán sintasas, una de las cuales lleva a la formación de
PGI2. Los efectos biológicos de la PGI2 se basan en el incremento de formación del AMPc. Es
potencialmente sinérgica con el NO quien como ha sido dicho produce GMPc. Este último es un
inhibidor endógeno de la fosfodiesterasa, quien a su vez inhibe o destruye el AMPc, con lo cual se
explica la acción sinérgica.
La liberación de prostanoides vasodilatadores y de NO contribuye al tono vascular de reposo y a
la hiperemia pico funcional asi como a la vasodilatación mediada por flujo después de un estímulo
112
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
metabólico[114]. El endotelio puede ser un mecanismo clave para prevenir la isquemia miocárdica
en la enfermedad coronaria.
La prostaciclina puede inducir hiperpolarización, con apertura de uno o más tipos de canales de
potasio (ATP-sensibles; activados por calcio; rectificadores de entrada; activados por voltaje), o
sea que en ciertos lechos vasculares, la PGI2 puede ser considerada como un EDHF[89].
Enzima convertidora de la angiotensina II (ECA)
Está localizada en la membrana celular de las CE y en los fibroblastos. Cuando hay disfunción
endotelial se produce perturbación en la regulación vasomotora, en el crecimiento celular y el
estado inflamatorio de la pared vascular, y activación de la ECA tisular, incrementándose la
producción local de Ang II y degradación de BK, factores que perturban profundamente la
homeostasis circulatoria. El tratamiento crónico con inhibidores de la ECA (IECA) revierte esas
alteraciones. Un aspecto importante a resaltar es la acción moduladora de los IECA (Inhibidores
de la ECA) sobre el consumo miocárdico de oxígeno, que se produciría por aumento local de la
BK, quien a su vez estimula la producción de NO
[115,116]
. Menos del 10% de la ECA circula en el
plasma, y su función precisa - probablemente mínima - es incierta
Adenosina
La activación de la Proteín-Kinasa-C por la N-A y la Ang II activa a su vez a la 5-nucleotidasa,
quien transforma el ATP en adenosina que es cardioprotectora por atenuación de liberación de
catecolaminas; la adenosina provoca aumento de contractilidad mediado por beta-receptores y
sobrecarga de Ca++, aumento del flujo coronario e inhibición de la activación de plaquetas y
leucocitos. Además inhibe la liberación de renina y la producción de TNF en modelos
experimentales. Los niveles de adenosina aumentan en pacientes con IC[117].
Tensión de roce (shear stress)
La tensión de roce (o tensión de fricción o cizallamiento, o shear stress) es directamente
proporcional al flujo, y el aumento de éste estimula la liberación de NO, a través de la activación
del SKK de la pared vascular. Cuando disminuye el flujo, o sea que es menor la tensión de roce,
aparece mayor permeabilidad vascular a macromoléculas tales como LDL
[118,119]
. La LDL oxidada y
citoquinas inducen elaboración endotelial de anión superóxido, aumentan la actividad como
ligando del NF-kB, y la adhesión de los monocitos.
Tsao y col.
[119]
consideran que el NO inducido por aumento de flujo regula la actividad
enzimática oxidativa intracelular inhibiendo caminos involucrados en la adhesividad endotelial. No
se conoce cual es el mecanismo de la acción antioxidativa del NO. Hemos visto que el NO en
presencia de anión superóxido forma peroxinitrito (ONOO-) el que por si sólo puede iniciar la
peroxidación lipídica, o formar ácido peroxinitroso que luego de clivaje genera productos altamente
nocivos. Pero también podría ser que actúe directamente sobre radicales lípidicos peróxidos,
alterando la cadena de reacciones catalíticas.
113
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
Fibroblastos
Takizawa y col.
[120]
han producido en ratas rápida inducción de fibrosis cardíaca con la infusión
de Angiotensina II, pero viendo que ese efecto se acentuaba marcadamente si los animales eran
tratados previamente con un inhibidor de la NOs, infirieron que el NO antagoniza los efectos de la
Ang II sobre los fibroblastos cardíacos. Los mismos fibroblastos son capaces de generar NO,
actuando localmente como autocrinos e influenciando en la evolución de fibrosis.
Disfunción endotelial en distintas patologías.
Hemos visto que en la IC hay disfunción endotelial de las arterias de resistencia periféricas y
atenuación de la vasodilatación por NO dependiente del flujo. Una explicación es la disminución
de la expresión del mRNA de la NOs, aunque también puede deberse a una inactivación de NO
por radicales libres, lo cuales están aumentados en la IC como expresión del estrés oxidativo
existente. Una prueba estaría dada por la acción favorable de los antioxidantes (como la vitamina
C) oponiéndose a la inactivación de la vasodilatación mediada por el NO
[121]
.
Addendum
La disfunción endotelial produce adherencia de leucocitos, activación de plaquetas,
vasoconstricción, mitogénesis, favorecimiento de oxidación, protrombosis, alteraciones de
la coagulación, inflamación vascular y aterosclerosis. Verma S, Andersonl. Circulation
2002;105:546-9
La disfunción endotelial forma parte del cuadro fisiopatológico de distintas afecciones
cardiovasculares. El estrés oxidativo indudablemente interfiere con las funciones del endotelio,
provocando modulación de la oxidación de la LDL y de la biodisponibilidad del NO, y expresión
de los genes inflamatorios vasculares.
La vasoconstricción es un fenómeno fisiopatológico central en la IC, y es atribuible a la
hiperactividad del SNS, a la activación del SRA, y a vasoconstrictores tales como la ET-1. Hay una
muy amplia evidencia experimental y clínica de la alteración de la relajación dependiente del
endotelio en la IC. Esto puede deberse a varias causas: regulación hacia debajo de la NOs:
reducción de la disponibilidad de la L-arginina; inactivación de NO por radicales libres; aumento de
la ECA con disminución de BK (menos liberación de NO); efecto que es favorablemente
contrarrestado por los IECA.
Diversos factores afectan la capacidad vasodilatadora del endotelio, tales como dislipidemia,
diabetes, hipertensión o el tabaquismo, a través de una alteración de la vía NOs/NO, que
comprende disminución de actividad de la eNOs, disminución de la sensibilidad del NO y aumento
de la degradación del mismo por medio del anión superóxido. La LDLox y la lisofosfatidilcolina
interfieren con la activación de la eNOs, inhibiéndola[122].
El colesterol elevado y la LDL regulan hacia arriba la abundancia de caveolín aumentando el
complejo caveolín-eNOs, y así atenúan la producción de NO por las CE. Otros mecanismos
inhiben a la NOs tales como el ADMA y la NMA (N-monometilarginina). Con respecto a estrés
oxidativo la NOs puede de por si producir anión superóxido: esto está regulado por la
114
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
disponibilidad de tetrahidrobiopterín, que cuando es baja hace que se produzca un
desacoplamiento de la NOs y consecutiva producción del anión..
Actualmente se conoce que la acción del NO en el Sistema Nervioso Central está involucrada
en la regulación de la actividad de los nervios simpáticos que se ocupan del sistema
cardiovascular
[123]
.
Se ha sugerido que el NO endógeno en el tallo cerebral interviene en los mecanismos de
adaptación rápida del control barorreflejo de la actividad simpática y de esta forma juega un papel
importante en el mantenimiento de la inhibición refleja en respuesta a un cambio sostenido en la
señal de entrada del barorreceptor. Está involucrado en la determinación del tono basal
cerebrovascular sin estar implicado en la autoregulación miogénica. Sería una quimioregulación a
través del eje CO2/NO[124].
En la disfunción endotelial se observa disminución de la producción de NO y aumento de la
secreción de ET-1, por lo cual hay aumento del tono vascular por vasoconstricción acompañado
por liberación de citoquinas proinflamatorias. También se observa mayor agregación plaquetaria y
liberación de factores de crecimiento. Hay niveles elevados de ácidos grasos asociados a
resistencia a la insulina, obesidad, diabetes (síndrome metabólico) que activan mecanismos
inmunes innatos inflamatorios tales como el factor nuclear de trascripción o el FNΚB[125].
Hay una fuerte asociación entre disfunción endotelial y disfunción eréctil por lo cual en
presencia de la segunda deben pesquisarse factores modificadores de riesgo cardiovascular y
probablemente aterosclerosis subclínica. Sildenafil y tadalafil mejoran la vasodilatación de la
arteria braquial mediada por flujo en hombres con riesgo aumentado de enfermedad
cardiovascular; hay también efectos favorables en casos de diabetes 2[126].
ACTUALIZACIÓN 30/07/2007
En modelos experimentales se ha conjeturado que en la fisiopatología de la disfunción
diastólica juega un papel importante la disfunción endotelial coronaria. Asi se ha visto que
ésta última y la hiperlipidemia se asocian independientemente con alteraciones en la
relajación en pacientes con Fr.Ey. normal en la ausencia de enfermedad coronaria oclusiva
e IC. de tal forma los factores der riesgo de aterosclerosis participan en la fisiopatología
de la disfunción e insuficiencia diastólica al promover disfunción endotelial y enfermedad
coronaria. Esto serviría de apoyo a quienes sostienes que las estatinas mejoran la
mortalidad en pacientes con IC diastólica. Elesber AA, Redfield MM, Ribal CS et al.:
Coronary endothelial dysfunction and hyperlidemia are independently associated with
diastolic dysfunction in humans. Am Heart J 2007;153:1081-87
ACTUALIZACIÓN 30/07/2007
Los PPARγ, (Peroxisome Proliferator-Activated Receptors γ) son expresados en diversos
tejidos incluyendo tejido adiposo, músculo liso, endotelio vascular y corazón. Son
reguladores de genes involucrados en diferenciación celular (en especial adipogénesis),
metabolismo de ácidos grasos y de glucosa, crecimiento celular, inflamación vascular,
apoptosis y angiogénesis. Se ha constatado en pacientes con hipertensión pulmonar
expresión reducida de PPARγ, y que ligandos de estas peroxisomas pueden atenuar el
desarrollo de hipertensión pulmonar en modelos experimentales. Nisbet RE, Sutliff RL, Hart
CM.: The Role of Peroxisome Proliferator-Activated Receptors in Pulmonary Vascular
Disease. PPAR Res. 2007; 2007: 18797
115
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
ACTUALIZACIÓN 30/08/2007
En hombres sanos mayores de 63 años - comparados con más jóvenes - se observa
disminución de la dilatación de la arteria braquial flujo dependiente (DFD) estudiada por
ecografía, como signo de disfunción endotelial. Con la hipótesis de que esta disfunción se
vincula a un exceso de estrés oxidativo, se ha estudiado como indicador del mismo a la
nitrotirosina (mayor inmunofluorescencia), en arteria braquial y venas del antebrazo y
umbilical de mayores de 63 años y en jóvenes con edad promedio 23±1 años. La
nitrotirosina fue mas abundante en arterias y venas de los mayores, y la DFD se relacionó
inversamente con la misma. En las muestras venosas se encontró mayor expresión de
NADP(H) oxidasa en los más viejos comparados con los jóvenes. Se encontró en muestras
arteriales y venosas de los hombres de mayor edad mayor cantidad de NFKB. Estas son
evidencias que en los hombres normales se desarrolla estrés oxidativo con el
envejecimiento y que éste se relaciona con disminución de la DFD. El aumento de la
expresión de la NADP(H) oxidasa y el NFKB contribuyen al estrés oxidativo endotelial.
Donato AJ, Eskurza I, Silver AE, et al.: Relation to impaired endothelium-dependent dilation
and upregulation of Nuclear Factor-KB. Circ Res. 2007;100:1659-1666
Dimetil Arginina asimétrica (ADMA)
Existe un potente inhibidor competitivo endógeno de la síntesis del NO, denominado ADMA
(Asymmetric DiMetilArginina), quien inhibe la forma constitutiva de la NOs en el endotelio
Se lo ha encontrado en formas experimentales de IC
hipoxia
[129]
[128]
[127-131]
.
y en circunstancias de estrés, como la
.
En los últimos años se han publicado comunicaciones de investigaciones que establecen una
fuerte correlación entre niveles de ADMA e incremento de la morbimortalidad[132]. Probablemente
la ADMA interviene en la génesis de la aterosclerosis.
Al disminuir la biodisponibilidad del NO por acción de ADMA se produce progresión de
disfunción renal.
Se
ha
observado
que
en
pacientes
con
hipercolesterolemia
y
aterosclerosis
las
concentraciones plasmáticas de ADMA está elevadas, y asi mismo las intracelulares en CE
regeneradas en caso de injuria endotelial (balón). Esto fundamenta la hipótesis que las
concentraciones plasmáticas de ADMA, a través de la inhibición de la NOs, intervienen en la
atenuación de respuestas vasodilatadoras
como se ve en pacientes con diabetes tipo 2,
explicándose así la aterosclerosis acelerada de esos pacientes[130].
La acumulación de ADMA en los ancianos está involucrada en la disminución de la perfusión
renal y en el aumento de la presión arterial.[133]
Usui y col.
[131]
han observado que los pacientes con IC exhiben altos niveles de ADMA, de NOx
y de citoquinas como el TNF-α (inductor potente de NOs). En casos de miocardiopatía dilatada
encontraron aumento de actividad de la iNOs.
En consecuencia la sobreproducción de NO local o sistémica inducida por citoquinas en la IC
ejerce un efecto inotrópico negativo y puede tener efectos hemodinámicos nocivos. Los niveles
plasmáticos de ADMA fueron estudiados en pacientes valvulares, en hipertensos, en isquémicos o
en portadores de miocardiopatía dilatada, con IC. Los niveles plasmáticos de NOx y de ADMA
estuvieron significativamente elevados en los pacientes con IC, y se correlacionaron positivamente
con la clase funcional (NYHA).
116
INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6. ENDOTELIO
Actualización 1er. Semestre 2007
También hubo correlación negativa entre niveles plasmáticos de NOx y la fracción de eyección
(ecocardiográfica).
Hubo correlación significativa (p= 0.01) entre NOx y ADMA en aquellos
pacientes con IC moderada a severa. Para Usui y col. los hallazgos sugieren que la ADMA juega
un papel compensador en contra de la inducción de actividad de la NOs en pacientes con IC[131].
Los resultados señalados en el párrafo anterior contradicen la creencia corriente que el NOx
es marcador de la producción endógena de NO y demuestra que solamente el nitrito plasmático
(más que el nitrato) refleja los cambios en la actividad de eNOs y además que el NOx es inactivo
como vasodilatador[134].
Se ha encontrado aumento de ADMA en pacientes jóvenes hipercolesterolémicos, condición
que se asocia con perturbación de la vasodilatación dependiente del endotelio. La
hipercolesterolemia inhibe la vasodilatación mediada por las CE, efecto mas acentuado si existe
aterosclerosis[135,136]. Probablemente el mediador es la LDL oxidada. En el hombre joven la
hipertrigliceridemia se asocia con disfunción endotelial y con aumento de la concentración
plasmática de ADMA, sin que sea necesaria la presencia de aumento de espesor de la capa
media de la carótida, o sea que la disfunción precede al cambio estructural.
La dimetilarginina dimetilaminohidrolasa (DDAH) degrada a la ADMA. La homocisteína se liga a
la DDAH e interfiere con su acción inhibidora; también genera H2O2 y anión superóxido a través de
la formación de disulfuros aumentando la degradación oxidativa de NO. Por esta acción oxidativa
se piensa que la homocisteína ocasiona disfunción endotelial[136,137]. Experimentalmente se ha
comprobado que la hiperhomocistinemia produce acumulación de ADMA, acompañada de grados
variados de disfunción endotelial.
El DDAH tiene un papel importante en la regeneración y formación de la neoíntima[138].
ACTUALIZACIÓN 30/10/2007
Se han encontrado elevados niveles de ADMA en diversas circunstancias clínicas:
preeclampsia, IC e hipertensión pulmonar, diabetes, HTA e hipercolesterolemia. Sus niveles
elevados se correlacionan con el grado de disfunción endotelial (experimental). ADMA en
infusión endovenosa aumenta la adhesión de monocitos y el estrés oxidativo y formación
de lesiones a las CE. La ET-1 contribuye a la formación de ADMA. Dada su preferencial
excreción renal sus niveles aumentan en caso de insuficiencia renal; quizás esto se
explique por el hecho de que el riñón alterado funcionalmente disminuye su contenido en
DDAH (antagonista de ADMA), aunque se han reportado casos de pacientes en shock
cardiogénico con función renal preservada (sin afectar el contenido de DDAH) con elevados
niveles de ADMA, indicando la probable presencia de vías alternativas de su producción. La
expresión en exceso de DDAH tiene efctos favorables sobre angiogénesis, resistencia
periférica y volumen sistólico. La DDAH es afectada por la S-nitrosilación, perdiendo su
actividad. El estrés oxidativo y nitrosativo que acompaña a estados inflamatorios como el
observable en el shock cardiogénico pueden tener un gran impacto sobre los niveles
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