candela quiroga fernández elba rico rodríguez marta sofia rafael marques vanesa riveiro blanco...
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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.