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REVISTA DE Patología Respiratoria
Volumen 16 • Número 3 • Julio-Septiembre 2013
ORIGINAL
Análisis del significado de la determinación de pseudouridina en
relación a la fuerza y masa muscular en una población con bronquitis
crónica y enfermedad pulmonar obstructiva crónica
P. Montenegro-Álvarez de Tejera1, C. Gutiérrez-Ortega1, M. Hijosa-Pedregosa1, P. Sánchez-López1,
J. Gómez de Terreros-Sánchez2
Hospital Central de la Defensa Gómez Ulla. Madrid. 2Facultad de Medicina. Universidad Complutense de Madrid.
1
Rev Patol Respir. 2013; 16(3): 86-90
Resumen
Objetivo: La pseudouridina medida en orina se encuentra elevada en pacientes con patología respiratoria, pretendemos
conocer su significado en relación a la masa y fuerza muscular.
Población y métodos: Se estudiaron tres poblaciones de sexo masculino, con edades medias entre 65 y 66 años y similar
IMC. Una población sana, otra con bronquitis crónica y la tercera con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) dividida
ésta en EPOC emergente (GOLD 1 y2) y EPOC avanzado (GOLD 3 y 4). Se realizó electromiografía, estudio antropométrico
mediante bioimpedancia eléctrica para la medida del índice de masa corporal (IMC), masa libre de grasa y su índice (MLG e
IMLG). Se determinó la masa muscular (MM) mediante fórmula de Janssen y la fuerza de contracción del cuádriceps (FCC)
mediante sillón ergométrico. La determinación del índice pseudouridina/creatinina (PSU) en orina se realizó mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
Resultados: En ninguno de los casos estudiados se evidenció miopatía. No se encontraron relaciones entre los valores del
índice PSU con la MM y la MLG o el IMLG. El PSU mostró, en la población con patología, una cifra elevada, independientemente
de los valores para FCC. Existieron correlaciones negativas, estadísticamente significativas, entre el índice PSU por unidad de
masa muscular con respecto a la FCC.
Conclusión: La medida del índice PSU, en orina, es un método apropiado para la detección precoz de la disfunción del
catabolismo muscular en EPOC. Su elevación se manifiesta antes que se produzcan alteraciones en la fuerza y/o en la masa
muscular y está relacionado con la eficacia muscular.
Palabras clave: Enfermedad pulmonar obstructiva crónica; Bronquitis crónica; Fuerza muscular; Masa libre de grasa;
Masa muscular; Pseudouridina.
Abstract
Objective: It´s know that excretion of pseudouridine, in urine, is elevated in patients with respiratory disease. We try to
know their meaning in relation to muscle mass and strength. Population and methods: We studied three populations of males,
with mean ages between 65 and 66 years and BMI similarly. A healthy population, one with chronic bronchitis, and third with
chronic obstructive pulmonary disease (COPD).
Population and methods: The COPD´s population is divided into: emerging COPD, (GOLD 1 and 2) and advanced COPD
(GOLD 3 and 4). Electromyography, anthropometric study by bioelectrical impedance for measuring body mass index (BMI),
fat free mass and its index (MLG, IMLG), muscle mass (MM) determined by the formula of Janssen, and quadriceps strength
(FCC) by ergometric chair, were assesed. Pseudouridine (Psu) urinary excretion (cellular protein breakdown) was performed
by high performance liquid chromatography (HPLC)
Results: None of the cases studied showed myopathy. No relationship was found between the values ​​of PSU with MM and
MLG or IMLG. In the population with disease, the PSU´s values are high, regardless of the values ​​for FCC. There are negative
correlations statistically significant between PSU per unit of muscular mass with respect to FCC.
Conclusion: The PSU index measurement in urine, is an early and affordable method for the detection of dysfunction in
COPD muscle catabolism. Its variation appears to occur before changes in the force and/or muscle mass and is related to the
muscle efficiency.
Key words: Chronic obstructive pulmonary disease; Chronic bronchitis; Quadriceps maximum voluntary contraction; Fatfree mass; Muscle mass; Pseudouridine.
Correspondencia: Pilar Montenegro Álvarez de Tejera. Hospital Central de la Defensa Gómez Ulla. Glorieta del Ejército s/n. 28047 Madrid.
E-mail: pmonalv@oc.mde.es.
Recibido: 30 de abril de 2013; Aceptado: 15 de julio de 2013
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Revista de Patología Respiratoria Vol. 16 Nº3 - Julio-Septiembre 2013
Introducción
En la actualidad se acepta que la enfermedad pulmonar
obstructiva crónica (EPOC) presenta componentes sistémicos
que inciden de forma independiente en su morbilidad, mortalidad y pronóstico. Entre ellos adquiere singular importancia
la disfunción muscular1, que está implicada, incluso en los
estadios iniciales asintomáticos, en aquellos que mantienen una actividad física normal. La afectación muscular se
ha mostrado también presente en los bronquíticos crónicos
(BC)2. Está reconocido que la disfunción muscular es independiente de las variables de función pulmonar y de los
datos antropométricos3,4.
La disfunción muscular es atribuible a un desequilibrio
entre la síntesis y el catabolismo proteico, desencadenado
por la activación de la cascada inflamatoria, lo cual tiene
por consecuencia el desvío hacia el catabolismo del deseado
equilibrio entre ambos5,6.
Se ha descrito que el estrés oxidativo, mediado por la
inflamación, desencadenada por el efecto del tabaco, provoca
una alteración en la cadena enzimática de las mitocondrias
que implementa dicho estrés y facilita la apoptosis de células
musculares7 con deterioro de su función y fuerza.
Son varias las técnicas desarrolladas para la medida de
éste desequilibrio metabólico, como, por ejemplo, el estudio
de aminoácidos marcados con isótopos, pero todos ellos son
métodos invasivos o caros y, por tanto, de difícil aplicación
en la práctica clínica8. Sin embargo, es susceptible de utilización en la clínica diaria, la medida de 5-ribosyl uracilo
o pseudouridina (Psu), un metabolito urinario estable del
RNA9,10. Es un producto final del catabolismo del tRNA, no
se ve afectado por la dieta, no se reutiliza, ni se degrada
posteriormente, por lo que es idóneo para ser utilizado como
marcador en procesos que pueden afectar al catabolismo
muscular. Su validez está contrastada por su utilización en
otras patologías que cursan con elevada inflamación sistémica, incluso en la EPOC11-14.
En anteriores publicaciones hemos visto cómo el índice
Psu/Creatinina (µmol/mmol) (PSU), está elevado en la población con BC o EPOC con respecto a la población sana13 y
que, además, su incremento se relaciona con los distintos
estadios de la enfermedad14.
Es nuestro objetivo determinar la relación del índice PSU
en orina, con la masa muscular y la fuerza muscular, en una
población afecta de bronquitis crónica y EPOC.
Población y métodos
El ámbito del estudio se circunscribió a la población de
la Comunidad de Madrid. La selección de los individuos se
realizó mediante muestreo consecutivo no probabilístico.
Es decir, según acudían a una consulta de neumología, si
cumplían los criterios de inclusión y siendo asignados a
cada grupo de EPOC o BC por los criterios establecidos por
la ATR/ERS15.
A todos ellos se les practicó estudio clínico y analítico
completo, estudio neuro-fisiológico para descartar miopatías,
Revista de Patología Respiratoria Vol. 16 Nº3 - Julio-Septiembre 2013
así como historia de tabaquismo reflejado con el cociente
paquetes/año, al ser todos fumadores.
Criterios de inclusión: ser varón. Para el grupo con BC
que cumplieran los criterios de tos y expectoración sostenida de tres meses al menos durante dos años sin patrón
espirométrico de obstrucción de la vía aérea. En los grupos
EPOC haber estado en situación estable en los últimos seis
meses sin recibir corticoides orales.
Criterios de exclusión: presentar miopatía debida a la
EPOC, enfermedad inflamatoria de otro origen, patología
tumoral, insuficiencia renal, enfermedad maligna, síndrome
de mala absorción o enfermedad metabólica o endocrina.
La espirometría se efectuó utilizando un espirómetro
MasterLab 9.20 (Jaegger, Würtzburg. Alemania), según normativa de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía
Torácica (SEPAR) y los estadios según los criterios GOLD16.
Establecimos dos grupos, uno considerado EPOC leve (EPOC
emergente), que agrupaba a los sujetos con GOLD 1 y 2, y
otro de EPOC grave (EPOC avanzada), que agrupaba a los
sujetos con GOLD 3 y 4.
Para descartar la presencia de miopatía, se realizó una
electromiografía con electrodo coaxial de aguja en músculo
cuádriceps, realizando cuantificación de al menos 20 potenciales de unidad motora, determinando duración de cada uno
de dichos potenciales, así como la media de todos ellos y
el porcentaje de potenciales de unidad motora polifásicos.
También se valoró la existencia de reclutamiento facilitado
así como el trazado de máximo esfuerzo. Este estudio se
realizó mediante un equipo de electromiografía modelo Synergy, de Oxford S.A.
Se consideró como criterio diagnóstico de miopatía, la
existencia de una disminución de al menos un 20% de la
duración media de 20 potenciales de unidad motora aislados. También se consideró la presencia mayor de un 25%
de polifasia entre los 20 PUM, la existencia de reclutamiento
facilitado y de la amplitud media disminuida del registro de
máximo esfuerzo. Los parámetros de normalidad que se han
considerado fueron los establecidos en la literatura17.
Mediante bioímpedancia eléctrica (BIA) determinamos
la masa libre de grasa (MLG), y se calculó el índice de masa
libre de grasa18 (IMLG = MLG /altura2 (m). Para estas determinaciones se empleó un equipo TANITA® modelo TBF
300 (Biológica Tecnológica Médica, Barcelona, España). La
frecuencia utilizada fue de 50 KHz y la intensidad de 800 µA.
Se estimó un IMC normal para la edad de la muestra,
66 (10,26), entre 24,9 y 27,5 kg/m² para los hombres. Se
consideraron hiponutridos a los que estaban por debajo de
22 kg/m² y obesos a estar por encima de 29,9 kg/m².
La ecuación de Janssen19 se utilizó para el cálculo indirecto de la masa muscular (MM), a partir de los datos de la
BIA, con la siguiente fórmula:
MM (kg)=
Ht2
R x 0,401
+ (gŽnero * 3,825) + edad * (-0,071) + 5,102
Donde: Ht es altura en centímetros (cm), R es la resistencia de la bioimpedancia en ohmnios (Ω), al género masculino
se da un valor 1 y al femenino 0.
87
Tabla 1. Datos antropométricos y funcionales de la población masculina.
n
Edad*
IMC kg/m2*
MM kg*
MLG kg*
IMLG kg/m²*
PSU**
FCC**
Sanos
Pacientes
BC
EPOC E
EPOC A
p
28
65 (14)
28 (2,2)
29 (8,9)
59 (6,1)
20,4 (2)
19,9 (7)
240 (87)
66
66 (9)
27,7 (1,8)
25,5 (5)
51,5 (9,3)
18,8 (2,3)
88,6 (62)
177 (71)
23
66,5 (10)
27,6 (2)
26,2 (3,6)
55,2 (8,6)
19,5 (2)
44,1 (61)
202 (74)
23
65 (8)
27,9 (2)
25 (6)
50 (11)
18,7 (3)
82 (57)
180 (75)
20
66 (9)
27 (2)
25 (4)
49 (8)
18 (2)
140 (68)
153 (57)
NS***
NS***
NS***
NS***
NS***
P<0,05****
P<0,05****
*Media (desviación estándar); **Mediana (índice intercuartílico); ***ANOVA de una vía, (NS = no significativo); ****Kruskal-Wallis.
La evaluación del momento de fuerza máxima isométrica del músculo cuádriceps se llevó a cabo en un sillón
de valoración de contracción isométrica (EN-KNEE®, Enraf
Nonius, Madrid, España). Se solicita al paciente un esfuerzo
máximo de extensión de la pierna durante 5 segundos contra
una banda fija con estimulo verbal estandarizado “empuje,
empuje”. Posterior al intento, el paciente debe descansar
como mínimo 1 minuto. El tiempo de momento de fuerza no
debe superar los 5 segundos. Se realiza la prueba tres veces
y se selecciona el mejor valor obtenido en la pierna dominante. El resultado se expresa en Newton x metros (N.m).
Se calcula el valor de la contracción voluntaria máxima del
cuádriceps (FCC).
En anteriores estudios se demostró la ausencia de relación entre la MLG y la FCC en el sexo femenino, que depende
de una distinta distribución de la grasa en él y que implica un
mayor contenido de la misma en las estructuras musculares3,
por lo que hemos excluido dicha población en lo referente a
las relaciones de ambos parámetros con la PSU.
La determinación simultánea de pseudouridina (Psu) y
creatinina en orina se realizó mediante cromatografía líquida
de alta resolución (HPLC)20.
El sistema cromatográfico utilizado fue un modelo integrado de Beckman Coulter formado por una bomba modelo
126, autoinyector 508, detector espectro-fotométrico de
diodos en mosaico modelo 508 y estación de control sobre
IBM PC 300. La columna utilizada es una LiCHrospher® 100
RP-18 (5 µm) LiCHroCART® 250-4 (Merck) y precolumna
LiCHrospher® 100 RP-18 (5 µm) LiCHroCART® 50-4 (Merck),
utilizando como fase móvil tampón fosfato (pH 6,1) 0,01 M
y ácido octanosulfónico 2,5 mM como agente de par iónico.
Detección UV a 250 nm y velocidad de flujo de 1 ml/min. Se
trabajó a temperatura ambiente.
Las muestras de orina se almacenaron a -20ºC, para su
análisis, se centrifugaron a 10900 g durante 40 minutos, se
filtraron a través de una membrana de 0,45 µm, 25 µl fueron
diluidos y se inyectaron 20 µl en el sistema cromatográfico.
La validación del método se realizó mediante análisis de
series con concentraciones conocidas de pseudouridina y
creatinina, realizando el cálculo de especificidad, linealidad,
exactitud y precisión, según los requerimientos de la ICH21,
mostrando un índice de repetibilidad satisfactorio con coeficientes de variación de 0,67-2,39%, al igual que la precisión
intermedia, con coeficientes de variación de 3,4-7,16%. En
88
cuanto a la exactitud, las recuperaciones fueron superiores
al 89,80%. La sensibilidad de la técnica también había resultado satisfactoria.
Este estudio ha sido aprobado por el Comité Ético de Investigación Clínica del Hospital Central de la Defensa Gómez
Ulla (Madrid-España).
Análisis estadístico
Como índices de tendencia central y dispersión de variables cuantitativas se emplearon la media aritmética y la
desviación estándar o la mediana y el rango intercuartílico.
Para las variables categóricas se emplearon las frecuencias.
Para determinar la relación entre dos variables cuantitativas
se empleó una correlación bivariada de Pearson. Para variables independientes politómicas y dependientes cuantitativas,
ANOVA o Kruskall-Wallis. En todos los casos, se consideró
como grado de significación estadística un valor de p< 0,05.
La aplicación estadística fue SPSS® versión 15.
Resultados
Se estudiaron 28 sujetos sanos y 66 pacientes con BC y
EPOC, con edades medias de 65 y 66 años, respectivamente.
Su distribución según clasificación GOLD fue: 23 (34,84%)
BC, 23 (34,84%) EPOC emergente y 20 (30,32%) EPOC
avanzada.
El 71,8% de los pacientes del grupo EPOC estaba en tratamiento con anticolinérgicos inhalados, y el 56,9% con corticoides inhalados (CSI); a 15 (15,5%) se les administraron
corticoides orales (CO) en cortos periodos de exacerbaciones
y en ninguno como tratamiento estable, y a 42 (42,42%)
β2 agonistas de acción prolongada. Recibieron estatinas el
23,5% de los pacientes. Eran todos fumadores.
En ninguno de los casos estudiados se evidenciaron indicios neurofisiológicos compatibles con miopatía.
No se encontraron diferencias estadísticamente significativas en cuanto a la edad, índice de masa corporal, MM,
MLG y su índice, entre los sujetos sanos y los pacientes.
Dentro de la población con patología, no se encontraron
diferencias estadísticamente significativas entre grupos de
BC y EPOC en los parámetros anteriormente referidos.
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La FCC estaba disminuida en la población con patología,
los pacientes presentaron un 25% menos de FCC que la
población control y esas diferencias fueron estadísticamente
significativas
Con respecto al PSU, al igual que se había descrito anteriormente14, se encontraron diferencias estadísticamente
significativas, tanto entre el grupo control y el de pacientes,
como entre los distintos grupos de patología respiratoria.
No se encontró relación entre los valores del índice PSU
en su expresión logarítmica con la MLG, MM, ni en el grupo
total de pacientes ni en su separación en los diferentes estadios evolutivos de la enfermedad.
En la población con patología, el índice PSU mostró siempre un valor superior al normal (19,9)13 independientemente
de que la FCC sea compatible o no con la normalidad.
En pacientes con EPOC, de las correlaciones entre el log
PSU/MM y log PSU/MLG con respecto a FCC, se deduce que
existen correlaciones negativas, y estadísticamente significativas, entre el incremento de catabolismo por unidad de
masa muscular en relación a FCC, teniendo un r = -0,43
para la relación log PSU/MM – FCC y teniendo un r = -0,55
para la del log PSU/MLG con respecto a FCC.
Se hace evidente que en la población enferma existe un
aumento del catabolismo muscular en relación con la fuerza desarrollada por unidad de masa muscular, tanto si se
determina en relación con la MM o con la MLG, siendo más
patente con esta última (Fig. 1).
Discusión
La disfunción metabólica de las proteínas musculares
con predominio del catabolismo sobre la síntesis parece estar determinada por la repuesta inflamatoria a las noxas
externas que en el caso de la EPOC tiene su origen en los
humos y vapores y por excelencia en el humo del tabaco.
Este síndrome inflamatorio por humos y vapores (SIHV)
está presente en los fumadores sanos antes incluso de que
aparezcan manifestaciones respiratorias clínicas o funcionales, como demuestran la elevación de la proteína C reactiva
(PCR) y la de los leucocitos en la población fumadora, frente
a la población sana no fumadora22,23.
Como diría el Génesis, “primero fue la inflamación” y
después la repercusión sistémica, ya sea como disfunción
muscular, disfunción respiratoria, disfunción vascular o disfunción en el ciclo celular que podrán expresarse y desarrollarse como patología muscular, respiratoria, vascular, u
oncológica en función de los distintos genotipos y circunstancias ambientales.
Estas repercusiones sistémicas del SIHV son susceptibles
de ser detectadas por marcadores específicos como la microalbuminuria, para detectar la presencia de patología vascular24, la excreción urinaria de N-telopéptidos de colágeno
I, para la evaluación de la osteoporosis5, el aire exhalado25,
para la patología tumoral respiratoria y la excreción de Psu
para el estudio de la afectación muscular13
En el caso de la patología respiratoria, la demostración
de que la inflamación es previa a la disfunción muscular lo
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350
FCC (Nm)
300
LogPSU/MM (µmol/mmol/kg)
250
200
150
LogPSU/MLG (µmol/mmol/kg)
100
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Figura 1. Relación de la FCC y el log PSU/MM y FCC con el log PSU/
MLG en EPOC.
prueba el hecho de que la cifra de PCR esté elevada en la
población fumadora “sana” antes que se detecte un desequilibrio metabólico muscular medido por el índice PSU. Se ha
descrito que el índice PSU permanece en cifras similares a
las de la población sana no fumadora, cuando ya en ella se
observa un incremento de la PCR22,26.
En el presente estudio se demuestra que la elevación del
índice PSU antecede a la alteración en la masa muscular,
sea ésta calculada como MLG o de forma más estricta como
MM. Así se deduce del hecho de que la masa muscular puede
estar en rangos de normalidad cuando ya el índice PSU se
encuentra elevado. Dicho de otra manera, el catabolismo
muscular se eleva antes de que se altere la cuantía de la
masa muscular.
Nosotros no demostramos relación estadísticamente
significativa entre la MM, la MLG y la excreción de Psu, a
diferencia de lo publicado por otros autores 11, 12, quienes
sí encuentran una relación entre el IMLG y la excreción de
Psu, en el grupo de pacientes. Esto puede deberse a la baja
potencia estadística debido a que no se ha hecho un cálculo
formal del tamaño muestral, aunque también se puede deber,
a nuestro juicio, a la muy diferente muestra estudiada. En la
nuestra, las dos terceras partes eran enfermos afectos de BC
o EPOC leve-moderada, mientras que las muestras de estos
autores, preferentemente, eran pacientes con fibrosis quísticas o grados avanzados de EPOC. Estos autores tampoco
encuentran relación cuando estudian una población sana.
Podemos concluir que la elevación del índice PSU como
testigo del desequilibrio metabólico precede a la afectación
de la masa muscular.
Con respecto a la relación del índice PSU con la FCC, resaltamos el hecho de que la elevación de este índice también
precede a la repercusión sobre la fuerza muscular. Vemos
cómo puede estar elevado en coexistencia con una FCC en
rangos de normalidad. Es decir, la fuerza muscular puede mantenerse inicialmente a expensas de un mayor gasto
metabólico.
89
Consideramos de interés el hecho de que, a pesar de que
el índice PSU mostró valores más altos en aquella población en
la que la FCC estaba disminuida, su incremento no guarda una
relación estadística con la medida de la fuerza desarrollada.
Sí encontramos relación con la FCC, cuando estudiamos el valor del índice PSU en función de la masa muscular
existente, análisis efectuado mediante las relaciones entre
el log PSU/MM y el log PSU/MLG frente a FCC. O, lo que es
lo mismo, catabolismo/unidad de masa en relación con la
fuerza desarrollada.
Cabe pensar que la relación de la alteración metabólica
medida a partir del incremento del catabolismo se relaciona
más con la “eficacia” muscular que con la “cantidad” muscular.
Concluimos que con la determinación del índice PSU
tenemos un indicador fiable en la detección precoz de la
disfunción del catabolismo muscular en el síndrome de inflamación por humos y vapores, en el que se encuentra
incluida la patología respiratoria, sea ésta obstructiva o no.
La alteración, elevación del índice PSU, se detecta antes de
que las medidas de fuerza o masa muscular demuestren
estar alteradas. Su valor, en relación a la masa muscular,
implica una determinación indirecta de la calidad muscular.
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Revista de Patología Respiratoria Vol. 16 Nº3 - Julio-Septiembre 2013