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ENDOTELIO Y DIABETES

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ENDOTELIOY DIABETES

Dr. Juan Carlos Fernández(1, 2), Dr. Héctor Alejandro Serra(1, 3), Dr. Luis María Zieher(1)

1) 1ra Cátedra de Farmacología, Facultad de Medicina, UBA.2) CEMA,ANMAT.

3) Dirección Médica, Química Montpellier SA, Buenos Aires,Argentina.

Separata Endotelo y Diabetes 12/2/04 10:24 AM

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ABREVIATURAS MÁS FRECUENTEMENTE USADAS A LO LARGO DEL TEXTO:

5-HT, serotonina.AC, adenilil ciclasa.ACh, acetilcolina.ADMA, dimetilarginina asimétrica.AMPc,AMP cíclico.bFGF, factor de crecimineto fibroblástico básico.Ca-CaM o CaM, complejo Ca2+ - calmodulina.DAG, diacil glicerolECA, enzima convertidora de angiotensina I.EDHF, factor hiperpolarizante derivado del endotelio.EDRF, factor relajante derivado del endotelio, otra acepción del NO.ET-1, endotelina 1.GC, guanilil ciclasa.GMPc, GMP cíclico.HDL, lipoproteína de alta densidad.HMGCoA, hidroximetil glutaril CoA.IGF-1, factor de crecimiento símil insulina 1.Ins 1,4,5 P3, inositol trifosfato.LDL, lipoproteína de baja densidad.L-NAME, nitroarginina.L-NMMA, monometilarginina.Lp(a), lipoproteína (a).LPL, lipoproteín lipasa.MAO, monoaminooxidasa.MAPK, quinasa activadas por mitógenos.MK, miosín quinasa.NO, óxido nítrico.NO2, nitritos.NO3

-, nitratos.NOS, óxido nítrico sintasa. Sus isoformas son: eNOS, endotelial; iNOS, inducible, ynNOS, neuronal.OHb, oxihemoglobina.ONO2

-, peroxinitrito.PDGF, factor de crecimiento plaquetario.PEDF, factor derivado del epitelio pigmentoso.PGE2, prostagalandina E2.PGI2, prostaciclina.PI3´K, fosfatidil inositol trifosfato quinasa.PK, proteín quinasas. Estas comprenden: PKA, activada por AMPc; PKC, activada porDAG y Ca2+; PKG, activada por GMPc y Akt.PL, fosfolipasas. Estas comprenden la PLA2, fosfolipasa A2, y la PLC, fosfolipasa C.QM, quilomicrones.RLO, radicales libres del oxígeno, también reconocidos como especies reactivasdel oxígeno. Estos comprenden a los iones superóxido (O2

-), peróxido o peroxilo(HOO-), lipoperóxido (ROO-) y oxhidrilo (OH·).TGF-β, factor de crecimiento transformante beta.THB, tetrahidrobiopterina.TNF-α, factor de necrosis tumoral alfa.t-PA, activador tisular del palasminógeno.TxA2, tromboxano A2.VEGF, factor de crecimiento vascularVLDL, lipoproteína de muy baja densidad.




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INTRODUCCIÓN

De acuerdo a las últimas evidencias epidemiológicas la Diabetes Mellitustipo 2 se halla en franco avance(1). Esta enfermedad y su desarrollo deben con-siderarse como una condición de morbilidad multifactorial y en su patogeniadeben rastrearse la obesidad, la insulinorresistencia y la intolerancia a la gluco-sa(2,3). En efecto, se estima que entre el 20% al 50% de los pacientes con intole-rancia a la glucosa desarrollarán Diabetes tipo 2 durante los siguientes 10años(4). Además, la Diabetes no es una enfermedad sencilla; dentro de las com-plicaciones, los eventos vasculares son fuente de nuevos padecimientos y redu-cen la expectativa de vida de los enfermos. Como se desprende del estudioUKPDS, el tratamiento intensivo con insulina e hipoglucemiantes orales redu-ce la aparición de episodios microvasculares en general un 25%, la aparición deretinopatía a los 12 años de diagnosticada la diabetes un 21% y el riesgo de in-farto de miocardio un 16%(5). Aunque la reducción del riesgo de infarto obte-nida tras el tratamiento intensivo no resultó significativa(5,6), el grupo de pacien-tes del UKPDS con sobrepeso que fue tratado con metformina, sí exhibió unareducción significativa de tal riesgo(7).

En íntima asociación con lo relatado, durante las dos décadas pasadas fuecaracterizado el síndrome metabólico X(8-12), al observar en pacientes con obe-sidad central un grupo de manifestaciones clínicas y bioquímicas adicionalescomo: hipertensión, insulinorresistencia, intolerancia a la glucosa, actividad fi-brinolítica alterada, hiperuricemia y dislipemia caracterizada por hipertriglice-ridemia y HDL-colesterol bajo, que conducen en poco tiempo a la Diabetestipo 2 y a la aparición de episodios vasculares isquémico-trombóticos. Los mo-delos experimentales muestran que el tipo de alimentación hipercalórica y elsedentarismo genera muchas de las características del síndrome(14). Relacionadoa estos hallazgos, existe una serie de estudios, tanto experimentales como clí-nicos, que vinculan la insulinorresistencia con la disfunción endotelial y el me-noscabo de la capacidad vasodilatadora desencadenada por la acetilcolina(ACh)(6,14-23) que podrían explicar la mayoría de las manifestaciones vascularesdel síndrome como hipertensión y aterosclerosis.

Paralelamente, durante esas dos décadas quedó patentizado el papel fisio-lógico y fisiopatológico del endotelio(24,25). A partir de los años 80 empezó aconsiderarse al endotelio no como un simple revestimiento vascular, sino co-mo un órgano endócrino propiamente dicho(26-28). Con una superficie total de900 a 1000 m2 y un peso de 1,5kg(25,28) es el principal tejido glandular del or-ganismo y sus secreciones no sólo modulan el funcionalismo del tejido muscu-lar vascular subyacente, sino que determinan la antiagregación plaquetaria ygobiernan la microcirculación y el intercambio de O2 hístico(25).Además, el en-



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dotelio cumple importantes funciones que exceden a las propias vasculares, porejemplo la influencia sobre el funcionamiento inmune y participa en variosprocesos patológicos como la aterogénesis, trombosis, hipertensión arterial e in-flamación(16,20,25).

Planteado así el problema, es objetivo de esta monografía reseñar los ras-gos fisiológicos más importantes del endotelio y contrastarlos con los conoci-mientos de fisopatología endotelial relacionados con la diabetes. Es idea de losautores revisar el papel del endotelio en el síndrome X y postularlo como mo-tor de sus manifestaciones; así como definir, el rol del endotelio en los proce-sos "en más" o proliferativos de la retinopatía y nefropatía diabéticas y en losprocesos "en menos" o de déficit circulatorio periférico con menor flujo de O2y células inmunocompetentes.

EL ENDOTELIO NORMAL Y SUS FUNCIONES

El endotelio es la monocapa celular interna en contacto con la sangre.Como es continua, en los vasos grandes forma parte de la íntima y en los ca-pilares los define(29). Hasta no hace mucho se lo consideraba un tejido de reves-timiento límite del compartimiento vascular(30). Sin embargo, lejos de ser un te-jido inactivo, produce sustancias que vuelca a la sangre o hacia el tejido subya-cente sea intimal o muscular(27). Así, se trata del mayor órgano endócrino de laeconomía. Estructuralmente el endotelio presenta uniones gap (nexus) con lascélulas musculares o intimales conformando una unidad sincicial; este hecho esimportante para entender algunos aspectos que se aplican a su fisiopatología yfarmacología. En efecto, las uniones gap poseen canales por lo cuales difundenmensajeros e iones que cambian la excitabilidad muscular(24,31,32). Las sustanciasque sintetiza y libera el endotelio sano, así como las enzimas que presenta (ta-bla 1), le permite cumplir con las siguientes funciones:

• Regulación del tono vascular.• Regulación plaquetaria y de la coagulación.• Regulación del transporte y de la permeabilidad vascular.• Metabólica.• Regulación de la proliferación y crecimiento vascular.• Regulación del tráfico (direccionamiento) de células inmunese inflamatorias.

Mediante estas, se desarrollan efectos, algunos benéficos responsables dela homeostasis local, otros deletéreos desencadenantes de patología.

Regulación del tono vascular: Esta es la principal función de este órgano.El endotelio indemne genera la llamada autorregulación local del flujo sanguí-



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TABLA 1. SECRECIONES Y PRODUCTOS ENDOTELIALES.

Producto Función

Sustancias solubles:

Oxido nítrico (NO) Vasodilatador, antiagregante plaquetario,antioxidante, evita el depósito y oxidaciónde LDL

Prostaciclina (PGI2) Vasodilatador, antiagregante plaquetarioFactor de hiperpolarización Vasodilatadorendotelial (EDHF)Endotelinas (ET) Vasoconstrictores, factores tróficos

musculares∗, estimulantes de la producciónde NO

Endoperóxidos cíclicos Vasoconstrictores, oxidantesFactor de crecimiento vascular Angiogénesisderivado del endotelio (VEGF)Factor de crecimiento Angiogénesis, factor trófico muscular∗fibroblástico básico (bFGF)Factor de crecimiento Factor trófico muscular∗, estimulante transformante β (TGF-β) de la producción de ETVarias citokinas (IL-1,TNF-α, Quimiotaxis, inducción inflamatoriaIL-6, M-CSF, GM-CSF)Activador tisular del plasminógeno Fibrinolisis(t-PA)Inhibidor del tPA (PAI-1) Regulación de la fibrinolisisSustancias de superficie:

Factor de Von Willebrand Adhesión plaquetaria, coagulaciónTrombomodulina Regulación de la coagulaciónProteína C FibrinolisisProteínas de adhesión Tráfico leucocitario (v-CAM, ICAM-1, ICAM-2,E- selectina, P-selectina)Enzimas:

Lipoproteínlipasa (LPL) Metabolización de lipoproteínas ricasen triglicéridos (QM y VLDL)

Enzima convertidora Activa la angiotensina II e inactiva la bradikininade angiotensina (ECA)Enzima convertidora Sintetiza ET-1de endotelina (ECE-1a)Kalicreína Activa la bradikinina y la coagulaciónMonoaminooxidasa (MAO) y Catabolismo de las catecolaminas y serotoninaCatecol o-metil transferasa (COMT)ADPasa Convierte ADP (agregante plaquetario) en

adenosina (antiagregante)Prostaglandín deshidrogenasa Catabolismo de las PG

∗ se refiere a la inducción de mitogénesis, supervivencia, remodelación y aumento de la matriz extracelular queconduce a la hipertrofia del músculo liso vascular.



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neo, fino ajuste temporal del tono vascular que contribuye, junto con los me-canismos neurorrenales, a la regulación de la presión arterial(33). Este ajuste esresultado de una serie de estímulos físicos y neuroendócrinos que se traducenen la síntesis y liberación de sustancias que modifican, en forma parácrina, lacapacidad contráctil del músculo liso subyacente y por ende, el tono vascular.Estos mediadores químicos mantienen un equilibrio entre la contracción y larelajación, cuyo disbalance es causa de hipertensión y otras manifestacionesasociadas(33,34). Las células endoteliales producen al menos tres sustancias que re-lajan el tono vascular por actuar sobre el músculo liso(24,34): el óxido nítrico(NO), el factor de hiperpolarización derivado del endotelio (EDHF) y la pros-taciclina (PGI2). Por el contrario, la respuesta contráctil de la musculatura vas-cular por acción del endotelio depende principalmente de las endotelinas (ET),aunque parte del efecto presor puede atribuirse a los endoperoxidos vasocons-trictores y a los radicales libres del oxígeno (RLO)(24,34) (radical superoxido uO2

-, peroxido de hidrogeno o H2O2 y radical oxihidrilo OH). De todos estoscompuestos, el NO y las ET son considerados los más potentes efectores, a lavez que resultan los más estudiados en su rol fisiopatológico que excede el sim-ple papel vascular(35-37). La vasodilatación provocada por varias sustancias, ACh,bradikinina e histamina es en realidad indirecta: al estimular al endotelio, este li-bera NO (24,26,38,39); de hecho la ACh fue el primer vasodilatador cuyo mecanis-mo mediado por el NO fuera definido(26) y aunque en la actualidad esta res-puesta periférica a la ACh no se considera fisiológicamente importante, sí lo esa nivel de la microvasculatura cerebral sujeta a un fino control colinérgico(40).

Regulación de la función plaquetaria y de la coagulación: El endotelio re-gula la función plaquetaria mediante sus mediadores vasodilatadores NO yPGI2 y las enzimas adenosíndifosfatasa (ADPasa) y monoaminooxidasa(MAO). Asimismo, a través de la producción de sustancias antitrombóticas co-mo la trombomodulina, el activador tisular del plasminógeno (t-PA) y los he-paranes impide la activación inapropiada de los factores de coagulación(24,30). LaPGI2 y el NO son antiagregantes. La PGI2 actúa vía AMPc(41) y el NO, víaGMPc(42), impidiendo la señal de Ca2+ que culmina en la degranulación de lostrombocitos con la consecuente liberación de los mediadores proagregantesADP y serotonina (5-HT) y en la activación de la síntesis del potente vasocons-trictor tromboxano A2 (TxA2). Mientras tanto, el complejo trombomodulina-trombina formado en la superficie endotelial sirve para activar la proteína Cque participa en la degradación de los factores Va y VIIIa, los heparanes activana la antitrombina III y la secreción del t-PA activa la plasmina y la subsecuen-te degradación de la fibrina(30). Sólo cuando el endotelio se daña aparece en su-perficie el factor de von Willebrand en cantidad suficiente como para acelerarla agregación(24,30). A su vez el ADP y la 5-HT, conjuntamente con la trombinaformada en esta situación, estimulan la liberación de PGI2 y NO(30,43-45). Así, las


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sustancias producidas durante la agregación-coagulación son importantes acti-vadores del endotelio; de esta interrelación surge la correcta hemostasia queimpide la agregación exagerada y fuera del foco de injuria. En suma, el endo-telio sano previene la acción vasoconstrictora, agregante y procoagulante de lasplaquetas (mediadas por el TxA2 y la 5-HT) manteniendo el sistema en equi-librio; cuando se pierde la integridad endotelial (por ejemplo, en un trauma)desaparece este y se producen agregación plaquetaria y vasoconstricción res-ponsables de la fase vascular de la hemostasia(30).

Regulación del transporte y la permeabilidad capilar: El endotelio formauna barrera selectiva y activa que regula el pasaje de muchas sustancias conte-nidas en la sangre, facilitando la transferencia algunas e impidiendo el paso deotras. En general, el paso selectivo se debe a que este tejido forma una mem-brana lipofílica donde toda sustancia de esas características tiene mayor posibi-lidad de atravesarla por difusión pasiva. Sin embargo, salvo a nivel de la micro-vasculatura cerebral, donde el endotelio es continuo, la presencia de poros o fe-nestras favorece también el pasaje de sustancias hidrosolubles arrastradas por elsoluto (vía paracelular)(28). En la superficie endotelial existen varios canales,transportadores y enzimas(24,28) que permiten la difusión facilitada o el transpor-te activo de sustancias de interés (como glucosa, aminoácidos, iones, etc.) hacialos tejidos, o de fármacos y otros xenobióticos hacia la sangre(46); a la vez algu-nos de estos sistemas captan sustancias circulantes (catecolaminas, 5-HT, nu-cleótidos, etc.) para su catabolismo(30). Ciertas proteínas (hormonas, citokinas,factores de crecimiento, lipoproteínas, inmunoglobulinas, etc.) son transporta-das desde la sangre a los tejidos por transcitosis, proceso caracterizado por unreceptor de superficie que fija a la proteína en cuestión y desencadena un fe-nómeno Ca2+ dependiente. La modificación oportuna del citoesqueleto gatilla-da por el ion conduce a la formación de vesículas de endocitosis que migrandesde la membrana luminal hacia la basal donde finalmente sufren exocitosis li-berando a la proteína transportada(47). El tamaño de los poros o el espacio inter-celular en un territorio capilar dado puede variar a consecuencia de modifica-ciones del citoesqueleto inducidas por agonistas y así favorecer el intercambiode moléculas de alto peso molecular (como proteínas o fármacos) entre la san-gre y el líquido extracelular(24,25), independientemente de la transcitosis. Esto queha sido descripto ampliamente como un hecho propio de la inflamación y pro-vocado por sus mediadores(48), que conduce a la exudación capilar y formaciónde edema, se da habitualmente en circunstancias no patológicas. Parece ser quela función más destacada de la histamina (a nivel periférico) o la ACh (a nivelcentral) sobre el endotelio es el control del tamaño de los poros y la permea-bilidad capilar(39,47), mientras que el estímulo de la producción de NO sería se-cundario.



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Función metabólica: La presencia de un variado repertorio enzimático leotorga al endotelio una capacidad metabólica importante, a la vez que poten-cia toda la actividad regulatoria precedentemente expuesta (34). Las enzimasmás reconocidas pueden ubicarse en varios compartimientos subcelulares conrelación a su papel en la función endotelial:Asociadas a la membrana citoplasmática se hallan:

• Por el lado externo:La lipoproteín lipasa o LPL, presente de modo predominante en los endote-lios de los lechos muscular y adiposo, degrada los triglicéridos de las lipo-proteínas de muy baja densidad (VLDL) y los quilomicrones (QM); la LPLes inducida por la insulina(49).La ADPasa, mencionada con anterioridad, degrada el ADP a AMP el que es,a su vez, fuente de adenosina (vasodilatadora y antiagregante); de este modola ADPasa protege contra la agregación plaquetaria(30,50).La enzima convertidora de angiotensina (ECA) metaboliza la angiotensina I a suforma activa, la angiotensina II, y además inactiva a las kininas; así, la ECAcontribuye al mantenimiento de una presión de perfusión estable a nivel ca-pilar(51-52).• Por el lado interno:La NO sintasa endotelial (eNOS) necesaria para la síntesis de NO, esta enzi-ma se halla anclada en regiones especializadas de la membrana, llamadas ca-veolas, donde interacciona con varias proteínas que le brindan un fino con-trol físico y humoral de la producción de NO(35,38,39,44,50,53-55).La fosfolipasa A2 (PLA2) encargada de liberar ácidos grasos poliinsaturados(araquidónico) de los triglicéridos y plasmalógenos para la síntesis de pros-taglandinas (PG) y el factor activador plaquetario (PAF)(41,56,57).La fosfolipasa C (PLC) y la adenililciclasa (AC) encargadas de la génesis de segun-dos mensjeros, inositol trifosfato (Ins 1,4,5 P3) y AMPc respectivamente(43).La esfingomielinasa de papel preponderante en la fisopatología de la ateros-clerosis(58).Finalmente, la prostaglandin 15 deshidrogenasa y la 11 hidroxitromboxano deshi-drogenasa necesarias para el catabolismo de PG y Tx(59).

Asociadas a las mitocondrias se halla:La MAO, enzima necesaria para el catabolismo de la 5-HT plaquetaria y delas catecolaminas circulantes, con lo que reduce la agregación plaquetaria yla respuesta presora a la adrenalina(30).

Asociadas al retículo endoplásmico se hallan:La ciclooxigenasa 1 (COX-1) y la prostaciclín sintetasa, imprescindibles para lasíntesis de PGI2 a partir de ácido araquidónico(41,56,60).La enzima convertidora de endotelina, isoforma endotelial (ECE-1a), necesariapara producir/activar la ET-1(36,37).



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Regulación de la proliferación y el crecimiento vascular: La formación denuevos vasos es un proceso clave dentro de eventos fisiológicos (desarrollo em-brionario, cicatrización, ciclo endometrial) y patológicos (neoplasias, ateroes-clerosis, inflamación, retinopatía diabética)(28). Debe distinguirse dentro de estefenómeno la vasculogénesis propia del crecimiento embrionario, donde las cé-lulas endoteliales se diferencian a partir de células madre o stem cells y la angio-génesis del adulto, donde los nuevos vasos se forman de los preexistentes. La hi-poxia o la isquemia es el principal estímulo angiogénico(61,62). En esta situaciónse produce vasodilatación NO dependiente estimulada por adenosina (50) y ex-travasación de plasma con la formación de un entramado rico en fibrina; he-cho que es seguido de inducción y liberación de metaloproteasas y factores decrecimiento, como el factor de crecimiento vascular derivado del endotelio(VEGF) o el factor de crecimiento fibroblástico básico (bFGF) y sus receptores (28).El VEGF activa la mitosis de las células endoteliales mientras que las metalopro-teasas permiten la remodelación de la membrana basal. El bFGF activa no sóloal endotelio sino también al músculo liso y los insta a producir integrinas yotras moléculas de adhesión fundamentales para la migración(61). Mediante estosestímulos las nuevas células endoteliales maduran y ocupan su lugar. La induc-ción del crecimiento celular se debe a la activación de diferentes cascadas en lasque intervienen la proteín quinasa C (PKC), las quinasas activadas por mitóge-nos (MAPK) y varios factores de transcripción nuclear (AP-1, NFAT, Ets, etc).Una vez posicionadas, las células terminan de adaptarse a su nuevo entorno porla acción de otro nuevo juego de factores de crecimiento como el factor de cre-cimiento derivado de las plaquetas (PDGF) y el factor de crecimiento transfor-mante β (TGF-β)(62,63).

Regulación del tráfico de células blancas: El endotelio interviene en la res-puesta inflamatoria permitiendo la adhesión y migración de los leucocitos desdela circulación hacia el foco inflamatorio. Esto es consecuencia de la expresiónproteínas de tráfico como las E-selectinas y las ICAM(24,28). Estas proteínas sólo seexpresan en la superficie endotelial durante la inflamación pues son inducidas porcitokinas como la interleukina (IL)-1 o el factor de necrosis tumoral α (TNF-α)provenientes desde el sitio de inflamación. Puede profundizarse más este tema apartir de las excelentes revisiones recientemente publicadas (61-64).


3.1 DISFUNCIÓN ENDOTELIAL

Definida la funcionalidad del endotelio y su papel activo en la regulacióndel tono vascular, es obvio que se lo haya implicado de lleno en la patología



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cardiovascular. Se acuñó el término disfunción endotelial para referirse a la fallade este tejido, producto de una inadecuada homeostasis de las sustancias vasoac-tivas, y que es punto de partida de las enfermedades cardiovasculares y extra-vasculares indicadas en la tabla 2, por cierto bastante disímiles, al contribuir de-cisivamente en su fisiopatología(15,20,58,65-67). La base bibliográfica PubMed(68) tieneregistrada bajo el título "Disfunción Endotelial" unas 15000 citas desde 1966 ala fecha, cuya tasa de crecimiento es exponencial y de las cuales un 62% corres-ponden a ref. puramente clínicas y un 10% se relacionan con el término "Dia-betes"; ello marca la importancia que el tópico ha despertado en la comunidadmédica. Sin embargo, en la actualidad se define disfunción endotelial como la faltade respuesta vasodilatadora de un lecho vascular (por ejemplo, antebrazo) a la adminis-tración intravenosa de esteres de colina (ACh, metacolina, carbacol) o nitroprusiato, re-gistrada por medios pletismográficos o por eco doppler(22,69,70).

Dejada a su libre evolución la disfunción endotelial se transforma con losaños en hipertrofia del músculo liso o en depósitos aterogénicos, producto deun disbalance a favor de factores vasoconstrictores, vasculotróficos y generado-res de estrés oxidativo (angiotensina II, ET,TxA2,VEGF, bFGF, O2

-) que no sonantagonizados por la producción y liberación endotelial de sustancias vasodila-tadoras, especialmente NO(16,20,33,58,71). Cabe destacar que las respuestas patológi-cas pueden ser regionales debido principalmente a la concurrencia de otrosfactores propios de cada lecho como diferentes presiones, reología y estrés defricción(33). Así, la aorta, las arterias ilíacas o las del epicardio son más sensiblesa desarrollar ateroesclerosis respecto de la mamaria interna o las arterias bra-quiales, aún a pesar de que la disfunción endotelial se desarrolla en todo el ar-bol vascular. Por ello, las dos entidades de mayor peso en la génesis de la enfer-


Enfermedades cardiovasculares:

Hipertensión arterialVasoespasmo coronarioIsquemia miocárdicaAterosclerosisHipertensión pulmonarInsuficiencia cardíaca congestiva

Enfermedades extracardiovasculares:

Shock sépticoEnfermedades renalesVasoespasmo post hemorragia subaracnoidea

TABLA 2. ENFERMEDADES POR DISFUNCIÓN ENDOTELIAL.


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medad cardiovascular, la hipertensión y la ateroesclerosis, surgen como conse-cuencia de estos disturbios homeostáticos de la pared vascular que conformanla disfunción endotelial(34,58).

Teniendo en cuenta lo hasta aquí descripto, si disfunción endotelial im-plica una falta de respuesta a la ACh y esta produce vasodiltación mediada porel NO, entonces podría decirse que disfunción endotelial es sinónimo de faltade respuesta al NO. Así, este gas, si bien no es la única sustancia vasoactiva in-volucrada, resulta el principal mediador alterado en la disfunción endotelial.

3.2 ¿CUÁL ES PAPEL DEL ÓXIDO NÍTRICO?

El NO es un gas que funciona como autacoide parácrino y autócrino ala vez que es un neurotransmisor. Es el principal responsable de la dilataciónmediada por el endotelio. Es muy reactivo e inestable (vida media de 1 a 15 se-gundos) se une a grupos tioles y oxhidrilos (presentes en péptidos, proteínas yácidos nucleicos), a otros radicales libres como el O2

- y el nitritos (NO2), y ametales cofactores proteicos como el Fe y el Zn. Estas sustancias son en elblanco del NO para sus efectos fisiológicos y patológicos, pero tam-bién los inactivadores o los perpetuadores de sus efectos(35,42,71-73). El NOes responsable del mecanismo de acción de los nitrovasodilatadores (nitroglice-rina, dinitrato de isosorbide, molsidomina, nitroprusiato de sodio) drogas deamplio uso en medicina cardiovascular(34).

El NO se sintetiza a partir de L-arginina (Arg), O2 y NADPH como sustra-tos, en una reacción es catalizada por la NOS(74). Existen tres isoformas NOS(35, 54,75):

• Tipo I o neuronal (NOS-1 o nNOS) que se expresa constitutivamente en di-ferentes poblaciones neuronales centrales y periféricas, y en otros tejidos co-mo músculo esquelético, glándulas endócrinas, riñón y tejido peneano.• Tipo II o inducible (NOS-2 o iNOS) que aparece principalmente en el ci-toplasma de los macrófagos y otras células inflamatorias, luego de su activa-ción por citokinas y mediadores de la inflamación. Normalmente está au-sente en condiciones basales.• Tipo III o endotelial (NOS-3 o eNOS) que también es constitutiva y se ubi-ca principalmente en la membrana plasmática endotelial, aunque otros teji-dos tales como neuronas hipocámpicas, sinciciotrofoblasto, plaquetas y epi-telio bronquial también la expresan en cantidad limitada. La eNOS es un di-mero de peso molecular aproximado de 270.000 y su estructura guarda si-militud con las enzimas citocromo P450 reductasa y hemooxigenasa micro-somal(76).

En la reacción de síntesis se produce una oxidación de la Arg por O2, ge-nerando N-hidroxi-L-arginina como intermediario, del cual se desprenden




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NO y L-citrulina (figura 1). El cofactor tetrahidrobiopterina (THB) terminade reducir al NO impidendo que los electrones queden en el O2 y formen elanión O2

- (58,77). La Arg proviene de la circulación y aunque las concentra-ciones plasmáticas son saturantes para las NOS. Se postula que en el entornointracelular la concentración neta de Arg se halla muy por debajo de la plasmá-tica, debido a la actividad del transporte catiónico Y+ que toma la cantidad jus-ta del aminoácido desde la sangre(65,78,79).

Las NOS constitutivas son activadas por el Ca2+ a través de la calmoduli-na (complejo Ca-CAM) e inhibidas por fosforilación de las PK(54). En cambiola iNOS se transcribe como resultado de señales mediadas por intensificadoresgénicos como el NFkB y es activa aún en ausencia de Ca2+, o bien se reprimepor acción de los complejos glucocorticoide-receptor (78,80,81). Ciertos análogosde la Arg pueden inhibir competitivamente la actividad de las NOS al actuarcomo falsos sustratos; los prototipos de estos inhibidores son la NG-monome-til-L-arginina (L-NMMA), la L-nitro-arginina (L-NA), el metil-éster de la L-nitro-arginina (L-NAME) y la dimetil-arginina asimétrica (ADMA)(65,78,79,82). Es-te último compuesto puede adquirir importancia fisiopatológica ya que es en-dógeno y aumenta en situaciones como la insuficiencia renal crónica o la hi-percolesterolemia. Asimismo, la L-NMMA, inhibe además al transporte Y+.Particularmente en el caso del endotelio, la producción normal de NO es con-tinua y muy baja.Además, va acompañada por la síntesis de otros agentes vaso-dilatadores, EDHF y PGI2, que refuerzan su acción homeostática vasodilatado-ra, antiagregante y antiaterogénica(58). La síntesis de NO está modulada por se-ñales físicas y químicas que modifican la actividad de la eNOS (22,34,35,38,39,44,50,53-55,82-

84):

NONO

O2O2

e- NADPH

THB,FAD, FMN

eNOSeNOS

CaM

CitrulinaCitrulinaArgininaArgininaProceso de síntesis del NO endotelial por la óxido nítricosintasa endotelial (eNOS).Ref.: CaM, calcio calmodulina;THB,tetrahidrobiopterina.

FIGURA 1


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• Las señales físicas son el estrés de fricción -también llamado estrés de rozamien-to, fuerza de cizallamiento o shear stress- y la hipoxia tisular. El estrés de fricciónes el más importante estímulo físico y se debe al paso de la sangre que trac-ciona las células endoteliales(53,82,83). Esto deforma el citoesqueleto por lo quela fueza resultante se distribuye uniformemente hasta alcanzar zonas de se-ñalización. Como fue comentado, la eNOS se halla en caveolas o huecosmembranares ricos en colesterol en asociación con varias proteínas, entreellas la caveolina(54,55,83); el estrés de fricción libera la eNOS de su interaccióncon la caveolina dejando a la enzima a punto para ser estimulada por la Ca-CAM (ver la figura 2 izquierda). La liberación de NO desencadenada por elestrés de fricción explica porqué la vasodilatación por flujo es endotelio de-pendiente, ya que en arterias peladas, carentes de esta estructura, esto no seobserva.• Las señales químicas estimulantes y modulatorias que actúan sobre recep-tores de membrana son las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina), la vaso-presina, la histamina, la bradikinina, la trombina, la sustancia P y la insulina. Laseñal química modulatoria no membranar corresponde a los estrógenos(84). Sibien la relajación por endotelio fue puesta de manifiesto por el uso deACh(26), en la actualidad este compuesto no se considera fisiológicamenteimportante. La unión de los distintos agonistas mencionados a sus respecti-vos receptores activan varias vías celulares que culminan, entre otras respues-tas, con la producción de NO (ver figura 2 derecha).

El NO generado a concentraciones fisiológicas (concentraciones bajas,inferiores a 1 µM, figura 3 izquierda) por las NOS constitutivas, difunde rapi-damente hacia el entorno modulando la actividad celular vecina (efectos direc-tos parácrinos y autócrinos) principalmente a través del GMPc, por lo que pue-de considerarse a este gas como autacoide y neurotransmisor central y perifé-rico (tabla 3)(71,82,86-89).


Autacoide Neurotransmisor

• EDRF • Fibras nitrérgicas del tubo

• Regulador del tono bronquial digestivo (fibras NANC)• Acciones en la inflamación • Neuromodulador central

como radical libre retrógrado en la LTP • Erección peneana (plasticidad y memoria)• Papel neurotóxico

Ref.: EDRF, factor de relajación endotelial; LTP, potenciación a largo plazo; NANC,no adrenérgicas no colinérgicas.

TABLA 3. PAPEL DEL NO.


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• El blanco más destacado del NO es la guanilil ciclasa soluble (GC)(26,58,90,91).La GC es una enzima heterodimérica en la cual el hemo no cumple un pa-pel catalítico sino alostérico; como receptor del NO, el Fe2+ es traccionadofuera del anillo de la porfirina por el gas activando la síntesis de GMPc. Enel sistema vascular, el NO difunde desde la célula endotelial a la sangre(donde ingresa a plaquetas y eritrocitos) y al musculo liso vascular, se une ala GC y desencadena la síntesis de GMPc. El GMPc activa la proteínquinasa G (PKG) que fosforila la miosín quinasa (MK) inhibiendola actividad contráctil; el efecto final es la relajación del músculoliso vascular en arterias de mediano calibre (figura 4)(42,90). Adicional-mente, el NO, mediante este mecanismo, promueve la falta de adhesión pla-quetaria y leucocitaria al endotelio, favoreciendo las condiciones reológicasde los lechos capilares. Estas acciones son sinérgicas con las desencadenadaspor la PGI2.• Otros blancos del NO a concentraciones bajas son(35,92): la oxihemoglobina(OHb) y algunos citocromos como el aa3; las ferroproteínas no hemínicascomo las cis-aconitasa y las ferrosulfoproteínas de los complejos oxidativosmitocondriales; las proteínas con Zn como p53 y algunos miembros de lafamilia de receptores esteroides; los residuos tirosilo y cisteinilo de ciertasproteínas como Ras, el receptor NMDA, la gliceraldehído 3 fosfato deshi-drogenasa, la isoenzima 2a de la ATPasa de Ca2+ del retículo sarcoplásmico(SERCA 2a), la prostaciclín sintetasa y la caspasa 3; el glutation, y los lípidosmembranares peroxidados. La OHb es un inactivador del NO; esta ofreceuno de los hemo que liga con alta afinidad al NO y cataliza su inactivacióna nitratos NO3.Aún cuando la gran masa de glóbulos rojos debería neutra-lizar el NO formado por una superficie endotelial sana, nuevas evidenciasapuntan a que la interacción NO-OHb podría ser útil en estados de hiper-producción de NO, o bien que actuaría como un transporte-reservorio delgas, llevándolo hacia zonas circulatorias de escasa producción(92). La unióndel NO a las demás proteínas mencionadas causa su inhibición en diversogrado, situación relacionada con la reversibilidad de los enalces NO-proteí-na formados.

3.3 ENFOQUE FISIOPATOLÓGICO DEL NO ¿QUÉ ES EL

ESTRÉS OXIDATIVO?

La presión arterial y la circulación por un lecho determinado están regu-ladas por dos tipos de estímulos neurohumorales en fino equilibrio sobre elmúsculo liso vascular: vasoconstrictores representados por las catecolaminas, la an-giotensina II, la ET-1 y el TxA2, y vasodiladores representados por el NO, laPGI2 y el EDHF. Como el NO es el estímulo vasodilatador más importante, sihay menor síntesis, aún sin un aumento de los mediadores constrictores, se pro-duce un disbalance en favor de estos que se traduce a mediano plazo en hiper-




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Hemoproteínas (GC)Señalización

Deaminacióndel DNA

Deaminacióndel DNA

NONO

R-SHR-SH

NO2NO2 N2O3N2O3O2O2

ONO2ONO2 ONO2HONO2HO2O2

Nitrosotioles(Vasodilatación)

Nitrosotioles(Vasodilatación)

Dadores de NO(Vasodilatación)Dadores de NO(Vasodilatación)

Oxidacióno nitración

lipídica

Oxidacióno nitración

lipídica

Oxidacióno nitracióndel DNA

Oxidacióno nitracióndel DNA

Proteínas (RAS)Antiapoptosis

nitroTyr(SERCA-SOD-PGIS)

Inhibición de la función

Fin de la oxidaciónlipídica

EFECTOS INDIRECTOS[NO] ALTA

NONO

EFECTOS DIRECTOS[NO] BAJA

FIGURA 2

FIGURA 3

CavCav

Akt

eNOS eNOS

eNOSNO

A

C

BCaMCaM

PLC Gq

Ins 1,4,5 P3

Calcisoma

al músculo liso

Agonistas:Histamina,Acetilcolina,Adrenalina, etc

Ca2+Ca2+

IRS-2IRS-2

PI3´KPI3´K

insulinainsulina

Estrésde fricciónEstrésde fricción

Formas de activación de la eNOS, su ciclo y sus mecanismos reguladores y de transducción de señales:A) El estrés de fricción, es el estímulo físico más importante. Normalmente la eNOS se halla en las caveo-las, huecos de membrana ricos en colesterol, asociada a la proteína caveolina (Cav) que la inhibe; el estrés defricción separa la eNOS y la deja libre para interactuar con el complejo CaM (Ca2+-calmodulina) que por-ta la señal de los agonistas y propicia la síntesis de NO. B) Los distintos agonistas, vía proteína Gq activan lafosfolipasa C (PLC) que libera inositol trifosfato (Ins 1,4,5 P3). Este promueve a su vez, la liberación de Ca2+

desde los depósitos intracelulares o calcisomas que rápidamente se fija a la calmodulina activando a la eNOS.C) La insulina, vía fosfatidilinositol trifosfato quinasa (PI3´K) y Akt fosforilan la eNOS permitiendo su aso-ciación a la membrana. Si bien no es un estímulo directo de la eNOS, favorece su estado activo ya que pro-mueve su fijación a la membrana para ser activada por el estrés de fricción.

Acciones fisiológicas (bajas concentraciones) y patológicas (altas concentraciones) del NO. Ref.: GC, guani-lil ciclasa; nitroTyr, residuos nitrotirosilo de las proteínas; PGIS, prostaciclina sintetasa; RAS, proteína p21 Ras(proteína G monomérica); SERCA,ATPasa de Ca2+ del retículo sarcoplásmico; SOD, superóxido dismutasa(tomado de Davis KL, et al.Annu Rev Pharmacol Toxicol (2001) 41: 203-236).



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tensión, agregación celular y disturbios microcirculatorios con pérdida de lechocapilar hecho que se conoce como rarefacción(65). Además, el NO modula elmanejo endotelial de las lipoproteínas y éstas, a su vez, interfieren con la pro-ducción de NO; por ello, la falla relatada se traduce adicionalmente, como severá luego, en una predisposición a la aterogénesis(58,93,94). Paradójicamente, elNO en exceso (concentraciones altas, mayores de 1 µM, ver figura 3 derecha)también puede resultar perjudicial. En primer lugar porque, a través de la for-mación de dadores de NO de larga vida media, puede causar hipotensión sos-tenida y déficits en la perfusión tisular. Además predispone a la formación deperoxinitrito (ONO2

-) y de trióxido de dinitrógeno (N2O3), dos moléculasmás "estables" pero tóxicas a partir de RLO. El ONO2

- daña directamente alDNA (ruptura, oxidación de bases) y a los lípidos (nitración y oxidación),mientras que el N2O3 interacciona con tioles (glutation y otros) para formarnitrosotioles y daña al DNA (desaminación)(35,95). Como consecuencia, las pro-teínas y membranas pierden su función y el DNA se despuriniza conduciendoa efectos mutagénicos.

NOdesde el endotelio

GMPc GTP

Ca2 - CaM

Ca2 - CaM

Ca2

GC

PKG

MiosínQuinasa

MiosínQuinasa

MiosínQuinasa

Activa

RELAJACIÓN MiosinaCONTRACCIÓN

Cadenaslivianas

Cadenaspesadas

P

P

P

FIGURA 4

Efecto del NO sobre el músculo liso, activación de la guanilil ciclasa (GC) soluble, producción de GMPc,activación de la proteín quinasa G (PKG), inactivación de la miosín quinasa (MK)por fosforilación y relaja-ción. Las acciones del NO se oponen a las del Ca2+-CaM (calcio calmodulina).



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Con relación a lo mencionado, varias pueden ser las situaciones que de-terminan el déficit o exceso de NO y disfunción endotelial(20,22,35,58,65,93-99) condu-ciendo a las patologías mencionadas en la tabla 2:

• Primeramente, la disponibilidad de Arg para la eNOS podría ser un elemen-to a considerar como causa de déficit del gas.A pesar de que in vitro el au-mento de Arg no incrementa la actividad vasodilatadora endotelial, existensobradas pruebas en modelos animales y clínicas de que el suplemento oralo intravenoso del aminoácido es beneficioso en ciertas patologías con dis-función endotelial como hipertensión, diabetes o ateroesclerosis (ver espe-cialmente la ref. 79). Esta "paradoja de la arginina" no es fácilmente expli-cable.Tal como se comentó, a pesar de la excesiva concentración plasmáticade Arg, la eNOS no se hallaría saturada gracias al transporte Y+ que regulala concentración intracelular por debajo del Km enzimático; a su vez estetransporte se halla controlado por varias citokinas proinflamatorias y la in-sulina, por ello si fallan estos reguladores se produciría un déficit intracelu-lar de Arg que podría ser compensado por la administración exógena. Laproducción aumentada de ADMA, un inhibidor fisiológico de la eNOS, enalgunas patologías con disfunción endotelial (aterogénesis, enfermedad vas-cular periférica) podría ser otra explicación plausible del déficit de Arg enel microambiente de la eNOS, máxime si se tiene en cuenta que es posibledesplazar el ADMA mediante la aplicación de un exceso de Arg.• Como la eNOS es una enzima que requiere cofactores para su correctofuncionamiento, en segundo lugar, un déficit de THB determinaría que laeNOS funcione como generadora de RLO en vez de productora de NO,ya que se ha visto en modelos experimentales que la enzima sin el cofactortransfiere mal los electrones o no consigue que el O2 activado oxide a la Arg.En estas condiciones es una generadora de estrés oxidativo y contribuiría ala disfunción endotelial. Recientes investigaciones han puesto de manifiestoque en la diabetes y en la hipercolesterolemia existiría un déficit parcial deTHB, aunque no se ha determinado fehacientemente la concentración in-tracelular del compuesto en situaciones normales y patológicas.• En tercer lugar, el déficit de NO podría deberse a una inadecuada activaciónendotelial por el estrés de fricción o por agonistas endógenos. Se han acumuladosvarias evidencias de que la enfermedad cardiovascular, la hipercolesterolemiao la diabetes impiden la respuesta vasodilatadora a las drogas que necesitandel endotelio para ejercer dicha capacidad, y que paradójicamente, por ac-tuar sobre el músculo liso, causan vasoconstricción. No obstante, cuando seaplica nitroglicerina la vasodilatación sí se produce lo que indica una fallaexclusivamente endotelial. Es posible que en estos casos la disfunción inicialse produzca como consecuencia de una inadecuada señalización/activación dela eNOS o una falla del ciclo citosólico-membranar de la enzima mostrado en la fi-gura 2, más que a una alteración enzimática en sí; aunque en estadíos más



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avanzados, la lesión del endotelio o la remodelación debida a factores de cre-cimiento determine una falta de toda la maquinaria, tanto señalatoria comocatalítica. En esa última línea se ha descripto que situaciones patológicas másextremas, tales como hipoxia crónica o ateroesclerosis avanzada provocanuna alteración de la expresión de la eNOS. Finalmente, sin que esto impli-que una relación causa-efecto debe destacarse que las caveolas donde residela eNOS son regiones de la membrana ricas en colesterol donde su flexibi-lidad se traduce en una correcta señalización/activación de la enzima y quedurante la hipercolesterolemia se produce estrés oxidativo que altera las li-poproteínas de baja densidad (LDL) y, probablemente también, la fluidez yseñalización a través de las membranas.• En cuarto lugar, aunque no tan importante, el NO podría inactivarse porla OHb, ya que el gas es muy ávido por esa proteína. Esto explicaría uno delos mecanismos de vasoconstricción cerebral luego de la hemorragia suba-racnoidea(92), debido al exceso de hemoglobina derramada.• Por último, el estrés oxidativo es la causa principal de destrucción del NO, porla intensa atracción entre este y los RLO, y posiblemente, sea el factor quecontribuya en forma preponderante al comienzo de la disfunción endote-lial(20,58). Se entiende por estrés oxidativo la presencia de cantidades inapropia-das de RLO en un tejido y momento determinados, ya sea por exceso de pro-ducción o por déficit catabólico(96). La generación de RLO es un proceso quese observa en todos los tejidos, existiendo un delicado equilibrio entre su sín-tesis y su inactivación o barrido (scavenging)(97-100). Normalmente el metabolis-mo de compuestos oxigenados (hidroxilación de esteroides y de aminas, sín-tesis de eicosanoides, etc.) y el funcionamiento de la cadena respiratoria pro-duce una mínima cantidad de RLO que es inactivada. Pero durante la infla-mación se produce el estallido respiratorio donde, tras la activación de laNADPH oxidasa, la cantidad de RLO aumenta excesivamente.

Si bien la destrucción es recíproca y resulta beneficiosa para frenar la li-poperoxidación (ver luego), el NO no alcanza a sus blancos fisiológicos per-diéndose su capacidad homeostática sobre la microcirculación.Además se trans-forma en ONO2

- que resulta un tóxico celular de larga permanencia(58,99). Du-rante los fenómenos inflamatorios se induce la iNOS en respuesta a varios ago-nistas proinflamatorios (citokinas especialmente), la cual puede elevar notable-mente los niveles de NO por encima de sus concentraciones fisiológicas cau-sando hipotensión (figura 5)(95). La inflamación se acompaña también de un au-mento de la actividad de la NADPH oxidasa productora de O2

- que contribu-ye al estrés oxidativo y de COX-2 (inducible) cuyos productos resultan cons-trictores y proaterogénicos. Es importante señalar que condiciones como lamisma aterogénesis o la diabetes, a través de los productos de glicación, predis-ponen a la inflamación endotelial creando un círculo vicioso que potencia laprogresión del daño(23). Para otros autores la inflamación endotelial sería tam-



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bién producto de la hiperhomocisteinemia(101), del tabaquismo o la infecciónpor Clamidias(102).

Un efecto deletéreo de los RLO es la lipoperoxidación membranar. Esta esla reacción entre un radical peroxilo (HOO-) y los dobles enlaces de los ácidos gra-sos insaturados de los fosfolípidos de membrana. Como resultado se forma un li-poperoxilo derivado (ROO-) y un alcohol graso. Debido a que el ROO- carece delas propiedades funcionales de los fosfolípidos, su acumulación resiente la inte-gridad membranar y se produce el envejecimiento estructural(97,100) y en el casoparticular de los vasos, ateroesclerosis(58,93). Lamentablemente, la lipoperoxida-ción es un proceso autoperpetuado, es decir que los productos de la reacción,los ROO-, interaccionan con nuevos fosfolípidos insaturados vecinos generan-do más ROO- y más daño(97). Como se dijo, la intensa reactividad del NO ha-ce que se combine fácilmente con los RLO. Por ello, la superóxido dismutasa(SOD) prolonga la vida media biológica del NO por eliminar el O2

-. Cuandoel NO se combina con los ROO-, el nitroderivado resultante detiene el proce-so peroxidativo membranar ya que no es reactivo, por lo tanto produce una ac-ción beneficiosa(35).

Otro efecto deletéreo del estrés oxidativo es la aterogénesis, que por su im-portancia se discutirá a continuación.

induccióninducción

estrésoxidativoestrésoxidativo

I N F L A M AC I Ó NI N F L A M AC I Ó N

NONO

iNOS

GC

GMPc

eNOS

O2-

ONO2-

FIGURA 5

En situaciones patológicas (inflamación, shock séptico, isquemia por reperfusión, etc.) con hipoxia y altera-ción del microambiente tisular, a la producción normal de NO se le agrega el proveniente de la iNOS (óxi-do nítrico sintasa inducida) activada por citokinas (IL-1,TNF-α). Este exceso de NO genera un estado devasodilatación permanente; por otro lado los RLO formados por el estallido respiratorio y estrés oxidativoforman con el NO peroxinitrito (ONO2

-) cititóxico.



20

3.4 EL CAMINO A LA ATEROESCLEROSIS

Las LDL son partículas esféricas ricas en colesterol esterificado, de 18 a35 nm de diámetro con un 20% de proteína, principalmente apo B100 y apoE, cuya función es la de conducir colesterol a los tejidos periféricos para suuso(84,103). Parecidas a ellas, en tamaño y composición lipídica existen las lipopro-teínas a o Lp(a) cuya función es desconocida pero cuyo aumento se asocia a en-fermedad coronaria. Normalmente las LDL circulan entre el endotelio y espa-cio subendotelial y, o vuelven a salir hacia la sangre, o son captadas por el re-ceptor para apo B100 en los tejidos necesitados.

En situaciones de estrés oxidativo, por acción del O2-, las LDL se oxidan

y de esta forma pierden fluidez depositándose en el subendotelio y alterando elcitoesqueleto endotelial(104). Los lípidos peroxidados y los oxiesteroles serían fac-tores desencadenantes de la fagocitosis (ya que al no poder seguir la vía cata-bólica tradicional, las LDL son fagocitadas como producto de desecho, vía re-ceptores scavengers). Ayudados por los quimiotácticos y moléculas de adhesiónexpresadas se reclutan monocitos y macrófagos, que generan un daño mínimo(84).Más adelante, los fagocitos que no pueden catabolizar al esterol se conviertenen células espumosas que potencian la inflamación, esto se ve como una lonjagrasa (fatty streak) que resulta primer estadío visible de la placa. Si bien estaspueden ubicarse a lo largo del arbol vascular, son más evidentes en las zonas debifurcación o donde el estrés de fricción es menor(84). Con el tiempo, más fago-citosis, más liberación de citokinas, más atracción celular y más inflamación,conduce a un círculo vicioso proaterogénico donde se establece una lesión fi-brograsa indermedia y, tras un proceso de remodelación y fibrosis con reorga-nización tisular lento pero continuo, se llega a la placa establecida(84,104). Deacuerdo a la consolidación de la placa o a su friabilidad, la posibilidad de de-sencadenar patología oscilará entre crecimiento y obstrucción dando accidentes is-quémicos o ruptura produciendo accidentes trombóticos(58, 84,103,105).

Los modelos animales de enfermedad arteriosclerótica muestran la capa-cidad de las LDL oxidadas de reducir la síntesis de NO (mediante la modifica-ción del citoesqueleto) o inactivarlo (por inducir estrés oxidativo).También es-tos agentes estimulan la producción de ET-1. La ET-1 liberada en la placa deateroma contribuiría a su progresión pues presenta efecto mitogénico sobre elmúsculo liso y promueve la expresión de moléculas de adhesión endotelial queatraen monocitos a la placa. En experimentos con animales, el antagonismo se-lectivo del receptor ETA, reduce los niveles de VLDL y LDL circulantes sinafectar los de HDL y disminuye significativamente el área total de las placas ate-romatosas y su contenido en células espumosas. Otras citokinas como el TGFβy el TNF-α secretadas por el propio endotelio son capaces de producir efectos



21

similares a los de la ET-1. El TNF-α, por ser una molécula proinflamatoria, ac-tiva adicionalmente a los macrófagos y favorece la ruptura de placa. El INF-γproducido por los linfocitos T del infiltrado, favorece también la ruptura de pla-ca por predisponer la formación de cápsulas fibrosas débiles(105,106).

Las medidas terapéuticas principales, además de la reducción de los apor-tes de colesterol, se hallan orientadas hacia la hipótesis del estrés oxidativo ydisfunción endotelial como causa de aterogénesis:

• Las estatinas(103,107-109) ocupan un lugar destacado. No es propósito de esta re-visión estudiarlas en detalle, pero si sostener que además del descenso del co-lesterol circulante por inhibición de la hidroximetil glutaril CoA (HMG-CoA) reductasa hepática, estos fármacos podrían tener un papel antiinflama-torio en el propio ateroma al interferir con la señalización leucocitaria y elensamblado de la NADPH oxidasa que requiere de terpenos para su inser-ción en la membrana.• Ha sido preconizado el uso de antioxidantes, como las vitaminas C y E, yel β-caroteno, para mejorar dicha disfunción y prevenir sus consecuencias.Aunque los resultados parecen ser alentadores respecto de algunas manifes-taciones (por ejemplo, ateroesclerosis) los ensayos bien controlados no handemostrado eficacia significativa para prevenir las manifestaciones de la en-fermedad cardiovascular.Aunque interesante, este tópico supera los alcancesde este trabajo; sin embargo pueden encontrarse datos relevantes sobre eluso de antioxidantes y enfermedad cardiovascular en las citas 58 y 95.• En cuanto al rol del NO, al administrar un suplemento dietario de L-ar-ginina se observa vasodilatación y disminución de la proliferación y migra-ción celular en el proceso ateromatoso. Esto podría explicarse por la accióndel NO que, además de modular la proliferación de las células del músculoliso vascular, disminuiría la adhesividad de los leucocitos al endotelio(79,93,94).• La hiperhomocisteinemia ha sido considerada como un factor indepen-diente de riesgo cardiovascular. De acuerdo al tratamiento instaurado paradisminuír sus cifras circulantes (ácido fólico y vitamina B12), puede especu-larse que la hiperhomocisteinemia refleja una carencia de factores transme-tilantes endógenos (S-adenosil metionina) que impiden la síntesis de fosfo-lípidos y la restauración membranar. Es decir que la homocisteína sería unmarcador y no una causa(101,110-112).

3.5. ¿QUÉ OCURRE EN LA DIABETES?

Disfunción endotelial en la diabetes y en el síndrome X:En la actualidad, una serie de evidencias apuntan a señalar a la insulino-

rresistencia como factor causal principal de disfunción endotelial y a partir deesta, la aparición de hipertensión y dislipemia, dos manifestaciones comunes a la



22

A

r= -0,49; p<0,01

Log HOMA-IR

FS d

el a

nte

bra

zo

0 0,5 1

350

300

250

200

150

100

50

0ACh 3

*

Metformina

Dosis

Placebo

ACh 10 ACh 30 ACh 3 ACh 10 ACh 30

B

FS d

el a

nte

bra

zo

Pretratamiento Postratamiento

FIGURA 6

Respuestas del endotelio normal y con disfunción inducida por la insulinorresistencia (Tomado de MatherKJ, et al. J Am Coll Cardiol (2001) 37: 1344-1350):A) Correlación entre la vasodilatación arteriolar del an-tebrazo (flujo sanguíneo mensurado por ecodoppler) inducida por acetilcolina (ACh) en pacientes diabéti-cos y su grado de insulinorresistencia (IR) medida por el índice HOMA. B) Efecto del tratamiento con met-formina, ésta induce un aumento significativamente mayor (*) del flujo sanguíneo (FS) del antebrazo antela inyección intravenosa de 30 µg de ACh que el placebo.


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diabetes y al síndrome X(9,19-23). Por ejemplo, se ha determinado que la respuestaa los estímulos vasodilatadores colinérgicos se halla disminuida en los pacientesdiabéticos(6,20-22), que existe una correlación negativa entre índice HOMA y elflujo sanguíneo del antebrazo ante el estímulo colinérgico(21), y que estos trastor-nos son corregibles con el antihiperglucemiante metformina (figura 6)(21).

Baron(22) propuso un mecanismo que para explicar la disfunción, auncuando no se sabe cuál es la falla que determina la insulinorresistencia. La pér-dida de sensibilidad ante la señal insulínica, hecho que incrementa los nivelescirculantes de la hormona, determina que no se active adecuadamente la cas-cada principal post-receptor mediada por la enzima fosfatildil inositol trifosfa-to quinasa (PI3´K). Normalamente, la PI3´K activa otro juego de quinasas co-rriente abajo, entre ellas Akt, que a su vez fosforilan y activan a la eNOS (verla figura 2C). La eNOS fosforilada se libera más facilmente de la caveolina y seune a la Ca2+-CaM, con lo que se produce NO en cantidades apropiadas. Sinuna adecuada recepción del mensaje insulínico, Akt no activa a la eNOS y laproducción de NO ante estímulos fisiológicos disminuye(22,54) (ver la figura 2C).Como se comentó en otras partes de este escrito, el NO es fundamental paralograr un correcto tono vascular, evitar la agregación plaquetaria y el depósitode LDL oxidadas. Sin él predominan los estímulos locales y circulantes vaso-constrictores y proaterogénicos y se desarrolla el estrés oxidativo.

Angiogénesis y tráfico de células blancas en la diabetes:Las manifestaciones de microangiopatía diabética, la retinopatía y la ne-

fropatía, representan las causas de morbimortalidad más frecuentes en estos pa-cientes(113,114). De acuerdo a la hipótesis más reciente, la hiperglucemia y la insu-linorresistencia serían responsables de la neovascularización(62,113,114). Lamentable-mente, los nuevos vasos derivados del proceso desplazan al tejido noble, sonfriables, proclives a la ruptura y a la extravasación de plasma con lo cual termi-nan por dañar al tejido blanco: si es el retinal causando cegura o si es el glomé-rulo-tubular causando insuficiencia renal.Aparentemente, la hiperglucemia ac-tiva, mediante las vías no insulino dependientes, la síntesis espontánea (vía reac-ción de Amadori) endotelial y paraendotelial de una serie de glicoderivadosproteicos, entre los que se destacan las hexosaminas y los productos de glica-ción avanzada, que ejercen un efecto tóxico directo, causan hipoxia y estrés oxi-dativo, generan activación persistente de vías de señalización promitogénicas, yproducen la secreción de factores de crecimiento vasculotróficos y la exposi-ción de sus correspondientes receptores.Todo esto se favorece por menor acti-vidad de la vía de las pentosas y la síntesis de NADPH que es insulino depen-diente; necesaria para reducir el estrés oxidativo (figura 7)(113).

El punto común aquí es el estrés oxidativo que termina por comprome-ter aun más la función antiagregante y vasodilatadora endotelial.Adicionalmen-te, debe considerarse que este endotelio diabético produce un patrón de expre-




24

Hiperglucemia

Vías insulino independientes:PoliolesHexosaminas

Disfunción endotelialAgregación-Hipoperfusión

HIPOXIA

AGE

Vías insulino dependientes:GlucolisisVía de las pentosas

<síntesis de NADPHEstrés oxidativo

Daños lipoproteico

FACTOR DE CRECIMIENTOVEGF, bFGF, IGF-1, Angiopoyetina

METALOPROTEASAS

MOLECULAS DE ADHESIONIntegrinas

MIGRACIÓN Y PROLIFERACIÓN CELULAR

ANGIOGENESIS

FIGURA 7

Hiperglucemia e insulinorresistencia como factores desencadenantes de la angiogénesis al promover las víasde utilización de la glucosa insulino independientes (vía de los polioles y de las hexosaminas) con forma-ción, mediante la reacción de Amadori, de productos de glicación avanzada (AGE). Los AGE promueven da-ño estructural de proteínas; estos sumado a una menor actividad de la vía de las pentosas promueve el estrésoxidativo. Una serie de eventos se produce tras la disfunción endotelial, hay hipoxia y trastornos circulato-rios; como mecanismo de contrabalance se produce la angiogénesis. Los neovasos son friables y no cumplensu función por lo que se extravasa el contenido y producen más hipoxia por lo que se establece un círculovicioso. Los vasos también ocupan espacio desplazando a los elementos nobles y provocando daño per se.



25

sión anómalo de proteínas de adhesión celular (en desmedro de las selectinas),al que se suma una síntesis exagerada de ciertas citokinas proinflamatorias quealteran el tráfico de glóbulos blancos hacia el tejido conectivo y la fagocitosis.La hipoxia y la deficiencia en la inmunidad inespecífica comprometen las de-fensas tisulares ante la invasión de gérmenes saprófitos y anaerobios con el de-sarrollo de manifestaciones infecciosas como el pie diabético(61,81,115).

Intervención farmacológica con especial enfoque en la metforminaPor lo expuesto parece ser que la disfunción endotelial y la angiogénesis

anormal son las caras de un mismo proceso que involucra al endotelio de lospacientes diabéticos. De una forma u otra, de acuerdo a lo expresado, esto ace-lera el desarrollo de una patología propia que compromete la función tisular(hipoxia, estrés oxidativo), cardiovascular (hipertensión, procoagulación y ate-rogénesis), vasculogénica (angiogénesis excesiva o rarefacción) e inmunitaria(reducción del tráfico leucocitario y de la fagocitosis), e impacta en los diver-sos órganos para ocasionar la morbimortalidad propia de la enfermedad(1,2).

El éxito de los sensibilizadores insulínicos: la biguanida, metformina y lasglitazonas en la mejoría de los pacientes diabéticos radica en la restauración ge-neral de la señal insulínica(116-118). Para la metformina, el mecanismo por el cualse restaura tal sensibilidad es desconocido o estaría relacionado de alguna ma-nera con la capacidad fosforilante del sustrato, IRS-2, del receptor insulíni-co(119,120). Para las glitazonas, en cambio, es la activación de ciertos genes clave deutilización glucídica en el tejido adiposo e hígado, vía los intensificadores di-méricos PPARγ-RXR, pertenecientes a la superfamilia de los receptores nu-cleares, lo que devolvería la sensibilidad insulínica(118,120).

Sin embargo ambos grupos, biguanidas y glitazonas, exhiben interesantespropiedades adicionales que contibuirían per se a mejora de la función endo-telial:

• La metformina, por ejemplo, ejerce una capacidad inhibitoria de la cade-na respiratoria (aproximadamente un 30%) que contribuiría, a nivel endote-lial, a reducir el estrés oxidativo (con lo cual la aterogénesis se reverti-ría)(121,122); mejora los niveles de NO a traves de una mejor activación de laeNOS (con lo cual se devuelve la capacidad vasodilatadora y antiagregantedel endotelio, y mejora la respuesta a los agonistas vasodilatadores, ver la fi-gura 6B)(11,19,21,22), y acelerando la captación glucídica endotelial (vía mayorexposición de los GLUT-1)(120,123-125), disminuye la cantidad de glucosa dispo-nible para las vías independientes que conducen a los productos de glicaciónavanzada (con lo cual se reduciría la angiogénesis anómala y mejoraría la in-munidad inespecífica).Además, la metformina reduce la actividad fibrinogé-nica (con lo cual disminuiría el riesgo de fenómenos trombóticos), siendoeste mecanismo tal vez derivado la mejor función global del endotelio.• Las glitazonas por represión, reducen la expresión de genes proinflamato-


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rios y de moléculas de adhesión en macrófagos y células endoteliales (conlo cual se restauraría el tráfico leucocitario, la inmunidad inespecífica y losniveles normales de RLO); suprimen la producción de ET-1 (con lo cualhabría un menor estímulo vasoconstrictor y remodelador proaterogénico), yfrenan la actividad fibrinogénica (con lo cual disminuye también el riesgode enfermedad vascular trombótica)(118).

Si bien ambos productos pueden usarse solos o asociados entre sí, puescomo se expresó devuelven la función endotelial en los pacientes diabéticos ocon síndrome X, existen ciertas ventajas a favor de la metformina que debendestacarse, en especial que este fármaco produce pérdida de peso en los pacien-tes diabéticos tipo 2 con obesidad, hecho que no se observa en los pacientesque son tratados con glitazonas(126).

Para la angiogénesis anómala se están ensayando varios agentes antiangio-genicos (ver su resumen en la ref. 62) con resultados prometedores; específica-mente parecen ser más existosos para prevenir la neovascularización que parainducir una reducción de las lesiones preexistentes. En la retinopatía y nefro-patía diabéticas se están probando analogos de la somatostatina e inhibidores dela PKC en fase clínica. Menos avanzados están los estudios con el inhibidor en-dógeno, factor derivado del epitelio pigmentoso (PEDF). La inhibición de la vía delos polioles (como producía el tolrestat, retirado de la venta por hepatotoxici-dad) podría constituir una opción terapéutica adicional al uso de los sensibili-zadores insulínicos para reducir el incremento de los productos de glicaciónavanzada y hexosaminas. A tal efecto se ha ensayado la benfotiamina, un deri-vado de la vitamina B1 como inhibidor de la vía de los polioles, con resulta-dos todavía no concluyentes(127).

CONCLUSIONES

Se han revisado todas funciones conocidas del endotelio vascular comoforma de saber cuales pueden ser las causas de los trastornos vasculares en lospacientes diabéticos. Entre ellas se destaca la producción parácrina-autócrina deNO como elemento vasodilatador y antiagregante endógeno. El NO es el va-sodilatador más potente y antagoniza los efectos vasoconstrictores y estimulan-tes de la hipertrofia del musculo liso que tienen la ET-1 y la angiotensina II.

En segundo término se han revisado los mecanismos fisopatológicos y losfactores de riesgo que puedan influir en la hipertensión y en la arterioesclero-sis. Entre ellos surge el estrés oxidativo como hecho fundamental de disfunciónendotelial. La disfunción endotelial, si bien mínima al inicio, dejada a su librecurso termina lesionando seriamente el árbol vascular.



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Como resultado de la hiperinsulinemia se produce disfunsción endotelialque termina en las manifestaciones vasculares del síndrome X y de la diabetestipo 2.

Los productos de glicación proteica, la hipoxia y la expresión anormal defactores de crecimiento vascular parecen ser los determinantes de la prolifera-ción vascular anómala en la diabetes, cuya terapéutica está aún en pañales.

La metformina y las glitazonas, como sensibilizantes de la acción insulí-nica, devuelven el funcionamiento endotelial pues reducen la insulinorresten-cia. Sin embargo, presentan propiedades adicionales a nivel del endotelio no de-bidas a su efecto sensibilizante, que contribuyen a la mejoría de los cuadros pordisfunción endotelial. La metformina, parece por ahora la mejor opción paracombatir la insulinorresistencia y los trastornos endoteliales derivados, ya quees bien tolerada y en los casos de diabetes del obeso produce la pérdida de pe-so a expensas de una reducción de la masa adiposa central.




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