disfuncion endotelial.moni
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DISFUNCION ENDOTELIAL
MONSERRAT ORTEGA LARA
Endotelio 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 factores
cuantitativos sino cualitativos
Permeabilidad Migración células
mononucleares y PMNSuperficie antitrombótica
profibrinolítica
Adhesión células
mononucleares
y PMN
Control crecimiento y
migración CML
Inhibición de la
agregación plaquetaria
Control
vasomotor
Funciones del endotelio vascular
Producción y liberación
de sustancias vasoactivas
Transducción de
fuerzas mecánicas
Surgimiento del término disfunción 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
expuesta a factores de riesgo aterotrombóticos (●)
Sentido Estrecho (*)
Marcada disminución en la
síntesis/biodisponibilidad de
NO .
Sentido Amplio
Se adiciona un estado de
activación del endotelio
Factores de riesgo y consecuencias de la disfunción
endotelial
Factores de riesgo tradicional
Disfunción endotelial
Lesión y remodelado Inflamación Vasoconstricción Trombosis
vascular
Bases moleculares y mecanismos involucrados
en el origen de la disfunción endotelial.
Disfunción endotelial y Biología vascular.
Un 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 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 vasculatura
p22
p67
Rac
NOX-4
NADPH oxidasa
O2
-O
2
•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
consecuencias en la vasculatura
Ca 2++
intracelular
Factores Trasncripción
NFkB, AP-1,
STAT
MAP Cinasas
JNK, p38MAPK
ERK1/2
↑EROs
Tirosina
cinasas
Tirosina
fosfatasasÓxido
nítrico
+ + + - + -
Control Expresión Crecimiento celular/apoptosis Control
vasomotor genes pro- vasomotor
Permeabilidad inflamatorios
Vascular
Oxido nítrico (NO .): Un mediador clave en la
funcionalidad vascular
Anti-inflamatoria
Anti-apoptosis Pro-fibrinolítica
Anti-plaquetaria
Proliferación y
migración CML
NO.
-Nitrosilación ODC
-↓Ciclina/cinasa dependiente de ciclina
Regulación NFkB
-Nitrosilación de IKKβ
-Resíntesis de IkB
-Inhibición caspasas 3 y 9
-desestabilización ARNm MKP-3 (impide degradación Bcl-2)
-↑ GMPc
-↓Ca+2
-↓P-selectina
-Conformación GPIIa/IIIb
-↓expresion PAI-1
-↓TF
Algunas características y estructura de dominios de la
NOS III
-Miristilación (glicina 2)
-Palmitilación (cisteína 15 y 26)
COOHNH2
Aci
laci
ón
Arg
Zn
BH
4
Hem
o
CaM
FM
N
FA
D
NA
DP
H
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
perfecto.
VEGF
Ca+2
Cav-1
proteína G
NOS III
caveola
citoesqueleto
Fuerzas de fricción tangencial
Membrana
plasmática
CAT-1
Acetilcolina,
Bradikinina
Serotonina
Sistema de reciclaje
citrulina/arginina
Visión panorámica de la activación de
NOS III
?
PI3KPLC-γ
AC
PKC
CaM
AktCaMK
PKA
oxigenasa CaM reductasa
G2 C15 C26
NOS III
CHIP
Hsp90
Hsp70
NOSTRIN NOSIP NOS III
Hsp90
L-arginina
NO.
β γα
i
β γα
s
PtdIns(4,5)P2InsP3
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 .
Principales mecanismos
Cambios en la expresión
/estructura
Disminución en la
síntesis/actividad
Cambios en la biodisponibilidad
Desestabilización del ARNm
Disminución transcripción
Polimorfismo gen NOS III
Interacción del NO.con O
2
-
Inhibidores endógenos
Disponibilidad de sustrato//cofactores
Interacción de NO.con EROs
NO. O2
-
ONOO-
6.7 x 109
M-1
s-1 CuZn SOD
Mn SOD
ecSOD
NOS III
≈ 2 x 109
M-1 s -1
“Desacoplamiento de NOS III”
NADPH oxidasasH2O
2
Inhibidores endógenos: Origen y relevancia
fisiológica de argininas metiladas
-Dimetilarginina asimétrica (ADMA) (JBC 245, 1970)
-ADMA, inhibidor competitivo de NOS III, antagoniza vasodilatación
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 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: NO 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
funcional de la NOS III: NO.ó O
2
-
BH4
Estabilización unión
L-arginina
Transferencia de e- desde
dominio reductasa
Mantenimiento forma
redox activa grupo Hemo
Formación de
homodímero estable
BH4
BH4 exógena
Hipercolesterolemia
hiperglicemia
hipertensión
inflamación
L-arginina
NO.
O2
-
ONOO-
NOS III
_+
Oxidación
BH4
“Desacoplamiento”
NOS III
Disminución de la trascripción/ Desestabilización
ARNm 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 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 etiopatogénica
dislipidemia
Infección/
inflamación
Déficit
estrogénicoHiperglicemia
Tabaquismo
HTA
Hiper-
homocisteinemia
DE
Hiperhomocisteinemia
Homocisteína es un aminoácido sulfurado que se forma durante el metabolismo de metionina. El aumento de homocisteínaplasmática se observa frecuentemente en ancianos, individuos con déficit de ácido fólico, cianocobalamina (vitamina B12) o piridoxal fosfato (vitamina B6), y en varias anormalidades enzimáticas.
En los últimos años se ha establecido que elevaciones de homocisteína plasmática
producen un importante aumento del riesgo
cardiovascular
Hipermocisteinemia y DE
HOMOCISTEINA ↓ NO.
↑NFkB
↓niveles de Cav-1
↓ expresion ecSOD
↑ VCAM
↑ Factor Tisular
Auto oxidación O2
-
Dislipidemia y DE
LOX-1
oxLDL
NADPH
oxidasa ↑O2
_
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 III
desacoplada
Infección/inflamación y DE
Infección /inflamación Enfermedad cardiovascular
Disfunción endotelial
C. pneumoniae
H. pylori
Enfermedad periodontal
TNF-α
PCR↓estabilidad ARNm NOS III
↓ biodisponibilidad NO.
Disfunción endotelial
Déficit estrogénico y DE
Estrógeno Ateroprotección
-Complejo de acción rápida Receptor α-NOS III -Control de EROs
Gαi
NOS III
Akt
MAPK
P+
ER-α
E2
Ca 2++
+Hsp 90
+
↓expresión
NADPH oxidasa
↑ expresión de
Mn SOD y ecSOD
NO.EROs
Hiperglicemia 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 DE
Tabaquismo (humo de cigarrillos)
↓actividad
MnSOD
↑expresión
ET-1
↓ niveles
prostaciclina
↑producción
EROS
↓actividad
NOS III
Endotelio Disfuncional
Hipertensión y DE
Hipertensión
↑ Ang II↑ NADPH oxidasa.
↑xantina oxidasa.
Polimorfismo -930
A/G p22(phox).
Activación sistema
renina-angiotensina↓Biodisponibilidad NO
.Incremento de EROs
Oxidación de BH4
Desacoplamiento NOS III
Polimorfismo 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.
NO SE DUERMAN AMIGOS ! !!
DIAGNÓSTICO DE DISFUNCIÓN ENDOTELIAL
La disfunción endotelial puede ser evaluada clínicamente a través de mediciones de vasodilatación dependiente de endotelio, y también por marcadores plasmáticos como endotelina 1, factor von Willebrand, trombomodulina y moléculas de adhesión de monocitos
Hasta ahora la evaluación más eficaz de la función endotelial se logra a través de la respuesta vasodilatadora a un estímulo farmacológico o mecánico.
Hasta ahora la evaluación más eficaz de la función endotelial se logra a través de la respuesta vasodilatadora a un estímulo farmacológico o 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 índice de función en vasos de conductancia, mientras que cambios en el flujo se utilizan como índice en vasos de resistencia. Las mediciones clínicas más comúnmente utilizadas incluyen:
1. Coronariografía
2. Pletismografía venosa del brazo.
3. Ultrasonografía de arteria braquial.
1. Coronariografía: para medir cambios cuantitativos en el diámetro de las arterias coronarias en respuesta a dosis variables de acetilcolina.
2. Pletismografía venosa del brazo: para evaluar aumento del flujo sanguíneo después de varias concentraciones de acetilcolina.
3. Ultrasonografía de arteria braquial: Se utiliza un método no invasivo de evaluación por medio de ultrasonografíade alta resolucion.
El examen se realiza en ayunas, evitando ingesta de comidas grasas en la noche anterior y fumar en las horas previas al examen..
Las mediciones se realizan en una habitación con temperatura controlada a 22°C, con el sujeto en reposo, entre las 8:00 y las 10:00 AM.
El brazo no dominante del sujeto permanece extendido e inmovilizado para permitir acceso a la arteria braquial con el transductor.
Las mediciones del diámetro arterial se obtienen a partir del análisis del registro digital de la imagen.
Durante cada etapa del procedimiento se registra el pulso y presión arterial del sujeto.
TRATAMIENTO
Rojas y cols, Curr. Vasc. Pharmacol., 2006
EROS y disfuncionalidad endotelial
Biodisponibilidad de NO y mantenimiento de la
homeostasis vascular
Factores causales Intervención terapéutica
Inhibidores endógenos Administración de L-Arg y BH4
↓Niveles de L-Arg y BH4 Antioxidantes
Eliminación de NO Estatinas
↓Expresión de NOS III Fármacos cardiovasculares
Terapia génica
Biodisponibilidad Biodisponibilidad
Reducida Mejorada
Enfermedades vasculares Recuperación vascular
Estrategias terapéuticas. Una aproximación
multifactorial
Antagonistas
Receptor AT2
Inhibidores
ECA
Estatinas
Miméticos
SOD
Ejercicio
físico
Antioxidantes
↑NO./↓O
2
-
Antioxidantes
Antioxidantes
estructuralmente
no relacionados
Vitamina C Probucol SOD glutatión
Aumento de la vasorelajación dependiente de endotelio
Estatinas: Mucho mas que inhibidores de la HMG-
CoA reductasa
↑ NOS III
↑diferenciación
CE circulantes
↑actv. enz
Tioredoxina↓NADPH
oxidasa
↓Receptor ET-1
CML (ETA)
↓preproET-1
ARNm
↑GTP
Ciclohidrolasa
I ARNm
↑Akt
ESTATINAS
Inhibidores de ECA y biodisponibilidad del NO .
La efectividad de un mecanismo dual.
Inhibición ECA
↓ Angiotensina II ↑ Bradicinina
↑ síntesis de NO↓ síntesis de O2
-
↑ biodisponibilidad NO.
Antagonistas del receptor AT1
AT1
AT2
Ang II
Vasoconstricción
Activación NADPH oxidasa
Actividad promotora de
crecimiento
Vasorelajación
Activación NOS III
Liberación BK endógena
Modulador del crecimiento
Endotelio disfuncional Endotelio funcional
Miméticos 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. Aktivemos 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
Conclusiones
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.
