Disfuncion endotelial fisiopatologia 2

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 Factores de Riesgo de Disfunción Endotelial. Endotelial.

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.  

NO SE DUERMAN AMIGOS ! !! NO SE DUERMAN AMIGOS ! !!

DIAGNÓSTICO DE DIAGNÓSTICO DE DISFUNCIÓN DISFUNCIÓN ENDOTELIALENDOTELIAL

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.

TRATAMIENTOTRATAMIENTO

Rojas y cols, Curr. Vasc. Pharmacol., 2006

EROS y disfuncionalidad endotelial

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.

Eso es todo amigo ! ! ! ! !! ………………………. GRACIAS ! ! !

[email protected]