Candela Quiroga Fernández Elba Rico Rodríguez

Marta Sofia Rafael Marques Vanesa Riveiro Blanco

Laura Ramos Alonso Alejandro Rivero de Aguilar Pensado

Daniel Reboredo Siota Míriam Rodríguez Bestilleiro

Alexandra Renda Alcalde (Grupo S5)

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN: El NO y su importancia biológica

EL ÓXIDO NÍTRICO (NO)

Radical libre gaseoso resultante de la combinación de un átomo de Oxígeno y otro de Nitrógeno (PM de 30 Da):

Inicialmente fue denominado “Factor Relajante Derivado del Endotelio” (EDRF):

- Gas: liposoluble → difusión rápida a través de membranas

- Radical libre: elevada reactividad → semivida de segundos

- Campo de estudio reciente (80s)

- Molécula de señalización celular

- Acción sobre el s. cardiovascular

VASODILATACIÓN

INTRODUCCIÓN: El NO y su importancia biológica

Con el paso del tiempo se comprueba que desempeña diversas e importantes funciones biológicas:

AP. CARDIOVASCULAR SISTEMA NERVIOSO SISTEMA INMUNOLÓGICO

¡Algo que contrasta con la simplicidad de su

estructura química!

Hmm, óxido nítrico…

INTRODUCCIÓN: Biosíntesis del NO

La biosíntesis del óxido nítrico corre a cargo de los enzimas conocidos como óxido nítrico sintasas (NOS). La NOS cataliza la oxidación de un nitrógeno guanidino terminal de la L-arginina, para liberar NO y obtener L-citrulina:

Se trata de una compleja reacción en la que actúan como coenzimas el NADPH, el FAD, el FMN y la tetrahidrobiopterina (BH4) y el grupo hemo como cofactor redox.

L-argininaNOS L-citrulina + NO (g)

La NOS presenta una estructura dimérica y un funcionamiento bimodal, ya que combina las actividades oxignesasa y reductasa asociadas a diferentes dominios estructurales:

NH2 COOHARG – HEMO – BH4 FMN – FMN FAD – NADPH

Dominio oxigenasa Dominio reductasa

CaM

NADPH e- e- NO

INTRODUCCIÓN: Biosíntesis del NO

FORMAS ISOENZIMÁTICAS DE LA NOS (genes y localizaciones ≠)

NOS constitutivas

(expresión constante)

- Dependientes de calcio

- Pequeñas cantidades de NO (pmol) durante intervalos cortos

· NOS endotelial (NOSe): endotelio, plaquetas

- NO = mensajero fisiológico

· NOS neuronal (NOSn): S.N. Central y Periférico

NOS inducible

(expresión ante estímulo)

- Independiente de calcio

- Grandes cantidades de NO (nmol) durante intervalos largos

- NO = agente citoestático y citotóxico

· NOS inducible (NOSi): macrófagos y PMN

INTRODUCCIÓN: Biosíntesis del NO

Cuadro resumen de las isoenzimas de la NOS

INTRODUCCIÓN: Mecanismo de acción y acciones fisiopatológicas

Ideas básicas

1. Síntesis en respuesta a un estímulo

- Físico: fuerzas de cizallamiento de la sangre sobre el endotelio

- Químico:

· Neurotransmisores: acetil-colina, bradicinina, sustancia P…

· Citokinas: IFNγ

2. No se acumula en vesículas → difunde desde la célula productora hasta la célula diana

3. Sus acciones dependen de la [NO] y del ambiente celular (radicales libres)

· ↓[NO] y [rads. libres] mensajero

· ↑[NO] y [rads. libres] función defensiva

daño tisular

INTRODUCCIÓN: Mecanismo de acción y acciones fisiopatológicas

Acción como mensajero

estímulo

L-arginina

CÉLULA PRODUCTORA DE NO

L-citrulina + NO

NOS

CÉLULA DIANA DEL NO

Guanilatociclasa

GTP GMPc

+

↑[GMPc]

PKs

Fosfodiesterasa 5

GMP

Enzimas con Fe

-

Canal iónico

INTRODUCCIÓN: Mecanismo de acción y acciones fisiopatológicas

MENSAJERO FISIOLÓGICO

(bajos niveles de NO y rads. libres)

AGENTE CITOTÓXICO

(altos niveles de NO y rads. libres)

NO

Metales de transición

Grupos tiol

Regulación de funciones

fisiológicas

[Hemo]

↑GMPc

Inactivación

Transporte

Nitrosilación reversible

Excreción O2NO2-

(Fe-S)

Inhib. enzimática irreversible

Depleción de energía y citostasis

Nitrosilación irreversible

(↑ADP ribosilación)

Depleción de energía

O2- Oxidación (ONOO-)

Nitración (N2O3)

Daño celular

El NO sintetizado en bajas cantidades participa en la regulación de funciones homeostáticas, mientras que en grandes cantidades ejerce una acción citotóxica que puede ser beneficiosa frente a patógenos o lesiva sobre el organismo que lo produce.

reacción con

EFECTOS DEL NO EN EL APARATO CARDIOVASCULAR

EFECTOS DEL NO: Aparato cardiovascular

ACCIÓN VASODILATADORA Y ANTIHIPERTENSIVA

1.2.

El NO de origen endotelial desempeña un papel fundamental como relajante vascular. Es sintetizado en respuesta a dos estímulos:

1. Unión de ligandos a los receptores

2. Fuerzas de cizallamiento

↓ Permeabilidad de canales K+Hiperpolarización

↑ Actividad de ATPasa de Ca2+

↑ Fosfatasa cadena ligera miosina

↓ Fosforilación de la cadena ligera

↑ Actividad fosfolipasa C

La relajación del músculo causa vasodilatación y disminución de la presión arterial por ↓R vascular → tono basal = vasodilatación

EFECTOS DEL NO: Aparato cardiovascular

ACCIÓN ANTIAGREGANTE Y DE PROTECCIÓN DE LA INTEGRIDAD VASCULAR

El NO inhibe la activación, adhesión y agregación plaquetaria y modula la activación del plasminógeno, previniendo la formación de trombos. También protege frente a ciertas disfunciones vasculares (ateroesclerosis), ya que dificulta algunos de los eventos involucrados en el desarrollo de estas patologías:

- Inhibe la proliferación de las células del músculo vascular

- Previene la adhesión de monocitos y PMN al endotelio vascular

- Dificulta el depósito de lipoproteínas en la íntima

Problemas: vasculitis y shock séptico

Papel crítico del NO en el mantenimiento de la homeostasis vascular

EFECTOS DEL NO EN EL

SISTEMA NERVIOSO

EFECTOS DEL NO: Sistema Nervioso

PAPEL EN EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

A diferencia de los neurotransmisores convencionales, el NO no se acumula en vesículas sino que se sintetiza en el momento en que es necesitado y difunde rápidamente a través de la membrana de la neurona.

1. Activación de las NOSn en la neurona presináptica (NO: mensajero anterógrado)

NO

Guanilatociclasa

GTP GMPc

+

Potencial de acción

EFECTOS DEL NO: Sistema Nervioso

2. Activación de las NOSn en la neurona postsináptica (NO: mensajero retrógrado)

Potencial de acciónReceptor NMDA

GLU

NO

Guanilatociclasa

+

GTP GMPc

+

La NOSn se puede activar en respuesta a un ↑[Ca2+] producido tras la unión de GLU a los receptores NMDA de la membrana postsináptica.

El NO refuerza la liberación de neurotransmisor y mantiene por más tiempo la señal nerviosa jugando un papel importante en la potenciación de la sinapsis a largo plazo (plasticidad neuronal, memoria y aprendizaje).

EFECTOS DEL NO: Sistema Nervioso

PAPEL EN EL SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO

La generación de grandes cantidades de NO tras una estimulación excesiva de receptores NMDA está relacionada con la destrucción neuronal asociada a los

accidentes cerebrovasculares y las enfermedades neurodegenerativas

El NO se considera mediador de la transmisión no adrenérgica no colinérgica (NANC) en:

- Músculo liso del tracto gastrointestinal

- Músculo liso del aparato respiratorio

- Músculo liso del aparato genitourinario

Problemas causados por la disfunción de la neurotransmisión nitrérgica (NO):

- Alteraciones en la motilidad gastrointestinal (estenosis pilórica hipertrófica y acalasia)

- Hiperreactividad bronquial asociada al asma

- Impotencia masculina

EFECTOS DEL NO EN LA RESPUESTA

INMUNE INNATA

EFECTOS DEL NO: Respuesta inmune innata

Los neutrófilos y macrófagos son componentes esenciales de la inmunidad innata que ejercen una acción protectora frente a microorganismos patógenos gracias al mecanismo de la fagocitosis.

MECANISMOS DE EVASIÓN

Toxoplasma gondii

Mycobacterium spp.

Leishmania spp.

MECANISMO DE FAGOCITOSIS

EFECTOS DEL NO: Respuesta inmune innata

Para mejorar su eficacia e incluso poder contrarrestar a los parásitos intracelulares, los fagocitos pueden experimentar un proceso de activación a través de diferentes estímulos:

IFN-γ

IL-1

TNFα

IFN-γ

MACRÓ

FAG

O

LINFOCITO NK

LINFOCITO TH1

IL-12

CD40-L

IL-12

+

+

DETERMINADOS PAMPs

Unión a PRRs

+

CONSECUENCIAS

- Destrucción microbiana

- Inflamación

- Remodelación tisular

EFECTOS DEL NO: Respuesta inmune innata

ACTIVIDAD

MICROBICIDA

ENZIMAS MICROBICIDAS

· Hidrolasas

· Lisozima

· Defensinas

· Lactoferrina

ESTALLIDO RESPIRATORIO

NADPH oxidasa↓

Especies reactivas del oxígeno

SÍNTESIS DE NO

Óxido nítrico sintasa inducible

↓Especies reactivas del

nitrógeno

La mejora de la actividad microbicida del fagocito se concreta en tres aspectos:

O2 O2- H2O2 ·OH

NADPH oxidasa superóxido dismutasa

EFECTOS DEL NO: Respuesta inmune innata

El NO es sintetizado en grandes cantidades y difunde libremente:

Radical peroxinitrito (oxidante)

Reducción de reservas de Fe

Inactivación de enzimas con grupos prostéticos Fe-S

Macrófagos infectados con Leishmania sp.

EJEMPLO

Macrófagos activados

PROBLEMAS: VASCULITIS Y SHOCK SÉPTICOPROBLEMAS: VASCULITIS Y SHOCK SÉPTICO

IFN-γ

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA

CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS

- Fármacos que promueven los efectos del NO:

· Inhalación de NO

· Fármacos donantes de NO

· Fármacos inhibidores de la PDE5

· Otros

- Fármacos que contrarrestan al NO:

· Inhibidores de la NOS

Inhalación de NO

Por su naturaleza gaseosa, su inestabilidad y por ser inactivado por la Hb al entrar en contacto con la sangre, la administración directa de NO se limita al tratamiento de la hipertensión arterial pulmonar.

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA: Fármacos que promueven los efectos del NO

El endotelio vascular y el epitelio bronquial son las principales fuentes de NO en el pulmón, manteniendo un estado de vasodilatación → la disminución de producción del gas da lugar a un incremento de la resistencia vascular que causa hipertensión.

El NO se administra por vía inhalatoria en el tratamiento de la hipertensión arterial pulmonar persistente neonatal, mejorando de forma inmediata la oxigenación y la hemodinámica pulmonar.

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA: Fármacos que promueven los efectos del NO

Fármacos donantes de NO

Son un conjunto de sustancias que liberan NO en el organismo tras su administración.

- Donantes indirectos

· Requieren ser metabolizados para poder liberar NO

· Nitroglicerina → utilizada para provocar relajación de los vasos coronarios, ↓ del trabajo cardíaco y ↑ de riego al miocardio. Tratamiento y prevención de angina de pecho, tratamiento post-infarto, tratamiento coadyuvante de la insuficiencia cardíaca congestiva…

- Donantes directos

· Liberan NO sin metabolización previa

· Poca o nula selectividad tisular

· Selectividad tisular

· S-nitroglutatión → inhibe la función plaquetaria, suminisrando NO a la NOSe

· Trinitrato de glicerilo → más potente sobre el músculo vascular que sobre plaquetas

Pese a esto, no mejor resultado que donantes indirectos

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA: Fármacos que promueven los efectos del NO

Fármacos inhibidores de la PDE5

Se trata de fármacos cuya estructura química deriva de o es semejante al GMPc:

La PDE5 es la isoforma de fosfodiesterasa de nucleótidos cíclicos predominante en el tejido eréctil del pene.

Tratamiento de la

disfunción eréctil

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA: Fármacos que promueven los efectos del NO

Fisiología de la erecciónEstímulos visuales o ideas

Estimulación física

Descarga parasimpática desde el plexo sacro

Liberación de acetil-colina en el endotelio de los tejidos eréctiles

Liberación de NO por acción de la NOSe

Difusión

Relajación de la musculatura

vascular

Vasodilatación

Contracción muscular

Acúmulo de sangre en el pene

(erección)

Compresión venosa ↑[GMPc] -PDE5

SILDENAFILO

ACTUACIÓN FARMACOLÓGICA (final)

Otros compuestos relacionados

- Suplementos de L-arginina

- Antioxidantes

FÁRMACOS QUE CONTRARRESTAN LOS EFECTOS DE NO:

Inhibidores de la NOS

Son compuestos capaces de inhibir la actividad de la NOS actuando en el lugar de unión de los distintos sustratos o cofactores. Suelen actuar de forma competitiva:

Ensayos clínicos

Mejoran hemodinámica

en inflamación y shock séptico

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA

Farmacología / H.P. Rang y colaboradores. Elsevier, 2008.

Farmacología humana / Jesús Flórez. 5ª edición. Elsevier Masson, 2008.

Inmunología de Kuby / Kindt, Goldsby y Osborne. 6ª edición. McGraw-Hill, 2007.

Molecular biology of the cell / B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raft. 5th edition. Garland Science, 2008

Principios de neurociencia / Kandel y colaboradores. McGraw-Hill Interamericana de España, 2001.

Tratado de fisiología médica / Arthur C. Guyton y John E. Hall. Elsevier España, 2006.