Disfuncion endotelial fisiopatologia 2
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NO a la disfunción endotelial… Algo mas que una negación
Presenta : Rafael Roberto Cruz Ramírez José Ubaldo Rodríguez Valencia
“…“…Envejecemos en la misma medida que lo hace Envejecemos en la misma medida que lo hace nuestro endotelio…”nuestro endotelio…”
Una premonición al estilo de Leonardo Da Vinci
Endotelio vascularEndotelio vascular
Ocupa un área equivalente a 6 canchas de tenis (adulto 70 Kg.)
Peso total ≈ 3.5 Kg.
Masa celular compuesta por ≈ 1 trillón de celulas endoteliales
Su importancia no esta condicionada por factorescuantitativos sino cualitativos
Permeabilidad Migración célulasmononucleares y PMN
Superficie antitrombótica profibrinolítica
Adhesión célulasmononucleares
y PMN
Control crecimiento y migración CML
Inhibición de la agregación plaquetaria
Control vasomotor
Funciones del endotelio vascularFunciones del endotelio vascular
Producción y liberación de sustancias vasoactivas
Transducción de fuerzas mecánicas
Surgimiento del término Surgimiento del término disfunción endotelialdisfunción endotelial
Comienzos de los 70 Finales de los 70
Aceleración del proceso aterosclerótico por remoción de la capa endotelial
Endotelio morfológicamente intacto en zonas de lesiones
“Disfunción Endotelial”
Primer cambio fenotípico sistémico del endotelio vascular sometido a factores
de riesgo aterotrombóticos.
?
¿Que se define por disfunción endotelial ?
Disfunción Endotelial: Primer cambio fenotípico de la vasculatura Primer cambio fenotípico de la vasculatura
expuesta a factores de riesgo aterotrombóticosexpuesta a factores de riesgo aterotrombóticos (●)
Sentido Estrecho (*) Marcada disminución en la síntesis/biodisponibilidad de
NO .
Sentido AmplioSe adiciona un estado de
activación del endotelio
Factores de riesgo y consecuencias de la disfunción Factores de riesgo y consecuencias de la disfunción endotelial endotelial
Factores de riesgo tradicional
Disfunción endotelial
Lesión y remodelado Inflamación Vasoconstricción Trombosis vascular
Bases moleculares y mecanismos involucradosBases moleculares y mecanismos involucrados
en el origen de la disfunción endotelial. en el origen de la disfunción endotelial.
Disfunción endotelial y Biología vascular. Disfunción endotelial y Biología vascular.
Un vínculo indisolubleUn vínculo indisoluble
Papel paracrino y endocrino del endotelio (ECA, PGI, NO, endotelinas etc)
Anormalidades vasomotoras (vasoespasmo coronario por angiografía, vasoconstricción
paradójica a ACh (*) Inflamación, aterosclerosis (Intensa acumulación de células
mononucleares en sitios de lesión, VCAM-1 como molécula prototipo contraligando VL-4)
Oxidación y regulación vascular (Oxidación de LDL, producción de EROs asociada con respuestas inflamatorias en los vasos , Inactivación del NO por ROS, estatus redox intracelular y activación de NFkB. Papel protagónico de mecanismos basados en cambios redox).
Fisiología y Biología molecular y celular de Angiotensina II; (SAVE y SOLVD (IECA); Ang II inductor de estrés
oxidativo y marcada actividad proinflamatoria).
Estrés oxidativo. Un denominador comúnEstrés oxidativo. Un denominador común
Estrés oxidativo
hipertensión dislipidemia diabetes hábito de fumar
EROs↓NO
. ↑ONOO-
Endotelio disfuncional
O2
-
H2O
2
.OH
p47
p40
Fuentes de EROs en la vasculaturaFuentes de EROs en la vasculatura
p22
p67RacRac
NOX-4
NADPH oxidasa
O2-
O2
•Xantina oxidasa•Respiración mitocondrial•Ciclooxigenasa•Lipooxigenasa•Citocromo P450•NOS III disfuncional
•Ang II, ET-1, Trombina•IL-1, TNF-α•PDGF, IGF, EGF•Ocupación de LOX-1•Fuerza de distensión parietal
gp91 phox
Citoesqueleto.
anti-gp91phox anti-tubulina
Interacción de EROs con sistemas de señalización y Interacción de EROs con sistemas de señalización y
consecuencias en la vasculaturaconsecuencias en la vasculatura
Ca 2++
intracelular
Factores Trasncripción
NFkB, AP-1,STAT
MAP Cinasas
JNK, p38MAPKERK1/2
↑EROs
Tirosinacinasas
Tirosinafosfatasas
Óxidonítrico
+ + + - + - + + + - + -
Control Expresión Crecimiento celular/apoptosis Control vasomotor genes pro- vasomotor Permeabilidad inflamatorios Vascular
Oxido nítrico (NO Oxido nítrico (NO ..): Un mediador clave en la ): Un mediador clave en la
funcionalidad vascularfuncionalidad vascular
Anti-inflamatoria
Anti-apoptosis Pro-fibrinolítica
Anti-plaquetaria
Proliferación y migración CML
NO.
-Nitrosilación ODC-Nitrosilación ODC-↓Ciclina/cinasa dependiente de ciclina-↓Ciclina/cinasa dependiente de ciclina
Regulación NFkBRegulación NFkB-Nitrosilación de IKK-Nitrosilación de IKKββ-Resíntesis de IkB-Resíntesis de IkB
-Inhibición caspasas 3 y 9-desestabilización ARNm MKP-3 (impide degradación Bcl-2)
-↑ GMPc-↑ GMPc-↓Ca+2-↓Ca+2-↓P-selectina-↓P-selectina-Conformación GPIIa/IIIb-Conformación GPIIa/IIIb
-↓expresion PAI-1-↓expresion PAI-1-↓TF-↓TF
Algunas características y estructura de dominios de la Algunas características y estructura de dominios de la NOS IIINOS III
-Miristilación (glicina 2)-Palmitilación (cisteína 15 y 26)
COOH NH2
Aci
laci
ónA
rgZ
nB
H4
Hem
o
CaM
FMN
FAD
NA
DPH
Oxigenasa Reductasa
Flujo de electrones
-Serina 1177 (Akt , regulación positiva)-Treonina 495 (PKC, regulación negativa)-Serina 114, (ERK1/2 ?)-Serina 633 (PKA, PKG, ↑ accesibilidad CaM.
•Enzima responsable de la formación de NO en el endotelio vascular 1203 aa, PM 133 kDa•Región promotora con secuencias de unión a diversos FT.•Muy compleja regulación post-transcripcional•Formación de complejo multimolecular (NOSosoma)
La caveola… el compartimento celular La caveola… el compartimento celular
perfecto.perfecto.
VEGF
Ca+2
Cav-1
proteína G
NOS III
caveola
citoesqueleto
Fuerzas de fricción tangencial
Membrana plasmática
CAT-1
Acetilcolina,BradikininaSerotonina
Sistema de reciclaje citrulina/arginina
Visión panorámica de la activación de Visión panorámica de la activación de NOS IIINOS III
?
PI3KPLC-γ
AC
PKC
CaM
Akt CaMK PKA
oxigenasa CaM reductasa
G2 C15 C26
NOS III
CHIP
Hsp90
Hsp70
NOSTRIN NOSIP NOS IIIHsp90
porin
Din
L-arginina
NO.
β γα
i
β γ α
s
PtdIns(4,5)P2 InsP3
DAG
Ca 2+
ATP
AMPc
S1177S635
S617
T497
Cav-1
LAI
CaM
S116 ?
VEGF-R Estrógeno-R Esfingosina-1-P Bradicinina Fuerza de fricción tangencial
citoesqueleto
Cav-1
GC Signaloma“NOSosoma”
inactiva activa
Disminución en la biodisponibilidad de NO Disminución en la biodisponibilidad de NO . .
Principales mecanismosPrincipales mecanismos
Cambios en la expresión/estructura
Disminución en la síntesis/actividad
Cambios en la biodisponibilidad
Desestabilización del ARNmDisminución transcripciónPolimorfismo gen NOS III
Interacción del NO. con O
2
-
Inhibidores endógenosDisponibilidad de sustrato//cofactores
Interacción de NOInteracción de NO . . con EROscon EROs
NO. O2-
ONOO-
6.7 x 109 M-1 s -1 CuZn SODMn SODecSOD
NOS III
≈ 2 x 109 M-1 s -1
“Desacoplamiento de NOS III”
NADPH oxidasasH2O
2
Inhibidores endógenos: Origen y relevancia Inhibidores endógenos: Origen y relevancia fisiológica de argininas metiladasfisiológica de argininas metiladas
-Dimetilarginina asimétrica (ADMA) (JBC 245, 1970)-Dimetilarginina asimétrica (ADMA) (JBC 245, 1970)
--ADMA, inhibidor competitivo de NOS III, antagoniza vasodilatación ADMA, inhibidor competitivo de NOS III, antagoniza vasodilatación dependiente de endotelio (Lancet 339; 1992)dependiente de endotelio (Lancet 339; 1992)
Proteínas
Proteínas portando ADMA y monometilarginina (NMA)
hidrólisis
ADMA y NMA libres
Dimetilarginina dimetilaminohidrolasa II (DDAH)
Citrulina + metilaminas
Excreción renal
Baja disponibilidad de sustratoBaja disponibilidad de sustrato
La “paradoja” de la L-arginina.
Aparente discrepancia entre las diferencias reportadas para la concentración intracelular de L-arginina (1-2 mM)
y la Km de la NOS III (2.9 µM)
Teóricamente: NONO se puede incrementar la síntesis de NO por L-arginina exógena
Experimentalmente: SI se puede incrementar la síntesis de NO L-arginina exógena
CAT-1
BH4. La clave en el control de la divergencia BH4. La clave en el control de la divergencia
funcional de la NOS III: NOfuncional de la NOS III: NO . . ó Oó O22
--
BH4
Estabilización unión L-arginina
Transferencia de e- desde dominio reductasa
Mantenimiento forma redox activa grupo Hemo
Formación de homodímero estable
BH4
BH4 exógena
Hipercolesterolemiahiperglicemiahipertensióninflamación
L-arginina
NO.
O2
-
ONOO-
NOS III
_+
Oxidación BH4
“Desacoplamiento”NOS III
Disminución de la trascripción/ Desestabilización Disminución de la trascripción/ Desestabilización ARNm NOS IIIARNm NOS III
ARNm NOS III3’ UTR
3’ UTRARNm NOS III
Degradación
Proteína NOS III
PIDE
PIDE: Proteína Inductora de Disfuncionalidad Endotelial (50 -60 kDa)
Disminución actividad transcripcional (Evento raro)Disminución t1/2 ARNm (El mecanismo común)
Proteína NOS III
?
Polimorfismo en el gen NOS III. Polimorfismo en el gen NOS III.
Polimorfismo Consecuencia
1.- Exón 7….. G984 →T Glu298 → Asp ↑susceptibilidad degradación
2.- Región 5’ flanquenate …. T786→C ↓síntesis NO
3.- Intrón 4….. 4-5 repeticiones en tandem de 27 bp ↓síntesis NO
Asociación con espasmos coronarios, IM, hipertensión
Factores de Riesgo de Disfunción Endotelial. Factores de Riesgo de Disfunción Endotelial.
Contribución etiopatogénicaContribución etiopatogénica
dislipidemia
Infección/inflamación
Déficit estrogénico
Hiperglicemia
Tabaquismo
HTA
Hiper-homocisteinemia
DE
HiperhomocisteinemiaHiperhomocisteinemia
Homocisteína es un aminoácido Homocisteína es un aminoácido sulfurado que se forma durante el sulfurado que se forma durante el metabolismo de metionina. El aumento metabolismo de metionina. El aumento de homocisteína plasmática se observa de homocisteína plasmática se observa frecuentemente en ancianos, frecuentemente en ancianos, individuos con déficit de ácido fólico, individuos con déficit de ácido fólico, cianocobalamina (vitamina B12) o cianocobalamina (vitamina B12) o piridoxal fosfato (vitamina B6), y en piridoxal fosfato (vitamina B6), y en varias anormalidades enzimáticas.varias anormalidades enzimáticas.
En los últimos años se ha En los últimos años se ha establecido que establecido que elevaciones de elevaciones de
homocisteína plasmática homocisteína plasmática producen un importante producen un importante
aumento del riesgo aumento del riesgo cardiovascularcardiovascular
Hipermocisteinemia y DEHipermocisteinemia y DE
HOMOCISTEINA ↓ NO.
↑NFkB
↓niveles de Cav-1↓ expresion ecSOD
↑ VCAM
↑ Factor Tisular
Auto oxidación O2-
Dislipidemia y DEDislipidemia y DE
LOX-1
oxLDL
NADPH oxidasa ↑O
2
_
NO.
NFkB
• ↑ET-1• ↑PDGF• ↑M CP-1• ↑ IL-8• ↑VCAM-1• ↑ICAM-1• ↓Trombomodulina
NOS III
oxLDL
SR-B1
src
PI3K
NOS III
Akt
HDL
Treo 497
P
NOS IIIdesacoplada
Infección/inflamación y DEInfección/inflamación y DE
Infección /inflamación Enfermedad cardiovascular
Disfunción endotelial
C. pneumoniaeH. pyloriEnfermedad periodontal
TNF-αPCR
↓estabilidad ARNm NOS III
↓ biodisponibilidad NO .
Disfunción endotelial
Déficit estrogénico y DEDéficit estrogénico y DE
Estrógeno Ateroprotección
--Complejo de acción rápida Receptor Complejo de acción rápida Receptor αα-NOS III-NOS III -Control de EROs-Control de EROs
Gαi
NOS III
AktMAPK
P+
ER-α
E2
Ca 2++
+Hsp 90
+
↓expresión NADPH oxidasa
↑ expresión de Mn SOD y ecSOD
NO.EROs
Hiperglicemia y DEHiperglicemia y DE
Hiperglicemia
↑PKC ↑PAGs ↑via aldosa reductasa ↑ via hexosamina
↑expresión y actividad NADPH oxidasa↑oxidación de BH4↓ estabilidad ARNm NOS III↓ fosforilacion de NOS III
EROsNO.
Tabaquismo y DETabaquismo y DE
Tabaquismo (humo de cigarrillos)
↓actividadMnSOD
↑expresiónET-1
↓ nivelesprostaciclina
↑producciónEROS
↓actividadNOS III
Endotelio Disfuncional
Hipertensión y DEHipertensión y DE
Hipertensión
↑ Ang II↑ NADPH oxidasa.↑xantina oxidasa.Polimorfismo -930 A/G p22(phox).
Activación sistemarenina-angiotensina
↓Biodisponibilidad NO.
Incremento de EROs
Oxidación de BH4Desacoplamiento NOS IIIPolimorfismo NOS IIIEROs
NO.
Tabla 1. Condiciones asociadas a disfunción endotelial e intervenciones que han demostrado mejorar la función endotelial (modificado por referencia 9)
Condiciones asociadas a disfunción endotelial Intervenciones que mejoran la función endotelial
Edad avanzada Antioxidantes
Historia familiar de enfermedad cardiovascular Antagonistas del calcio
Sexo masculino Disminución del colesterol
Alimentación de alto contenido graso Disminución de la homocisteína
Colesterol elevado Embarazo fisiológico
Diabetes mellitus Ejercicio físico
Hipertensión arterial Estrógenos
Homocisteína elevada Inhibidores de enzima convertidora de angiotensina
Obesidad L-arginina
Tabaquismo Suspensión del hábito de fumar
Deficiencia de estrógenos.
La disfunción endotelial puede ser La disfunción endotelial puede ser evaluada clínicamente a través de evaluada clínicamente a través de mediciones de vasodilatación mediciones de vasodilatación dependiente de endotelio, y dependiente de endotelio, y también por marcadores también por marcadores plasmáticos como endotelina 1, plasmáticos como endotelina 1, factor von Willebrand, factor von Willebrand, trombomodulina y moléculas de trombomodulina y moléculas de adhesión de monocitosadhesión de monocitos
Hasta ahora la evaluación Hasta ahora la evaluación más eficaz de la función más eficaz de la función endotelial se logra a endotelial se logra a través de la respuesta través de la respuesta vasodilatadora a un vasodilatadora a un estímulo farmacológico o estímulo farmacológico o mecánico.mecánico.
Hasta ahora la evaluación más Hasta ahora la evaluación más eficaz de la función endotelial eficaz de la función endotelial se logra a través de la se logra a través de la respuesta vasodilatadora a un respuesta vasodilatadora a un estímulo farmacológico o estímulo farmacológico o mecánico.mecánico.
Entre los factores identificados como estimuladores de la función del endotelio se encuentran acetilcolina, sustancia P, serotonina, bradicinina y trombina, que actúan en relación a receptores de membrana adosados a sistemas de transducción de proteínas G. También el roce provocado por un aumento del flujo sanguíneo constituye un estímulo mecánico de la vasodilatación a través de liberación de óxido nítrico
El cambio en el diámetro del vaso se usa como un El cambio en el diámetro del vaso se usa como un índice de función en vasos de conductancia, índice de función en vasos de conductancia, mientras que cambios en el flujo se utilizan como mientras que cambios en el flujo se utilizan como índice en vasos de resistencia. Las mediciones índice en vasos de resistencia. Las mediciones clínicas más comúnmente utilizadas incluyen: clínicas más comúnmente utilizadas incluyen:
1. Coronariografía1. Coronariografía
2. Pletismografía venosa del 2. Pletismografía venosa del brazo.brazo.
3. Ultrasonografía de arteria 3. Ultrasonografía de arteria braquial.braquial.
1. Coronariografía1. Coronariografía: para medir : para medir cambios cuantitativos en el diámetro cambios cuantitativos en el diámetro de las arterias coronarias en de las arterias coronarias en respuesta a dosis variables de respuesta a dosis variables de acetilcolinaacetilcolina..
2. Pletismografía venosa del brazo2. Pletismografía venosa del brazo: : para evaluar aumento del flujo para evaluar aumento del flujo sanguíneo después de varias sanguíneo después de varias concentraciones de acetilcolina.concentraciones de acetilcolina.
3. Ultrasonografía de arteria 3. Ultrasonografía de arteria braquialbraquial: Se utiliza un método no : Se utiliza un método no invasivo de evaluación por medio de invasivo de evaluación por medio de ultrasonografía de alta resolucion.ultrasonografía de alta resolucion.
El examen se realiza en ayunas, El examen se realiza en ayunas, evitando ingesta de comidas grasas evitando ingesta de comidas grasas en la noche anterior y fumar en las en la noche anterior y fumar en las horas previas al examen.. horas previas al examen..
Las mediciones se realizan en una Las mediciones se realizan en una habitación con temperatura habitación con temperatura controlada a 22°C, con el sujeto en controlada a 22°C, con el sujeto en reposo, entre las 8:00 y las 10:00 AM.reposo, entre las 8:00 y las 10:00 AM.
El brazo no dominante del sujeto El brazo no dominante del sujeto permanece extendido e inmovilizado permanece extendido e inmovilizado para permitir acceso a la arteria para permitir acceso a la arteria braquial con el transductor.braquial con el transductor.
Las mediciones del diámetro arterial Las mediciones del diámetro arterial se obtienen a partir del análisis del se obtienen a partir del análisis del registro digital de la imagen. registro digital de la imagen.
Durante cada etapa del Durante cada etapa del procedimiento se registra el pulso y procedimiento se registra el pulso y presión arterial del sujeto.presión arterial del sujeto.
Biodisponibilidad de NO y mantenimiento de la Biodisponibilidad de NO y mantenimiento de la
homeostasis vascularhomeostasis vascular Factores causalesFactores causales Intervención terapéutica Intervención terapéutica
Inhibidores endógenos Administración de L-Arg y BH4Inhibidores endógenos Administración de L-Arg y BH4
↓↓Niveles de L-Arg y BH4Niveles de L-Arg y BH4 AntioxidantesAntioxidantes
Eliminación de NOEliminación de NO EstatinasEstatinas
↓↓Expresión de NOS IIIExpresión de NOS III Fármacos cardiovascularesFármacos cardiovasculares
Terapia génicaTerapia génica
Biodisponibilidad Biodisponibilidad Biodisponibilidad Biodisponibilidad
ReducidaReducida Mejorada Mejorada
Enfermedades vasculares Recuperación vascularEnfermedades vasculares Recuperación vascular
Estrategias terapéuticas. Una aproximación Estrategias terapéuticas. Una aproximación multifactorialmultifactorial
AntagonistasReceptor AT
2
Inhibidores ECA
Estatinas
MiméticosSOD
Ejercicio físico
Antioxidantes
↑NO./↓O2
-
AntioxidantesAntioxidantes
Antioxidantesestructuralmenteno relacionados
Vitamina C Probucol SOD glutatión
Aumento de la vasorelajación dependiente de endotelio Aumento de la vasorelajación dependiente de endotelio
Estatinas: Mucho mas que inhibidores de la HMG-
CoA reductasa
↑ NOS III
↑diferenciación CE circulantes
↑actv. enzTioredoxina
↓NADPH oxidasa
↓Receptor ET-1CML (ETA)
↓preproET-1ARNm
↑GTP Ciclohidrolasa
I ARNm
↑Akt
ESTATINAS
Inhibidores de ECA y biodisponibilidad del NO Inhibidores de ECA y biodisponibilidad del NO ..
La efectividad de un mecanismo dual. La efectividad de un mecanismo dual.
Inhibición ECA
↓ Angiotensina II ↑ Bradicinina
↑ síntesis de NO↓ síntesis de O2
-
↑ biodisponibilidad NO.
Antagonistas del receptor ATAntagonistas del receptor AT11
AT1
AT2
Ang II
VasoconstricciónActivación NADPH oxidasaActividad promotora de crecimiento
VasorelajaciónActivación NOS IIILiberación BK endógenaModulador del crecimiento
Endotelio disfuncional Endotelio funcional
Miméticos de SOD. Una opción emergenteMiméticos de SOD. Una opción emergente
SOD
antigenicidad proteólisis inestabilidad
Aumento de la biodisponibilidad de NO in vivo e in vitro
Complejos macrocíclicos de Mn (II)
Ejercicio físico regular. Ejercicio físico regular. AktAktivemos nuestra NOS IIIivemos nuestra NOS III
Ejercicio físico regular
↑ flujo sanguíneo
↑Akt↑fosforliación
NOS III (Ser 1177)
NO.
NO.
NO.
↑Fuerza de fricción tangencial
célula endotelial
↑expresión SODec; CuZn SOD
CML
ConclusionesConclusiones
Disfunción endotelial: -Primer cambio fenotípico sistémico del endotelio
vascular sometido a factores de riesgo
aterotrombóticos.
Entidad compleja: -Alta variabilidad de factores etiopatogénicos
Principal característica: -Incremento de estrés oxidativo y la consecuente
disminución de la biodisponibilidad de NO.
Biodisponibilidad NO: - Inactivación de NO, disminución en la actividad
NOS III, cambios en la expresión y estructura.
Reversibilidad: - Alta potencialidad de intervención terapéutica
Valor pronóstico: -”Barómetro de riesgo cardiovascular”. Elemento
predictor independiente de eventos cardio- y
cerebro-vasculares.