Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna CAPÍTULO 6. ENDOTELIO Introducción El interior de los vasos sanguíneos está recubierto por una monocapa de células nucleadas, llamadas céulas endotheliales (CE). Las CE desempeñan un muy importante papel en la regulación, mantenimiento y control de las funciones cardiocirculatorias a través de la producción y liberación de múltiples sustancias.- de acción autocrina y paracrina - que participan en la vasorregulación (vasodilatación y vasoconstricción) y mantenimiento del tono vasomotor basal), la coagulación, y la fibrinolisis. En un corte transversal se observa que los vasos sanguíneos están formados por tres capas, la íntima , la media y la adventicia: Componen la íntima: a) el endotelio o capa endothelial, formado por células endotheliales poligonales o fusiformes y dotadas de núcleos redondeados; b) El subendotelio, constituido por tejido conjuntivo y células ramificadas; c) la lámina elástica interna, formada por fibras orientadas longitudinalmente que dejan orificios dándole una apariencia fenestrada. La capa media está compuesta por fibras musculares lisas dispuestas de forma concéntrica, fibras elásticas y fibras de colágeno, en distintas proporciones en función del tipo de arteria). La adventicia está compuesta por fibroblastos y colágeno, y es vascularizada por los vasa vasorum.. Histológicamente el endotelio es una capa simple de 10-50 µm de espesor, formada por células [1] poligonales, orientadas longitudinalmente en dirección al flujo sanguíneo, con cierta heterogeneidad estructural. El alineamineto de las CE de acuerdo a la dirección del flujo representa un remodelamiento estructural endothelial vinculado a la tensión de roce (shear stress). En algunos lechos vasculares las CE están apretadamente interconectadas con las adyacentes y rodeadas por una membrana basal continua (endotelio continuo); mientras que en otras regiones el endotelio presenta aberturas u orificios (endotelio fenestrado), y en otros casos hendiduras unidas a una membrana basal pobremente constituida (endotelio discontinuo). Puede decirse que hay distintos tipos de CE, con disímiles estructuras y en cierto grado con diferente [1] función . Se encuentra endotelio continuo en arterias, venas y capilares del cerebro, piel, corazón y pulmón; mientras que el fenestrado es propio de zonas caracterizadas por filtración incrementada o con mayor transporte transendothelial, como por ejemplo capilares de glándulas de secreción interna, mucosa gastrointestinal, plexo coroideo, glomérulos y algunos túbulos renales. Las CE presentan invaginaciones de la membrana celular en zonas ricas en colesterol y esfingolípidos, de forma de canasta o redoma, llamada caveolas (pequeñas caverna); en su estructura participa la proteína caveolina-1, Las caveolas son esenciales para el proceso de endocitosis. En las CE y en las CMLV las caveolas son los sitios preferidos para la entrada de 2+ Ca . Las vías de transducción vinculadas a los GPCR (G Protein Coupled Receptors) y enzimas 103 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna cmo la adenilciclasa, la prostaciclina (PGI2) sintasa y la óxido nítrico sintasa (NOs) están concentradas en esas estructuras. La membrana celular de las CE está formada por una capa doble de fosfolípidos, que es atravesada por proteínas transportadoras que permiten conexión entre el exterior y el interior celular. En el citoplasma están presentes las proteínas contráctiles actina y miosina, responsables de la actividad motora. Algunas proteínas dan la base de estructuras tales como la red cortical, el sistema de filamentos de actina (FAU) vinculados con la zona de unión intercelular y haces de [2] filamentos tipo miofibrillas estriadas (fibras de estrés) . En la cortical se posicionan anexinas, selectinas y caderina El FAU regula el pasaje de moléculas entre la sangre y el espacio subendothelial. Las CE liberan diversas sustancias, tales como el óxido nítrico (NO), el factor hiperpolarizante derivado del endotelio (EDHF), la endotelina-1 (ET-1), bradiquinina (BK) y PGI2, Angiotensina II (Ang II), y además factores de crecimiento; citoquinas y moléculas de adhesión; trombina; y factores de la coagulación. Es fácil inferir que la existencia de disfunción endothelial (ver más [3-8] adelante) ocasionará un estado proaterogénico (con inestabilidad de la placa ateromatosa ), trastornos vasomotores con repercusión hemodinámica, alteraciones de la estructura vascular, presencia de inflamación y de estrés oxidativo, y tendencia a la trombosis. 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 [3-5] . En la Tabla 6-1puede verse un resumen de las funciones del endotelio, y en la Tabla 6-2. Efectos favorables y antiaterosclerosis.[6] Tabla 6-2 los efectos protectores de • Inducción de vasodilatación • Efectos antiinflamatorios • Efectos antioxidantes de toda la vasculatura ocupando un área • Inhibición adhesión y migración de leucocitos que mide alrededor de 1200 m² . El • Inhibición de proliferación y migración de celulas musculares lisas • Inhibición de adhesión y agregación plaquetarias tiende a repeler a los neutrófilos y a • Efectos anticoagulantes trombogénico • Efectos profibrinolíticos antitrombina-III y trombomodulín. Además aterosclerosis.. El endotelio cubre la superficie interna [8] plasmalema luminal de las CE posee un glicocálix cargado negativamente que impedir la adherencia, y que es antial poseer heparina, las CE poseen numerosos receptores para distintos componentes vasoactivos, vasodilatadores y vasoconstrictores, como la acetilcolina, catecolaminas, histamina, serotonina, bradikinina (BK) y nucleótidos de adenosina. Activación de las CE y regulación vasomotora La activación de las CE se produce como respuesta a factores mecánicos y citoquinas. El endotelio interviene de forma muy relevante en el remodelamiento vascular, consecutivo a factores mecánicos.. Las CE están expuestas a la tensión de roce que opera en la dirección del flujo 104 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna sanguíneo pero también suifren el estiramiento cíclico circunferencial tangencial a la dirección del flujo. La presión pulsátil es un determinante mayor del estiramiento vascular. Las CE tienen la capacidad de modular los efectos de las fuerzas mecánicas que operan sobre las CMLV: el estiramiento mecánico cíclico provoca estimulación de las métaloproteinasas de la matriz (MMPs), mayor producción de TNF-α (Tumor Necrosis Factor alfa) y activación de proteasas (plasmina, [9] elastasa) que inducen desprendimiento celulary apoptosis . La tensión de roce aumentada es contrarrestada por la liberación por las CE de sustancias vasodilatadoras como el NO, la PGI2, y el EDHF (Endothelial Derived Hyperpolarizing Factor), mientras que cuando disminuye esa tensión se facilita la presencia de sustancias vasoconstrictoras como la endotelina-1 (ET-1), el tromboxano (TXA2( y la Ang II. Además la tensión de roce induce hiperplasia de la CE y de las CMLV, efectos contrarrestados por el NO [10] . En la activación de las CE es muy importante la participación del factor de transcripción NF-kB (Nuclear Factor kappa B) quien entre otras funciones promueve la expresión de P-selectina endothelial. 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 moléculas de adhesión, leucocitos y citoquinas; puede ser activado por radicales libres (RL), MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase), productos bacterianos, radiaciones ultravioletas, lipopolisacárido (LPS). La familia NFkB está integrada por distintos miembros: p50, p52, p65 (RelA), c-Rel y RelB, siendo las formas mas [11] 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 al NFkB las EC adquieren un fenotipo proinflamatorio y expresan Factor Tisular y moléculas de adhesión para leucocitos. La proteína 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 prbeviene 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 gran importancia en la progresión de las lesiones ateroscleróticas [12] . El RANKL (Receptor Activator of Nuclear factor KB ligand) es el ligando del activador del receptor del NFKB 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 [13] 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 MMPs), aumenta la permeabilidad endothelial y la neoangiogénesis y promueve calcificación vascular. 105 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Las CE normales en estado inactivo mantienen la homeostasis, regulando el equilibrio entre factores procoagulantes y anticoagulantes: por ejemplo elaborando trombomodulína e inhibiendo la formación de Factor Tisular (FT), para evitar la formación inadvertida de trombo; además inhiben la inflamación al liberar PGI2 y evitar la adherencia de leucocitos. Las CE 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) [14,15] . Puede decirse entonces que es fundamental la participación del endotelio en la hemostasis y en la trombosis, con mecanismos tales como vasoconstricción local, adhesión y agregación de plaquetas y puesta en marcha de las reacciones que llevan a la formación del coágulo. Cuando la barrera endothelial no está dañada se impide el contacto entre plaquetas y la matriz extracelular y las CE inhiben la adhesión y agregación plaquetaria y favorecen la actividad fibrinolítica, aparte de intervenir como anticoagulantes. Cuando se lesiona o activa el endotelio las CE liberan FT (que forma un complejo con el Factor VII para iniciar la coagulación); se inhibe la actividad fibrinolítica y la expresión de trombomodulina, y comienza la adhesión plaquetaria. La activación de la cascada de la coagulación produce liberación de sustancias que participan en reacciones inflamatorias (mitigadas por la limitación de la hemorragia que realiza el endotelio); los anticoagulantes que libera el endotelio como respuesta balancean la situación evitando exceso de coagulación y la [16] trombosis in situ. En el individuo sano el efecto predominante de la activación del endotelio es la vasodilatación, consecuencia como ha sido dicho de la liberación del NO, de PGI2 y de EDHF. El endotelio también produce sustancias vasoconstrictoras como la ET-1) y la 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 [17] Factor VII/Factor 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 [17] actividad anticoagulante y prolongando la vida de proteasas de serina . Uno de los activadores de la CE es el MAC (Membrane Attack Complex) quien induce rápidos cambios conformacionales del endotelio que incluyen creación de brechas intercelulares (gaps), expresión de la molécula de adhesión P-selectina, y activación de proteinasas que liberan heparán-sulfato. El MAC provoca además regulación hacia arriba de FT, de COX-2 (ciclooxigenasa-2) y de quimioquinas (en un período de horas) [17] . 106 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna 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 aumento de las una perturbación del sistema [17-22] vasorregulador ubicado en el endotelio . 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 [23] como en las CE y las interrelaciona y participa en los fenómenos de adhesión y migración transendothelial. 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, que son la ICAM-1(Intercellular Adhesión Molecule-1) y la VCAM-1(Vascular Cell Adhesión Molecule-1). Las integrinas son los ligandos de las inmunoglobulinas, y las más importantes de ellas son 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 CD11βCD18, y la glucoproteína p150,95 (αXβ2) ó CD11c/CD18 αMβ2 ó [24] . Las integrinas se encuentran en la superficie de las plaquetas y de las CE, lo que les da una posición favorable para cumplir con sus funciones adhesivas, necesarias para la hemostasis; además desempeñan funciones de señalamiento, que permiten la recepción de señales intra y extracelulares que trasmisibles hacia adentro o afuera de la célula. Estos receptores duales están conectados a otras señales entre plaquetas y CE, y ayudan 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. Las selectinas son una familia de glucoproteínas que tienen tres componentes [25] : 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) y es la causante del rodamiento lento de los leucocitos (esencial para una eficiente adhesión leucocitaria en respuesta a estímulos quimiotácticos locales); 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) la P-selectina atrae las plaquetas a las áreas de injuria, y crea 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 endothelial producida por balón. Un antagonista de las selectinas es el x x [25] oligosacárido sialil Lewis (SLe ) . 107 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna 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 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. T y plaquetas y es mediadora del rodamiento leucocitario; parece ser un receptor de adhesión clave que media el reclutamiento leucocitario hacia las lesiones y promueve aterosclerosis [26,27] . 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 Pselectina interviene mediando la interacción de plaquetas activadas con los polimorfonucleares neutrófilos, monocitos, basófilos, eosinófilos y linfocitos T [26-30] . Los estímulos trombogénicos inducen la agregación plaquetaria por medio de la glucoproteína IIb/IIIa y la expresión de Pselectina en la superficie endothelial 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. Las inmunoglobulinas del endotelio son la VCAM.1 y la ICAM-1. 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. 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 [31] . Además de la producción de MCP-1 (Monocyte Chemoattractant Protein-1) por las CE, inducida por fuerzas mecánicas, la producción de ICAM-1 también puede ser modulada por la tensión de roce (pero no la de VCAM-1 o de E-selectina). La tensión de roce o fricción induce liberación de ICAM-1 por las CE, que se acompaña de aumento [32] de adhesividad de monocitos y migración transendothelial . 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. La tensión de roce modula la expresión de los genes de ET-1, PDGF (Platelet Derived Growth Factor) y MCP-1 . La trombina induce adhesión endothelial 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 [33] umbilical; esto se acompaña con incremento de la adhesión de monocitos a las CE . 108 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna En el estudio WHI (Women’s Health Initiative Observational Study) que comprendió a 93.676 mujeres postmenopáusicas (de las cuales(82.069 o sea el 87,6% no presentaban historia previa de diabetes),y luego de un seguimiento de 5,9 años, se determinó que los niveles de las moléculas de adhesión, entre ellas E-selectina, VCAM-1 e ICAM-1 se encontraban al inicio significativamente [34] elevadas en aquellas mujeres sanas que posteriormente desarrollarían DM clínica . No se establecieron diferencias acerca del riesgo de DM de aquellos La E-selectina y la ICAM1 estuvieron fuertemente relacionadas con riesgo aumentado de DM en los distintos grupos étnicos, independientemente de presencia de obesidad, resistencia a la insulina, e inflamación sistémica. con ascenso de los marcadores biológicos señalados entre los grupos étnicos. Sí se observó que la disfunción endothelial 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 endothelial que otras moléculas de adhesión. Las CE, la vasomotilidad y la hemostasis Las CE están expuestas a fuerzas mecánicas [33,34] que modulan la regulación del tono vascular y de allí la hemostasis. Además se relacionan con otras células - como las CMLV, leucocitos, plaquetas y macrófagos - a través de mediadores vasoactivos que sintetizan o excretan, o por uniones intercelulares o por moléculas de adhesión, como ha sido 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 2+ (“transient”) de Ca intervienen en la modulación del tono vascular. Las CE, los macrófagos y las células cebadas sintetizan y liberan NO y es probable que también lo hagan los eritrocitos para [35] modular su propia fisiología ++ Ca . Las CE responden a los estímulos incrementando la cantidad de citosólico, proveniente de sus almacenes intracelulares o del espacio extracelular, que penetra por canales L del plasmalema, puestos en actividad por los receptores [36] . Cuando por un traumatismo se produce denudación endothelial, aparece ide inmediato primero adhesión y y luego agregación de las plaquetas que van a recubrir la zona lesionada y liberar una serie de sustancias, en procura de restaurar el equilibrio hemostático y mantener la regulación vasomotora. La adhesión plaquetaria se hace por 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, que son de tres tipos: 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 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: el PDGF (Platelet Derived Growth Factor), que interviene en la proliferación de músculo liso; el CTAP III (Conective Tissue Activating Peptide III) , precursor de beta-tromboglobulina; el TGF-β (Τransforming Growth Factor beta ), que interviene poderosamente en la proliferación celular (activando o inhibiendo, según el tejido).; 3) lisosómicos, con 109 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna glucosidasas y proteasas; 4) multimerina que liga al Factor V y al Va en plaquetas [37] , y 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 [36] . Además de la exocitosis de gránulos por las plaquetas, estas liberan pasivamente TxA2, poderoso vasoconstrictor. Como el ADP, el TxA2 amplifica el estímulo inicial de activación de las 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 2+ necesaria la presencia de Ca . El receptor del fibrinógeno es la GP IIb/IIIa.. plaquetas y ayudar a reclutar nuevas para aumentar la agregación. Cuando hay injuria vascular con denudación endothelial, 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 [36] acumula en el trombo en desarrollo que contiene plaquetas, FT y fibrina . 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. 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 [37 ] . 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) [38] . ÓXIDO NÍTRICO 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, y atribuyeron 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 hemoglobina (Hb) y por los radicales libres (RL), mientras que se potenciaba con la * super-óxido dismutasa (SOD), que es un barredor (scavenger) del RL anión superóxido (O2 ). También señalaron que el EDRF es un potente inhibidor de la adhesividad y agregabilidad plaquetaria, y activador de la guanilato-ciclasa, que provoca aumento de GMPc en las células [19,20] musculares lisas o en las plaquetas, con inhibición de la contractilidad . En 1986 Furchgott y al mismo tiempo Ignarro sugirieron que el EDRF era óxido nítrico (NO) o algo muy cercanamente relacionado. 110 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna [19] Finalmente Moncada logró demostrar que el EDRF es el NO, que se forma a partir de los átomos terminales guanido nitrógeno de la l-arginina, estimulado por la BK. Nota al pié 1 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 2+ vascular y contrarresta la vasoconstricción vinculada a la mayor entrada de Ca 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 , e inhibe además el crecimiento de 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: constituye una forma de retroalimentación negativa protectora. El NO es un gas inorgánico con estructura de RL que actúa como mensajero biológico en soluciones fisiológicas [42] . En condiciones líquidas aeróbicas es espontáneamente oxidado a su producto final (estable e inactivo) nitrito y en menor cuantía a nitrato Reacciona con la Hb para formar nitrato y metaHb y se liga al medio heme de la enzima guanilatociclasa, por lo cual provoca aumento de la síntesis de GMPc. La vida media del NO se relaciona entonces con la relación de la oxihemoglobina con el anión superóxido (O2*) . El O2* interactúa con el NO y forma peroxinitrito (OONO-), el cual puede formar ácido peroxinitroso, altamente dañoso para los tejidos. Hay exceso de OONO- cuando la formación de O2* está aumentada por la ciclooxigenasa (COX), xantinooxidasa (XO) y NADH oxidasa, o cuando hay carencia de tetrahidrobiopterín (BH4) [43] . Estimula además la COX e inhibe la ribonucleótido reductasa, el citocromo P450, y la oxidasa de NADPH. Una vez generado el NO activa la guanililciclasa soluble (GCs) para producir GMPc el que a su vez activa las kinasas PKGI y PKGII dependientes del GMPc [44] . 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 subsiguiente disminución de la contractilidad. intracelular con 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 tienen una tipología característica: 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 1 . En 1998 RF Furchgott, J. Ignarro y F. Murad recibieron el Premio Nobel de Medicina por sus contribuciones sobre los efectos del óxido nítrico 111 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna las GC que fue aislada presenta receptores para la familia de los PNs: GC-A para el ANP y el BNP [40] y GC-B para el CNP . La reducción de un electrón del NO genera al nitroxilo (HNO), elemento que mejora la [45] 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. Sintasas del öxido nítrico (NOs). Tetrahidrobiopterín (BH4) El NO se sintetiza a partir de la L-arginina en presencia de oxígeno y de NADPH, y actúan como intermediarias enzimas denominadas NO sintasas (NOs). La reacción comprende la transferencia de electrones de 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 [46,47] . Las sintasas poseen como principal componente al citocromo P-450, el cual contiene un grupo prostético heme que cataliza la activación reductiva del oxígeno molecular requerido 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 O2* y subsecuentemente peróxido de hidrógeno (H2O2) [47-51] . Las isoformas de NOs requieren la presencia de los cofactores protoporfirina IX [47] (heme), mononucleótido de flavina (FMN) y BH4 [46] del BH4 resulta en falta de acople. Li y col. . La activación de la NOs en ausencia o escasez han observado que la inhibición de la ECA estimula la síntesis de NO pero también la expresión de la NOs. La NOs funciona como un dímero con los dominios mencionados, y entre ambos se encuentra el dominio de la calmodulina, 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 presencia cofactor potente fundamental de BH4 la como [43,47,48,52,53] . El BH4 es una molécula reductora susceptible a oxidación durante el EOx. Cuando los niveles de BH4 son insuficientes cuando se activa la eNOs se forma O2* en vez de NO, contribuyendo así a la disfunción endothelial: esto ocurre en la IC, la HTA, DM, la Figura 6-1. Formación del NO (ON en la figura) 112 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna aterosclerosis, la hipercolestrolemia y en los fumadores [54-57] . El aumento de EOx o la disminución de la expresión de GTP ciclohidrolasa (enzima que interviene en la formación de BH4) provocan la disminución de BH4. El déficit de BH4 también puede deberse a mayor producción de O2* a partir de la NADPH oxidasa activada por la ET-1, con la consiguiente disfunción endothelial. Figura 6-1 La biosíntesis del NO se lleva a cabo por una oxidación en dos pasos de la L-arginina a la LG citrulina : primero hay una hidroxidación de L-arginina, formándose N -hidroxi-L-arginina, y luego oxidación de esta última (tomando un electrón de la NADPH), formándose así L-citrulina y NO Pero la NOs también puede producir, en determinadas condiciones, O2*. presentes en las caveolas [40,45] . Las NOs están [58] , donde se encuentran, aparte de las sintasas de NO, receptores de ET-1 y de BK, EGF (Epidermal Growth Factor), PDGF, MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase); PKC, Proteínas G, etc. También ha sido dicho que las caveolas producen caveolína-1, inhibidor de [58] la síntesis de NO, inhibición que es revertida por la calmodulina calmodulina para inhibir la actividad de la eNOs; cuando el Ca 2+ . La caveolina-1 se liga a la se liga a la calmodulina desplaza a la caveolina-1, activa de esa forma a la eNOs y genera producción de NO. Están presentes cofactores como la NADPH y el BH4. La transformación enzimática que lleva a la producción de NO es inhibida por la L-NMMA (Nitro-mono-metil-arginina), L-NAME (nitro-arginina-metil-éster) y L-NA (nitro-L-arginina) [47] . [59] geranilgeranil pirofosfato También es inhibidor de la producción de NO el isoprenoide . La NOs tiene 3 isoformas ubicadas en dos clases: a) la constitutiva con dos isoformas: endothelial (eNOs o Tipo III), y neuronal (nNOs o Tipo I); y b ) la no constitutiva, con 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-calmodulina, mientras que la no constitutiva es independiente 2* del Ca . 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 de la calmodulina). 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 [60] implica alteración del sistema de defensa del organismo . 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. Evidencias actuales indican que la arginasa es un mediador crucial de la disfunción endothelial en distintos procesos patológicos [61] . Hay asociación entre la actividad de la arginasa y el desarrollo de déficit funcional endothelial 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. 113 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna NOs constitutivas: eNOs o NOs III y nNOs o NOs I La tirosino-kinasa PYK2 desempeña un papel fundamental en la activación de la eNOs. Ambas son activados por estrés mecánico y estrés isquémico y estimuladas por factores de crecimiento; 2+ la PYK2 vehiculiza las vías de señalamiento del Ca y la del Akt, que activan la eNOs, y hace suponer que una droga que active la PYK2 podría ser una forma de mantener la homeostasis cardiovascular en varias condiciones de estrés [62] . La PYK2 también interviene en el señalamiento mediado por Ang II para la inducción de aterosclerosis, e incluye vasoconstricción, inflamación vascular, y proliferación de CMLV, que indican el ejercicio de una doble función vascular. La hipoxia, los estrógenos y el ejercicio alteran la expresión de la eNOs. La sintasa es activada 2+ a pleno por el aumento de Ca citoplasmático, 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 BK 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 la tensión de roce. La eNOs es la responsable del control del consumo miocárdico de oxígeno (MVO2). La biodisponibilidad del NO endothelial está regulada por tres mecanismos [63] : 1) regulación hacia arriba de la eNOs; 2) activación de la eNOs; y 3) aumento de mecanismos antioxidativos con disminución de RL. 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 2+ la tensión de roce, es responsable de la activación prolongada de la eNOs dependiente del Ca , que actúa al agregarse a la estimulación de la eNOs en el corto plazo. La adrenomedulina induce 2+ producción de NO en las CE por medio de un aumento de los niveles intracelulares de Ca , activando así a la eNOs [64] . La presencia de la eNOs es fundamental para el desarrollo de los efectos protectores del [65] acondicionamiento tardío por isquemia, al actuar como disparador del proceso . La eNOs es expresada por la mayoría de las células del sistema cardiovascular incluyendo miocitos y plaquetas [45,46,66-72] . 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 eNOs y la nNos se expresan en los miocitos cardiacos en distintos compartimentos celulares: la eNOs en las caveolas del sarcolema, y la nNOs en el [71] retículo sarcoplásmico . 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 [72] proteín-fosfatasa. Algunas proteínas interactúan con la nNOs inhibiéndola 2+ terminal associated protein of nNOs), la PMCA (plasma membrane Ca : la CAPON (carboxy- adenosin triphosphatase), y la PIN (protein inhibitor of NOs). La nNOs de localiza en el tejido de conducción y en neuronas intracardiacas en las mitocondrias e inhiben la XOR (xantino óxido-reductasa) provocando 114 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna disminución de la formación de ROS; también se regula hacia abajo la respiración mitocondrial 2+ como consecuencia de la acumulación de nNOs. La nNOs inhibe las corrientes L de Ca ; estas diversas acciones de la nNOs ejercen cierta protección de los miocitos contra la [53] injuria/reperfusión . NOs no constitutiva: iNOs o NOs II La iNOs se encuentra en los macrófagos; es inducida por citoquinas o endotoxinas bacterianas, y produce grandes cantidades de NO por períodos prolongados; no es un constituyente normal de la célula sana y se expresa como respuesta a procesos inflamatorios. Las [52] tres isoformas están presentes en el corazón : La iNOs puede aparecer en prácticamente todas las células del corazón, asociada a la expresión de citoquinas proinflamatorias, y la eNOs se presenta en el endotelio coronario, en el endocardio, en los miocitos y en el tejido de conducción [47-49] [49] . Según Heymes y y col. 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 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, y formar NO, cuyo exceso produce efectos perjudiciales. En la aterosclerosis la presencia de iNOs en los macrófagos y CMLV de las placas podría indicar un efecto perjudicial del NO [53,56] . La expresión de la iNOs se ha documentado en todas las células nucleadas en el sistema cardiovascular [64] , que son la mayoría de las CE y endocárdicas, las CMLV y los cardiomiocitos, asi como células inflamatorias del subendotelio (leucocitos, fibroblastos y células cebadas). La expresión de la iNOs es regulada transcripcionalmente por citoquinas proinflamatorias (TNF-α, IL-1, IL-2, IFN-γ) o por estimulación por el LPS. El TGF-β disminuye la expresión de la iNOs al disminuir la estabilidad del mARN (mensajero del ácido ribonucleico). La transcripción de la iNOs por citoquinas se incrementa por Ang II y por fenilefrina, asi como por agentes que incrementen el AMPc, y es inhibida por la dexametasona y el TGF-β. La iNOs expresada en miocitos aislados puede regular la respuesta a la estimulación beta durante el estado de sepsis, pero cuando los neutrófilos están 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 [65] . La iNOs es mediadora principalísima en el desarrollo de disfunción ventricular por miocardiopatía secundaria tóxica producida por antraciclinas (p.ej. doxorrubicina) [59] . Las alteraciones tóxicas incluyen: generación de ROS, generación de RNS 2+ (Reactive Nitrogen Species), inhibición de genes de músculo cardiaco, sobrecarga de Ca , trastornos del señalamiento. La toxicidad cardiaca por doxorrubicina resulta en apoptosis celular. 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 genera por ósmosis pasaje de fluido hacia el alvéolo por canales de acuaporina alveolares y caminos paracelulares. 115 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Acciones del NO El NO regula el consumo miocárdico de oxígeno (MVO2), efecto que se pierde en la IC. En ese caso hay un aumento del MVO2 a cualquier nivel de trabajo. Actúa como integrante de un sistema de señalamiento y como antioxidante. Si por determinadas circunstancias se forman cantidades importantes de NO, el medio se modificará ý aparacerá el O2*, quien será promotor de la formación de especies nitrogenadas como el trióxido - de dinitrógeno (O3N2) y el peroxinitrito (OONO ): éste último es un potente oxidante que participa en la oxidación de grupos sulfhidrilos, de lípidos y la nitración de residuos de tirosina, y en altas [70,73] concentraciones es sumamente tóxico . Experimentalmente ell peroxinitrito altera la contractilidad en corazón aislado y se ha observado que cuando es agregado al cultivo de células 2+ miocárdicas de ratón, se produce sobrecarga de Ca 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 EOx y estrés nitrosativo, punto de partida de toxicidad celular; intervienen en la inflamación, en el shock séptico y en la [70] injuria por isquemia/reperfusión . (Ver más adelante Estres Oxidativo). El NO tiene numerosas funciones antiateroscleróticas. En forma autocrina inhibe la apoptosis de CE, suprime la activación inflamatoria y aumenta la de los barredores de RL. 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 [66] . El NO puede actuar sobre grupos sulfuro en residuos de cisteína de proteínas, y producir su nitrosilación. 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 competir con el O2 como aceptador de electrón en la fosforilación oxidativa, o sea que cuando hay disminución de la disponibilidad de O2 el NO predomina como aceptador de electrón y reduce así la fosforilación oxidativa y el gasto de energía. Dado que la Hb inhibe rápidamente al NO, se necesita explicar como es que este actúa 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 [75] . 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 [76-79] . La Ang II aumenta la liberación de NO en estructuras neuronales in vivo o en cultivo. 116 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Hay una interrelación entre Ang II y NO, de forma tal que una reducción de la síntesis de NO [77] mediaría una amplificación de la señal de la Ang II para aumentar la descarga simpática . El bloqueo de NO incrementa la actividad nerviosa simpática solamente cuando los niveles de Ang II están aumentados. En las sinápsis excitatorias e inhibitorias el NO actúa en forma paracrina y autocrina, alterando a los receptores del N-metil-D-aspartato (NMDA) y del ácido gamma2+ aminobutírico (GABA), así como la excitabilidad de la membrana (por medio de canales de Ca + de K ). También altera la liberación presináptica de neurotrasmisores y [80] . 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 y acelera 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 que se puede imitar al administrar citoquinas como el [79,81] TNF-α , 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 Figura 6-2: 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 de la tensión de roce (shear stress). Figura 6-2 En la IC existe una alteración del sistema vasorregulador dilatador como consecuencia de [82,83] disfunción endothelial expresión del TNF y de la iNOs pacientes en casos terminales [84,85] : hay aumento de la y reducción de producción de NO por la microvasculatura en [86] . El NO puede inhibir la contractilidad y ser citotóxico por su capacidad de producir EOx y apoptosis [87] . El aumento de la actividad de la NOs puede incrementar el daño inducido por el EOx.. La vida media del NO es determinada fundamentalmente por su reacción con la oxiHb y con el O2*.. [88] 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 e impide la transcripción (por el NFAT) de factores productores de hipertrofia. [89] 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 estimulación beta en pacientes con miocardiopatía dilatada idiopática pero no en controles con función ventricular normal. La mayoría de los estudios se ocupan de la acción del NO sobre la función sistólica, o sea el [90,91] inotropismo. Paulus y Shah han reportado que el NO tiene efectos sobre la función diastólica basal, que consisten en un aumento de la distensibilidad miocárdica. Hay variaciones en la liberación de NO de acuerdo con las cargas cardíacas, que producen señales a través de 117 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna 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. [92] Los efectos del NO sobre la contractilidad en la IC son : 1) aceleración de la relajación del VI que abrevia la contracción y reduce ligeramente la PFD previniendo desperdicios de trabajo mecánico contra ondas reflejadas arteriales; 2) Depresión de la contractilidad 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) Aumento de distensibilidad ventricular, que facilita la respuesta Starling o la reserva de precarga. Se ha planteado la hipótesis de que el NO juega un papel trascendente en el preacondicionamiento miocárdico por isquemia previa. El NO interviene en la formación de radicales libres derivados del oxígeno los que pueden gatillar ese acondicionamiento. El NO juega un importante papel en fisiopatología renal, por su participación en la vasorregulación de la microcirculación glomerular al produc ir modulación del 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 [93] . 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 [94] severa ejercicio . Se ha señalado que en la IC existe un aumento de la respuesta ventilatoria ante [95-97] , probablemente vinculada entre otras cosas a la atenuada producción de NO [98] , con subsiguiente defectuosa vasodilatación de vasos pulmonares e incremento del espacio muerto (discordancia ventilación/perfusión). Cuando sus niveles fisiológicos son bajos, el NO actúa como un antioxidante, y deshace las reacciones tipo Fenton y las de radicales en cadena, e inhibe peroxidasas y oxidasas (por nitrosilación). Las reacciones de NO con el O2*, en condiciones basales, producen agentes nitrosativos que reaccionan principalmente con tioles. O sea que la producción de ROS y de RNS [99] preserva un medio antioxidante pero a la vez encamina al NO hacia sustratos de cisteína . A la inversa cuando el NO y el O2* están elevados se altera la naturaleza y especificidad de las metas habituales a que están destinados. La producción de O2* 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 (SOD), barredor (scavenger) del O2*, 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 activado por estrés osmótico, calentamiento moderado, ácido araquidónico (AA) y su metabolito el ácido epoxieicosatrienoico (5,6 EET); también probablemente por pH bajo, y farmacológicamente [100] por el éster de forbol. De acuerdo a Hartmannsgruber y col. , la activación de TRPV4 en arterias por tensión de roce fisiológicamente relevante e injuria por hipoflujo/reperfusión es un componente crítico de transducción mecánica del endotelio. 118 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Vasorregulación endothelial Chesebro y Fuster [101] señalan que hay sustancias cuya acción vasodilatadora es dependiente de la integridad endothelial, y otras que no lo son.. 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. Los factores vasodilatadores derivados del endotelio incluyen entonces a la PGI2, el NO, los EDHF (Endothelium Derived Hyerpolarizing Factor), la BK . En el grupo de los EDHF se incluye a los ácidos epoxieicosatrienoicos (EETs), que responden a estímulos como la acetilcolina, la BK y el estrés de roce. Los EETs son metabolitos de la epoxigenasa araquidónica del citocromo P-450 producidos por el endotelio, contribuyen a la regulación del tono vascular; y son particularmente importantes en las arterias coronarias Los vasodilatadores mencionados actúan al provocar la + [102-105] apertura de canales de K . Algunos autores suponen que el peróxido de hidrógeno (H2O2), funciona como EDHF. La superóxidodismutasa (SOD) convierte al O2* en H2O2. El EDHF induce diversos mecanismos, al generar: a) aumento de la concentración intracelular 2+ + 2+ de Ca ; b) apertura de canales de K activados por Ca de conductancia pequeña e intermedia (canales no dependientes de la adenosina); c) hiperpolarización de CE. Cuando se acumulan los + + iones de K hiperpolarizan a las CMLV, al activar canales de K rectificadores de entrada y la + + bomba Na /K .ATPasa. En las coronarias las CE liberan EET. Además el endotelio produce [106] derivados de las lipooxigenasas y H2O2 . El EDHF tiene importante acción en arterias pequeñas, + e influye en la distribución de flujo y regulación de la PA. Actúa abriendo los canales de K 2+ sensibles al Ca , que 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 de la calmodulina. Para Chauhan [107] y col. el CNP (Péptido Natriurético tipo-C) se comporta como un EDHF. La capacidad vasodilatadora dependiente del endotelio está reducida en pacientes hipertensos. La inhibición de las NOs aumenta la PA, pero ha sido negada la existencia de relación entre la [108] alteración genética de la NOs y la HTA . En ratas SHR la administración de inhibidores de la COX 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. En arterias grandes, como la aorta y las coronarias, el NO es probablemente quien induce vasodilatación, mientras en los vasos pequeños de resistencia sería el EDHF el vasodilatador [109] . El NO aumenta la distensibilidad arterial, la cual disminuye cuando se bloquea su síntesis [110] endógena por medio de LNMA . El efecto de la acetilcolina en grandes arterias depende del NO. 119 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna En el endotelio actúan localmente sustancias vasoconstrictoras, como las ROS , el PGH2, y el TXA2, (estos dos últimos derivados del Acido Araquidónico), y la ET-1, (que no intervendría en los cambios instantáneos que se suceden en la vasorregulación, sino en la modulación a largo plazo del tono vascular [105,111] ). Figura 6-3 Hay una biodegradación aumentada de NO Figura 6-3. Vasoconstrictores. Endoperóxido (PGH2) y TXA2 comparten un receptor en la CMLV. EDCF1 vinculado a la hipoxia producida por el O2*. Bauersachs [112] encuentra disminución de NO en la IC. Habría una reducida actividad de guanilatociclasa soluble (pese a que su expresión está aumentada), inducida por el O2*., con disminución de GMPc. La elevación de niveles plasmáticos de peróxidos lipídicos indican la presencia de EOx en la IC. La fuente de O2*. 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 RL (el O2*.es para algunos el EDCF2); 2) el EDCF liberado por anoxia (EDCF1); 3) La ET-1, de acción prolongada y duradera (ver más adelante). En resumen las CE producen por lo menos tres sustancias que causan relajación de CMLV : el 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 endothelial 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-(1-8), BK-(1.7) y BK-(1-5). Las quininas provienen del sistema plasmático kalicreína-quinina (SKK) [113] . Nota 2 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 urokinasaplasminógeno, 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) de las membranas 2 . 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 120 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna endotheliales. La K autodigiere a su receptor HK para liberar BK, quien a su vez libera NO, tPA y [113] 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 convierte a la PK en K. La K formada [114] digiere kininógenos liberando BK . 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 [115] sistema cardíaco kalicréina-quinina . Figura 6-4 En el lecho vascular la ECA (Enzima de Conversión de la Angiotensina) degrada a la BK, mientras que en el intersticio miocárdico la BK es degradada por la endopeptidasa neutral (NEP) [116] . 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 citoquinas tales como TNF-α y especialmente la IL-1β [117] . La mayoría de los efectos biológicos de la BK son mediados por el BK-2R, expresado en tejidos vasculares, cardiacos y renales, donde se activan los componentes de la cascada prostaglandina/NO. Los BK-1R reciben estímulos tales como daño tisular o LPS bacteriano y están involucrados en reacciones inflamatorias y nociceptivas. Los roedores carentes de los BK-2R presentan HTA leve y muestra una exagerada respuesta hipertensora a la Figura 6-4, Acciones vasomotoras de distintas sustancias que actúan en el endotelio. BK: bradikinina; SP : Sustancia P; PTr . Protrombina; Tr: Trombina; HST: Histamina; 5-HT: 5hidroxitriptamina; S2: Serotonina + sobrecarga de Na , DOCA y a la Ang II [118] exógena, aunque no a la endógena . 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 121 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna 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 BK2R se localizan en el músculo liso de las arteriolas y en el endotelio de los grandes vasos elásticos [119] . 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 [120] . 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 CMLV. 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 [121] . La BK está regulada hacia arriba en la isquemia aguda de miocardio, y sus efectos pueden contrarrestar los aumentos de la demanda de O2 impuestos por la producción local de catecolaminas y de [122] angiotensina . Figura 6-5 HK-PK Kininógeno Pro-Renina PRCP Kalicreína HKa A-ógeno Renina Bradiquinina BK (1-5) ANG I ECA ANG II PRCP PRCP tPA PAI-1 ANG (1-7) extracelular intracelular Vasodilatación Vasoconstricción vasodilatación NO , PGI2 Figura 6-5 Interrelación entre SKK y SRA 122 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna La BK promueve vasodilatación al estimular la producción de metabolitos derivados del AA, 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 efectos de la BK son incrementados por los IECA. Juega un muy [123-125] . Estos importante papel en el preacondicionamiento miocárdico por isquemia, 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 [126] C, e inicie un camino similar al de la adenosina [127] injuria por isquemia-reperfusión . Tiene efectos de protección cardiaca contra la . 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 [128] el receptor GPIIb/IIIa . Existen aproximadamente 45.000 receptores de esa glucoproteína en cada plaqueta, que se liga principalmente al factor von Willebrand (en menor proporción al fibrinógeno, fibronectina, vitronectina y quizás trombospondina), 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 (GPIα/IIα o VLA-2, Iχ/IIα o VLA-6Iχ*/IIa o VLA-5, alfav/IIIa, IIb/IIIa, Ib, IV, 67kD) que se ligan a colágeno, Laminina, Vitronectina, Fibronectina, factor von Willebrand, Trombospondina; 2) Trombina; 3) Tromboxano; 4) ADP; 5) Adrenalina; 6) Serotonina; 7) Vasopresina; 8) Plasmina; 9) tPA; 10) Tensión de roce. Participan como transductores el AA y la proteín-kinasa C, siendo la GPIIb/IIIa el principal efector [128] . 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 (Ver más atrás). Endotelina: La endotelina-1 estimula la liberación de NO y prostaglandinas en varios lechos vasculares [129] . (Es discutida más adelante). 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 123 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna (glucosa+lactato+ácidos grasos libres) en un 30% sin aumentar el consumo de oxígeno probablemente por restricción de la oxidación mitocondrial de sustratos [130] . 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, HTA 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), que liga y activa la kinasa-3 del fosfatidilsinositol, y fosforila y activa PDK-1 (kinasa dependiente del [131] fosfoinositol), y hace lo mismo con el Akt . 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 PKC 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 endothelial de esos estados [132] . La insulina puede llevar a hipertrofia miocárdica y a un aumento de la masa ventricular izquierda [133] (MVI) a través de distintos caminos, siendo importante el efecto antiproteolítico en el corazón . Prostaciclina: La prostaciclina o prostaglandina I2 (PGI2), derivada del AA, 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 AA por la fosfolipasa, y subsiguiente acción de la COX, 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 [134] como a la vasodilatación mediada por flujo después de un estímulo metabólico . El endotelio puede ser un mecanismo clave para prevenir la isquemia miocárdica en la enfermedad coronaria. La PGI2 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 [103] . Enzima convertidora de la angiotensina II (ECA) Está localizada en la membrana celular de las CE y en los fibroblastos. Cuando hay disfunción endothelial se produce perturbación en la regulación vasomotora, en el crecimiento celular y el 124 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna estado inflamatorio de la pared vascular, y activación de la ECA tisular, y se incrementa la producción local de Ang II y la degradación de BK, acciones 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 O2, que se produciría por aumento local de la BK, quien a su vez estimula la producción de NO [135,136] . 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 en la célula al ATP en adenosina, que es cardioprotectora por atenuación de liberación de catecolaminas; la adenosina además 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 TNFα en modelos experimentales. Los niveles de adenosina aumentan en pacientes con IC [137] . Tensión de roce (shear stress) Los efectos de la tensión de roce (o tensión de fricción o cizallamiento, o shear stress)han sido descriptos en varios acápites de esta revisión. Debe recordarse aquí que la tensión de roce es directamente proporcional al flujo, y que 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 [138,139] tensión de roce, aparece mayor permeabilidad vascular a macromoléculas tales como LDL [139] Tsao y col. . consideran que el NO inducido por aumento de flujo regula la actividad enzimática oxidativa intracelular inhibiendo caminos involucrados en la adhesividad endothelial. La LDL oxidada y citoquinas inducen elaboración endothelial de O2*, aumentan la actividad como ligando del NF-kB, y la adhesión de los monocitos. Fibroblastos [140] Takizawa y col. han producido en ratas rápida inducción de fibrosis cardíaca con la infusión de Angiotensina II, pero observaron que ese efecto se acentuaba marcadamente si los animales eran tratados previamente con un inhibidor de la NOs, por lo cual 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 endothelial En las últimas décadas se ha determinado que las alteraciones de la función endothelial ejercen un papel de fundamental importancia en la fisiopatología de la IC, y acompañan a las [141] reacciones neurohormonales del SNS y del SRA.. Siguiendo a Endemann y Schiffrin puede decirse que en la disfunción endothelial se observan trastornos de regulación vasomotora 125 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna (disminución de vasodilatación), presencia de efectos producidos por inflamación y tendencia a la trombosis. Existe disfunción endothelial en los principales síndromes cardiológicos, como la HTA, la IC, las vasculopatías y la enfermedad renal crónica, como consecuencia de EOx. inflamación, disminución de producción de NO y de EDHF, aumento de PAI-1, de ET-1 y de Ang II, a los que se suman la acumulación de ADMA y la deficiencia de BH4, la hipercolesterolemia y la hiperhomocistinemia, a todo lo cual se asocia desprendimiento de CE y apoptosis de las mismas. En la IC hay disfunción endothelial de las arterias de resistencia periféricas y atenuación de la vasodilatación por NO dependiente del flujo, explicable por la disminución de la expresión del mRNA de la NOs, aunque también puede deberse a una inactivación de NO por ROS (Reactive Oxygen Species), aumentados en la IC como expresión del EOx existente [142] . El EOx produce reducción de BH4 y aumento de BH2, altera la producción de NO y activa la función reductasa de eNOs con mayor formación de ROS, es decir que la eNOs va de su función oxigenasa que [141] produce NO a la función reductasa que forma ROS . La disfunción endothelial produce adherencia de leucocitos, activación de plaquetas, vasoconstricción, mitogénesis, favorecimiento de oxidación, aterosclerosis protrombosis, alteraciones de la coagulación, inflamación vascular y [143] . Forma parte del cuadro fisiopatológico de distintas afecciones cardiovasculares. El EO indudablemente interfiere con las funciones del endotelio, y provoca modulación de la oxidación de la LDL, de la biodisponibilidad del NO, y de la expresión de los genes inflamatorios vasculares. La vasoconstricción es con seguridad el eje fisiopatológico de la IC, y su presencia es debida a la hiperactividad del SNS, a la activación del SRA, a la aparición de vasoconstrictores tales como la ET-1, o a la disminución de producción de vasodilatadores. Hay una muy amplia evidencia experimental y clínica de la alteración de la relajación dependiente del endotelio en la IC, que puede obedecer a varias causas: regulación hacia debajo de la NOs: reducción de la disponibilidad de la L-arginina; inactivación de NO por ROS; aumento de la ECA con disminución de BK (menor liberación de NO). Hay además diversos factores que afectan la capacidad vasodilatadora del endotelio, tales como dislipidemia, diabetes, HTA 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 O2* . [144] La LDLox y la lisofosfatidilcolina interfieren con la activación de la eNOs, inhibiéndola . El colesterol elevado y la LDL regulan hacia arriba la abundancia de caveolina aumentando el complejo caveolina-eNOs, y así atenúan la producción de NO por las CE. Existen otros inhibidores importantes de la NOs tales como el ADMA, la NMA (N-monometilarginina) y el TNF-α. . 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 [145] . 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 en respuesta a un cambio sostenido en la señal de entrada del barorreceptor. Está involucrado en la determinación del tono 126 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna basal cerebrovascular sin estar implicado en la autoregulación miogénica. Sería una quimioregulación a través del eje CO2/NO [146] . Como ha sido dicho en la disfunción endothelial 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 [147] FNΚB . Hay una fuerte asociación entre disfunción endothelial 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 [147] cardiovascular; hay también efectos favorables en casos de diabetes 2 . En modelos experimentales se ha conjeturado que en la fisiopatología de la disfunción diastólica juega un papel importante la disfunción endothelial 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 ausencia de enfermedad coronaria oclusiva e IC [148] . De tal forma los factores der riesgo de aterosclerosis participan en la fisiopatología de la disfunción diastólica al promover disfunción endothelial 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, [149] como signo de disfunción endothelial . Con la hipótesis de que esta disfunción se vincula a un exceso de EO, 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 [149] : 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 EO con el envejecimiento, y que el EO es causante de la disminución de la DFD braquial. El aumento de la expresión de la NADP(H) oxidasa y el NFKB contribuyen al EO endothelial. ADMA (Dimetil Arginina asimétrica) Existe un potente inhibidor competitivo endógeno de la síntesis del NO, denominado ADMA (Asymmetric DiMethylArginine), quien inhibe la forma constitutiva de la NOs en el endotelio Se lo ha encontrado en formas experimentales de IC [151] [150-154] . y en circunstancias de estrés, como la [152] hipoxia . En los últimos años se han publicado comunicaciones de investigaciones que 127 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna [155] establecen una fuerte correlación entre niveles de ADMA e incremento de la morbimortalidad 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 en pacientes con hipercolesterolemia y aterosclerosis que las concentraciones plasmáticas de ADMA está elevadas, y asi mismo las intracelulares en CE regeneradas en caso de injuria endothelial (balón). La administración endovenosa en bajas dosis de ADMA provoca [141] reducción de la frecuencia cardiaca y del volumen minuto (VM) y aumenta la PA media . Esto fundamenta la hipótesis de 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 [153] . La acumulación de ADMA en los ancianos está involucrada en la disminución de la perfusión renal [156] y en el aumento de la PA. [157] Usui y col. 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 (HNO o nitroxilo = térmico genérico que involucra a óxido nítrico [NO] y a dióxido de hidrógeno [NO2]) y de ADMA estuvieron significativamente elevados en los pacientes con IC [43] , y se correlacionaron positivamente con la clase funcional (NYHA). 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 [157] ; con lo cual se contradeciría la creencia corriente que el NOx es marcador de la producción endógena de NO y además se demuestra que el nitrito plasmático (más que el nitrato), refleja los cambios en la actividad de eNOs. 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 [158,159] . Probablemente el mediador es la LDL oxidada. En el hombre joven la hipertrigliceridemia se asocia con disfunción endothelial y con aumento de la concentración plasmática de ADMA, sin que sea necesaria la presencia de aumento de espesor de la capa [160,161] 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 [162-164] se piensa que la homocisteína ocasiona disfunción endothelial . Experimentalmente se ha comprobado que la hiperhomocistinemia produce acumulación de ADMA, acompañada de grados 128 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna variados de disfunción endothelial. El DDAH tiene un papel importante en la regeneración y [163] 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 endothelial (experimental). ADMA en infusión endovenosa aumenta la adhesión de monocitos y el EO y formación de lesiones a las CE. La ET-1 contribuye a la formación de ADMA. Se observa elevación de ADMA en el caso de EOx y de administración de Ang II, que se asocia a un aumento de la actividad de la PRMT-1 (Protein arginine N-methyltransferase type-1), que es la enzima que interviene en la degradación proteolítica de proteínas metiladas de arginina; y a una disminución de la actividad de la DDAH [165] . Cuando se siencia al gen de DDAH-2 se impide la relajación dependiente del endotelio y la producción de NO. 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, y pierde su actividad. El EO 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 [166] metabolismo . En el shock cardiogénico existe disminución del metabolismo de la arginina, asociado a EO. Hay presencia de niveles elevados de inhibidores de la NOs. Se observa además aumento de los niveles de de derivados metilados de la arginina que se correlacionan con la disfunción hemodinámica. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ENDOTELÍNA La endotelína-1 (ET-1) es un péptido de 21 aminoácidos (aa), cuya potencia vasoconstrictora es mayor que la de cualquier otra sustancia conocida, que en un principio fue considerado como producto exclusivo de las CE. Actualmente se sabe que se expresa en diversos tejidos, incluido el corazón. En éste se presenta en el endocardio, el miocardio y el endotelio vascular coronario, actuando de forma autocrina y paracrina en los miocitos. También es producida por las células musculares lisas vasculares [167,168] . El sistema endotelina es particularmente importante en el +[169] control de la PA sistémica y en la homeostasis del Na . Pero debe tenerse en cuenta que en los mamíferos además es esencial en el desarrollo embrionario, y que participa en la regulación de 129 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna la fisiología renal, la angiogénesis, la actividad respiratoria, la función reproductiva y la fertilidad. El sistema está fuertemente involucrado en la fisopatología de la IC, la HTA la aterosclerosis, el remodelamiento cardiaco y la hipertensión pulmonar [170] , y tendría un rol importante en la patogenia del cáncer de ovario. [171] Fue aislada por Yanagisawa , en 1988. Se forma por el procesamiento de la preproendotelína-1 que posee, 212 residuos aa, a proendotelina (Big-ET-1) por una convertasa de furina. La Big-ET-1 es un péptido de 39 aa que es clivado por la ECE-1 (enzima convertidoras de la Big-ET)) y llevado a ET-1; la ECE-1 es una métalo-endopeptidasa asociada a la membrana celular [172,173] . Figura 6-6 La familia de las ETs está constituida por GEN DE ENDOTELINA Estimulan: Ang II, Catecolaminas, vasopresina, Fact.crecimiento tres miembros: ET-1, ET-2 y ET-3; (cada uno contiene 21 aa y dos ligaduras Inhibido por PNA, Prostaglandinas, ON disulfúricas PREPROENDOTELINA [174] ), de los cuales la ET-1 es la isoforma predominante. La ET-1 tiene gran parecido PROENDOTELINA a safarotoxinas, péptidos aisladas del ECE víboras ENDOTELINA de la familia de veneno de las familia Atractaspis engaddensis, y es potente vasoconstrictor. La ECE-1 existe en cuatro isoformas Figura 6-6 (a,b,c,d), ubicadas intre y extracelularmente. Existen además las ECE-2 y EC-3. Tanto la ECE-1 como la ECE-2 son homólogas con la endopeptidasa neutral 24.11 [175] . La ECE-1 está ubicada predominantemente pero no exclusivamente en las CE, y tiene alta afinidad por la Big-ET-1, pero puede proteolizar otros péptidos. La Big-ET-1 puede presentarse en el plasma en concentraciones similares o mayores que las de ET-1, por lo cual sugiere que la conversión extracelular es fisiologicamente [180] relevante . En los cuerpos de Weibel-Palade de las CE puede almacenarse ET-1, para ser liberada luego de estimulación. La quimasa convierte a la Big-ET-1 en ET-1-(1-31), potente vasoconstrictor, que a suvez puede ser convertdo en ECE por la endopeptidasa neutra. La endopeptidasa neutra degrada en parte a la ET-1, y la ET-1 también puede ser proteolizada por la deamidasa (proteina protectora del lisosoma). En condiciones fisiológicas la ET-1 es producida en pequeñas cantidades principalmente enlas CE, actuando como un mediador autocrino/paracrino, En condiciones patológicas hay produducción de ET-1 en diversas células, incluyendo CE, CMLV, miocitos y células inflamatorias (macrófagos, leucocitos) Hay dos receptores de ET-1, el ETA y el ETB. El ETA contiene 427 aa, su gen está localizado en el cromosoma 4, se ubica en el músculo liso y es mediador de vasoconstricción potente y prolongada. El ETB,, de 442 aa,,tiene su gen en cromosoma 13, y es de idéntica afinidad por todas las ETs: es vasoconstrictor si está en las CMLV y vasodilatador si está en el endotelio. A través del ETA se activa la formación de inositol-trifosfato. Los receptores ETB en las CE estimulan la producción de NO y de PGI2, e inducen efectos vasodilatadores y antiproliferativos [176] . La 130 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna estimulación del ETA promueve proliferación celular y fibrosis, mientras que la del ETB ocasiona efectos opuestos. Diversos estudios sugieren que los receptores ETB actúan como receptores de depuración [177] (clearance) para el ET-1 . Hay una regulación hacia arriba del sistema ET-1 en la miocardiopatía isquémica, provocando una acelerada síntesis del péptido. Se ha encontrado aumento de su concentración en el miocardio en insuficiencia, pero no en la miocardiopatía dilatada donde no se ve aumento de su formación por los miocitos o aumento de densidad de los receptores. Los pacientes con sobrecarga de volumen no presentan aumento de formación de ET1 por los miocitos [178] . La presencia de ET-1 en los miocitos puede interpretarse como una adaptación al estrés dado [179-181] que proporciona apoyo inotrópico puede producir y aumenta la síntesis proteica; pero el exceso de ET-1 vasoespasmo, miocitolisis y aumento de la fibrosis miocárdica. Las concentraciones plasmáticas de ET-1 y de Big-ET-1 están aumentadas en la IC experimental y en [174,180,182-189] la humana [174,189] y guardan relación con la gravedad y el pronóstico . Es importante recalcar que la biología de la ET-1 Tabla 6-3 Factores que inducen liberación de ET-1 o Estrés mecánico o Tensión de roce baja (“shear stress”) o Vasopresina o Angiotensina II o Catecolaminas o Citoquinas proinflamatorias (TNF-α, Il1, IL-2) o Hipoxia o LDL oxidada o Trombina o TGFb o Bradiquinina o Leptina debe ser analizada en función de su producción local y acciones. Los niveles plasmáticos de ET-1 son muy bajos y no intervendrían en la regulación de las funciones celulares; las concentraciones tisulares son mucho mayores que las encontradas en la [169] circulación . Las CE secretan ET-1 hacia el músculo liso o hacia el intersticio; de la misma forma las las células de los túbulos renales secretan ET-1 hacia el intersticio y menos hacia la orina. Es decir que las ETs deben ser vista como reguladores autocrinos y paracrinos de la función celular, pero no como endocrinos. Distintos agentes estimulan la liberación de ET-1, y entre ellos la disminución de tensión de roce (que cuando es elevado es potente inhibidora de la secreción de la misma), la hipoxia, trombina, insulina, adrenalina, Ang II, vasopresina, cortisol, N-A, ciclosporina, bradiquinina [178] y TGF-β1. También el EOx induce expresión de ET-1 en las CMLV . Otra sustancia humoral - fuertemente ligada con la obesidad y condiciones asociadas como la aterosclerosis y la diabetes [190] es la leptina, quien induce la producción de ET-1 por las CE . Cuadro 6-3. Se ha visto que el PPAR-γ (Peroxisome Proliferator Activator Receptor-gamma) inhibe la [191] producción de ET-1 por las CE, inducida por trombina , por lo cual la rosiglitazona, agonista de PPAR-γ, disminuye la producción de ET-1 y por ende la hipertensión arterial en experimentos en ratas [192] . Acciones fisiológicas y fisiopatológicas de la ET-1 En la producción de la ET-1 interviene la Ang II que actúa sobre las CMLV y las CE. De esta forma algunos efectos mitogénicos de la Ang II podrían estar mediados por la ET-1. Además 131 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna [193] la ET-1 vascular puede actuar como amplificadora del efecto vasoconstrictor de la Ang II . En personas sanas la ET-1 incrementa la PA media, el VM y el VS y causa vasoconstricción potente duradera, en la vasculatura pulmonar, renal, esplácnica, miocárdica y del músculo esquelético. Hay aumento de la sensibilidad del ETA en la HTA y en la aterosclerosis, con mayor respuesta vasoconstrictora en los hipertensos, que sugiere fuerte participación de la ET-1 en el mantenimiento del tono vascular en humanos [194] . La Ang II induce hipertrofia miocítica en la rata a través de la producción celular autocrina de ET-1 que a su vez gatilla la producción de ROS, quh inhibe al NO, y forma OONO-, Las ROS + ++ ponen en marcha al intercambiador Na /Ca (acción reversa), dando como resultado aumento [193] del inotropismo, como lo ha demostrado Cingolani y col. . La ET-1 aumenta la producción de [195] O2* en las CE vía del ETB de las CE . La estimulación de O2* está lligada a efectos funcionales [196] dado que se ha demostrado que la ET-1 altera la relajación de aorta dependiente del endotelio . La Ang II y la ET-1 son agentes vasoactivos con acciones multiples sobre los vasos sanguíneos, mediadas por GPCRs (G Protein Coupled Receptors) y participación de vías de señalamiento como las MAPKs (Mitogen Activated Protein Kinase), GTPasas pequeñas y tirosinokinasas [197] . Las MAPKs se vinculan con la contracción, migración, adhesión, crecimiento, diferenciación y sobrevida de CMLV : las más caracterizadas son la ERK1/2 (extracellular signalregulated kinases), p38 MAPK, y SAPK/JNK (stress-activates protein kinase/c-Jun N-terminal kinases). Para la activación de la MAPK se requiere la kinasa MEK (MAP ERK kinase), mientras que para la fosforilación de ERK1/2 se requiere MEK1/2; para SAPK/JNK y p38 MAPK se requiere MEK4/7 y MEK3/6, respectivamente. La activación de las MAPKs depende de c-Src. que es una tirosina-kinasa no receptora (han sido identificadas catorce c-Src). Otros reguladores de MEK incluyen la vía Ras-Raf, que no necesariamente incluye a la c-Src. c-Src regula a la oxidasa NADPH, que interviene en la generación de O2* cuando es activada por la Ang II, contribuyendo a la amplificación del EO inducido por la activación de la MAPK. La Ang II estimula la fosforilación de ERK1/2, SAPK/JNK y p38MAPK por vías dependientes del c-Src (en esa fosforilación está involucrada la vía Ras-Raf), mientras que la ET-1 lo hace por vías independientes del c-Src (también podría ser la vía Ras-Raf) [198] . El estiramiento miocítico provoca un rápido aumento del desarrollo de fuerza contráctil, como lo indica la Ley de Frank-Starling. Pero luego de ~15 minutos aparece un segundo incremento 2+ gradual de fuerza, debido a un aumento cuantitativo de la amplitud del "transient" de Ca , efecto conocido como Anrep. Para Cingolani y col. [193,199,200] la cadena de eventos que se suceden a consecuencia del estiramiento miocítico comprende: 1) liberación de Ang II; 2) liberación de ET-1; 3) activación del receptor mineralocorticoide y liberación de aldosterona; 4) Activación del EGF (Epidermal Growth Factor); 5) aumento de formación de ROS en mitocondrias 6) activación del + + + 2+ intercambiador Na /H (NHE) ; 7) activación del intercambiador Na /Ca ; 8) Aumento del transient 2+ de Ca . En formas severas de hipertensión pulmonar se observa producción excesiva de ET-1, que además de su efecto vasomotor potencia el crecimiento y migración de las CMLV pulmonares, es decir contribuye al remodelamiento vascular característico del proceso. Los cambios de las CMLV 132 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna pulmonares están asociados a alcalinización del pH intracelular por activación del NHE. La ET-1 [201] aumenta pH, la actividad de la NHE y estimula el crecimiento vía Rho kinasa . Aparte de sus efectos cardiovasculares, la ET-1 está involucrada en el desarrollo embrionario, la broncoconstricción, el crecimiento prostático, la carcinogénesis y funciones gastrointestinales y endocrinas [174] . Produce elevación de la PA y aumenta las concentraciones plasmáticas de [198] aldosterona, renina, vasopresina, adrenalina, N-A, y ANP . Es vasoconstrictora, inotrópica positiva en la rata, en el conejo y en el hurón, pero no en el cobayo o en el perro, y estimulante de la proliferación de CMLV y de miocitos; también modula la actividad del SRA. Actúa como factor de crecimiento induciendo hipertrofia. También ejerce funciones reguladoras extra cardíacas, como se verá más adelante. Rol de la ET-1 en procesos de fisiopatología fundamentalmente vascular La ET-1 interviene en la fisiopatología de la HTA, de la hipertensión pulmonar [202] asi como del [203] IAM. La activación de la PKC favorece la liberación del péptido por las CE .. En la HTA esencial se encuentran niveles plasmáticos normales o ligeramente elevados de ET-1, aunque a nivel [204] vascular la ET-1 está aumentada en casos de HTA moderada a severa . La infusión de ET-1 reduce la vasodilatación que se produce durante handgrip en individuos normotensos sugiriendo que la ET-1 endógena puede limitar la vasodilatación inducida por ejercicio en las condiciones en las cuales la actividad vasoconstrictora de esta mediadora está [205] aumentada como en el caso de la HTA esencial . La ET-1 endógena - actuando a través del receptor ETA - limitaría la vasodilatación periférica en respuesta al ejercicio en hipertensos esenciales. [206] Moreau P y col. han demostrado que la Ang II aumenta la ET-1 tisular y que induce Tabla 6-4. Efectos del endotelio favorables y [6] protectores de aterosclerosis. hipertrofia vascular. Algunos de los efectos hipertensores de la Ang II • Inducción de vasodilatación son probablemente mediados por la • Efectos antiinflamatorios ET-1 • Efectos antioxidantes de sensibilidad del miofilamento al • Inhibición adhesión y migración de leucocitos Ca . Tabla 6-4 • Inhibición de proliferación y migración de celulas musculares lisas [207,208] , a través de un aumento ++ En personas sanas la ET-1 aumenta la PA y el VM, y produce • Inhibición de plaquetarias • Efectos anticoagulantes esplácnico y esquelético. La ET-1 • Efectos profibrinolíticos cumple un papel fisiológico en la regulación del tono vascular adhesión y agregación vasoconstricción en los territorios pulmonar, miocárdico, renal, [194] . Rol de la ET-1 en la fisiopatología de la insuficiencia cardiaca (IC) En pacientes con IC los niveles plasmáticos de ET-1 se encuentran aumentados, y se [209] correlacionan con los grados de gravedad ; sus receptores, crónicamente expuestos a altas 133 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna concentraciones del péptido, podrían estar regulados hacia abajo o disminuidos en su sensibilidad [210] pero, por lo contrario, tienen una tendencia a aumentar en densidad y sensibilidad [211] Tsutamoto y col. . encontraron que la concentración de ET-1 es considerablemente mayor en la vena femoral que en la arteria femoral en pacientes con IC con clase funcional II (NYHA), mientras que en pacientes de clase IV el ET-1 fue significativamente menor en la vena femoral que en la arteria femoral. Estos resultados sugieren que la ET-1 es extraída en la circulación periférica, indicando la posibilidad de regulación hacia arriba de sus receptores en lechos vasculares de miembros inferiores en pacientes con IC severa. Se ha señalado más atrás que la ET-1 es de acción fundamentalmente autocrina y paracrina, y escasamente endocrina [212] Sakai, Miyauchi y col. han observado que el tratamiento a largo plazo con el inhibidor del receptor de la ET-1 mejora marcadamente la sobrevida de ratas con IC crónica. Este efecto beneficioso se acompañó de mejoría de la función ventricular, y hubo prevención de la remodelación. [213] Kiowski y col. han estudiado el efecto de un inhibidor del receptor de la ET-1, el bosentán, en 24 pacientes con IC crónica que presentaban elevaciones de ET-1 y bigET-1 correlacionadas con la severidad de la hipertensión pulmonar, con las presiones cavitarias izquierdas y derechas, y con la resistencia pulmonar e inversamente con el Indice Cardiaco. El bosentán provocó descenso de la PA media, de las presiones de la arteria pulmonar, aurícula derecha y wedge y aumentó el Indice Cardíaco en un 13,6%, disminuyó la resistencia periférica en un 16,5% y la resistencia pulmonar en un 33,2%. En la IC las CE vasculares y los macrófagos parecen ser los sitios principales de síntesis de ET-1, aunque hay abundancia de la misma en los miocitos cardíacos de corazones con o sin [214,215] insuficiencia [215] . Picard y col. han confirmado la importancia potencial de la ET-1 en la IC y sugieren que el aumento de expresión de los receptores de ET-1 en el ventrículo insuficiente contribuye a la alteración en la contractilidad basal y de la reestructuración miocárdica.. Kobayshi y [216] col. encontraron en ratas con IC que la concentración de ET-1 estaba aumentada en mucho mayor extensión en el plasma que en el pulmón. Coligieron entonces una regulación hacia abajo selectiva de los receptores ETB, pero no de los ETA, en el pulmón con congestión circulatoria venosa. El aumento de la ET-1 circulante se debería a la regulación hacia abajo de los receptores ETB con subsecuente menor depuración plasmática del péptido. El bloqueo crónico de la ET-1 de corazones de ratas normales produce depresión de la contractilidad y de la relajación, pero, en animales con miocarditis - en los cuales el contenido de ET-1 cardíaca está elevado - se observa preservación y aumento de la contractilidad y mejor función diastólica. La conclusión es que la elevación crónica de la ET-1 altera el desempeño sistólico y diastólico [218] Cowburn, Cleland y col. [217] . investigaron los efectos de la ET-1 exógena sobre la vasculatura pulmonar en pacientes con disfunción sistólica ventricular izquierda: se presentaron cambios hemodinámicos dependientes de la dosis con la infusión de la ET-1; ascendieron la PA media y la resistencia periférica, mientras que cayó el Indice Cardíaco; no se presentaron cambios en la 134 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna presión media de la arteria pulmonar ni en la resistencia vascular pulmonar. Es decir que la ET-1 en infusión causa vasoconstricción sistémica pero no pulmonar. [219] Wada, Tsutamoto, Fukai y col. estudiaron : 1) en que extensión la ET-1 endógena afecta la hemodinamia y el balance fluido y hormonal, a través de los receptores ETA y ETB, en la IC; y 2) cuales son los beneficios y efectos adversos de los antagonistas de los receptores de ET-1 sobre variables cardiorrenales y neurohumorales. Encontraron: a) En los lechos vasculares los receptores ETA musculares median vasoconstricción, mientras que los ETB endotheliales vasodilatación, a través de la liberación de NO y de PGI2.. b) Los receptores ETB presentes en el músculo liso generan vasoconstricción. Además administraron FR139317 y RES-701-1, antagonistas de ETA y ETB, respectivamente, a perros con IC inducida por marcapaseo. El FR139317 disminuyó las presiones cardíacas y los niveles de ANP y aumentó el VM, la diuresis y natriuresis, asi como el flujo renal. A la inversa el RES-701-1 elevó las presiones cardíacas y disminuyó el VM, el flujo renal y el nivel plasmático de aldosterona. Ningún antagonista afectó los niveles de N-A. La conclusión fue que la ET-1 endógena aumenta las presiones cardíacas y la retención de líquidos a través de los receptores ETA en la IC. Pero la acción vasodilatadora a través de los ETB es más importante funcionalmente que la acción vasoconstrictora a través de los mismos receptores. De esta forma se piensa que el antagonismo selectivo del ETA tiene efectos terapéuticos potencialmente benéficos. En la progresión de la IC la elevación crónica de la ET-1 y consecuente activación de la ETA [220] constituyen mecanismos fisiopatológicos importantes. Spinale y col. han estudiado los efectos del bloqueo del receptor ETA sobre la geometría y función ventricular en un modelo experimental de IC progresiva producida en conejos por marcapaseo. El marcapaseo produce dilatación cardíaca y falla de bomba con estimulación neurohormonal, y además activación crónica del receptor ETA, que provoca disminución de la contractilidad. La administración de un inhibidor de la ETA mejora la contractilidad significativamente y tiene efectos favorables sobre las condiciones de cargas hemodinámicas ventriculares. También se observa que la ET-1 aumenta la resistencia [212,221] periférica por vasoconstricción en la circulación coronaria y en la pulmonar, mecanismo que ciertamente contribuye a la progresión y al empeoramiento. Los efectos vasoconstrictores [222] coronarios son mediados por el receptor ETB (recordemos que estos receptores producen vasoconstricción cuando están ubicados en las CMLV, y vasodilatación cuando están en las CE) Se han evidenciado correlaciones positivas entre la cuantía del incremento de niveles de ET-1 con la gravedad y mortalidad de IC. El bloqueo de los receptores de ET-1 mejoraría aspectos hemodinámicos pero provoca aumento de los síntomas congestivos, como lo ha señalado Lüscher [174] . La falta de efecto positivo de los IECA en disminución de la mortalidad sugiere que algún otro sistema involucrado, como puede ser el de la ET-1, contribuye a la progresión de la IC. En animales de experimentación, durante la fase de transición de remodelación hasta la aparición + de retención de Na , la expresión de ET-1 está regulada hacia arriba, sin que se observen evidencias de activación del SRA. El antagonismo del receptor de la ET-1 provoca aumento de la actividad de renina plasmática y aumento del nivel plasmático de ET-1. Probablemente en esa 135 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna fase la ET-1, a través de vasoconstricción, provoca aumento de la PA y regula hacia abajo al SNS y al SRA, quizás por medio de barorreceptores. En esas condiciones el antagonismo ET-1 puede [222] provocar activación del SRA [223] Schirger y col. . han encontrado en perros con IC inducida por marcapaseo que la ET-1 se activa selectivamente - antes que el SRA - en la fase que va de la alteración estructural a la presencia manifiesta de IC. La inhibición del receptor de la ET-1 en esas fases iniciales experimentales ocasiona efectos perjudiciales renales y neurohumorales con activación del SRA y + + aumento de retención de Na . A la 4ta. semana de marcapaseo la excreción de Na disminuye al coincidir con aumentos plasmáticos y miocárdicos de ET-1, sin aumentos de la Ang II tisular o de la actividad de renina plasmática. Esto sugiere una importante participación del ET-1 en las fases iniciales de la IC. Según los autores la administración oral de un antagonista del receptor + de ET-1, pese a mejorar el VM, no mejora la excreción de Na y, más áun, tiende a producir retención del ión. En el riñón la ET-1 actúa como modulador inhibidor de la trasmisión neuroadrenérgica renal a través de receptores ETB, probablemente por inducción de producción de NO [224,225] . . El ejercicio máximo no incrementa los niveles de ET-1, y el VO2 pico y los niveles de BNP se [225] asocian independientemente con los de ET-1 en reposo [226] En caso de injuria por isquemia/reperfusión . la función cardíaca está deprimida, pese a que hay producción más bien aumentada de NO, muy probablemente a consecuencia del efecto nocivo de la ET-1. Este efecto puede ser superado con antagonistas de receptores de la ET-1 o por sustancias donantes de NO [227] . En resumen la ET-1 plasmática se encuentra elevada en la [228] IC, y es mayor su concentración cuando más severa es la disfunción . Su elevación da información pronóstica en el IAM. Es mejor indicador de mayor mortalidad, en casos de IC de moderada a severa, que otras variables (tales como la fracción de eyección y niveles de BNP. [229,230] Permite evaluar la respuesta terapéutica al carvedilol . Puede decirse entonces que en la IC la ET-1 ejerce inicialmente un papel compensador al mantener la PA y el flujo sanguíneo, pese [231] a que su efecto vasoconstrictor contribuye a sobrecargar al corazón , tal como sucede con la vasoconstricción por hiperactividad simpática o por aumento de Ang II. Rol del a ET-1 en angiogénesis y procesos inflamatorios La ET-1 y la ET-3 estimulan la síntesis de VEGF (Vascular Endothelium Growth Factor) en [232] CMLV cultivadas, en la misma magnitud que lo hace la hipoxia . Los péptidos actúan a través de los receptores ETA y ETB, con señalamiento por la PkC. Los péptidos natriuréticos inhiben la producción de VEGF. Las CMLV incubadas por ET-1 producen proliferación de CE, la cual es inhibida por ANP. Este sería un novedoso mecanismo de angiogénesis. Una observación experimental interesante es que la sobreexpresión de ET-1 en ratones provoca aumento de la expresión de citoquinas proinflamatorias causando una miocardiopatía inflamatoria que lleva a la [233] IC y eventualmente a la muerte . La inmunoreactividad de la ET-1 circulante y tisular se 136 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna correlaciona con la gravedad de la aterosclerosis humana, y sugiere que la ET-1 juega un rol en la evolución y progresión de la aterosclerosis coronaria. La ET-1 activa al NFKB, dando asi mayor firmeza al concepto de intervención de la ET-1 en el desarrollo de inflamación, factor clave en la aterosclerosis [234] . La ET-1 participa en la aterogénesis a través de la formación de tejido fibroso e inhibición de la síntesis de NO, con subsecuente alteración de la relajación vascular. Estimula la agregación plaquetaria, la expresión de moléculas de adhesión y crecimiento, y proliferación de CMLV y fibroblastos [235] . Participa en la inflamación estimulando citoquinas proinflamatorias como el TNF-α e IL-6 y el NFΚB. CITOQUINAS Hemos visto a través de capítulos anteriores sobre fisiopatología de la IC que ésta progresa como resultado de la presencia exagerada de neurohormonas. Pero también se hacen presentes las citoquinas, consideradas actualmente como muy importantes en el desarrollo y progresión del [236-241] síndrome . En el proceso inflamatorio actúan citoquinas que son moléculas producidas por distintas células y que concurren al área injuriada o que necesita reparación. Estas sustancias autacoides – similares a hormonas - son moléculas glucoproteicas de pequeña masa (10-80 kD) secretadas por células de diversos tejidos en respuesta a distintos estímulos, que ejercen acciones autocrinas y paracrinas y generalmente no endocrinas, mediando interacciones celulares a través de receptores específicos de superficie. Ejercen efectos biológicos directos y también indirectos, al activar factores de transcripción. Regulan la diferenciación y el crecimiento de varios tipos de células. A consecuencia de su activación pueden producir efectos perjudiciales sobre el corazón y la circulación, llevando a la progresión de la IC por distintos mecanismos, incluyendo la muerte celular. Son liberadas por clivaje de un precursor proteico en la membrana plasmática. La síntesis de estos precursores es regulada por factores de transcripción, siendo uno de los mas importantes el Nuclear Factor kappa B (NF-kB) [229] . Dentro de las citoquinas se distinguen a las interleucinas, que se nombran por la siglas IL, seguidas de un número (IL-1, IL-6 , etc), y otras con denominaciones vinculadas a su efecto preponderante, como por ejemplo el TNF-α (Tumor Necrosis Factor alfa), el GCSF (Granulocyte Colony Stimulating Factor), etc. Las citoquinas son producidas fundamentalmente por linfocitos y macrófagos, por neutrófilos, y células epiteliales y endotheliales. Pertenecen a una familia de péptidos dentro de los cuales se encuentran factores de crecimiento, prolactina, eritropoyetina, TGF-β (Transforming Growth Factor beta) y citoquinas proinflamatorias. Estos péptidos tienen la capacidad de activar sistemas de transducción de señales que regulan síntesis de proteínas y expresión de genes, asi como apoptosis. Se ha confirmado que las citoquinas están involucradas en respuestas de crecimiento que pueden ser adaptativas o no en el corazón insuficiente [237] . 137 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna En la fisiopatología de la IC juegan un importante papel las citoquinas proinflamatorias, que se asocian a sobreproducción de radicales libres, Tabla 6-5. Efectos perjudiciales de los mediadores inflamatorios en IC. (Mann239) Disfunción ventricular izquierda Edema de pulmón Miocardiopatía Reducción de flujo a músculo esquelético Anorexia y caquexia Desacoplamiento con adenilciclasa (experimental) Activación experimental del programa de genes fetales Apoptosis (experimental) [238-242] apoptosis miocítica y de CE . La hipótesis del papel fisiopatológico de las citoquinas en IC sostiene que la enfermedad progresa, al menos en parte, como resultado de los efectos tóxicos de cascadas de citoquinas sobre el corazón y la circulación periférica. No significa que las citoquinas causan el síndrome, sino que por su [237] exceso llevan a la progresión del mismo [239] propuesta por Mann . Los efectos dañosos pueden verse en Tabla 6-5, . En la fisiopatología de la IC intervienen la activación inmunológica y la inflamación. Los pacientes con IC tienen niveles elevados de citoquinas circulatorias y cardiacas a consecuencia de activación neurohormonal, sobrecarga hemodinámica y activación del sistema inmune secundario a estrés cardiaco. El TNF-α, la IL-1β, IL-6, IL-8; IL-18 y las MCP-1 (Monocyte Chimiotactic Protein1) y MIP-1α (Macrophague Inflammatory Protein-1) contribuyen al desarrollo y progresión de la IC al promover hipertrofia miocárdica, activar las métalo-proteinasas de la matriz (MMPs), provocar disfunción contráctil e inducir apoptosis [243] . Las citoquinas se elevan en relación con la gravedad clínica y hemodinámica. El aumento de mediadores inflamatorios no se acompaña de incremento de anti-inflamatorios, tales como IL-10. Hay fenómenos inflamatorios en la vasculatura, y en particular en la circulación coronaria. Con respecto a activación neurohormonal se ve que la Ang II activa a los leucocitos y favorece la expresión de moléculas de adhesión, y provoca aumento de ROS, que van a activar al NFΚB. Los linfocitos y monocitos expresan receptores beta adrenérgicos y su estimulación genera citoquinas probablemente por mayor producción de AMPc, al ligar catecolaminas en exceso con la activación inmunológica. El señalamiento colinérgico es antiinflamatorio. Las citoquinas inducen disfunción contráctil al estimular la producción de NO y esfingosina y activar el complemento. Hay citoquinas vasoconstrictoras, como la ET-1, y proinflamatorias, como el TNFα, la IL-6 y el IFN-γ. Tumor Necrosis Factor-alfa (TNF-α α) El TNF-α (en el texto a continuación simplemente TNF) es un integrante de la respuesta inmune general, juntamente con miembros de la familia de las interleucinas. Es un polipéptido trimérico de 17 kDa producido por monocitos y macrófagos, que integra el grupo de las citoquinas proinflamatorias, juntamente con las interleucinas 1 y 6 (IL-1 e IL-6), y el interferón gamma (IFNγ) . A bajas concentraciones el TNF produce efectos autocrinos y paracrinos sobre leucocitos y CE, y sirve como regulador de la respuesta inflamatoria; su principal fuente de producción es el macrófago. También liberan TNF los linfocitos, fibroblastos, células cebadas, neutrófilos y CMLV. Los miocitos pueden producir la citoquina cuando son sometidos a hipoxia o son estimulados 138 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna mecánicamente o por endotoxinas; o sea que el ubicuo macrófago hace que la citoquina se exprese en casi todos los órganos [244] . La producción por los miocitos puede representar un mecanismo perjudicial causante de mala adaptación [245] . El TNF participa en distintos procesos patológicos regulando respuestas inmunológicas e inflamatorias. Modula el crecimiento y la diferenciación de distintos tipos celulares y tiene propiedades antitumorales. Los efectos del TNF se inician al ligarse a receptores específicos de la membrana plasmática : el receptor TNF p55 (TNFR-I ó CD120α) de 55 kD, con alta afinidad, que es el dominante en el corazón y el receptor TNF p75 (TNFR-II ó CD120β) de 75 kD y baja afinidad, mediando el primero la inducción de muerte celular y la defensa contra agentes patógenos mientras que el segundo participa en las respuestas inflamatorias; hay sin embargo distintas actividades en las que ambos receptores se superponen interviniendo indistintamente. Sus actividades son complejas y en algunas circunstancias sus efectos se contraponen; por ejemplo contribuyen a la apoptosis mientras que cuando ciertos estímulos evocan respuestas leves y de [245,246] corta duración de producción de TNF, se observan efectos de protección tisular local . El TNF fue identificado en 1975 por Carswell como una endotoxina causante de necrosis tumoral; diez años después se aisló una molécula proteica que fue denominada caquectina. Es producido como una prohormona de 233 aminoácidos que está anclada en la membrana celular y que luego es procesada a un residuo maduro de 157 aminoácidos [247] . Responde a varios estímulos: LPS, virus, antígenos micóticos o parasitarios, y a la IL-1. Regula a factores tales como IL-2, IL-6, PDGF (Platelet Derived Growth Factor),TGFβ (Transforming Growth Factor β), ciertos [242] eicosanoides, PAF (Platelet Activated Factor) y adrenalina existencia de . [242] Torre Amione ha señalado la correlación entre niveles de TNF-α y clase funcional (NYHA) de IC. No hay [247] correlación entre niveles de TNF con grados de caquexia . Cuando es liberado produce efectos endocrinos o exocrinos con desgaste metabólico, [245] coagulación microvascular, hipotensión arterial y fiebre . Es citotóxico e induce la síntesis de colágeno, proteasas, ROS, y metabolitos del AA. Interviene en la muerte celular. Participa como factor causal en distintas enfermedades tales como shock séptico, artritis reumatoidea, preeclampsia, síndrome urémico-hemolítico, rechazo de injerto, y enteritis regional. En el corazón ejerce efectos inotrópicos negativos. También inactiva a los inhibidores (TIMPs) de las MMPs. Provoca respuesta de crecimiento hipertrófico en miocitos. Tabla 6-I Todas las células nucleadas en el miocardio, incluyendo los miocitos, son capaces de sintetizar TNF en respuesta a variadas formas de injuria, incluyendo isquemia/necrosis y sobrecarga de presión. El TNF interviene en la reestructuración cardiaca, al producir hipertrofia miocítica, muerte miocítica por apoptosis y alteraciones de la contractilidad. Los efectos inotrópicos negativos son mediados por el NO y por el camino de la endopeptidasa neutra. También produce regulación hacia abajo de la SERCA2a. Aumenta la actividad de la lipoproteín [246] lipasa e interfiere con el metabolismo de la insulina . En roedores con resistencia a la insulina asociada a obesidad, el TNF se expresa en exceso en el tejido graso, y los anticuerpos contra él mejoran la sensibilidad a la insulina. En 20 pacientes 139 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna [248] Rask-Madsen y col. han demostrado que el TNF tiene la capacidad de inhibir la captación de glucosa estimulada por insulina así como la función vasodilatadora del endotelio. La medición tanto del TNF-α como de su receptor soluble (sTNFR) es esencial para la evaluación de esta citoquina en la IC. Los niveles aumentados de sTNFR-2 se correlacionan [240,241] independientemente con el mal pronóstico a corto plazo . Dentro de las respuestas al TNF están la inmunoregulación, la regulación transcripcional, la citotoxicidad y la actividad antivírica [242] . El TNFR-1 es el que más efectos produce: citotoxicidad, proliferación de fibroblastos, resistencia bacteriana, síntesis de prostaglandina E2, actividad antivírica, e inducción de SOD. El TNFR-2 interviene en la proliferación de células T, en la necrosis dérmica y la resistencia a la insulina. En un modelo experimental en el ratón de IC (resultante de sobreexpresión de TNF) la interrupción funcional del gen de TNFR2 exacerba la IC y disminuye la sobrevida, mientras que la ablación del TNFR1 atenúa la IC y mejora la sobrevida. El señalamiento a través de TNFR2 puede representar un mecanismo protector del corazón en la fisiopatología de la IC producida por citoquinas [249] . Las citoquinas proinflamatorias son expresadas en el corazón en respuesta a sobrecarga mecánica o injuria isquémica. La pérdida del señalamiento que es mediado por el receptor gp130 o por el TNF se asocia con apoptosis acelerada de miocitos cardiacos y aumento de injuria tisular después de estrés cardiaco agudo, sugiriendo que el señalamiento de la citoquina confiere [250] respuestas citoprotectoras beneficiosas dentro del miocardio . El TNF está aumentado en pacientes con injuria cardíaca incluyendo miocarditis, IAM y Angina inestable. Las evidencias indican que la inflamación juega un papel significativo en la fisiopatología de la IC aguda. Las citoquinas proinflamatorias como el TNF-α, IL-1β, IL-1α e IL-6 participan en la respuesta del huésped y en la reparación de tejidos, promueven remodelamiento ventricular y disfunción contráctil ventricular, y generan desacople de receptores adrenérgicos miocárdicos. La expresión en exceso de TNF es causa de miocardiopatía y de muerte prematura. Los pacientes con IC crónica muestran niveles aumentados de estas citoquinas, que se correlacionan con los grados funcionales y el pronóstico, aunque esa correlación no se ve en casos de descompensación aguda.. Esto se explicaría porque hay diversos y numerosos mecanismos neurohormonales en la IC, que entre sus efectos llevan a activación de células mononucleares y aumento de producción de citoquinas proinflamatorias. Estas citoquinas inducen localmente disfunción ventricular sin correlacionarse con niveles circulantes de las mismas, con lo cual se ve que la mayor parte de las citoquinas proviene del miocardio en insuficiencia. Se ha dicho además que el miocardio en estado terminal de insuficiencia es una fuente de citoquinas proinflamatorias. [251] Según Chen y col. cuando se descarga al ventrículo por medio de implementos de asistencia mecánica ventricular se produce una significativa reducción del contenido miocárdico de TNF. Se sugiere que el TNF es un importante marcador biológico en la IC. 140 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna En el estudio C-ALPHA (The Cytokine Activation and Long-Term Prognosis in Myocardial Infarction) [252] se evaluaron el TNF y sus receptores 1 y 2, las interleucinas 6 y 10 y el antagonista del receptor de IL-1 en 184 pacientes ingresados por IAM. Hubo un grupo control de 45 individuos sanos. Todas las citoquinas investigadas estuvieron relacionadas con la evolución, pero cuando se realizó un ajuste estadístico en base a las características basales y clínicas, el TNFR-1 se mostró como el único premonitor independiente de muerte e IC, juntamente con Fr.Ey., clase Killip, y CKMB. La mutación de un gen que contiene la codificación de la deaminasa-1 de AMP (AMPD1) puede estar asociada con IC de progresión más lenta. Como consecuencia de la disminución de la deaminación de la adenosina, los pacientes con una mutación en el gen de AMPD1 pueden desarrollar niveles elevados de adenosina intracelular cardiomiocítica: estos niveles de adenosina atenúan la expresión de TNF, retardando de esta forma la progresión de la IC. Es entonces un mecanismo por el cual, a través de una mutación puntual, se benefician los pacientes [247] . Se ha propuesto el uso de una proteína de fusión del receptor soluble p75 de TNF que bloquea el efecto del TNF (etanercept). La infusión intravenosa de etanercept, un inhibidor del TNF, sería [253] aparentemente segura y bien tolerada en pacientes en IC clase III . Sin embargo, estudios con comparación al azar entre grupos no han logrado demostrar eficacia de la sustancia (Ver Capítulo 19). La enzima convertidora del TNF (siglas en inglés TACE) ha sido purificada y clonada como una desintegrina métaloproteinasa. Esta produce el clivaje del predecesor ubicado en la membrana. La TACE está significativamente aumentada en pacientes con miocardiopatía dilatada. El TNF se expresa en miocitos de pacientes con miocardiopatía dilatada con disfunción ventricular avanzada y gran volumen ventricular [255] Para Anker y col. [254] . la endotoxina LPS) estimula fuertemente la producción de TNF y su liberación por monocitos y/o macrófagos; su hipótesis sería que el edema intersticial intestinal por aumento de las presiones venosas mesentéricas lleva a una absorción aumentada de endotoxina por Tabla 6-7. Efectos de TNF-α α probablemente pro-catabólicos, según Berry[242] mayor permeabilidad intestinal y traslocación bacteriana, con activación inmunológica del TNF. Varios son los mecanismos de acción del TNF, pero uno 1. Apoptosis 2. Cardiotoxicidad de los más importantes es la regulación del metabolismo 3. Activación de factores del NO, en las CE y en los miocitos. Aparte de los transcripcionales nucleares p.ej. NF-kB monocitos se ha demostrado que los 4. Inducción de iNOs monocitos/macrófagos activados constituyen la principal 5. Aumento de actividad de ROS fuente en la IC. Se ha observado disminución de la producción por los monocitos de TNF con ouabaína, [256] amlodipina y amiodarona, asi como con adenosina [257] Comini y col. . Tabla 6-7 han demostrado la producción de NOs por los monocitos/macrófagos, en la IC [258] severa. En los pacientes con IC hay activación del sistema inmunitario , hecho que puede relacionarse con el deterioro general y el mal pronóstico. 141 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Se ha dicho que el TNF es nocivo para el corazón insuficiente. El TNF es producido en el [259] corazón insuficiente, pero no en el sano . La activación del TNFR-1 produce efectos inotrópicos negativos en miocitos aislados y lleva a apoptosis en miocitos en cultivo. En pacientes con IC severa los niveles elevados de sTNFR-2 (receptor soluble de TNF tipo 2) predicen mayor mortalidad mejor que los niveles de N-A o de ANP, o la clase de la NYHA. También es posible que las citoquinas participen en procesos adaptativos. Pueden proteger al corazón contra la injuria isquémica, al activar la síntesis de enzimas antioxidantes o aumentar la expresión de proteínas de Estímulos de citoquinas ---------------Autoinmunidad Sobrecarga mecánica Infección/endotoxinas Isquemia LDLox shock Procesos cardiacos -------------------Reducción de contractilidad Miocardiopatía dilatada Fibrosis (Hsp=Heat proteins) cardíacos en [260] los shock miocitos . Los elevados niveles de TNF circulante y de IL-6 que se observan en [261,262] Citoquinas inflamatorias en IC -----------------TNF-alfa IL-1beta IL-6 Quimioquinas(MCP-1, IL-8) la IC avanzada Procesos celulares --------------------Alteración señales beta Hipertrofia miocitos cardíacos Apoptosis Producción de colágeno , no se correlacionan con los niveles de neurohormonas circulantes. El TNF y la IL-1 pueden Damas JK Curr Control Trials Cardiovasc Med 2001;2:271 Figura 6-7. Intervención de las citoquinas según Damas[249]. inducir disfunción miocárdica por varios mecanismos. La IL-6 y citoquinas relacionadas participan en la producción de HVI, activando el receptor gp130 (glucoproteína 130). En la IC se observa aumento de la bioactividad de la IL-6 sugiriendo efectos inflamatorios. También está presente un disbalance entre citoquinas inflamatorias y antiinflamatorias, predominando marcadamente las primeras. Las anormalidades del sistema de citoquinas son mayores en los casos mas severos de IC. Munger y col. [262] no encontraron diferencias entre las concentraciones de IL-1α, receptor soluble de IL-2, o TNF-α en pacientes con IC leve a moderada comparados con grupo control, mientras que la IL-6 estuvo significativamente elevada. Las concentraciones de citoquinas no difirieron en las distintas etiologías. Las concentraciones de receptor soluble de IL-2 se correlacionaron significativamente con la clase funcional (NYHA) y negativamente con el tiempo de tolerancia de ejercicio. Asi, la IL-6 está significativamente elevada en la IC leve a moderada. Liu y Schreur [263] ++ han demostrado que la IL-1β suprime rápidamente la corriente de Ca por el canal L en miocitos de rata. [261] Para Testa y col. la activación de elementos inmunológicos localizados en el corazón o en la periferia, o en ambos, pueden promover la liberación de citoquinas. Estudiaron 80 pacientes con IC por enfermedad isquémica o hipertensión arterial, evaluando la severidad de sus síntomas con la clasificación funcional de I a IV de la NYHA, confirmada por mediciones de consumo máximo de oxígeno (VO2max). El porcentaje de pacientes con niveles elevados de citoquinas aumentó 142 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna significativamente a medida que la clase funcional fue más alta. Los receptores sTNFR-2 y de IL-1 beta son más sensibles de activación inmune que los niveles circulantes de TNF-α y de IL-1β. Para la interacción del TNF con su receptor se requiere neopterín, que es un metabolito del BH4. Las concentraciones de neopterín se correlacionan con los niveles plasmáticos de TNF y de [264] sTNFR, y son mayores en las clases III y IV que en la de las clases I y II de la NYHA . Las IL-2 y el sIL-2R (Receptor soluble de InterLeucina-2) no se elevan cuando la IC se debe a enfermedad coronaria o a hipertensión arterial. Varios estímulos pueden inducir la producción de citoquinas proinflamatorias en la IC. Esta pueden a su vez influenciar la contractilidad y contribuir al proceso de remodelación (hipertrofia, apoptosis), resultando en un fenotipo tipo miocardiopático con dilatación y fibrosis 6-7. Según Blum y Miller [266] [265] . Ver Figura el TNF-α, y las IL-2 e IL-6 inhiben la contractilidad del músculo papilar, efecto bloqueado por la L-NMMA, siendo la inhibición revertida por la L-arginina, sugiriendo esto la intervención del NO. Además las concentraciones elevadas de TNF se asocian con caquexia cardíaca y activación del SRA. El TNF aumenta la expresión de la iNOs en macrófagos, CE y CMLV y aumenta la producción en CMLV de anión superóxido. La citoquina es expresada por las CMLV después de injuria por balón y en lesiones de reestenosis . La transducción de señales mediada por el TNF que lleva a la migración de CMLV tiene una dependencia crítica de la activación precoz de la Mitogen Activated Protein Kinase (MAPK) [267] . En la IC los niveles circulantes de citoquinas aumentan paralelamente con la gravedad de los síntomas. Asi, por ejemplo, cuando el TNF-α es expresado en concentraciones suficientemente altas se produce disfunción ventricular izquierda, edema de pulmón, remodelación (deformación) ventricular y miocardiopatía [246] . En pacientes con IC (clase III) el grado de variabilidad natural de los niveles circulantes de citoquinas aumenta con el tiempo, siendo mayor para la IL-6 que para el TNF. Asi que para asegurar desde el punto de vista estadístico incremento o cambio de una determinada citoquina deben considerarse las posibles variaciones de la especie de citoquina y el período de tiempo durante el cual la citoquina es revisada. El TNF es entonces una muy importante citoquina que además de las acciones señaladas puede regular la expresión de factores de crecimiento como PDGF, el FGF(Fibroblast Growth Factor), el TGF-β y el VEGF(Vascular Endothelium Growth Factor), moléculas de adhesión, citoquinas y MMPs. Las concentraciones plasmáticas de las moléculas de adhesión se correlacionan con los niveles de TNF. Las concentraciones de TNF se correlacionan con la PA sistólica y diastólica, el grado de lipemia alimentaria, concentraciones plasmáticas de triglicéridos y tamaño de partícula [268] de LDL. También hay correlación con el grado de espesor de la íntima carotídea . Los niveles plasmáticos aumentados de citoquinas y sus receptores predicen mayor mortalidad en IC. Dentro de las determinaciones de citoquinas la de mayor valor predictivo de mortalidad aumentada es el receptor soluble de TNF-1. Por cada 1.000 pg/ml de aumento de sTNF-R1 el 143 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna “hazard” de mortalidad se incrementa en un 50%. Los receptores sTNF son mayores en pacientes con IC severa, durante las fases de descompensación edematosa, y en caquécticos [271] Anker y col. [269,270] . estudiaron 53 pacientes con IC crónica de los cuales 16 fueron clasificados en "con caquexia"(16 pacientes) y "sin caquexia"(37 pacientes). En ellos evaluaron marcadores de gravedad, como VO2max, Fr.Ey. y clase funcional (NYHA) y los compararon con las concentraciones plasmáticas de factores anabólicos y catabólicos potencialmente importantes. El grado de activación neurohormonal y el disbalance entre anabolismo y catabolismo se correlacionaron estrechamente con la consunción muscular pero no con los marcadores mencionados de IC. Los pacientes caquécticos mostraron hiponatremia y aumento de N-A, de adrenalina (p = 0,0001), de cortisol, de TNF-α (p = 0,002) y de hormona de crecimiento (p = 0,05). El IGF-1 ( Insulin-like Growth Factor-1), la testosterona, y los estrógenos fueron similares en ambos grupos. La dehidroepiandrosterona se encontró disminuida en los caquécticos (p = 0,02) Las conclusiones fueron que la caquexia se asocia frecuentemente con los cambios hormonales en la IC, más que las medidas convencionales de gravedad de la enfermedad. El estudio sugiere que la progresión hacia caquexia se produce si se altera el balance entre anabolismo y catabolismo. Distintos tipos de Interleucinas Las interleucinas son citoquinas que estimulan las actividades vinculadas con el crecimiento de los leucocitos y otros tipos de células. Incrementan la proliferación y diferenciación cellular, síntesis de ADN, secreción de otras moléculas biológicamente activas y respuestas a estímulos inmunológicos y/o inflamatorios Hay numerosos evidencias de la presencia de niveles elevados de TNF-α, interleucina-1 (IL-1), e interferón-γ (que son consideradas citoquinas proinflamatorias) en pacientes con IC, que permiten afirmar que hay una importante participación de la inflamación en la fisiopatología del síndrome. Las citoquinas actúan sobre los miocitos o sobre los fibroblastos para producir alteraciones estructurales o funcionales. Entre esas alteraciones está la participación en la remodelación posinfarto. La IL-1, producida por los monocitos, CE y epiteliales, células B, fibroblastos, astrocitos, osteoblastos [266] , tiene dos formas, la IL-1α y la IL-1β, que median respuestas inmunes a través de la producción de prostaglandinas. Produce activación de linfocitos y macrófagos, moléculas de adhesión y reacción proteica de fase aguda. Ejerce sus efectos sobre miocitos, CE, macrófagos, y también sobre células T y B, hepatocitos y neutrófilos. Induce la liberación secundaria de citoquinas. La IL-2 es producida por las células T y activa su proliferación; induce producción de citoquinas [273,274] por las “natural Killer” (NK) y células T, activa citotoxicidad monocítica y en células T y NK . Las interleuquinas 2 a 6, 9 y 10 y 13 a 17 son producidas por las células T. La IL-6 es también producida por células B y fibroblastos. La IL-7 y la IL-11 por células del estroma de médula ósea. 144 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna La IL-8 por monocitos (también la IL-12 y la IL-15) y fibroblastos. La IL-15 es producida por epitelio y músculo, La IL-16 por eosinófilos y la IL-18 por hepatocitos [273,274] . Dentro de la familia del receptor de IL-1 estan los receptores toll-like (TLRs), que reconocen ligandos exógenos como lipopolisacárdido, péptidoglicano, lipoproteína bacteriana y oligonucleótidos, durante las respuestas inflamatorias. Estos receptores activados median señalamientos en respuesta a ligandos exógenos que pueden inducir disfunción cardiaca, pero también pueden ser activados por ligandos endógenos, como la HSP (Heat Shock Protein) y el EOx, en miocitos aislados [275] . Se piensa actualmente que las citoquinas proinflamatorias, juntamente con el estrés físico agudo, influencian la descarga de los nervios simpáticos. La IL-1β produce respuestas fisiológicas que requieren ser integradas en el SNC y el SNS es mediador de las respuestas fisiológicas al estrés ambiental, por lo tanto se ha hipotetizado que la citoquina modula las respuestas al estrés físico agudo. La IL-6 es expresada por diversas células mediadoras de respuestas inflamatorias e inmunológicas [275,276] , incluyendo a los monocitos/macrófagos, linfocitos T, fibroblastos y CE. [277] Participa en la fisiopatología de la HV [278] . En el estudio de Petretta y col. las concentraciones de IL-6 estuvieron elevadas en los pacientes de clase III-IV. Hay una correlación negativa entre [274] niveles plasmáticos de IL-6 y la Fr.Ey . La IL-6 comparte familia con la IL-11, LIF (Leukemia Inhibitor Factor), Factor neurotrófico ciliar, [279] oncostatina M y cardiotrofina-1 . Intervienen en la hematopoyesis, inflamación, regeneración neuronal y hepática, desarrollo embriológico y fisiología cardiovascular. La cardiotrofina sería el nexo entre HTA, HVI e IC. La cardiotrofina se encuentra elevada en la HTA y en la IC, habiéndose sugerido que es el ligando natural cardiaco de gp130/LIF. Los genes de cardiotrofina y de gp130 se encuentran aumentados en los ventrículos de ratas después de infarto de miocardio. [280] Lommi y col. encuentran que aumentos del TNF y del receptor II del TNF se asocian con síntomas de IC y pobre capacidad para el ejercicio, mientras que el mas fuerte premonitor de IL-6 elevada es el aumento de presión venosa. En la IC la IL-6 aumenta en la circulación periférica en [281]] relación a la gravedad del cuadro , y se infiere que el aumento en el plasma de IL-6 está principalmente vinculado a la activación del SNS. Cuando hay altos niveles plasmáticos de IL-6 empeora el pronóstico , que es entonces un indicador que no depende de la Fr.Ey. o de la N-A plasmática, por lo que se deduce que juega un importante papel en la fisiopatología del proceso. [282] MacGowan encuentra, en pacientes con IC severa, que la IL-6 pero no el TNF-α tiene correlación positiva con la presión de aurícula derecha, pero que pese a que ambas citoquinas están elevadas la IL-6 tiene mayor correlación con las alteraciones hemodinámicas. La IL-6 produce efectos inotrópicos negativos, aparentemente debidos a estimulación de la producción de NO [283] . También podrían deberse a estimulación de IL-18 .Controla la secreción hepática de la Proteína C Reactiva (también interviene el TNF y la IL-1) [284] . La presencia de IL-2 en casos de [285] miocardiopatía dilatada con IC severa indica la activación de células T en ese proceso . 145 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna La IL-18 es conocida también como Factor inductor de Interferón. Es fundamentalmente proinflamatoria, y se la encuentra aumentada en los síndromes coronarios agudos, sobre todo [286] cuando hay disfunción ventricular asociada . Cuando a las células endotheliales de la [287] microvasculatura cardiaca se las pone en contacto con IL-18 se observa : 1) Activación de NF- kB quien a su vez induce expresión de IL-1β y de TNF-α; 2) Actividad proapoptótica (aumentan Fas, FasL y Bcl-xs; 3) activación de caspasas 8 y 3 y 4) muerte celular por apoptosis. Los resultados indican que la IL-18 induce directamente muerte celular endothelial, e interviene en la injuria e inflamación miocárdica. La IL-8 es una potente citoquina proinflamatoria y pertenece a la familia de las quimioquinas [288] CXC, mientras que la IL-10 es antiinflamatoria [289] Para Ikeda y col. . los niveles proinflamatorios de citoquinas no están elevados en aquella IC que no está complicada con caquexia o infección. Quimioquinas Las quimioquinas son proteínas de pequeña masa molecular (8-10 kD) que provocan migraciones de leucocitos a tejidos lesionados o inflamados, siendo quimiotácticas para monocitos y también moduladoras de las funciones de estas células (tales como producción de citoquinas y ROS). Su presencia abona la hipótesis de procesos inmunológicos e inflamatorios vinculados con la fisiopatología de la IC, aunque principalmente de la aterosclerosis. Las quimioquinas son mediadoras de la migración, crecimiento y activación de leucocitos y otras células [290] . Las quimioquinas juegan un rol central en condiciones inflamatorias o inmunológicas tales como la injuria por isquemia/reperfusión, síndrome de distress respiratorio del adulto, reacciones autoinmunes y tumores malignos. Hay aproximadamente 50 quimioquinas, agrupadas en tres familias, de acuerdo a diferencias estructurales y funcionales [291] . Se ha observado aumento de niveles circulantes de quimioquinas [292] en la IC. Damas y col. ha encontrado en pacientes con IC, niveles aumentados de quimioquinas C-X-X, IL-8, oncógeno-a relacionado con crecimiento, y el péptido epitelial activador de neutrófilos. La familia más grande es la de las quimioquinas CC siendo la más característica la MCP-1 (Monocyte Chemoatractant Protein) , potente agonista para monocitos, células T y basófilos [284] . Puede inducir disfunción del músculo cardíaco. También favorece la formación de radicales libres por los monocitos, pudiendo participar en el incremento de apoptosis. Otros miembros de esa familia son la CCL5 o RANTES y la proteína inflamatoria de los macrófagos alfa y beta. La MCP-1 es inducida por isquemia/reperfusión y su neutralización disminuye el tamaño del [285] IAM a las 24 hs de reperfusión . Se ha sugerido que la sobrecarga mecánica induce la expresión de quimioquinas que atraen y activan monocitos y macrófagos, y estos por su parte producen citoquinas proinflamatorias que contribuyen a la fisiopatología de la aterosclerosis. La familia CXC tiene como prototipo a la IL-8 y la familia CX3C está compuesta por un solo miembro: fractalquina (FK o CX3CL1) [292] . Las quimioquinas inducen quimiotaxis a través de receptores acoplados a las proteínas G (GPCR) [293] 146 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Estrés oxidativo (EO) y nitrosativo (EN) Hay abundantes evidencias de que el estrés oxidativo (EO) participa en la fisiopatología de diversas afecciones cardiovasculares, tales como hipertensión arterial, aterosclerosis e IC. En esas y otras condiciones se observa aumento de la expresión de anión superóxido y alteración de la función de regulación vasomotora del endotelio, probablemente debido a la acción inhibitoria del anión sobre el NO [294] . El EO se correlaciona con el grado de alteración de pendiente del endotelio y con eventos cardiovasculares Se define EO como el disbalance entre producción de las ROS y los mecanismos protectores [295] que los neutralizan . Cada átomo de O2 contiene dos electrones no apareados en su órbita más externa. Los átomos o moléculas que tienen electrones no apareados en su órbita externa son llamados radicales libres (RL), entidades altamente reactivas que pueden participar o desencadenar una variedad de reacciones bioquímicas [296] . El O2, es un biradical, y su reducción a agua como evento terminal en la cadena de transporte de electrones requiere 4 de ellos . El aporte de electrones al oxígeno durante ese proceso puede generar ROS (especies reactivas de oxígeno) como intermediarios. El aporte o donación de un solo electrón al O2 molecular provoca la formación de O2* . El aporte de un segundo electrón forma péróxido de hidrógeno (H2O2). El aporte de un tercer electrón, como ocurre con la reacción de Fenton lleva a la produccipon del - altamente reactivo radical hidroxilo (OH ), y cuando se añade el 4to. electrón produce agua. Oxidación es la pérdida de electrones y Reducción es ganancia de electrones, Los electrones cedidos deben ser captados: no pueden quedar libres. El aporte o captación son llamadas reacciones de óxido-reducción o redox [272] . Interviene en la química del balance nitroso-redox 2 principales clases de moléculas de señalamiento de los sistemas biológicos: 1) ROS (Reactive Oxygen Species) que son intermediarios reactivos del metabolismo del oxígeno, y 2) un grupo cercanamente relacionado de RNS (Reactive Nitrogen Species). Dentro de los ROS tenemos el O2*, el H2O2 y el radical hidroxilo (OH-), Los RNS de importancia incluyen al NO, nitrosotioles de bajo y alto peso molecular y el peroxinitrito (OONO-) [298] . - Las ROS, que incluyen los RL como el O2* y el hidroxilo (OH ); y compuestos como el H2O2, son producidas durante el metabolismo oxidativo. El O2* se forma principalmente en las mitocondrias, a través de una reducción catalizada por la citocromo oxidasa, en la cual una molécula de O2 adquiere un electrón (se reduce), por activación de la NADPH oxidasa o de la xantino oxidasa (XO), o por desacoplamiento de la NOs, y por transporte de electrones y filtrado [299-302] durante la fosforilación oxidativa . La XO produce distintas proporciones de O2* y de H2O2 - durante la reoxidación de la enzima. El OH , que se forma a través de la reacción del H2O2 con [ metales de transición como el hierro (Reacción de Fenton), en condiciones patológicas . genera radicales a partir de H2O2 y de O2* y de otros RL entre sí (Reacción de Haber-Weiss). De los metales que interactúan el mas importante es el hierro y la ubicación de este último es determinante de la localización de lesiones tisulares oxidativas. Por ejemplo el sangrado en el miocardio dañado y la necrosis miocárdica liberan hemoglobina y mioglobina, que contienen - hierro, pudiendo participar en la Reacción de Fenton y formar OH induciendo injuria ulterior [300] . 147 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna [301] Según Griendling y Fitzgerald las ROS más importantes son el NO, el anión superóxido - (O2*), el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el peroxinitrito (ONOO ), actuando este último en la peroxidación lipídica (oxidación de la LDL) y en la nitrosilación proteica. El O2* es convertido en H2O2 por la superóxido dismutasa (SOD) y luego en H2O por la catalasa o la glutatión peroxidasa (GPO). Cuando el NO se mantiene en niveles fisiológicos actúa como un antioxidante, deshaciendo reacciones tipo Fenton, dando fin a reacciones de RL en cadena, e inhibiendo peroxidasas y oxidasas (por nitrosilación). Las reacciones de NO con el O2*, en condiciones basales, producen agentes nitrosativos que reaccionan principalmente con tioles. Hare y Stamler [99] destacan 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 O2* están elevados se altera la naturaleza y especificidad de las metas habituales a que están destinados. La producción de O2* en relación con la de ROS puede facilitar la producción de nitrosilación de proteínas en condiciones basales pero la altera en altas concentraciones. La SOD, barredor (scavenger) del O2* cataliza las reacciones de S-nitrosilación Los RL causan en general daño celular. Las fuentes más importantes provienen del trasporte de electrones mitocondrial, del metabolismo de los peroxisomas de ácidos grasos, de las reacciones del citocromo P 450 y de las células fagocíticas. Pero hay además enzimas capaces de generar los RL: estos cumplen funciones favorables tales como regulación de la respuesta proliferativa o participando en mecanismos de defensa. También intervienen en transducción de señales. Es decir que son beneficiosos o dañosos dependiendo de su concentración y de la cantidad o eficacia de los mecanismos antioxidantes. Si los RL superan las defensas antioxidantes se entra en EO que daña a las moléculas biológicas como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Cuando el EO es crónico, como en la inflamación crónica, provoca incremento del sistema antioxidativo, pero si es agudo no se observa respuesta inmediata mostrando que es de reacción [298] lenta. Esto teóricamente podría ser compensado con antioxidantes como las vitaminas C y E , aunque las experiencias clínicas son negativas. El NO, aparte de su acción estimulante del GMPc, interactúa con proteínas a través de la Snitrosilación de residuos específicos de cisteína alterando sus funciones, proceso que es facilitado por el O2* en sus niveles fisiológicos aunque inhibido con concentraciones altas. El O2* interactúa con el NO para formar peroxinitrito (ONOO-), que puede producir peroxidación lipídica, oxidación de proteínas y nitración (alterando el acoplamiento excitación-contracción), y activando a las [299] métalo-proteinasas, participando así en la remodelación . Aparte de la oxidasa de NADPH, y la XO, otras sustancias o enzimas pueden generar RL, tales como glucosa-oxidasa, mieloperoxidasa (MPO), y enzimas mitocondriales. Las ROS participan en señalamientos, como el de VEGF, en activación de MMPs y en la regulación de fosfatasas celulares. La MPO es una enzima derivada de los leucocitos que produce ácido hipocloroso y otras ROS, que llevan a la peroxidación lipídica e inhibición de la NOs [302] . La MPO plasmática está elevada en pacientes con IC, y es liberada durante estados inflamatorios, siendo por ello su ascenso utilizado como un parámetro de activación leucocitaria y EO; el ascenso es mayor cuando más avanzada es la IC. 148 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna En el caso de HTA, la existencia de disfunción endothelial constituye un indicador de procesos cardiovasculares futuros. Es importante la vía del ácido epoxieicosatrienoico (EET), sintetizado por la epooxigenasas Citocromo P 450, que interviene juntamente con el NO en la regulación del tono y del remodelamiento vascular. La disminución de EET estaría involucrada en los daños de [303] los órganos blancos en la HTA . De allí que se supone que la HTA es fruto del disbalance entre factores vasoconstrictores y vasodilatadores de origen endothelial, que se caracteriza por supresión de la vía EET, alteración del balance NO/ROS y falta de adaptación de la vía ET-1 ante el aumento de flujo [295] Las defensas que el organismo dispone contra las ROS pueden ser agrupadas en : a) Antioxidantes extracelulares. Comprenden a una variedad de proteínas que ligan o transportan iones metálicos transicionales, haciendo que las especies de hierro y cobre dejen de estar disponibles para participar en reacciones de RL dependientes de iones metálicos. La transferrina 3+ liga al hierro en estado férrico (Fe ). La ceruloplasmina liga iones de cobre y tambien convierte Fe² + 3+ en Fe . La haptoglobina absorbe a la hemoglobina libre. b) Antioxidantes lipídicos solubles de membrana , conocidos como vitaminas antioxidantes. c) Defensas enzimáticas intracelulares. La SOD, que convierte al O2* en H2O2; la catalasa (ubicada en los peroxisomas), que transforma al H2O2 en agua y oxígeno, y la GPO que cataliza la capacidad del glutatión - reducido (GSH) en liberar hidrógeno a radicales OH y H2O2, formando agua. El tioredoxín actúa como barredor y es protector del miocardio de la isquemia y de tóxicos, y se ha sugerido que inhibe la aparición de miocarditis al disminuir la oxidación de proteinas y el tráfico de leucocitos. Además tioredoxín afecta diversos caminos que llevan a miocarditis, al actuar como barredor de - OH y de H2O2. También reduce factores de trascripción tales como NF-kB, p53 y AP-1 y degrada a la ASK-1 (apoptosis signal-related kinase) disminuyendo apoptosis La oxidasa [304] . NAD(P)H que se encuentra en la membrana celular es la mayor fuente de [305-309] producción de RL . Es similar a la oxidasa NADPH fagocítica, la cual consiste en un citocromo b558; y está compuesta por las glucoproteínas gp91 phox phox (o Nox 2) y la p22 , y los phox componentes citosólicos p47 phox p67 , p40 Rac1/2. p22phox , y la proteína G La activación de la NADPH requere asociación de phox p47phox Rac1/Rac2 phox p47 y phox p67 seguida por su envío a la membrana por la Rac- NADPH GTP. Figura 6-8. La Ang II interviene en la p40phox gp91phox p67phox fisiopatología de procesos tales como la IC, la HTA y en la aterosclerosis, al presencia de EO Figura 6-8. Elementos constitutivos de la NADPH favorecer la [309] , La Ang II estimula la producción de RL, y 149 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna estos a su vez contribuyen a disfunción endothelial a través de inactivación del NO, produciendo además liberación de citoquinas proinflamatorias, activación de MAPKs, e inducción de hipertrofia cardiaca. Se explica así como la Ang II almacenada en los miocitos, liberada ante el estiramiento mecánico, genera una respuesta contráctil em dos fases: 1) aumento inmediato de la fuerza contráctil (Ley de Frank-Starling) y 2) e inmediatamente después un nuevo aumento, pero ahora lento, de la contractilidad (fenómeno Anrep), que es debido a la presencia de una secuencia de eventos, que comienza por la activación de la Ang de sus receptores AT1,; liberación de ET-1, que activa al receptor mineralocorticoide, y este transactiva al EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor), quien va a estimular la producción mitocondrial de ROS (dependiente de NADPH), y estos causan activación de kinasas sensibles al potencial redox y estimulación del transportador Na´/H +[193,199,200,309] 2+ , y finalmente del intercambio Na+/Ca , que lleva a un aumento del "transient" 2+ de Ca . La célula usa diferentes defensas contra el EO. Los principales mecanismos enzimáticos son la SOD, la catalasa y la GPO. La SOD reduce el O2* a H2O2 quien es "barrido" por la catalasa. Las fuentes celulares de producción de O2* en animales son el endotelio vascular, las CMLV y los fibroblastos adventiciales, y en la pared vascular la NADPH oxidasa, xantino-oxidasa y la eNOs. El anión puede ser barrido por SOD, de la cual hay tres formas: la Cu/Zn-SOD, la Mn-SOD y la extracelular (EC-SOD). La actividad de la NADPH oxidasa puede ser regulada por la Ang II. La Ang II aumenta la producción de O2*por las CML a través de la NADPH oxidasa. La proteína Akt (Proteinkinasa B) intermedia la fosforilación de la eNOs y la secreción de NO, y además previene la movilización de la proteína rac-1 a la membrana celular, la cual tiene el rol de translocar al p47 el EO [308] phox hacia el NADPH, favoreciendo la formación de O2* y por ende incrementando . O sea que cuando falta el Akt es mayor la formación de NADPH, y se presenta hiperinsulinemia con resistencia a la insulina e hiperglucemia leve. Es probable que el envejecimiento se deba a daño de las proteínas y del ADN de las mitocondrias [311] causado por acumulación de los RL. Se ha propuesto que los blancos del ataque de los RL son las membranas celulares y el genoma nuclear. Sin embargo las mitocondrias producen la mayor parte de los RL, por lo cual su ADN peligra más que el del núcleo. Las enzimas y proteínas que defienden del ataque de estos elementos están ubicadas en el citoplasma. El aumento de producción de O2* puede llevar a una reducida disponibilidad de NO y alteración de la relajación endotelio-dependiente, la cual es una característica de enfermedades o estados tales como la HTA, hipercolesterolemia, diabetes e IC [312] . El EO y el p21 Ras activan a la familia de las MAPKs, incluyendo las ERK1/2 (Extracellular [313] signal-Regulated Kinases1/2), la JNK (c-Jun NH2-terminal Kinase) y la p38 MAPK . La ERK1/2 ha sido involucrada tanto en la protección como en la inducción de apoptosis. Se ha constatado que los inhibidores de la enzima de conversión de la angiotensina (IECAs) mejoran la sensibilidad a la insulina y disminuyen el EO en pacientes hipertensos [314] . La infusión [315] aguda de angiotensina causa EO en hipertensos, indicando que el SRA contribuye al mismo . 150 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna Se habría demostrado que la Ang II local produce disfunción microvascular cerebral mediada por el O2*, vía oxidasa NADPH [317] Laursen y col. [316] . han sugerido que la HTA que se induce en ratas por medio de la Ang II está asociada a una gran producción del O2* (quien va a impedir la acción vasodilatadora vascular del NO). La Ang II provoca una reacción inflamatoria en las CMLV a través de estimulación de citoquinas y activación de factores nucleares. La activación inflamatoria de la pared vascular por un SRA disregulado puede contribuir a la fisiopatología de la aterosclerosis [318] [319] . Rajagopalan y col. han encontrado que ciertas formas de HTA asociadas con altos niveles de Ang II circulante muestran singulares efectos vasculares por el aumento de músculo liso vascular, debido a un incremento de la producción de O2* vascular. Las infusiones de Ang II aumentan los niveles de O2* en segmentos aórticos de la rata, mientras que infusiones de N-A , que producen el mismo efecto [320] presor, carecen de efecto sobre la producción del RL . Este efecto estresante puede ser suprimido con losartán o con liposomas que contengan SOD. [321] En un estudio de Zhang y col. se empleó Ang II para estimular la oxidasa de NADPH y de esta forma incrementar la producción de H2O2 en la pared vascular, observándose si aparecían signos de disfunción vascular. El H2O2 es usado por la MPO para producir ácido hipocloroso (HOCl), que es muy dañoso para la vasculatura, provocando trastornos de la relajación dependientes del endotelio. El camino de la MPO podría representar un nuevo mecanismo que interviene en las vasculopatías vinculadas a procesos inflamatorios. Con respecto al H2O2 se conoce que induce vasodilatación (dependiente del endotelio) a través de liberación de prostaglandina E2 (mediada por COX-1); también relaja el músculo liso por + ++[322] hiperpolarización por activación del canal de K dependiente del Ca . En el síndrome de isquemia/reperfusión se observa apoptosis causada por EO, siendo los ROS producidos (durante isquemia/reperfusión) por la monoaminooxidasa (MAO), enzima responsable [323] de la degradación metabólica de la serotonina, adrenalina y dopamina . El EO inducido por la MAO es serotonina dependiente. Los ROS derivados de los efectos de la serotonina juegan un importante papel en la disfunción ventricular que acompaña al síndrome isquemia/reperfusión. La apoptosis de la isquemia/reperfusión también se vincula – por medio de los ROS - con la acumulación de la ceramida (perteneciente a la familia de los esfingofosfolípidos, resultante de la unión amídica de ácido graso y esfingosina), a través de la inhibición de la esfingosina kinasa. La ceramida es proapoptótica. Quiere decir que este aumento de apoptosis podría ser evitado con tratamiento antioxidante e inhibición de la MAO, y por medio de la esfingosina kinasa-1 (siglas en inglés SphK-1). 151 Insuficiencia cardiaca crónica. Dr. Fernando de la Serna La ceramida se forma por la degradación de esfingofosfolípidos y puede ser desacetilada por la esfingosina que a su vez pude ser fosforilada por kinasas de esfingosina (SphK) formando esfingosina-1-fosfato (S1P). La ceramida responde al estrés induciendo interrupción del crecimiento celular y apoptosis, y por lo contrario, S1P promueve proliferación y sobrevida celular. El estrés activa a las esfingomielinasas, produciendo ceramida que lleva a apoptosis, mientras que factores de sobrevida activan a las SphK, provocando acumulación de S1P y por ende supresión de la apoptosis mediada por la ceramida. El balance entre ceramida y S1P constituye el “reóstato esfingolípido” (“sphingostat”) siendo la regulación de estos caminos de direcciones opuestas factor determinante del destino celular [318] . phox En la obesidad se observa mayor expresión de la oxidasa NAD(P)H oxidasa-p47 más evidencias de EO endothelial, con regulación hacia arriba de enzimas antioxidantes y de eNOs. También parecen estar elevados la ET-1 y el NFΚB. Esos mecanismos explicarían la relación de la obesidad con la aterosclerosis [324] . ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Bibliografía 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. Aird WC. 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