INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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 células Tabla 6-1. Funciones del endotelio. 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 . endoteliales (CE) antiguamente como de fluidos y actualmente como nutrientes son fuente de - reconocidas productora de sustancias de acción autocrina y paracrina, participación d) Función coagulante/anticoagulante: Síntesis y ligadura de factores hemostáticos: NO, FT, Heparán sulfato, factor vonWillebrand, trombomodulín, trombina, proteínas C y S, PAI-1, uPA y tPA; prostaglandinas “portones entrada” - habilitadores del paso Expresión de moléculas de adhesión (VCAM-1, ICA;-1, selectinas) c) Función metabólica: Ligadura de lipoprotein lipasa consideradas meros Expresión de MCP-1 (Monocyte chemotactic Protein-1) Producción de TNF alfa, IL-1, IL-6 e IL-8 vasculares, de trascendente en la vasorregulación, la coagulación y la fibrinolisis. Las CE liberan diversas sustancias, tales como el óxido nítrico (NO), hiperpolarizante el derivado factor del endotelio (EDHF), la endotelina1 (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.. 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 anti-trombogénico al poseer 92 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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. Histológicamente 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 aberturas u orificios (endotelio agujereado), y en otros casos hay orificios, hendiduras y membrana basal pobremente constituida (endotelio discontinuo). Esto ha llevado a reconocer que hay distintos tipos de CE, diferentes unos de otros en estructura, y en cierto grado en función[5]. Es asi que el endotelio puede ser continuo (con y sin orificios) o discontínuo. El continuo sin aberturas se encuentra en arterias, venas y capilares del cerebro, piel, corazón y pulmón. Endotelio con orificios o agujeros 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 tienen diafragmas que los atraviesan formadas por la glucoproteína PV-1 (proteína integral de membrana asociada a las caveolas endoteliales y a los orificios, que liga heparina con gran afinidad). En las CE se forman invaginaciones Además los orificios o Tabla 6-2. Efectos del endotelio favorables y protectores de aterosclerosis.[6] agujeros están tapizados por proteínas • Inducción de vasodilatación (“coated pits”) como la clatrina o la • Efectos antiinflamatorios caveolina. Los orificios tapizados o • Efectos antioxidantes revestidos por clatrina se profundizan • Inhibición leucocitos adhesión y migración de formando vesículas. Las invaginaciones en zonas ricas en colesterol y • Inhibición de proliferación y migración de células musculares lisas esfingolípidos son llamadas caveolas, y • Inhibición de plaquetarias Esas estructuras son esenciales para el • Efectos anticoagulantes • Efectos profibrinolíticos adhesión y agregación en su estructura participa la caveolina. proceso de endocitosis. Activación de las CE La activación de las CE se produce como respuesta a citoquinas: también interviene el NF-kB (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 factores, entre ellos las moléculas de adhesión de los leucocitos y citoquinas. Puede ser activado por radicales libres, MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase), productos bacterianos, radiaciones ultravioletas, lipopolisacárido. La familia NFkB está integrada por distintos miembros: p50, p52, p65 [7] (RelA), c-Rel y RelB, siendo las formas mas comunes la p50 o p52/RelA hétero-dímero . El NFkB interviene en respuestas inmunológicas e inflamatorias, y es activado por la señal CD40/CD40L, que además es potente activadora de las CE y 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-α 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 CD40/CD40L. Puede tener [8] gran importancia en la progresión de las lesiones ateroscleróticas . 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 93 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 implicada en la aterosclerosis y síndromes coronarios agudos. Está regulado hacia arriba en las lesiones [9] 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-α, que cuando se liga a RANK estimula la liberación de quimioquinas, migración de monocitos/macrófagos matriciales, y actividad de las métaloproteinasas (MMPs), aumenta la permeabilidad endotelial y la neoangiogénesis y probablemente promueve calcificación vascular. 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)[10,11]. 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 VIIa[10], 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[12]. 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)[11]. 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 catecolaminas y/o de la Ang II, sino que también se añade vasorregulador ubicado en el endotelio [13-17] aumento de las una perturbación del sistema . 94 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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[18] 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 αMβ2 ó CD11β/CD18, y la glucoproteína [19] 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 la [19] 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. [20] 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 x x [21] selectinas es el 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 Pselectina, E-selectina, VCAM-1 e ICAM-1. 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. 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 leucocitario [21] 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- (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, [22-26] . Los estímulos trombogénicos inducen la agregación plaquetaria monocitos, basófilos, eosinófilos y linfocitos T por medio de la glucoproteína IIb/IIIa y la expresión de P-selectina 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 una [27] 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 aterosclerosis [28] de manifestaciones clínicas de . Además de la producción de MCP-1 (Monocyte Chemoattractant Protein-1) por las CE, inducida por 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]. 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 95 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 liberación de ICAM-1 por las CE acompañado de aumento de adhesividad de monocitos y migración transendotelial[26]. 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 VCAM1(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[28]. 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 Eselectina, VCAM-1 e ICAM-1 se encontraron al inicio significativamente elevadas en aquellas mujeres sanas que posteriormente desarrollaron DM clínica[29]. La E-selectina y la ICAM-1 estuvieron fuertemente relacionadas con riesgo aumentado de diabetes en los distintos grupos étnicos, independientemente de 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. Las células endoteliales(CE), la vasomotilidad y la hemostasis Las CE están expuestas a fuerzas mecánicas[26,27] 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. 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 [30] . 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 [31] . 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 por medio de la 96 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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[32]. 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 [32] . 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 Ca++. 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[32]. 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 IXa y Xa (a partir de factores IX y X, y en presencia de Ca++), 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[32]. 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 [33] . 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 97 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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[14,15]. En 1986 Furchgott y al mismo tiempo Ignarro sugirieron que el EDRF era NO o algo muy cercanamente relacionado. A su vez Moncada [14 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 [34] . En condiciones líquidas aeróbicas es espontáneamente oxidado a su 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 [35] 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 para la familia de los [36] 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[37]. 98 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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 NO 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 terminalcarboxi, al heme en el dominio oxigenasa terminal amino de la NOs, donde el sustrato L-arginina es oxidado a Lcitrulina y NO[38,39]. La NOs funciona como un dímero con los 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. dominios 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[39-42]. 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[43,44]. El aumento de estrés oxidativo o la disminución de la expresión de GTP ciclohidrolasa (enzima que interviene en la formación de BH4) 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 (BH4) cofactor [45] tetrahidrobiopterín . 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 concomitante Figura 6-1. Formación del Óxido Nítrico (NO), en la figura ON producción de NO: primero hay una G hidroxidación de L-arginina, formándose N -hidroxi-L-arginina, y en segundo lugar oxidación de esta última, tomando [39,40] . Pero la NOs también puede producir, en determinadas un electrón de la NADPH, para formar L-citrulina y NO condiciones, anión superóxido. [41] 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 bradiquinina, factores de crecimiento como el EGF (Epidermal Growth Factor) y 99 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 el PDGF (Platelet Derived Growth Factor), MAPK (Mitogen Activated Protein Kinases), PKC, Proteínas G, etc. Las [46] caveolas producen caveolín-1, inhibidor de la síntesis de NO, inhibición que es revertida por el 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 NO. 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 [47] geranilgeranil pirofosfato . La transformación enzimática que lleva a la producción de NO es inhibida por la L-NMMA (Nitro-mono-metil[39] 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, que 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 genera anión [40,41,48,49] . Las isoformas de NOs requieren la presencia de los superóxido y subsecuentemente peróxido de hidrógeno [48] 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 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[50]: La nNOs en el tejido de conducción y en neuronas intracardíacas; la iNOs en prácticamente 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[37,40]. Según Heymes y y col.[50] 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 bradiquinina 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. 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[51]. 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. [52] 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 100 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 Akt inducida por shear stress, es responsable de la activación prolongada dependiente del Ca ++ agregándose a la estimulación de eNOs en el corto plazo mediada por Ca . ++ de la eNOs, que actúa Linz y col.[53] han observado que la inhibición de la ECA 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[41,49]. La expresión de la iNOs se ha documentado en todas las células nucleadas en el sistema cardiovascular[54], 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, IL1, IL-2, IFN) o por estimulación por lipopolisacárido (LPS). El TGF- disminuye la expresión de la iNOs al disminuir la estabilidad del mRNA (mensajero del ácido ribonucleico). 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[55]. ACTUALIZACIÓN 2009 La adrenomedulina induce producción de NO en las CE por medio de un aumento de los niveles intracelulares de Ca2+, activando así a la NOs. El NO participa en la injuria pulmonar aguda inducida por endotoxina, al reducir la actividad de los canales de Na+ del epitelio alveolar apical y la bomba epitelial Na+-K+. El Na+ por ósmosis genera pasaje de fluido hacia el alvéolo por canales acuaporina alveolares y caminos paracelulares. Eisenhut M. A role for adrenomedullin in the pathogenesis of alveolar edema. Crit Care 2006;10:418 La iNOs es mediadora principalísima en el desarrollo de disfunción ventricular por miocardiopatía secundaria tóxica producida por antraciclinas (doxorrubicina)[56]. 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. La presencia de la sintasa endotelial de NO (eNOs) es fundamental para el desarrollo de efectos protectores del preacondicionamiento tardío proceso [57] por isquemia previa, al actuar como disparador del . La eNOs es expresada por la mayoría de las células del sistema cardiovascular incluyendo miocitos y plaquetas[38,39,58-63]. 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 no- 101 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 adrenérgicos no-colinérgicos, y células de Kupffer. En esos lugares el NO estimula la guanilatociclasa soluble. Además ejerce acción citotóxica sobre células fagocíticas, probablemente como resultado de una interacción con metales de transición existentes en enzimas. Evidencias actuales indican que la arginasa es un mediador crucial de la disfunción endotelial en distintos procesos patológicos[64]. 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. La eNOs y la nNos se expresan en los miocitos cardiacos, pero en distintos compartimentos celulares: la eNOs en las caveolas del sarcolema, y la nNOs en el retículo sarcoplásmico[65]. El NO derivado de la nNOs acelera la relajación ventricular, mediando un mecanismo independiente del GMPc/Proteinkinasa G. El proceso implicaría una reducción de la actividad de la proteín-fosfatasa. El NO derivado de la nNOs actúa como un especial factor relajante del miocardio en condiciones fisiológicas, por medio de regulación de fosfatasas. 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 sulfhidrilos, de [63,66] . El peroxinitrito lípidos y la nitración de residuos de tirosina, y en altas concentraciones es sumamente tóxico 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; intervienen en la [63] 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[52]. 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 102 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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[67]. 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[68]. 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[6971] . 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[70]. El bloqueo de NO incrementa la actividad nerviosa simpática solamente cuando los niveles de Ang II están aumentados. 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 [72,73] administrando citoquinas como el TNF-α , la IL y el IFN (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 vasorregulador una alteración del sistema dilatador disfunción endotelial a consecuencia ; hay aumento de la expresión del TNF y de la iNOs reducción de microvasculatura terminales [78] de [74,75] producción en de pacientes [76,77] NO en ; y hay por la casos . El NO puede inhibir la contractilidad y ser citotóxico por su capacidad de producir estrés Figura 6-3: Vasodilatación, mecanismos. La tensión de roce activa la formación de NO (ON en la figurs) y de PGI2. Acciones de la vasopresina, histamina y N-A, en formación de ON. Bradikinina produce PGI2 oxidativo y apoptosis [79] . [80] 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. [81] Hare y col. 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 103 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 estimulación beta en pacientes con miocardiopatía dilatada idiopática pero no en controles con función ventricular normal. La mayoría de los estudios se refieren a la acción del NO sobre la función sistólica, o sea el inotropismo. Paulus y Shah[82,83] 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[84]: 1) acelerador de la relajación del VI que abrevia la contracción y reduce ligeramente la PFD previniendo desperdicios de trabajo mecánico contra ondas reflejadas arteriales; 2) Efecto cardiodepresor sobre 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 + mesangio. Interviene también en la excreción de Na e inhibe la liberación de renina en las células yuxtaglomerulares [85] . Parece además que debe asignarse un papel trascendente al NO en el acondicionamiento miocárdico por isquemia previa[84]. 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 ha señalado que en la IC existe un aumento de la respuesta ventilatoria ante ejercicio [90] estaría vinculada entre otras cosas a la atenuada producción de NO vasodilatación de vasos pulmonares e incremento del [86] [87-90] . Se , que , con subsiguiente defectuosa espacio muerto (discordancia ventilación/perfusión). Cuando el NO se mantiene en niveles fisiológicos 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[91]. 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. 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 señalamiento del EDHF. TRPV4 puede ser 104 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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.[92], la activación de TRPV4 en arterias por shear stress fisiológicamente relevante y flujo/reperfusión es un componente crítico de transducción mecánica del endotelio. Vasorregulación endotelial Chesebro y Fuster [93] 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. Los vasodilatadores + [94-97] 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.[98] el CNP (Péptido Natriurético tipo-C) se comporta como un 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[99]. 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 genética de la NOs y la hipertensión arterial SHR la administración de [100] . En ratas inhibidores de la ciclooxigenasa con disminución de la producción de PGH2 (endoperóxido) capacidad y TXA2 , restituye la vasodilatadora dependiente del endotelio, sugiriendo que la relajación alterada se Figura 6-4. Vasoconstrictores. Endoperóxido (PGH2) y TXA2 comparten un receptor en la CMLV. EDCF1 vinculado a la hipoxia 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[101]. El efecto de la acetilcolina en grandes arterias depende del NO. 105 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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 [97,102] . [103] Hay una biodegradación aumentada de NO producida por el anión superóxido. Bauersachs encuentra disminución de NO en la IC. Habría una reducida actividad de guanilatociclasa soluble pese a que su 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 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 Bradiquinina (BK): Son quininas la Kalidina (Lys-BK) y la Bradiquinina (BK). La Lys-BK, que se forma en los tejidos es rápidamente convertida en BK, quien da como productos de degradación a BK-(18), BK-(1.7) y BK-(1-5). provienen del Las sistema kalicreína-quinina (SKK) [104] quininas plasmático . Nota1 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, Figura 6-5, Acciones vasomotoras de distintas sustancias que quien a su vez libera NO, tPA y PGI2 de las [93] actúan en el endotelio. BK: bradikinina; SP : Sustancia P; PTr . CE . Protrombina; Tr: Trombina; HST: Histamina; 5-HT: 5Se establece una interacción entre el SRA y el hidroxitriptamina; S2: Serotonina 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 convierte a la PK en K. La K formada [105] digiere kininógenos liberando BK . 1 . En las siglas sobre quininas y bradiquinina se mantiene la K de Kinina en vez de la Q de quinina, para amoldarse a la nomenclatura internacional 106 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 Los quininógenos 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 NO . Hay un sistema cardíaco kalicréina-quinina[106]. En el lecho vascular la ECA (Enzima de Conversión de la Angiotensina) degrada a la BK, mientras que en el [107] intersticio miocárdico la BK es degradada por la endopeptidasa neutral (NEP) . Hay dos receptores de BK, BK-1R y BK-2R, 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 [108] citoquinas tales como TNFalfa e IL-1beta (fundamentalmente 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 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[109]. 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[110]. 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. 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[111]. 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[112]. 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[113,114]. La infusión intracoronaria de BK estimula la liberación de tPA sin causar cambio alguno de los niveles de PAI-1[115]. Este efecto de la BK es incrementado por los IECA. Juega un muy importante papel en el acondicionamiento miocárdico por isquemia previa, dado que antagonistas de su receptor evitan que se produzca el mismo. Es probable que la BK active el 107 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 BK-2R que se acopla con la Proteín-kinasa C, iniciando un camino similar al de la adenosina[116]. Tiene efectos de protección cardiaca contra la injuria por isquemia-reperfusión[117]. Ver Figura 6-6 HK-PK Kininógeno Pro-Renina PRCP Kalicreína HKa A-ógeno Renina Bradiquinina BK (1-5) ANG I ECA PRCP ANG II PRCP tPA PAI-1 ANG (1-7) extracelular intracelular Vasodilatación Vasoconstricción vasodilatación NO , PGI2 Figura 6-6 Interrelación entre SKK y SRA 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 [118] . 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 el [118] 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, V-CAM 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 108 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 ++ 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 [119] . Es discutida más adelante (Cap.6, 2da.parte). 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 LNMMA (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[120]. 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[121]. 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[122]. 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[123]. 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 109 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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 metabólico[124]. 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 [125,126] . 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[127]. 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 [128] mayor permeabilidad vascular a macromoléculas tales como LDL . 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. [129] Tsao y col. 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 110 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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. Fibroblastos Takizawa y col. [130] 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 RL, 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 La disfunción endotelial [131] produce . adherencia de leucocitos, activación de plaquetas, vasoconstricción, mitogénesis, favorecimiento de oxidación, protrombosis, alteraciones de la coagulación, inflamación vascular y aterosclerosis[132]. 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[133]. 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 disponibilidad de 111 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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 Se ha sugerido que el NO endógeno en el tallo cerebral interviene [134] . 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[135]. 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 FN B[136]. 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[137]. En modelos experimentales se ha conjeturado que en la fisiopatología de la disfunción diastólica juega un papel importante la disfunción endotelial coronaria[138]. 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 de 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. 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[139]: 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. 112 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 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 ha encontrado en formas experimentales de IC [141] [140-144] . Se lo [142] y en circunstancias de estrés, como la hipoxia . 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[143]. Usui y col. [144] han observado que los pacientes con IC exhiben altos niveles de ADMA, de NOx y de citoquinas como el TNF- (inductor potente de NOs). En casos de miocardiopatía dilatada encontraron aumento de actividad de la iNOs. También han habido comunicaciones sobre la existencia de fuerte correlación entre niveles de ADMA e incremento de la morbimortalidad[145]. Probablemente la ADMA interviene en la génesis de la aterosclerosis. La acumulación de ADMA en los ancianos está involucrada en la disminución de la perfusión renal y en el aumento de la presión arterial146]. 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). Hay correlación negativa entre niveles plasmáticos de NOx y la fracción de eyección (ecocardiográfica), pero 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[144]. 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[145,147]. 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 113 INSUFICIENCIA CARDIACA CRÓNICA. Fernando de la Serna. Capítulo 6, 1ra.parte: ENDOTELIO Actualización 2009 piensa que la homocisteína ocasiona disfunción endotelial[147-151]. 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. 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 efectos 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 circulantes de ADMA, al aumentar su síntesis y disminuir su metabolismo[151,152]. Bibliografía 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. Vogel RA : Heads and hearts. The endotelial connection. Circulation 2003;107:2766-68 Tran Q-K, Ohashi K, Watanabe H : Calcium signaling in endotelial cells. Cardiovasc Res 2000;48:13-22 Forman MB, Puett DW, Virmani R : Endothelial and myocardial injury during ischemia and reperfusion: pathogenesis and therapeutic implications. J Am Coll Cardiol 1989;13:450-459 Maseri A.: Ischemic Heart Disease. Churchill Livingstone Inc.1995, USA, pag. 19. Aird WC. Phenotypic Heterogeneity of the Endothelium: I. Structure, Function and Mechanisms. 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